Увеличиваются ли со временем диаметр и масса Земли? К теории расширяющейся Земли или Новое - это хорошо забытое старое

Расширяется ли Земля?

Совершенно фантастическая с первого взгляда гипотеза расширяющейся Земли впервые была высказана в 1933 г. немецким геофизиком Отто Хильгенбергом. По мнению В. В. Белоусова, с точки зрения взаимоотношений между корой и верхней мантией, гипотеза расширяющейся Земли обладает преимуществом перед гипотезой дрейфа. Ведь эта гипотеза предполагает, что Земля первоначально была столь мала, что современные материки, объединенные в один блок, покрывали ее всю. Расширение глубоких зон Земли разорвало этот единый материк и отодвинуло его куски далеко друг от друга. Можно думать, что связь коры с верхней мантией сохранилась под каждым обломком прежнего единого материка, а пространства между материковыми обломками заполнились материалом, поступившим из глубины.

Сам В. В. Белоусов и подавляющее большинство геологов считают, что гипотеза расширяющейся Земли вряд ли соответствует действительности. Однако у этой гипотезы есть и защитники в лице таких видных современных физиков, как П. Дирак, Д. Иордан, Д. Д. Иваненко. Все они полагают, что гравитационная постоянная на самом деле не постоянна, а уменьшается со временем. Если это так, то планеты , звезды и другие объекты Вселенной должны постепенно «разуплотняться», увеличиваясь при этом в объеме. По подсчетам Д. Иордана (1952 г.), постоянная тяготения за время существования Земли должна была уменьшиться в 2–3 раза.

Кстати, венгерский геофизик Эдьед еще в 1956 г. высказал предположение, что ядро Земли, начиная с глубины 5000 км, представляет собой остаток сверхплотного звездного вещества. Насыщенное энергией и стремящееся расшириться, это «звездное ядро» Земли и служит главной причиной расширения нашей планеты . Здесь геология явно перекликается с астрофизикой - не напоминает ли расширяющаяся Земля расширяющиеся звездные ассоциации и другие активные процессы в звездном мире? Может быть, и в самом деле Земля - «осколок» Солнца?

Как известно, в пределах материков верхний этаж земной коры состоит в основном из гранитов, нижний, возможно, из базальтов (при общей толщине около 40 км). Дно океанов за осадочными породами скрывает, по-видимому, лишь 5-километровый слой базальта. Если Земля сформировалась из твердых частиц протопланетного облака, то как объяснить такое резкое различие материковой и океанической коры? Кроме того, наиболее радиоактивны кислые породы, сосредоточенные в гранитной, материковой части земной коры. Значит, материки должны нагреваться сильнее океанического дна. На самом деле тепловой поток, идущий из недр Земли, всюду одинаков.

Советский исследователь И. В. Кириллов построил любопытную модель «материковой» Земли. После многих попыток ему удалось «сомкнуть» все материки земного шара, но не современного, а по поперечнику вдвое меньшего. Иначе говоря, была реконструирована вегенеровская Пангея, сплошь покрывающая вдвое уменьшенный земной шар. Работа оказалась нелегкой, так как приходилось учитывать изменение кривизны земной поверхности и многое другое. Но результат (смыкание сложнейших береговых линий на протяжении десятков тысяч километров) вряд ли можно считать случайным. Похоже на то, что когда-то Земля была вдвое меньше и ее покрывала кора «материкового» типа. Океанов и морей в современном смысле слова тогда не было - сплошная «глобальная» суша лишь в некоторых местах имела неглубокие водоемы. При расширении Земли разорвалась покрывающая ее кора. Между осколками - материками образовались глубокие трещины. Они постепенно расширились, заполнились водой, превратились в современные моря и океаны. Но расширение Земли продолжается, и растягивающееся дно океанов служит ареной бурных геологических процессов.

Молодость океанического дна, его непрерывное расширение - факты, добытые при океанографических исследованиях последних лет и не вызывающие сомнений. Обращает на себя внимание Срединный хребет дна Атлантического океана. Его изгибы повторяют очертания и восточных и западных берегов Атлантики. Срединные хребты есть во всех океанах. Они (по крайней мере внешне) похожи на трещины, возникшие в земной коре при начавшемся примерно 200 млн. лет назад расширении Земли. Из трещин обильно изливалась лава, которая их «зарубцевала», образовав срединные океанические хребты.

