Земля — одна из планет Солнечной системы (aster planetes в переводе с греческого — «блуждающая звезда»). В состав Солнечной системы, кроме Солнца, входят девять больших планет со спутниками, десятки тысяч астероидов (малых планет), комет и метеорных тел.

Земля — третья в порядке удаленности от Солнца планета, имеющая один спутник — Луну и принадлежащая к планетам земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс). Они меньше, чем планеты-гиганты; средняя плотность каждой из них значительно превышает плотность воды; они окружены сравнительно разреженными атмосферами; имеют мало или совсем не имеют спутников и близки к Солнцу.

Диаметр Земли в 109 раз меньше диаметра Солнца. Ее масса примерно в 333 000 раз меньше массы Солнца. Масса же всех планет составляет всего лишь около 0,1 % от массы Солнца, поэтому оно силой своего притяжения управляет их движением. Большие планеты и подавляющее большинство малых обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам.

Как и все планеты Солнечной системы, включая астероиды, Земля обращается вокруг Солнца в одном и том же направлении, а ее орбита, как и орбиты других планет, лежит в одной плоскости, которая называется плоскостью эклиптики. Плоскости планетных орбит почти полностью совпадают с плоскостью экватора Солнца, которое тоже вращается вокруг своей оси и в том же направлении, что и планеты.

Узнать обо всем этом нам помогла наука о строении и развитии небесных тел и всей Вселенной — астрономия, одним из разделов которой является космогония, занимающаяся, в частности, изучением происхождения и развития небесных тел и их систем. Основная проблема космогонии связана с поиском ответа на вопросы: как могла возникнуть система, подобная Солнечной, и как могла произойти наша Земля?

Американский астроном Хэрлоу Шепли насчитал 14 гипотез о том, как могла возникнуть наша планета. Представим себе, что мы присутствуем на дискуссии, в которой принимают участие некоторые из авторов этих гипотез.

— Первоначально был хаос. В огромной рассеянной неподвижной туманности из пылинок, находящихся в хаотическом движении, стали образовываться при их столкновении всевозможные твердые частицы. Из них формировались космические тела! Сначала — Солнце, а несколько позже — планеты! — открыл прения немецкий философ XVIII в. Иммануил Кант.

— Не совсем так, — поправил его французский математик и астроном Пьер Симон Лаплас. — Первичная туманность с самого начала медленно вращалась. Первоначально она была горячей, но до мере охлаждения сжималась, а скорость ее вращения росла. В результате она приняла приплюснутую форму и в конечном счете расслоилась на кольца, из которых впоследствии образовались планеты. Уплотнившаяся центральная часть туманности превратилась в звезду — Солнце, снабжавшее ближайшие планеты светом и теплом.

— Я утверждаю, — вмешался английский физик и астроном Джеймс Джинс, — что своим рождением Земля обязана Солнцу. Да, Солнцу! И кроме того, случайно прошедшей мимо него звезде. Произошла катастрофа. Чужая звезда своим мощным притяжением вырвала у Солнца клочок вещества, из которого и образовались, постепенно уплотняясь, планеты.

— Согласен, что Солнце, — вступил в спор русский ученый О. Ю. Шмидт. — Солнце — виновник образования планет. Только все происходило иначе. Солнце при своем вращении вокруг оси Галактики несколько миллиардов лет назад прошло сквозь облако космической пыли и увлекло за собой силой притяжения часть этого облака, оказавшись в дальнейшем внутри этого обширного роя твердых частиц, которые вращались вокруг него по эллиптическим орбитам. Пылинки и твердые тела, кружившие вокруг Солнца, сталкивались друг с другом и при столкновении теряли часть своей кинетической энергии. Сначала это привело к уплотнению роя частиц, а когда плотность роя достигла значительной величины, частицы начали слипаться и образовывать сгущения. Сгущения неоднократно распадались и вновь восстанавливались, но постепенно все же увеличивались в размерах и в конце концов сложились в планеты. Каждая планета захватывала часть космической пыли, из которой образовались спутники. Холодные вначале планеты разогревались под действием радиоактивных элементов, которые собирались в наружных слоях, постепенно прогревая внутренность планетного шара.

