Природные катастрофы

47

Международная «Лига развития науки и образования» (Россия)

Международная ассоциация развития науки, образования и культуры России (Италия)

Международный «институт управления» (г. Архангельск)

Волгоградский филиал

Кафедра «_________________________________________________»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Безопасность жизнедеятельности»

тема: «Природные катастрофы»

Выполнил студент

гр. М-3-07

Ломакин В. Н.

Проверил преподаватель:

Исмагулов Виктор Куаншкиреевич

Волгоград, 2009-2010 уч.год

Содержание

Введение

1. История Земли, как история катастроф

1.1 Большой взрыв и зарождения галактик

1.2 Образование Земли

1.3 Возникновение жизни

1.4 Современные геологические катастрофы

1.5 Человек

2. Будущее Земли, как будущее катастроф

2.1 Можно ли предсказать катастрофу?

2.2 Пути развития Земли

Заключение

Используемая литература

Введение

Наша планета существует уже 4,5 млрд. лет. Весь этот огромный интервал времени на ее поверхности постоянно происходили сложные физико-химические процессы, возникла жизнь, сформировалась атмосфера, содержащая кислород, развились сложно организованные животные и растения. Все эти изменения происходили очень медленно, растягиваясь па сотни миллионов лет.

Но на фоне постепенных (эволюционных) процессов случались и явления катастрофического характера, вызванные силами, таившимися в глубинах Земли или действовавшими из космоса. Игнорировать сам факт существования и роль таких событий в истории Земли было бы в наше время величайшей ошибкой. Следы катастроф тем труднее установить, чем они древнее. С течением времени «залечиваются» раны па теле Земли, появлявшиеся в результате гигантских землетрясений, стираются следы упавших метеоритов. Поэтому большинство катастроф в истории Земли, в частности гибель Атлантиды, остаются гипотетическими.

Изучение катастрофических явлений позволяет объяснить некоторые особенности эволюции нашей планеты. В настоящее время наука и техника достигли такого высокого уровня, что мы уже можем предугадывать многие природные катастрофы, а в скором времени, несомненно, научимся и предупреждать их.

Однако, тот же самый технический прогресс породил много, и в том числе такой новый термин как “техногенная катастрофа”. Это относительно новое понятие, просто существование которого, характеризует тенденцию развития всего человечества, как биологической единицы.

Целью этой работы является нахождение и отражение тех причинно-следственных связей, которые существуют между природными процессами и деятельностью человека и попытка оценить их значимость для Земли.

Наша планета существует уже 4,5 млрд. лет. Весь этот огромный интервал времени на ее поверхности постоянно происходили сложные физико-химические процессы, возникла жизнь, сформировалась атмосфера, содержащая кислород, развились сложно организованные животные и растения. Все эти изменения происходили очень медленно, растягиваясь па сотни миллионов лет.

Но на фоне постепенных (эволюционных) процессов случались и явления катастрофического характера, вызванные силами, таившимися в глубинах Земли или действовавшими из космоса. Игнорировать сам факт существования и роль таких событий в истории Земли было бы в наше время величайшей ошибкой. Следы катастроф тем труднее установить, чем они древнее. С течением времени «залечиваются» раны па теле Земли, появлявшиеся в результате гигантских землетрясений, стираются следы упавших метеоритов. Поэтому большинство катастроф в истории Земли, в частности гибель Атлантиды, остаются гипотетическими.

Изучение катастрофических явлений позволяет объяснить некоторые особенности эволюции нашей планеты. В настоящее время наука и техника достигли такого высокого уровня, что мы уже можем предугадывать многие природные катастрофы, а в скором времени, несомненно, научимся и предупреждать их.

Однако, тот же самый технический прогресс породил много, и в том числе такой новый термин как “техногенная катастрофа”. Это относительно новое понятие, просто существование которого, характеризует тенденцию развития всего человечества, как биологической единицы.

Целью этой работы является нахождение и отражение тех причинно-следственных связей, которые существуют между природными процессами и деятельностью человека и попытка оценить их значимость для Земли.

1. История Земли, как история катастроф

1.1 Большой взрыв и зарождение галактик

Учёные утверждают, что большой взрыв являлся непосредственной причиной рождения множества галактик. Возможно, это была самая большая природная катастрофа, в истории вселенной. Но кто знает, что было до большого взрыва, и что ещё будет? Но важно то, что зарождению жизни, предшествовал ряд глобальных катастроф. Итак, попытаемся, проследить этот ряд:

Согласно модели возникновения галактик, которую выдвинул немецкий астроном Хазингер и которая уже получила немало подтверждений, после Большого космического взрыва, положившего начало развитию вселенной, из газовых облаков сначала возникли гигантские суперзвезды объемом несколько миллионов Солнц. Однако многие из них оказались нестабильны и со временем преобразовались в "черные дыры". Т.е., “черные дыры” - являлись, одним из первичных “продуктов” большого взрыва, и как будет показано далее, они окажутся одними из последних.

О существовании "черных дыр" науке известно давно, но немногие представляют, что это такое и почему астрономы сравнивают их с вампирами. Дело в том, что "черная дыра" -- это последняя стадия эволюции больших звезд. Как правило, их масса превосходит массу Солнца в 2-2,5 раза, но благодаря огромной силе гравитации их объем сравнительно небольшой. Колоссальная плотность вещества и сила гравитации не позволяют покинуть поверхность "черной дыры" даже электромагнитному излучению в виде света, рентгеновских лучей или радиоволн. Так что о существовании таких космических вампиров, с гигантской силой всасывающих в себя материю извне, можно догадываться опосредованно. Например, по движению звезд можно определить -- оказывает ли влияние на их траекторию какая-либо "черная дыра". Можно распознать вампира и по состоянию материи вокруг него. Обычно вещество перед затягиванием в "черную дыру" приобретает спиралевидную форму и на пути в чрево вампира излучает рентгеновское излучение. Это, как говорят ученые, последний крик материи, неспособной сопротивляться смертельному объятию "космического вампира"...