С позиции гипотезы расширяющейся Земли можно достаточно естественно объяснить и образование гор, и другие важнейшие геологические процессы. Правда, с количественной стороны тут не все благополучно. Если изменялся радиус Земли, то неодинаковой была и продолжительность земных суток. Однако по расчетам Ранкорна, основанным на кольцах роста ископаемых кораллов, в девонский период сутки по продолжительности практически не отличались от современных. К таким же выводам приводят и результаты определения размеров Земли в прошлом по палеоширотам (т. е. по данным о геомагнитном поле в девонском периоде и других периодах далекого прошлого). Неясна и причина, побуждающая Землю расширяться.

Подводя итоги современным дискуссиям о расширении Земли, М. Ботт пишет, что быстрое расширение Земли (со скоростью примерно 0,05 см в год) «…противоречит фактам, которыми мы располагаем, но расширение с меньшей скоростью (порядка 0,002 см в год - Ф. 3. ) пока нельзя опровергнуть. Однако расширение Земли не может служить управляющим механизмом разрастания дна океанов, дрейфа материков или связанной с ними тектонической деятельности. По-видимому, гипотеза расширяющейся Земли не имеет очевидной связи с происхождением основных структур поверхности Земли».

Комментирует эти страницы. Но каждый раз его комментарии глубоки и необычайно познавательны.

Например, к записи с докладом Б.Н. Назарова о расширяющейся Земле.

***

Теория расширяющейся Земли была вполне популярна в 30-е годы. Соответствующие модели и схемы экспанировались в музеях естествознания... Писались статьи, проводились исследования... Это была обычная, рабочая гипотеза, имевшая свои весомые подтверждения.

Но потом все это кому-то очень не понравилось... И из всех музеев и всех библиотек всего мира (!) за считанные послевоенные годы (уже к концу 40-х) исчезли практически все материалы... Сторонники этой теории резко потеряли свои кафедры, возможность публикаций и вообще саму возможность продолжать заниматься наукой. Они были объявлены последышами немецких нацистов и антисемитами со всеми вытекающими последствиями...

Касательно конкретно теории Назарова. У него банально недостает фактической информации. Отсюда и "теория астероида". На деле расширение происходит не катастрофически, но эволюционно - и это принципиально. Об этом говорят данные возраста пород океанического дна - на этих породах, как на древесных годовых кольцах, отражены все стадии расширения планеты. На компьютерных 3D-моделях все это очень хорошо видно.

Кроме того, аналогичный процесс происходит не только на Земле, но и на всех планетах и их крупных спутниках - везде имеет место эволюционное планомерное расширение. Отвечают за расширение и увеличение радиуса не внешние массы (в виде упавших астероидов), но сугубо внутренние процессы, меняющие плотность (и, соответственно, объем) вещества в зоне ядра. Масса планеты при этом практически не меняется - соответственно, не меняются и параметры ее орбиты.

Теория эта была достаточно детально и педантично проработана еще в 30-е годы, чтобы сегодня можно было точно сказать - где Назаров ошибся, а где попал в самую точку. Неполнота исходных данных приводит и к неверным трактовкам, на основе которых делаются и выводы... Подчеркну, все это нисколько не умаляет его заслуг как самостоятельного исследователя.

***

***

Небольшое дополнение к предыдущему комменту. О предыстории вопроса и становлении теории.

В 1909 г. Мантовани впервые предложил объяснить расширением Земли сходство противолежащих берегов Атлантики, однако он не выдвинул рабочих идей о причинах такого расширения.
.

Чуть позже Михаил Боголепов (Москва) опубликовал на русском языке три статьи в 1922, 1925 и 1928 гг., а затем в 1930 г. на немецком - под названием "Die Dehnung der Lithosphare" ("Растяжение литосферы") в журнале "Zeitschrift der geologischen Gesellschaft". Правда, Боголепов для объяснения причин расширения предложил идею вековых зональных движений в мантии - вихреобразного процесса, создающего тягу снизу, направленного по часовой стрелке в Южном полушарии и против часовой стрелки в Северном и возбуждаемого радиоактивным нагревом.
.