Известно, что Земля, как и все планеты Солнечной системы, имеет шарообразную форму. Такое представление о ее форме сложилось не сразу (рис. 1, 2). Древнейшие народы обычно представляли Землю плоским пространством, над которым распростерся твердый купол неба. Однако по мере накопления наблюдений постепенно сформировалось представление о выпуклой форме Земли. Скрывающиеся за горизонтом морские суда, а на суше предметы, лучи восходящего Солнца, освещающие сначала вершины, а потом основания гор, и другие явления и факты заставили признать, что Земля имеет форму выгнутого вверх щита или купола. Такое представление людей о форме Земли надолго завоевало себе право на существование и, конечно, нашло свое отражение в сказаниях и сказках.

Известно, что правильное представление людей о форме Земли сформировалось еще в IV в. до н. э., когда знаменитый древнегреческий ученый Аристотель научно доказал, что Земля — шар.

Дальнейшее доказательство шарообразности Земли было получено учеными при наблюдении за Луной во время полных лунных затмений. А предсказывать сроки их наступлений на много лет вперед люди научились очень давно. Вспомните, как умело воспользовался знанием сроков наступления полного лунного затмения знаменитый мореплаватель Христофор Колумб, 1 марта 1504 г. «отняв», а затем милостиво «возвратив» ночное светило перепуганным туземцам и таким образом добившись от них помощи, в которой нуждалась его голодающая команда, потерпевшая кораблекрушение вблизи острова

Ямайка.

Что же собой представляет затмение Луны? Оно происходит тогда, когда тень Земли падает на Луну (рис. 3). Являясь спутником Земли, Луна вращается вокруг нее. И Земля, и Луна собственного света не излучают, но, освещенные Солнцем, они, как и любой непрозрачный предмет, отбрасывают тень. Периодически Луна попадает в тень Земли, и тогда мы видим, как ее диск начинает постепенно затемняться с восточной стороны. Когда Луна попадает в тень Земли полностью или частично, происходит полное или частичное затмение Луны. Лунные затмения бывают до трех раз в году и только в полнолуние. На расстоянии, равном расстоянию от Земли до Луны, земная тень имеет диаметр около 9000 км. Диаметр же Луны составляет всего 3400 км. Поэтому лунные затмения могут продолжаться 2–3 часа, так как необходимо время на то, чтобы Луна полностью оказалась в тени Земли (полностью исчезла), а потом полностью вышла из нее.

Литосфера — это верхняя твердая оболочка Земли, состоящая более чем на 90 % из пород магматического происхождения, которая взаимодействует с внутренними сферами Земли, особенно с мантией, и испытывает также воздействие внешней для планеты солнечной и лунной материи и энергии (имеется в виду тяготение). Самая верхняя ее часть — земная кора. Лишь верхняя часть земной коры доступна для непосредственных исследований, которые проводятся путем изучения ее естественных обнажений (обрывов, обнаженных частей крутых склонов оврагов и берегов рек), а также по образцам, полученным при бурении скважин и проведении горных работ. Благодаря опорным разведочным скважинам геологами уже хорошо изучен верхний слой Земли до глубины 6–9 км. Очевидно, что эта глубина не выходит за пределы земной коры, которая даже под океанами, где она наиболее тонкая, достигает 8-10 км, а под континентами ее мощность меняется от 25–30 до 50-100 км в зависимости от характера рельефа.

Более 40 лет назад, в 1961 г., наши ученые обосновали техническую возможность вскрытия земной коры скважинами на глубину 15–18 км. Было решено исследовать континентальные недра пятью сверхглубокими скважинами, места заложения которых были выбраны на

Кольском полуострове,

в

Прикуринской низменности

(Азербайджан), на

Урале,

в

Прикаспийской низменности,

а также на одном из островов

Курильской гряды.

25 мая 1970 г, на Кольском полуострове в целях комплексного исследования глубинных недр

Балтийского кристаллического щита

была начата проходка 15-километровой скважины, заложенной в 8 км от города

Заполярного

на территории Печенгского медно-никелевого рудного района, сложенного древнейшими архейскими и протерозойскими кристаллическими породами.

Какие же результаты проведенных в скважине исследований можно считать важнейшими? Здесь впервые в одном непрерывном разрезе удалось изучить породы, относящиеся к далекому прошлому Земли, охватывающему период геологической истории от 3 до 1,6 млрд лет. Изучена метаморфическая зональность, обусловленная видоизменением горных пород в недрах земной коры под влиянием температуры, давления и химических воздействий, установлены закономерные изменения состава этих пород и их физических свойств с глубиной, и в итоге построен первый геолого-геохимический разрез самой древней докембрийской) земной коры.