Но это ещё не все. Оказывается, вампир вампиру рознь. Есть вампиры маленькие и вампиры большие. Помимо "черных дыр" обычного размера, как считают ученые, существуют гигантские "черные дыры", содержащие материю в объеме миллионов и даже миллиардов масс Солнца. Их объемы даже трудно себе представить. Такие вампиры-гиганты способны влиять на целые галактики.

По гипотезе Хазмнгера притяжение гигантских "космических вампиров", собственно, и создает галактики. А в ходе их образования "черные дыры" играют главную роль. Они как бы дирижируют всем процессом. В пользу такого предположения говорит то, что материя большинства галактик выстраивается в спиралевидном порядке и находится в постоянном вращении.

Галактическую модель и предположения Хазингера подкрепляет многое, в том числе и тот уже общепризнанный факт, что в центре многих галактик, как правило, таится гигантская "черная дыра". Совсем недавно, кстати, подтвердилось предположение ученых о том, что и в центре галактики Млечного Пути тоже притаился гигантский вампир. Как пишет журнал "Шпигель", начиная с 1992 года немецкие астрономы несколько лет наблюдали движение звезд, изменение их траекторий в центре нашей Галактики, в том числе и с помощью датчиков инфракрасного излучения. В итоге недавно ученые пришли к выводу, что в самом центре Млечного Пути на расстоянии 26 100 световых лет от Земли скопилась невидимая и невиданная масса вещества, равная по объему 2,6 миллиона Солнц! Это и есть наш собственный "космический вампир".

1.2 Образование Земли

Согласно современной теории происхождения планет, разработанной академиком О. Ю. Шмидтом, Земля образовалась путем аккумуляции твердого рассеянного вещества в виде частиц и тел различных размеров. Постепенно мельчайшие частицы и метеориты различных размеров объединялись в более крупные тела -- астероиды, которые затем падали на образующуюся Землю. Советский астроном В. С. Сафронов рассчитал возможные размеры и массы тел, падавших па Землю. Оказалось, что значительная часть нашей планеты образовалась за счет крупных тел.

Массы наибольших тел, падавших на Землю, были оценены по наблюдаемому сейчас наклону оси вращения Земли. Как известно, вращение планет состоит из двух компонентов разной природы: регулярного прямого вращения, связанного с вращением всей системы, и нерегулярного, случайного, возникшего в результате падения на планету крупных тел. Последнее определяет наклон оси ее вращения. В. С. Сафронов показал, что при существующем сейчас угле наклона земной оси 23,5° массы (наибольших тел, падавших па Землю при ее образовании, достигали 1/1000 массы Земли. Следовательно, поперечник их мог быть до 1000 км. Трудно вообразить масштабы катастрофы, если тело весом 1 000 000 000 млрд. т, падающее со скоростью 11 км/с, столкнется с Землей. Очень отдаленное представление о масштабе этого явления дают лунные кратеры и моря. Заметим, что лунные моря образовались в результате падения тел с поперечником всего несколько десятков километров, т. е. по массе в десятки тысяч раз меньше тех, которые падали на Землю. Выделившейся при ударе энергии достаточно, чтобы нагреть на сотни градусов слой толщиной больше поперечника упавшего тела. Следовательно, при диаметре астероида 1000 км глубина разогрева достигала 1000 км. В. С. Сафропов полагает, что заметная часть энергии падения больших тел оставалась внутри Земли и могла нагреть верхние ее слои более чем на 1000° С.

Случайные явления сыграли огромную роль в жизни нашей планеты. Будь у крупнейших астероидов, падавших на Землю, другие размеры, скорость или угол падения, наша планета имела бы иной наклон оси, а значит, ширина тропического и умеренных поясов и полярных кругов была бы иной.

Формирование Земли как планеты, сопровождавшееся падением астероидов и метеоритов, продолжалось около 100 млн. лет. По сравнению с длительностью жизни человека срок этот огромен. Но если мы вспомним, что возраст Земли равен 4,5--5 млрд. лет, то получается, что образование ее из астероидов и метеоритов заняло лишь 2% времени от всей жизни пашей планеты.

Рой астероидов, окружавших Землю, за 100 млн. лот рассеялся. Падения метеоритов стали реже. Масса планеты достигла примерно тех размеров, какие она имеет сейчас. Первая фаза ее развития закончилась, наступила следующая, о которой мы знаем еще очень мало. По теории О. Ю. Шмидта, Земля образовалась в результате падения холодных частиц и метеоритов. Следовательно, в этот начальный период развития она не была раскаленной. Но вот новейшие результаты изучения Луны заставили усомниться в таком выводе. Исследование лунных пород показало, что в начальный период своего развития Луна прошла через состояние общего плавления. Если сравнительно небольшое по размерам небесное тело -- Луна -- было сильно разогрето 5--4 млрд. лет назад, то есть основания считать, что и планета Земля, которая значительно больше Луны по размерам и потому медленнее отдает тепло, также была разогретой. Это подтверждают исследования древнейших пород с возрастом 4--3 млрд. лет, обнажающихся на земной поверхности в Гренландии, Южной Сибири и в ряде других мест. И хотя они сильно изменены более поздними геологическими процессами, все же до некоторой степени удается восстановить их химический состав и условия образования. Оказывается, что первоначально это были вулканические породы, возникшие в результате излияния на земную поверхность базальтовых лав.

Сейчас все больше специалистов склоняются к мнению, что первоначально недра Земли были разогреты. На глубине нескольких десятков километров существовал слой, где породы были в расплавленном состоянии. Эти расплавы изливались на земную поверхность. Таким образом, стадия «бомбардировки» Земли сменилась более продолжительной по времени стадией почти сплошных вулканических излияний. В этот период жизни нашей планеты, который длился по-видимому, много сотен миллионов лет, её поверхность была почти сплошь усеяна вулканами, извергавшими лаву. Изливавшаяся лава застывала, отдавая в мировое пространство тепло. Так образовалась первичная земная кора. Температура на поверхности Земли понижалась, и наступил момент, когда выделявшиеся из недр Земли водяные пары конденсировались в жидкую воду. С этого времени начинается геологическая стадия развития Земли, которая привела её к современному виду.

1.3 Возникновение жизни

Как это ни парадоксально, однако, даже зарождение жизни явилось своеобразной катастрофой, потому что с появлением сложных форм жизни (человек), планета начала испытывать результаты его деятельности на себе, которое носили не только локальный, но даже и планетарный характер.