Но буря, разразившаяся с выходом в свет книги Вегенера о дрейфе материков, привела Боголепова к альтернативному объяснению данных, связанных с расширением Земли, но эти идеи в начале 30-х развивались им в статьях, публикуемых на немецком языке, не переводившихся на английский и не интересовавших англоязычную ученую публику.
.

В 1927 г. Б. Линдеманн из Геттингена, вдохновленный идеями Вегенера и, вероятно, незнакомый с более ранними работами на русском языке, опубликовал статью "Kettengebirge, kontinentale Zerspaltung und Erdexpansion" ("Горные цепи, раскол материков и расширение Земли"), в которой заявил, что преобладающие на земной поверхности явления — это рифтообразование и растяжение, причем горные цепи соответствуют местам выхода внутреннего расширяющегося вещества, разогретого радиоактивностью.
.

Полноценную научную торию о глобальном расширении Земли детально разработал в 1933 году немецкий ученый Отто Хильгенберг из Шарлоттенбурга (Берлин). Он же построил и первые палеоглобусы, на которых демонстрировал этапы роста планеты. Как часто бывает с независимыми исследователями, Отто Хильгенберг вынужден был в 1933 г. опубликовать за свой счет книгу "Vom wachsenden Erdball" ("О растущем земном шаре"). Он посвятил ее Вегенеру, но не упомянул более ранние статьи Боголепова - они были на русском, а по-русски Хильгенберг не читал. Статья же, написанная Боголеповым по-немецки, появилась как раз тогда, когда он закончил свою книгу.
.

Наша планета Земля растет

Со временем увеличиваются радиус земного шара, площадь поверхности, масса. И чем больше становится Земля, тем с большей скоростью она растет. Эмпирически, по разным данным, установлен экспоненциальный закон увеличения радиуса земного шара от времени. В настоящее время скорость роста Земли является максимальной, а радиус Земли увеличивается как минимум на 2 сантиметра за год.