На обширном фактическом материале впервые удалось доказать, что в пределах древних кристаллических массивов имеются подземные воды и газы на всех достигнутых бурением горизонтах. Результаты бурения показали, что континентальная земная кора во всем вскрытом интервале глубин насыщена полезными ископаемыми, а многочисленные рудные минералы, найденные в породах разреза, позволили предположить, что они могут существовать и в виде промышленных скоплений.

Поверхность Земли только кажется неподвижной. На самом деле она никогда не находится в состоянии покоя, постоянно испытывает колебания. Большинство из них слабые и практически незаметны для человека. Обнаружить их позволяют только очень чувствительные приборы, а также изменение поведения животных, которые способны почувствовать даже незначительные колебания земной поверхности задолго до начала землетрясения, что позволяет им своевременно уйти из опасной зоны.

По данным научных исследований, число землетрясений в среднем достигает 300 000 в год (хотя некоторые ученые называют и цифру около одного миллиона). Более 100 000 из них фиксируются современными точными приборами, и только около 10 000 ощущаются людьми. При этом лишь 100 землетрясений из них оказываются разрушительными, а одно в 10 лет — катастрофическим, Но и этой статистики вполне достаточно, чтобы человек почувствовал, какое бедствие способна нанести человечеству даже одна такая сейсмическая катастрофа, и задумался над тем, как можно заранее узнать о ее приближении. И такой способ был найден, а прибор, позволяющий его осуществить, изобретен. Это сейсмоскоп (предшественник сейсмографа — прибора для записи колебаний земной коры).

Старинная китайская летопись поведала нам о том, что самый древний известный нам сейсмоскоп Чжан Хэна (рис. 17) создан еще во II в. н. э. Основным его элементом, улавливающим моменты колебания почвы, был массивный металлический цилиндр, опирающийся на восемь подвижных металлических стержней, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Цилиндр и стержни находились внутри металлического, изготовленного в виде вазы или чаши, сосуда, на котором были изображены тоже на одинаковом расстоянии друг от друга восемь дракончиков с приоткрытыми ртами. Во рту у каждого из них находился металлический шарик, который касался внутри сосуда верхнего конца одного из восьми металлических стержней. Вокруг сосуда тоже на одинаковом расстоянии друг от друга были устроены восемь небольших резервуаров в виде фигурок лягушек, сидящих с открытыми ртами. Когда начиналось колебание почвы, цилиндр внутри сосуда падал, нажимая на один из восьми стержней. Тот, в свою очередь, выталкивал из пасти дракончика шарик, и он падал прямо в рот находящейся под ним лягушки. Падение шара констатировало начало землетрясения, а направление, по которому он падал, указывало направление, в котором проходило это землетрясение.

Лишь одним из обычных «вздохов» Земли назвал ученый Б. А. Федорович Крымское землетрясение 1894 г., когда загрохотала гора

Демерджи (Железная),

уничтожив массой каменных глыб половину деревни, расположенной у ее подножия, а сама осела и «заслонилась» внезапно выросшей за нею не виданной раньше каменной стеной в сотни метров высотой, огромным лысым растресканным бугром и земляной лестницей с двух-, трехметровыми ступенями.

«Толчок был такой силы, что спящих людей подбросило сначала вверх, а потом, увлекаемые тяжелыми плитами потолочных перекрытий и балок, они полетели вниз… — писал в мае 1995 г. корреспондент газеты „Свободный Сахалин“ О. Егоров о другом „вздохе“ Земли, которым был буквально стерт с ее лица город

Нефтегорск.

 — По свидетельствам очевидцев, непосредственно перед землетрясением все вокруг загудело, и вслед за этим рухнули все 17 пятиэтажных жилых домов. В считанные секунды стройные ряды пятиэтажек превратились в руины правильной трехгранной формы высотой с двухэтажный дом…»

«В 5 часов 20 минут земля вздрогнула; ее первая судорога длилась почти 10 секунд: треск и скрип оконных рам, дверных колод, звон стекол, грохот падающих лестниц разбудили спящих… Как бумажный, разрывался потолок… в темноте все качалось, падало… Земля глухо гудела… Вздрогнув и пошатываясь, здания наклонились, по их белым стенам, как молнии, змеились трещины, и стены рассыпались, заваливая узкие улицы и людей среди них тяжелыми грудами острых кусков камня…» — описывал А. М. Горький еще один «вздох» Земли, свидетелем которого он оказался 23 декабря 1908 г. в итальянском городе

Мессине.