В 1812 году Ж. Кювье опубликовал первые итоги изучения своих находок под заголовком «Исследования об ископаемых костях». Ученый обратил внимание на то, что в земных слоях идет чередование: слои, богатые останками доисторических животных, сменяются горизонтами, бедными на находки. При этом Кювье обнаружил, что в каждом новом, богатом костями слое останки принадлежат животным других разновидностей, а не тем, что были найдены в предыдущем или последующем слоях, то есть не тем, кто обитал на Земле раньше или позже -- разумеется, в геологическом понимании времени.

Следующая книга Кювье - «Рассуждения о переворотах на поверхности Земного шара и об изменениях, какие они произвели в животном царстве». Само название уже говорит о точке зрения ученого. Кювье считал, что ископаемые формы - это либо прямые предки нынешних животных, в сущности от них не отличающиеся, но сумевшие пережить все природные перевороты, либо останки окончательно вымерших в результате этих переворотов форм, ничего общего с ныне живущими не имеющих. Кювье полагал также, что развитие четырех типов животных (по его классификации - позвоночных, членистых, мягкотелых, лучистых) происходило изолированно.

Однако, отстаивая свои выводы, Кювье не смог надежно показать, какие же силы вызывали на Земле столь грандиозные перевороты, что они были способны оборвать ту или иную линию развития жизни. Он мог только написать: «Какие-то силы раздробили, приподняли слои Земли и опрокинули их на тысячу ладов».

Заметил чередование ископаемых останков и Сент-Илер. Но выводы о причинах этого, сделанные Кювье и Сент-Илером, расходились настолько, что их многолетний спор привлек к себе внимание ученых всего мира. В Париже не раз в те годы проводились диспуты соперничающих ученых, за которыми следил весь образованный мир.

В одном лишь были едины Кювье и Сент-Илер: какие-то грандиозные силы вмешивались в эволюцию жизни, и в результате этого вмешательства появлялись более совершенные формы животных. Казалось, эволюция время от времени подвергалась действию таинственного ускорителя. Впрочем, такую же роль может сыграть и тормоз. Представим себе, что этот тормоз замедляет или вовсе сбрасывает с «конвейера эволюции» какие-то виды, например, владевших миллионы лет землей динозавров, мешавших развитию других видов, а именно -- млекопитающих. Так возникает больше простора для развития видов более жизнестойких, «перспективных», с точки зрения природы.

О действии некоего тормоза, по существу, говорит и палеонтология. Чередование богатых окаменелостями слоев с горизонтами, скудными на них (на что первыми обратили внимание Ж. Кювье и Сент-Илер), сегодня есть истина, подтвержденная всей историей науки об ископаемых.

Жизнь зародилась в океане. Растения первыми переместились на сушу, по прошествии долгого времени за ними потянулись амфибии, а затем сушу захватили животные, получающие кислород из воздуха. Но еще на уровне амфибий произошло расщепление животного мира. Одни дали направление развитию ящеров и иных пресмыкающихся, других -- их назвали териодонтами, или зверообразными, -- можно рассматривать как группу, связывающую нынешних млекопитающих с этими древнейшими наземными позвоночными.

Еще в давние времена (до эры динозавров) высшие териодонты -- терапсиды приобрели многие черты строения и физиологические особенности, характерные для млекопитающих. Это -- лактация, способ дыхания и питания, обоняние... Но вдруг терапсиды исчезают. В геологических слоях, более поздних, чем триасовый период, палеонтологи не находят останков терапсид. У филогенетического древа оказались обломанными крупные ветви. Однако какие-то ветви терапсид, видимо, ставшие предками млекопитающих, выжили, ускользнув от уничтожающего удара природы. Но тем не менее палеонтологи несравненно чаще встречают в поздних слоях обширные кладбища динозавров.

Эти пресмыкающиеся, если судить по раскопкам, владели планетой примерно 150 миллионов лет. Однако эра динозавров неожиданно заканчивается 64,5 миллиона лет назад. Ученые разных наук небывало дружно ухватились за вопрос: почему так стремительно исчезло с лица Земли обширное сообщество динозавров? Было выдвинуто множество гипотез. Вот три из них. Повышенная активность вулканов: газы и выброшенный пепел пеленой затянули небо и ослабили солнечную радиацию -- динозавры не вынесли похолодания. Вспышка близкой к Земле сверхновой звезды -- животные не выдержали облучения.

Журнал «Шпигель» (ФРГ), посвятивший динозаврам не одну публикацию, считает самой достоверной гипотезу, поддержанную американским физиком лауреатом Нобелевской премии Луисом Альваресом, конструктором первого циклотрона. В 1980 году Альварес ознакомился с обнаруженным в Южной Франции геологическим слоем, очень богатым ядовитым иридием. Этот элемент, скромно представленный в земной коре, заметно присутствует в метеоритах. Либо крупный метеорит, либо дождь метеоритов доставил этот элемент на Землю.

Слой земли, содержащий иридий, имеет возраст как раз 64,5 миллиона лет, то есть совпадает по времени с гибелью динозавров. Убедительный аргумент в упомянутом выше конкурсе гипотез. Десятилетние дебаты палеонтологов закончились принятием этой гипотезы как наиболее вероятной (правда, несогласные с этой гипотезой видят главный ее аргумент в том, что в деле участвовал физик с громким именем).

Есть еще одна метеоритная гипотеза, которую продолжают обсуждать серьезные ученые. Не так давно на острове Гаити были найдены мелкие стеклянные шарики, словно пролившиеся здесь дождем. Ученые полагают, что такой «дождь» здесь выпал после удара метеорита о полуостров Юкатан. Рассеянные шарики и кварцы, расплавившиеся на дне кратера, образованного упавшим метеоритом, имеют одинаковую геохимическую природу. Метеорит был размером с десятикилометровую скалу и при ударе выделил примерно 70 миллионов мегатонн энергии -- это во много раз больше, чем атомные заряды, созданные человеком.