Если бы все слои земного шара росли с одинаковой скоростью, то его рост не скоро бы обнаружился. Но замечательной особенностью роста Земли является то, что объем более глубоких слоев увеличивается с большей скоростью, чем менее глубоких. Почему так происходит пока не известно, но результат такого роста налицо: твердая земная кора не вмещает в себя распухающие земные внутренности и лопается. Черепки старой земной коры расползаются по Земному шару в виде современных континентов, а между ними появляется и нарастает новая, т.н. океаническая, молодая кора.
Кора океанов отличается от коры континентов по возрасту, составу, плотности, строению, толщине. Возраст наиболее древних пород континентальной коры превышает 4 миллиарда лет. Возраст наиболее древних пород океанической коры всего около 200 миллионов лет. Кора континентов состоит из гранитного слоя и базальтового, кора океанов - только из базальтового. Плотность базальтов больше, чем плотность гранитов, а плотность подстилающей кору мантии еще больше. По этой причине земная кора располагается поверх мантии, а не наоборот. Толщина континентальной коры 35-70 км, толщина океанической коры 5-10 км.
Если взять глобус и вырезать с него все океаны, то оставшиеся материки почти без зазоров легко соединяются в единый материк на шаре, радиус которого почти в полтора раза меньше нынешнего радиуса Земли. Когда-то, около 200 млн. лет назад, Земля такой и была. Океанов не было. Были мелкие моря, дно которых было того же континентального типа.
Так много воды как сейчас, 200 млн. лет назад на Земле не было. Когда вещество мантии поднимается к поверхности Земли и преобразуется в земную кору происходит его дегазация и обезвоживание. Газы пополняют атмосферу, а вода пополняет океан. Около 10% веса вещества мантии составляет вода. При образовании некоторой площади океанической коры из вещества мантии толщиной в 10 км выделяется столько воды, что она покрывает эту площадь слоем, толщиной около 3 км. Таким образом, одновременно с наращиванием площади океанической коры происходит и наращивание водной толщи океанов.
Материки древние, а океаны, их дно и вода, возникли геологически недавно. Но Земля росла и до появления на ней океанов, хотя и медленнее. В доокеанический этап роста Земли кора материкового типа просто утоньшалась без выхода вещества мантии на поверхность Земли. Зоны растяжения коры только приводили к понижению в рельефе. Это понижение, окруженное почти со всех сторон возвышенностями, быстро заполнялось осадками, песком и глиной. Мощность осадочных слоев достигала десятков километров. На глубине эти осадки превращались в твердую, не рыхлую, породу. Эти мощные кристаллизованные и сцементированные осадочные толщи пород наращивали площадь континентальной коры.
На всех материках имеются т.н. ядра очень древних пород, к которым подобно кольцам на срезе ствола дерева примыкают кольца и линзы континентальной коры более молодых возрастов, указывая на постепенное увеличение площади Земного шара в доокеанический период роста Земли. Впервые, 200 млн. лет назад, скорость роста Земли достигает такой величины, что скорость наращивания площади континентальной коры стала меньше скорости наращивания площади Земного шара. В районе нынешнего Тихого океана впервые поднимается к поверхности вещество мантии Земли.
С этого момента начинается океанический этап роста Земли. Формируется глобальная система т.н. срединно-океанических хребтов, в которых старая земная кора расходится в стороны, а вещество мантии выходит прямо на поверхность Земли, дегазируется, обезвоживается и застывает, образуя полосу новой коры вдоль такого хребта.
Замечательным свойством застывших пород является то, что они запоминают направление магнитного поля Земли в момент затвердевания. А замечательным свойством магнитного поля Земли является то, что северный и южный полюса довольно часто, по геологическим масштабам, меняются местами. Это позволяет довольно точно определить, где и сколько наросло океанической коры за тот или иной промежуток геологического времени, а также определить скорость ее нарастания в то или иное геологическое время.
В настоящее время в Срединно-Атлантическом хребте за год нарастает полоса новой коры шириной до 1,5 см, а в тихоокеанской системе срединно-океанических хребтов скорость раздвижения земной коры достигает 9 см за год.
Если предположить, что при увеличении размеров Земли ее масса не увеличивается, то по мере увеличения радиуса земного шара сила тяжести на поверхности Земли должна уменьшаться. Изменение силы тяжести, при этом, должно быть очень заметным. Например, 200 млн лет назад, когда радиус Земли был в 1,5 раза меньше, сила тяжести на поверхности земли должна быть более, чем в 2 раза больше. Но именно в это время на Земле был расцвет огромных динозавров, которые на нынешней Земле весили бы десятки тонн, некоторые - до 80 тонн, и при своем, для такого веса, хрупком скелете могли бы перемещаться по нынешней земле с большим трудом, если вообще смогли бы перемещаться не в воде. А дайте им в 2 раза большую силу тяжести!
Не было в древности большей силы тяжести на поверхности земли. Наоборот. И гигантизм древних животных, и гигантизм древних растений, когда растения с травянистым стволом достигали высоты в несколько десятков метров, и более крутые ископаемые углы откоса песков и ряд других фактов свидетельствуют, что сила тяжести на поверхности древней Земли была существенно меньше, как она меньше, например, на поверхности Луны. В ряду планет нашей Солнечной системы мы видим ту же закономерность - чем крупнее планета земного типа, тем больше сила тяжести на ее поверхности.
Предполагается, что рост Земли - не уникальное явление во Вселенной. В ряду других планет Земля ничем особенным не выделяется. Растут все планеты… и вырастают в звезды.

Википедия сообщает нам, что «расширяющаяся Земля (англ. expanding Earth ) - гипотеза начала и середины XX века, допускающая, что положение и относительное движение материков по крайней мере частично вызвано увеличением объёма Земли. Существовало также противоположное мнение, Контракционная гипотеза , в которой географические особенности объяснялись сжатием Земли».

Согласно древним предкам современных жителей Афганистана и соседних стран, давным-давно не Земле правил первый человек Йима. Когда истекли первые триста зим под правлением Йиму, верховный бог Ахура Мазда предупреждает его, что Земля становится слишком наполненной, и люди не имеют места, где жить. Тогда Йима при помощи некоего Духа Земли, заставляет Землю вытянуться и увеличиться на одну треть, после чего новые стаи, и стада, и люди появляются на ней. Снова предупреждает его Ахура Мазда, и Йима, через ту же магическую мощь, делает Землю еще на треть больше. Девятьсот Зим истекают, и Йима должен выполнить это действо в третий раз.