О страшной силе «вздохов» Земли 23 января 1556 г. в

Китае

поведал нам тоже очевидец самого разрушительного в истории Земли землетрясения Куо Цзэ-чуен, согласно записям которого в стране тогда погибли около 800 000 человек.

Три года продолжались различной силы глубокие и небольшие «вздохи» Земли в

Средиземноморье

на территории

Южной Греции

, названные известным ученым И. А. Резановым «землетрясением длиной в три года». По подсчетам ученого Ю. Шмидта, прибывшего в район этой сейсмической катастрофы на третий день и оставшегося там до ее окончания, «с 1 августа 1870 г. по 1 августа 1873 г. у эпицентра произошло 0,5–0,75 млн колебаний и ударов. Среди них были 300 сильных и опасных раскатов, сопровождавшихся разрушениями, и 50 000 слабых ударов». По его наблюдениям, только «в местечке Итеа за сутки произошло 1700–2000 раскатов и ударов».

1 ноября 1755 г., когда огромные толпы верующих отправились на первую мессу в многочисленные церкви

Лиссабона

— столицы

Португалии,

что лежит на востоке

Пиренейского полуострова,

земля под их ногами вдруг задрожала, и на глазах у потрясенных людей от мощных подземных толчков стали рассыпаться церкви, дворцы, многоэтажные старинные здания. Так началось одно из самых сильных землетрясений прошлого, которое крупнейшие отечественные и зарубежные ученые Э. Бэкон, А. Г. Галанопулос, А. Кондратов, М. Неймайр, И. А. Резанов, Э. Робертс, Г. Тазиев и другие отнесли к числу великих сейсмических катастроф Земли. Подобной катастрофы еще не случалось на памяти европейцев.

Вот как описывает это событие очевидец: «Беда случилась внезапно. Утром, еще не одетый, я услышал страшный треск. Я побежал посмотреть, в чем дело, и вместе с другими добрался до нашего двора, где собрался чуть ли не весь город. Каких только ужасов я не насмотрелся! Больше чем на локоть земля то поднималась вверх, то опускалась, здания рушились со страшным грохотом. Возвышавшийся над нами кармелитский монастырь раскачивался из стороны в сторону, грозя каждую минуту раздавить нас. Страшной казалась и земля, которая могла поглотить нас живыми. Людям не было видно друг друга, так как солнце было в каком-то мраке; казалось, что настал день Страшного суда. Это страшное трясение длилось более 8 минут. Потом все немного успокоилось.

В ночном белье мы бросились на большую площадь, лежащую невдалеке от нас. Приходилось пробираться среди разрушенных домов и трупов, не раз рискуя погибнуть. На площади, куда мы добежали, собралось не менее 4000 человек, одни полураздетые, другие совсем нагие. Многие были ранены, лица всех покрыты смертельной бледностью. Находившиеся среди нас священники давали общее разрешение от грехов. Вдруг снова началось землетрясение, продолжавшееся около 8 минут. После этого целый час тишина не нарушалась.

Все улицы были сплошь загромождены развалинами домов. Пробираясь среди камней и трупов, мы подвергались страшной опасности, но Бог был милосерден к нам, и через четверть часа нам удалось достигнуть широкого поля… Первую ночь мы провели на этом поле под открытым небом, лишенные самого необходимого, почти нагие. Сам Его Величество король принужден был жить среди поля, и это подбодрило нас, облегчая страдания… Чудные громадные церкви, подобных которым нет и в самом Риме, уничтожены, из 20 000 духовных лиц в живых осталась только половина. Вечером в 11 часов мы увидели в разных местах огонь: что спаслось от землетрясения, уничтожил пожар».

Американский сейсмолог Э. Робертс писал: «Со вторым толчком связаны другие трагические события. Многим из оставшихся в живых жителям после первого землетрясения с трудом удалось добраться до нового причала Кайз-Депреда на набережной реки, который привлек их своей прочностью. Приземистый и массивный, он казался надежным убежищем. Но и это пристанище пострадавших было недолговечным! С первыми же новыми ударами фундамент причала осел, и все сооружение вместе с обезумевшими от ужаса людьми бесследно исчезло в водной стихии.