Поднятая ударом метеорита пыль окутала всю планету, а главное -- испарившиеся вещества самого космического пришельца сконденсировались в верхних слоях атмосферы в крохотные непрозрачные шарики, позже пролившиеся дождем на Землю. Пылевая вуаль, окутавшая планету на долгие годы, понизила на несколько градусов среднегодовую температуру Земли. Наступила затяжная зима (именно такую предвещают нам физики, если разразится атомная война). Азотные окислы, образовавшиеся в атмосфере при высокой температуре взрыва, потом в виде кислотных дождей поливали динозавров. Но даже уцелевшие животные подверглись новому испытанию: постепенно атмосфера очистилась и вновь стала прозрачной, но в ней сохранились газы, вызвавшие парниковый эффект. Получилось, как в контрастном душе: сначала динозавров охватил жуткий холод, потом -- невыносимая жара. Ящеры не выдержали этого испытания.

Не менее драматичными событиями оборачивается падение крупного метеорита в мировой океан. Поскольку он занимает более 70 процентов поверхности Земли, то, надо думать, и метеоритных попаданий в него было значительно больше, чем на сушу.

Математическая модель такой катастрофы составлена русским астрономом Л. Крживским. Она исходит из того, что в океан падает метеорит поперечником в десять километров. В ответ на падение такого гиганта из стратосферы выпадает снег. Образовавшиеся мощные облака окутывают планету, идут нескончаемые ливни. Так, по расчетам ученого, продолжается многие десятки тысячелетий. Затем появляется парниковый эффект -- средняя температура на планете поднимается на десятки градусов.

Так выглядят метеоритные гипотезы, пытающиеся объяснить исчезновение с лица Земли одного из выдающихся представителей животного царства. Однако массовая гибель динозавров -- явление не уникальное. Такого рода события в истории биосферы случались неоднократно. Палеонтологи считают, что за последние 500 миллионов лет жизнь на Земле по меньшей мере пять раз подвергалась угрозе почти полного уничтожения (мы уже говорили о гибели терапсид).

Например, 368 миллионов лет назад на Землю упал метеорит со скоростью, в сто раз превышавшей скорость звука. Гигантский космический странник ударился о скалы в 250 километрах от нынешнего Стокгольма. Миллионы тонн поднявшейся в воздух пыли, расплавленные породы, окислы азота стали следствием этой чудовищной катастрофы. Кислотные дожди и прочие губительные спутники" этого столкновения уничтожили живность не только на суше, но и в море -- коралловые рифы, панцирных рыб и множество мелких морских животных. Погибло около двух третей всех живых существ. Американские палеонтологи считают, что и терапсиды, предшественники млекопитающих, были уничтожены громадным метеоритом. Уцелели только самые жизнестойкие.

Гипотеза катастроф как движущей силы эволюции, выдвинутая когда-то Ж. Кювье, в наши дни получила поддержку американского палеонтолога Д. Даула. Он насчитал до 40 массовых исчезновений животных, и всякий раз, по его мнению, гибель приходила из космоса. Эта точка зрения вызвала, конечно, и критические замечания; Главное, чего требуют несогласные с ней, -- назвать, что же стало причиной исчезновения того или иного сообщества живой природы. Но авторам гипотезы нужно время: ведь в систематику палеонтологии надо внедрить историю встреч Земли с метеоритами.

Угроза может прийти из космоса не только в облике исполинского метеорита. Во Вселенной есть и другие барьеры, которые должна взять живая материя, чтобы уцелеть на нашей планете.

Жизнь появилась на Земле около 2500 миллионов лет назад. Вначале это были одноклеточные, затем животные, лишенные скелета, например, так называемые медузоидные. Но их возраст много меньше -- они не старше 570 миллионов лет.

Как известно, Земля вместе с Солнечной системой вращается вокруг центра тяжести нашей Галактики. Период обращения равен примерно 230 миллионам лет. Это значит, что живое население планеты более десятка раз обернулось вокруг галактического центра. Что могла встретить Земля на этом долгом пути?

Астрофизики убеждены, что сменам животного мира предшествовали вспышки так называемых сверхновых звезд. Такие события не столь редки в нашей Галактике -- одно-два в столетие. А сколько веков несет на себе Земля живую материю! Если взрыв такой звезды произойдет близко, не только жизнь, но и вся планета может быть попросту испепелена. Если же расстояние от взрыва достаточно велико, особенно стойкие организмы могут выжить, хотя большая масса живых существ погибает. Расширяющееся вещество взорвавшегося светила образует сферу из раскаленных газов, они в своем движении сжимают и нагревают рассеянную материю, присутствующую в межзвездном пространстве. Эти обе нагретые сферы -- тоже опасность для населенной планеты, хотя угроза жизни заметно уменьшается с удалением от «сверхновой».

Некоторые исследователи считают, что могут быть вредоносными и пылевые облака, занимающие в космосе огромные пространства. Если Солнечная система встретит их на своем пути, то пыль частично затенит свет, идущий от Солнца, на планетах может сильно понизиться температура -- опять урон для жизни.

Беда, постигшая живые существа, не ограничивается только холодом. Дело в том, что с понижением температуры увеличивается растворимость в воде двуокиси углерода. Следовательно, в атмосфере его становится меньше. В первую очередь от этого страдает растительный мир, для которого двуокись углерода -- основной источник питания. За ним начинается голод у растительноядных, а затем вымирают и хищники.

К сожалению, астрономия не может указать хоть один конкретный случай прохождения Солнечной системы через космические пылевые облака, хотя за 2,5 миллиарда лет странствий по Галактике нашей населенной жизнью Земли случай этот весьма вероятен -- как и его последствия.

Известный английский астроном А. Эддингтон в начале 20-х годов нашего века сравнил планету и ее биосферу с головкой сыра, покрытой тонкой пленкой плесени. Ученый хотел сопоставить могущество и силу мертвой материи с хрупкой и почти беззащитной живой природой. (Правда, эта оценка вряд ли относится к нашему времени, когда человеческая деятельность, если ее не подчинить требованиям экологии, сама грозит омертвить планету.)

Если обратиться к очень древним временам, то Эддингтон окажется прав. Не однажды природа создавала условия, которые умерщвляли почти все живое. Палеонтологи установили, что в истории биосферы была трагедия грандиозных масштабов -- 90 процентов живых организмов погибли по причинам, рожденным самой планетой.