Теория расширения Земли была высказана еще в середине тридцатых годов XX века, но была надолго отодвинута на второй план вследствие того, что способна была сделать лишь самые расплывчатые и оценочные выводы, которые нередко у разных авторов даже противоречили друг другу. В частности, по темпам расширения:

…в палеозое, по этой гипотезе, радиус Земли был примерно в 1,5 — 1,7 раза меньше современного и, следовательно, с тех пор объем Земли увеличился приблизительно в 3,5 — 5 раз (О.Сорохтин, Катастрофа расширяющейся Земли).

Наиболее вероятными мне кажутся представления об относительно умеренном масштабе расширения Земли, при котором с раннего архея (то есть за 3,5 миллиарда лет) ее радиус мог увеличиться не более чем в полтора-два раза, с позднего протерозоя (то есть за 1,6 миллиарда лет) — не более чем в 1,3 — 1,5 раза, а с начала мезозоя (то есть за последние 0,25 миллиарда лет) не более чем на 5, максимум 10 процентов (Е.Милановский, Земля расширяется? Земля пульсирует?).

Ясно, что такая точность вряд ли может устраивать, когда есть удобная альтернатива в виде тектоники плит…

Еще более серьезным недостатком теории расширения Земли являлось практически полное отсутствие представлений о возможных его причинах и механизме самого расширения. Вследствие самого общего характера положений это было, собственно, и не теорией даже, а лишь гипотезой на грани фантастики.

Глобальные возражения со стороны научных кругов вызывал тот факт, что даже скромное уменьшение начальных размеров Земли на 15-20% (по сравнению с современными) влекло за собой повышение средней плотности планеты в несколько раз и приводило к громаднейшим давлениям в ее центральных областях. А для указанных более сильных изменений размеров, последствия вообще выходили за рамки разумного.

Расчеты показывают, что при сжатии радиуса Земли в 1,7 раза плотность в ее центре возрастает примерно в 10 раз, достигая 150 граммов на кубический сантиметр, давление увеличивается до 930 миллионов атмосфер (то есть в 250 раз!), а температура поднимается до нескольких сотен тысяч градусов (О.Сорохтин, Катастрофа расширяющейся Земли).

Такие следствия вытекают непосредственно из той модели Земли, которая сложилась уже давно и известна хотя бы в общих чертах каждому еще со школьной скамьи.

Согласно этой модели, под тонким слоем твердой земной коры находится мощная мантия, в которой (по разнице проявляемых свойств) выделяются три части: верхняя, средняя и нижняя мантия. Мантия Земли достигает глубины 2900 км от поверхности, занимает более 80% объема планеты и составляет около 2/3 ее массы. Ниже мантии находится жидкое внешнее ядро, простирающееся до глубины 4900 км; а после тонкого переходного слоя (толщиной всего 250 км) в центре Земли располагается ее твердое ядро.

Так вот. Согласно наиболее популярной точке зрения, твердое ядро нашей планеты состоит из железа . При этом известная модель предусматривает такую плотную упаковку атомов железа в ядре, что сжать его для повышения плотности в несколько раз кажется просто невозможным. А это ставит непреодолимый барьер на пути теории расширения Земли.

Выход из тупика был предложен В.Лариным, который (как это часто бывает) вышел на эту проблему совсем с другой стороны. Дело в том, что для образования ряда рудных месторождений некоторых металлов (железа, золота, урана и пр.) необходимо, помимо прочих условий, значительное количество воды, молекулы которой, как известно, состоят из атомов водорода и кислорода. Кислорода в мантии Земли полно (более 40% по весу), а вот водорода по имевшимся моделям химического состава Земли — явно не хватало.

Для компенсации подобного недостатка некоторые исследователи высказывали предположение, что рудные месторождения возникали там, где вулканическая лава извергалась прямо под водой. Доходили даже до того, что делали вывод о существовании периодов, когда вся поверхность планеты (за исключением мелких островков) была покрыта морями. А это явно противоречило не только известным данным, но и тому факту, что целый ряд рудных месторождений образовался там, где заведомо не было моря!