До недавнего времени мы в самых общих чертах представляли лик планеты, каким он был 300 миллионов лет назад, то есть на карте полушарий могли представить Лавразию и Гондвану -- гигантские материки, временами соединявшиеся в один континент -- Пангею. Сотрудники отдела плито-тектоники Института физики Земли, возглавляемые О. Сирохтиным, выдвинули предположение, что до Лавразии и Гондваны на планете были другие сверхконтиненты. Временами -- на протяжении миллионов лет -- они распадались на более мелкие материки вроде теперешних и вновь сплачивались в единый конгломерат.

Первым в истории Земли был единый континент Моногея; в течение миллионов лет он распался и вновь соединился в сверхматерик Мегогея. Затем таким же образом возникла Мезогея и лишь потом -- Лавразия и Гондвана. Не вдаваясь в подробности этой гипотезы, скажем только, что основана она на исследовании конвекционных движений магмы, которые определяют движение тектонических плит на поверхности планеты.

Эти движения, в частности, помещали то один, то другой из материков в полярные области. Недаром палеомагнитологи насчитывают несколько бывших магнитных полюсов, находящихся ныне далеко от южного и северного. Считалось, что причиной тому «кувыркание» земного шара. Не логичнее ли было бы, однако, предположить, что это дрейф материков время от времени ставил их в полярные позиции.

К нашей теме это имеет непосредственное отношение. Представьте, что обе полярные области заняты крупными материками. Вместо одной, как теперь, антарктической ледяной шапки у Земли в какое-то время было их две. Есть данные, что тогда океан понизился на 150 метров, а на планете было гораздо холоднее. Все организмы, обитавшие до того на шельфовых глубинах, погибли, а они в ту пору составляли до 3/4 живого вещества на планете. Известно, что кораллы -- жители шельфа -- несколько раз почти полностью гибли. Примечательно, что два величайших в истории Земли вымирания живого не совпадают по времени с крупными метеоритными ударами, хотя в одном из случаев речь идет о гибели 90 процентов всех видов.

И еще возражение против того, что лишь космические факторы ответственны за формирование жизни на Земле. В позднем девоне отмечена массовая гибель морских животных, но в то же время на суше ничего подобного в тот период не наблюдалось.

Может быть, сходный удар биосфера суши получила в конце девона, когда доминировать стали лиственничные растения. Так называемый листьевой индекс появившейся наземной растительности увеличил эффективность поглощения солнечной энергии в сотни раз -- с точки зрения производства зеленой массы. Травоядные получили изобилие корма, безмерно размножились, все съели, тогда пищи стало не хватать, и масса животных погибла от голода.

Сходную ситуацию пережили и наши предки. Когда первобытным людям охота в изобилии приносила мясо разнообразных животных, включая мамонтов, обилие пищи сделало племена многолюдными, и вскоре им уже не на кого стало охотиться. Страшный голод опустошил тогда землю, выжили лишь те, кто начал обрабатывать землю, приручать животных.

Академик Б. С. Соколов в речи на открытии палеонтологического конгресса сказал: «Биосфера в целом подвергалась крупным перестройкам и сопровождалась катастрофическими вымираниями». Но по мнению академика, «удары» по биосфере зарождались в ней самой, то есть имели земное происхождение.

К сожалению, все, о чем шла речь, лишь гипотезы. Прямых доказательств вмешательства в земные дела космических воздействий у нас нет, как и нет убедительных фактов влияния внутрипланетарных сил на ход эволюции.

В этом смысле современные ученые не так далеко ушли от Жоржа Кювье, первым сказавшего о вмешательстве катастроф в историю жизни на Земле. Многие десятилетия эти его выводы отрицались наукой, как, впрочем, отрицаем мы и сейчас его представления о многократных возникновениях животного мира, ничего общего с предшественниками не имеющего. Что делать? Видимо, последовать совету того же Гете: «Не надо застывать в сомнении, оно, напротив, должно двигать дух к дальнейшему исследованию и испытанию, и, если они проходят на более совершенной и широкой базе, -- истина одержит победу». Тогда нескончаемому спору будет положен конец.

1.4 Современные геологические катастрофы

Если бы драматичность и зрелищность были сутью природных бедствий, то вулканические извержения стали бы их эталоном, так как нет, наверное, ничего более ужасающего и великолепного. Извержение вулкана катастрофично и потрясающе и часто влечет за собой внезапные страшные последствия. Города, цивилизации, культуры были уничтожены или совершенно изменены, а в одном случае, когда лава Везувия герметично запечатала город Помпеи, сохранились в веках.

Есть что-то примитивное и таинственное в этой бьющей вверх из недр Земли струе. На то время, пока длится извержение вулкана, мы переносимся назад, в доисторические времена, о которых сложены легенды, когда твердая почва, по которой мы ходим, была еще движущейся, аморфной массой. Да, возникновение поверхности Земли происходило поистине театральным путем.

Извержения вулканов до сегодняшних дней остаются загадкой. Вулканологи могут изучать только последствия вулканических взрывов. Причины и источники самого явления скрыты слишком глубоко в недрах Земли (возможно, в самом ее ядре), чтобы исследовать их научными способами. И так, похоже, останется на все время существования человечества на нашей планете.

И все же в данный момент мы знаем о 516 действующих вулканах больше, чем, скажем, Плиний, когда он описывал извержение Везувия в 79 году.

Во-первых, настоящий, истинный вулкан - это просто отверстие или ряд отверстий в земной коре, через которые в атмосферу выбрасывается, нередко мощно и яростно, внутренняя энергия Земли. Жерло отверстия называется кратером. Большие, с диаметром свыше 1,5 километра, более или менее округлые по форме впадины, образованные извержением вулкана или обрушением части вулканического сооружения, называются кальдерами. Иногда в кальдерах появляются кратерные озера.

Отверстие подобно трубообразному каналу, соединяющему атмосферу с резервуаром расплавленного вещества, известного как магма. Дым, который клубится над этими отверстиями, представляет собой конденсированный пар, часто смешанный с частицами пыли, что придает ему желтую окраску. Так называемое свечение вулкана - это отражение в облаках испарений раскаленной докрасна магмы. А наблюдаемые молнии, возникающие внутри и вокруг этих клубящихся масс, - в действительности огни святого Эльма, вызванные характерным избытком статического электричества в атмосфере вблизи вулканического взрыва.

Вулканические горы, которые мы часто ошибочно называем вулканами, формируются после серии взрывов, когда выброшенное из земной коры вещество застывает вокруг отверстия. Фактически самые высокие в мире горы были образованы более миллиона лет назад путем накопления лав и вулканообломочных продуктов.

Существует три различных состояния веществ, извергаемых вулканами: жидкие (лава), твердые обломочные (пиропластические, такие, как вулканический пепел, грязь и камни) и газообразные - обычно двуокись серы из земной коры, - которые в результате извержения образуют в атмосфере смешанные формы.

И, наконец, вулканические взрывы не всегда направлены из конуса вертикально вверх, как это изображали художники-романтики в XIX веке. Наоборот, самые губительные и катастрофические взрывы происходят на склонах вулканических гор.

Вулканологам удалось составить схему главных вулканических поясов на Земле: Среднеатлантическая гряда, проходящая через Вест-Индию; каскад хребтов в Северо-Западной части Тихого океана; Гавайская гряда; безымянная цепь гор, идущая вдоль северного побережья Средиземного моря и проходящая на восток через Малую Азию в Гималаи.

Теория «тектоники плит» установила некоторые причины извержения вулканов. По одной теории, вулканы появляются там, где плиты раздвигаются, выпуская, таким образом, поток магмы из-под плит. Например, Средне-Атлантическая гряда идет вдоль шва, от которого плиты Евразии и Америки стали, двигаться в противоположном направлении. Здесь образовались вулканические острова -Азорские, Исландия и Тристан-да-Кунья.

Вторая причина образования вулканов, согласно этой теории, такова. Вулканы появляются там, где происходит сталкивание, надвиг, сдвиг или горизонтальное смещение плит относительно друг друга. Когда одна плита опускается под другую, она плавится и вспенивается по мере опускания в недра Земли. Одновременно расплавленные массы горных пород поднимаются на поверхность, где извергаются, образуя новые участки суши. Подобные столкновения и смещения создали острова в Карибском море, вулканы Центральной Америки и Каскадные горы.

Третий тип вулканических образований характерен для плит срединных океанических хребтов. По мнению ученого-геолога доктора Роберта Декера, происходит следующее: «Каким-то образом горячее пятно прожигает дыру в середине плиты, давая возможность расплавленным шлакам выплеснуться на поверхность. Превосходный пример такого процесса - Гавайские острова. Они находятся прямо посредине огромной плиты Тихого океана».

Вулканологи классифицировали вулканы по 4 категориям, следуя от менее разрушительных к самым разрушительным. Легендарная гора Гавайских островов Мауна-Лоа, так же как и японская Фудзияма, не будет фигурировать в данном разделе, потому что ни одна из них не имела катастрофических извержений. По крайней мере, в течение новой истории.

Гавайский тип извержения отличается относительно спокойным излиянием лавы без взрывных извержений и выброса обломочных пород.

Стромболианский тип вулканов (назван по вулкану Стромболи на Липарских островах, что к северу от Сицилии) характеризуется постоянными, но умеренными излияниями вязкой лавы, которая выбрасывается при небольших, повторяющихся взрывах.

Вулканическая категория, типичным представителем которой является Парикутин, более взрывная. Магма скапливается в верхних слоях жерла, но ее выход блокируется пробкой из затвердевшей лавы. Лава застывает у выхода между последовательными взрывами: Когда давление газообразных веществ внутри вулкана достигает критического, массы твердых осколков, обломков извергаются в (Воздух. Над кратером образуется облако водяного пара, но, в отличие от стромболианекого типа, не раскаленного.

Самым яростным и разрушительным является пелейский тип, названный так по имени его прототипа - вулкана Мон-Пеле. В этом случае происходит выброс вулканического пепла, горячих облаков газа, наполненных обломками лавовых глыб и сверхгорячего пара, которые движутся вниз по склону вулкана со скоростью хорошего урагана. Таким образом, тысячи людей оказываются застигнутыми врасплох и буквально перемалываются сверхгорячими потоками грязи, пара и расплавленных обломков, падающим вулканическим пеплом и бомбами.

Извержения вулканов нередко начинаются внезапно. В прошлом проблема состояла в том, что на предупреждающие знаки (а именно - землетрясения) не обращали внимания. Даже в наше время люди, находящиеся вблизи вулканов, игнорируют здравый смысл и предупреждения специалистов.

Твердое основание земной поверхности, лежащее у нас под ногами, если верить признанной повсеместно теории тектонических плит, является не более чем обманом. В соответствии с этим постулатом кажущаяся твердой поверхность Земли на самом деле состоит из постоянно дрейфующих плит.

Согласно теории, в основе которой лежат открытия в области геологии, океанографии и геофизики, литосфера, или внешняя земная кора, делится на семь основных плит и двенадцать малых. Каждая из них имеет толщину примерно 100 километров и покоится на менее устойчивом и более мягком слое, который называется астеносферой. На этих плитах хаотично нагромождены континенты, толщина которых составляет 70 километров. Ученые выдвигают теорию, что причиной дрейфования плит является перераспределение тепловой энергии внутри Земли.

Во время этого процесса происходит сталкивание между собой континентов и плит, их смещение относительно друг друга. Некоторые из них расходятся. Вдоль этих границ происходят землетрясения и извержения вулканов.

Существуют две основные причины землетрясений. Одна из них отражает процессы поверхностного характера и вызывает незначительные землетрясения. Она заключается в том, что плиты, дрейфующие вдоль таких великих разломов, как Сан-Андреаса в Калифорнии и Альпийский разлом в Новой Зеландии, действуют подобно ножницам, круша и размалывая края друг друга. Еще одна причина отражает более глубокие процессы, происходящие в зонах вдоль краев смещающихся плит, где ребра этих масс земной коры погружаются в земную мантию и на глубине около 500 километров повторно всасываются, поглощаются.