В.Ларин предположил, что недостающий водород поступал из недр планеты и даже построил такую модель формирования Солнечной системы, которая предоставляла возможность иметь значительно больше водорода в составе вещества Земли, нежели это считалось ранее.

Отметим, во-первых , что, будучи самым легким элементом , водород мало отражается на величине плотности вещества, в котором он находится (скажем, атом водорода легче атома того же железа в 56 раз). Поэтому присутствие водорода в недрах даже в очень значительных (с точки зрения химических процессов) количествах практически не сказывается на достаточно достоверно установленном распределении массы и плотности внутри Земли.

А во-вторых , предположение о наличии водорода в составе вещества нашей планеты в гораздо больших количествах, чем считалось ранее, снимает абсолютно абсурдное противоречие между фактом, чтоводород — самый распространенный элемент во Вселенной , и той моделью солнечной системы, по которой этот водород оказывался сконцентрированным только на Солнце и внешних планетах системы. (Каких только причин и механизмов выдувания водорода аж к орбите Юпитера не придумывалось…)

Но где именно в недрах могло бы быть такое хранилище водорода?.. Почему он не улетучился в окружающее космическое пространство еще на первых стадиях формирования планеты?.. И тут В.Ларин обратил внимание на тот факт, что водород — чрезвычайно химически активный элемент . Он легко вступает во взаимодействие с другими веществами. И что особенно важно: химическая активность водорода резко усиливается с увеличением давления .

Предположение о том, что внешнее жидкое ядро Земли содержит в себе значительное количество водорода, во-первых , не противоречит его химическим свойствам; во-вторых , уже решает проблему глубинного хранилища водорода для рудных месторождений; и в-третьих , что для нас более важно, допускает значительное уплотнение вещества без столь же существенного возрастания в нем давления .

Но оказывается, что все это семечки … В гидридах металлов мы имеем другую картину: не водород отдает свой электрон (в общую довольно рыхлую электронную копилку), а металл избавляется от своей внешней электронной оболочки, образуя так называемую ионную связь с водородом. А радиус иона атома металла (т.е. атома без его внешней электронной оболочки) в среднем в 2 раза меньше радиуса самого атома. Это, с одной стороны, позволяет гидридам вмещать громадное количество водорода.

Переводя все вышеизложенное на русский язык, можно сказать, что В.Ларин предложил такую схему строения Земли, при которой снимается главное препятствие на пути теории расширения: появление в расчетах громадных давлений для недр Земли.

Есть правда и другие предположения о причинах расширения Земли — внутри Земли белая дыра, именно белая, не черная. И она не поглощает, а выделяет энергию — Землю растет.

Земля растет в размерах

сследования, проведенные в Мировом океане, принесли доказательства непрерывного увеличения его площади на протяжении последних сотен миллионов лет.

А это значит, что океанская кора, подстилающая дно, растет раза в четыре раза быстрее, чем в предыдущие эпохи, увеличиваясь примерно на 4 км 2 /год. 150 миллионов лет назад ее рост не превышал 0,8 км 2 /год.

Но если разрастание океанской коры (в зонах расхождения литосферных плит) действительно ускоряется, то, в соответствии с нынешними научными представлениями, поглощение этой коры в зонах столкновения плит должно происходить примерно с такой же скоростью.

Между тем, как показывают данные, этого не происходит. Более того, там, где, как традиционно предполагали, океанская кора поглощается, на самом деле идут обратные процессы.

Приходится допустить не что иное, как… увеличение земного шара. Это как раз и предполагает ряд ученых. По некоторым оценкам, радиус Земли 600 млн. лет назад составлял 4700 км (3/4 от современного).

Измерения величины планеты, выполненные НАСА, указывают на увеличение расстояния между Европой и Северной Америкой со скоростью 1,5 плюс-минус 0,5 см/год, между Северной Америкой и Гавайями — на 4 плюс-минус 1 см/год, между Гавайями и Южной Америкой — на 5 плюс-минус 3 см/год.

Принимая все это во внимание, рассчитали, что радиус Земли увеличивается со скоростью 2,8 плюс-минус 0,8 см/год.

Стало быть, окружность земного шара увеличивается в среднем на 17,6 см/год и менее, чем за 150 млн. лет возросла как минимум на 12600 км.