Дрожание земли возникает при землетрясении вследствие столкновения этих масс или при «наезде» одной плиты на другую. При этом в земной коре возникают стрессы, напряжения и давления, которые находят свое разрешение на поверхности Земли.

Можно нарисовать такую картину. Оболочка Земли - это поверхность моря, волнующаяся от приливов и отливов. Твердый объект, натолкнувшийся на препятствие в каком-то месте под землей, вдруг став свободным, устремляется к поверхности. Там, где он появляется на поверхности, происходят процессы, аналогичные тем, что идут в центре землетрясения. Место нахождения этого прорвавшегося на поверхность объекта называется эпицентром. Круги, расходящиеся от эпицентра, точно соответствуют волновому эффекту распространения колебаний, происходящему при землетрясении.

Единственная поправка, которую может внести в этот аналог действительность, состоит в том, что землетрясения обычно имеют несколько эпицентров одновременно на протяжении всей линии разлома. Таким образом, ударная волна и ее эффект имеют сложный характер и зону действия.

Землетрясение, как правило, начинается с легкого дрожания. Вслед за этим, порой с пугающей людей скоростью, возникает серия сильных толчков, способных вызвать извержение вулкана, камнепад и разрывы земной поверхности. Участки земли могут подниматься и опускаться, провоцируя, в свою очередь, оползни и цунами - гигантские волны, внезапно обрушивающиеся на прибрежные зоны Азии (в остальных местах эти ужасающие стены воды называются сейсмическими волнами). И, наконец, завершающая стадия цикла землетрясения характеризуется уменьшением силы вибрации.

Когда землетрясения происходят в городской зоне, разрушения обычно бывают значительными и носят катастрофический характер. Податливые строения, возведенные на скальном основании, лучше переносят землетрясения, чем жесткие, возведенные на неустойчивой основе. Землетрясения сопровождаются величайшими трагедиями именно в последнем случае. За последние 4000 лет землетрясения и возникшие в их результате пожары, оползни, наводнения и иные последствия унесли жизни более 13 миллионов человек.

Сейсмологи научились измерять силу и разрушительную мощь землетрясения. С помощью сейсмографов они собирают информацию о скорости распространения, глубине и длительности таких процессов. Существует два типа волн, проходящих в толще Земли. П - первичные волны, имеющие компрессионный характер и распространяющиеся очень быстро. П-волны не проходят сквозь толщу воды. В - вторичные волны, являющиеся поперечными и вызывающие вибрацию земли, перпендикулярную направлению их распространения. Цунами вызываются третьим типом волн, которые называются Д (длинными) волнами, расходящимися вокруг эпицентра землетрясения.

Важно отметить, что П-волны и В-волны при изменении плотности и твердости вещества, через которое проходят, тоже изменяются. Это позволяет ученым с большой долей уверенности говорить о точных границах всех трех слоев Земли: ядра, мантии и коры. (Землетрясение рождается в мантии и коре, извержение вулканов -- в ядре.) Исчезновение В-волн на глубине свыше 3000 километров указывает на то, что, по крайней мере, внешняя оболочка ядра Земли жидкая.

Интенсивность землетрясений измеряется двумя способами: по шкале Рихтера и по шкале Мер-калли.

Шкала Рихтера, изобретенная в 1933 г. американским сейсмографом Чарльзом Ф. Рихтером, предполагает измерение величины энергии, освобожденной землетрясением в точке происхождения. Поскольку она основана на измерении, сделанном на расстоянии 62 миль от эпицентра, принятом произвольно, требовалось применение многочисленных сейсмографов и переводных таблиц, что было слишком трудно для понимания неспециалиста, то было решено остановиться на баллах Рихтера.

Шкала является логарифмической. То есть освобождаемая энергия измеряется баллами, когда каждый последующий отличается от предыдущих на единицу. Фактическая же сила землетрясения, измеряемая этими баллами, отличается при этом в 10 раз. Например, сила землетрясения, равная 6 баллам по шкале Рихтера, будет в 10 раз больше той, которая обозначается 5 баллами.

У этой шкалы не существует верхнего или нижнего предела. Небольшие землетрясения оцениваются в пределах 0, а некоторые даже имеют отрицательное значение. Землетрясение до 1 балла в норме может быть зарегистрировано только сейсмографом. Колебания земли в 2 балла - это самые слабые землетрясения, ощущаемые людьми. При землетрясении в 5 баллов освобождается столько же энергии, сколько при взрыве 100 тонн тринитротолуола (ТНТ).

Землетрясение, достигшее по шкале Рихтера 6 баллов и более, считается сильным. При землетрясении в 7 баллов по шкале Рихтера высвобождается энергия, равная энергии при взрыве 1 миллиона тонн ТНТ. Случались и землетрясения в 8,5 балла по шкале Рихтера. Аляскинское землетрясение - из этой серии.

Шкала, разработанная итальянским сейсмографом Джузеппе Меркалли, учитывает влияние субъективных факторов. Они измеряют силу землетрясения на основании воздействия на обитателей района: повреждений строений, ранений и гибели людей, а при слабом землетрясении - проснулись ли от него спящие люди. На шкале Меркалли есть I и XII степени. Первая степень обычно не ощущается людьми (кроме самых чувствительных или находящихся в благоприятных для этого условиях). Вторая степень ощущается большинством людей и вызывает небольшие подвижки малых предметов. При землетрясении IV степени в стенах могут образоваться трещины, при этом эффект похож на удар в здание тяжелого транспортного средства.

При IX степени здание может быть сдвинуто с фундамента и иметь заметные трещины и повреждения. При XI степени почти не остается стоящих зданий, мосты разорваны, в земле образуются глубокие расселины. При XII степени разрушения полные, а волны можно наблюдать прямо на поверхности земли.

Все землетрясения, описанные в данном разделе, имели не менее 6,5 балла по шкале Рихтера, а по шкале Меркалли классифицировались как землетрясения IX степени и выше.

На первый взгляд причина наводнений кажется ясной: тающие снега, частые штормы, обильные дожди.

Но эти очевидные факторы составляют лишь незначительную часть предпосылок. Наводнение - одно из самых катастрофических стихийных бедствий, известных человечеству. Так, в одном исследовании сообщается, что с 1947 по 1967 гг. от наводнений в результате только разлива рек погибли 173170 человек. Другие факторы, обычно сопровождающие наводнения и включающие еще 18 видов стихийных бедствий таких, как торнадо, ураганы, землетрясения, извержения вулканов, добавили к этой цифре еще 269635 смертей.

Одним из множества факторов является проявляющаяся во времени неизбежность: морские приливы и отливы и бесконечный круговорот воды в природе, во время которого вода из океанов попадает в атмосферу, из атмосферы в виде осадков возвращается на землю, проходит сквозь слои земной поверхности и снова возвращается в океаны. С таким же постоянством, с каким восходит и заходит Луна, воды в реках поднимаются и опускаются. С такой же неизбежностью, с какой происходит смена времен года, совершается круговорот воды в природе. В течение 3 миллиардов лет общее количество воды на Земле и в ее атмосфере остается неизменным. А раз это количество оставалось неизменным на протяжении 3 миллиардов лет, то мы можем смело предположить, что таковым оно останется и в течение следующих 3 миллиардов лет. Конечно, если мы своим безрассудным отношением к мировой экосистеме не нарушим это равновесие, как некоторые другие природные феномены.

Водный баланс и его цикл обусловлены как воздействием солнечного тепла, так и силой земного притяжения, сочетание которых ведет к постоянному круговороту воды в природе. Жидкость испаряется и в виде пара попадает в атмосферу, где конденсируется и снова попадает в землю в виде дождя или снега. Итак, вполне вероятно предположить, хотя от этого можно сойти с ума, что выпитый вами сегодня стакан воды мог плескаться в ванне Клеопатры. Но если такой образ несколько неприятен, то можно вообразить, что вода, находящаяся сейчас в вашем бассейне, когда-то выпадала в виде снега на войска Ганнибала.

Существует интересное и в какой-то мере противоречащее научной теории гидрологического цикла (круговорота воды в природе) предположение, что если в какой-то момент вся вода из атмосферы вдруг окажется на земной поверхности, то она накроет землю всего на несколько миллиметров. Если верить этому (а большинство ученых придерживаются именно такого мнения), значит, Великого Потопа библейских времен, который затопил землю на многие метры, чему есть археологические и исторические доказательства, никогда не было.

В природе гидрологический цикл никогда не проявляет себя регулярно в одном месте. Если бы все было сбалансировано, то мы не знали бы ни засух, ни наводнений. Эта нерегулярность проявляется в разных местах и в разное время. В одних местах воды испаряется больше, в других больше выпадает в виде осадков.

После такого рассуждения можно прийти только к одному выводу: если вы живете близ реки, то рано или поздно переживете наводнение.

Но тогда почему люди строят самые прекрасные города возле рек? Есть два ответа на этот вопрос, две причины: торговля и пища. Начиная с времен царств Месоппотамии, реки были торговыми артериями. Даже баротзелард, племена на северо-западных, подверженных разливам рек равнинах Замбии, переправляют товары по Замбези. А когда наступает сезон наводнений, они просто перебираются выше и пережидают его.

Что касается пищи, то человечество всегда знало, что аллювиальные почвы (образованные наносом воды) были самыми плодородными, на них получали наиболее богатые урожаи. Согласно одному исследованию, 1,5 миллиарда человек, или одна треть населения земного шара, зависит от урожаев, выращенных на таких почвах. Поэтому нет ничего удивительного в том, что города, поселки, деревни и фермы, как правило, располагаются в речных долинах или на морском побережье. Только в США около 3800 населенных пунктов, в каждом из которых проживает не менее 2500 человек, располагаются на территориях, периодически заливаемых водой.

Но очень часто в таких местах методы хозяйства и сооружения построек усугубляют предрасположенность к наводнениям. Растительный покров удерживает осадки до проникновения в грунт и возвращает их в атмосферу. Уничтожение растительного покрова путем вытаптывания и стравливания пастбищ стадами домашних животных, проведения строительных работ, распахивания земель или безумной вырубки лесов ведет к нарушению этого процесса.

От некоторых характеристик почв также зависят наводнения. Если грунт крупнозернистый и состоит из песка и гравия, дождевые воды впитываются быстро. Если же грунт мелкозернистый и состоит, например, из глины, то внутрь просачивается меньше влаги и ее избыток неизбежен. Раньше или позже и совершенно независимо от характеристик почвы вода достигает уровня менее проницаемых пород, известного под названием уровня грунтовых вод, и начнет выходить на поверхность, также вызывая повышенный сток.

Нет ничего удивительного в том, что наименее проницаемой поверхность земли становится в местах расположения различных сооружений. Почти сплошное бетонирование поверхности не позволяет воде впитываться в землю и, таким образом, в городах создается потенциальная опасность наводнения из-за повышенного стока воды.

Угроза наводнений заставила человека предусмотреть методы отведения (или сбора) воды, выпавшей с осадками, принесенной приливами, тающим снегом или цунами. Так были изобретены дамбы, плотины и системы отводных каналов. Но ни одно из этих сооружений не в состоянии противостоять крупной катастрофе. Внезапные наводнения или прорывы дамб являются самыми разрушительными и бедственными из всех наводнений. Во-первых, из-за непредсказуемости и, во-вторых, потому что люди, живущие в зоне потенциальной опасности, как правило, трагически пренебрегают ею, развивая в себе чувство ложной самоуверенности.

От вырвавшейся на свободу воды практически нет никакой защиты. Галлон воды весит около 3,8 кг, а наполненная водой ванна (0,76 кубометра) весит три четверти тонны. А теперь представьте себе, какой астрономически огромный объем этого тяжелого вещества .приходится выдерживать бетонным и земляным стенам плотин и дамб. Резервуары водохранилищ вмещают колоссальное количество воды. Озеро Мид за дамбой Гувера на реке Колорадо имеет в длину 185 км, в нем содержится 10,5 триллионов галлонов (примерно 40 триллионов литров) или, как ученые измеряют его в акро-футах, равно 32 миллионам акро-футов (1 акро-фут равен акру земной поверхности, покрытому водой глубиной 1 фут; 1 акр равен 0,405 га, 1 фут равен 30,48 см).