Полная версия этой страницы:
Общий разговор
renegade1951
23.9.2013, 8:28
Наконец, в 1600 году в Лондоне, в издательстве Peter Short публикует свой знаменитый трактат «De magneto, magneticisque corporibus et de magno magneto tellure» английский физик Уильям Гильберт.
Титульный лист книги трактата «De magneto, magneticisque corporibus et de magno magneto tellure» («О магните, магнитных телах и о большом магните-земле. Новая физиология, доказанная множеством аргументов и опытов»)
Вообще, судя по тем экспериментам, которые проводил Уильям Гилберт, можно сказать, что он поставил перед собой задачу выяснить, почему вообще существует магнетизм Земли? И, несмотря на то, что его предположение о том, что Земля постоянный магнит оказалось неверным, сам тезис «Земля – большой магнит» выглядит вполне современным. Кроме того, при помощи нескольких простых опытов он показал, что магнитное поле окружает Землю как некая сфера.
Расположение железного стержня на поверхности сферического магнита с указанием пространства, занятого силовым магнитным полем
renegade1951
23.9.2013, 8:29
Уильям Гильберт (24 мая1544 — 30 ноября 1603 года) — английский физик, придворный врач Елизаветы I и Якова I
Примерно через двести лет Александр фон Гумбольт начнёт изучение напряжённости магнитного поля в зависимости от широты, а в 1838 году Карл Гаусс даст первое математическое описание геомагнитного поля Земли. В 1848 году будет открыт магнетизм горных пород.
renegade1951
23.9.2013, 8:32
Век двадцатый начнётся с того, что к 1906 году станет ясно – горные породы фиксируют направление внешнего магнитного поля и этот эффект можно измерить. Считается, что первооткрывателем остаточной намагниченности горных пород был португальский полководец и исследователь, четвёртый вице-король португальской Ост-Индии Жуан де Каштру.
Но только в конце XIX века Джузеппе Фольгерайтер, исследуя керамику этрусков и терракотовые амфоры в районе Ареццо и Помпеи, обратил внимание на то, что в обломках ваз разных эпох направление намагниченности соответствует локальному полю и остаётся стабильным, несмотря на случайное положение обломков.
К 1902 году Бернард Брюнесс и Пьер Дэвид, исследуя лавовые породы перемежающиеся слоями глины, обратили внимание на то, что аналогичные явления наблюдаются и в естественных породах. И 18 мая 1902 года Бернард Брюнесс в Орийака на конгрессе общества друзей Университета Овернь прочёл лекцию о первых результатах этих исследований.
А уже в 1905 году он публикует свою основополагающую работу «Магнитное наклонение в Европе в прошлом». Таким образом, Бернард Брюнесс впервые, на примере вулканических лав Центрального массива во Франции, продемонстрировал инверсию магнитного поля Земли.
Бернард Брюнесс (3 июля 1867 – 10 мая 1910) – физик, профессор Университета Дижона, директор метеорологической обсерватории Пюи-де-Дом, Франция
renegade1951
23.9.2013, 8:34
Простенький опыт для иллюстрации остаточного магнетизма пород показан на фотографиях ниже.
Показания компаса и отдельно стоящей магнитной стрелки, расположенных на некотором расстоянии от образца породы (помечен белым крестиком), совпадают
Магнитная стрелка, поставленная в непосредственной близости от образца породы, отклоняется в сторону
В результате к тридцатым годам ХХ века выводы Бернгарда Брюнесса подтвердил Поль Меркантон, указав в своём докладе Французской академии, что с помощью магнитных исследований в распавшихся частях Пангеи можно осуществить объективную проверку теории Вегенера. И хотя в 1940 году эту идею поддержал Бено Гутенберг, полное признание она получила только в пятидесятых годах ХХ столетия.
renegade1951
23.9.2013, 8:42
В декабре 1952 года в журнале Philosophical Transactions A была опубликована статья «A Negative Experiment Relating to Magnetism and the Earth's Rotation», автор P. M. S. Blackett. Да, да, это тот самый Патрик Блэкетт о котором уже говорилось выше как о соавторе идеи геодинамо.
Профессиональный военный моряк, во флоте с тринадцати лет, Патрик Блэкетт участвовал в Великой войне от начала и до конца на различных кораблях флота Её Величества. В 1918 году за пару месяцев до окончания войны получил звание лейтенанта. После войны, выйдя в отставку, учился в Кембридже и закончил его со степенью бакалавра в 1921 году. Затем работал под руководством Эрнеста Резерфорда в Кавендишской лаборатории. Усовершенствовал камеру Вильсона, изучал космические лучи.
Лейтенант королевского флота Патрик Блэкетт
В качестве советника правительства рекомендовал объединить усилия Великобритании по созданию ядерного оружия с США, что и было сделано. Однако после войны он выступил с резкой критикой атомных бомбардировок городов Японии в своей книге «Военные и политические последствия использования атомной энергии» («Military and Political Consequences of Atomic Energy»). В результате его роль советника правительства сильно уменьшилась, и он вернулся к научной работе.
Патрик Блэкетт был награждён в 1948 году Нобелевской премией по физике «за усовершенствование метода камеры Вильсона и сделанные в связи с этим открытия в области ядерной физики и космической радиации».
Продолжая заниматься исследованием космических лучей, он в то же время предложил теорию, связывающую воедино магнитные свойства Земли, Солнца и звёзд. Но, видимо, с теорией оказалось что-то не так и вот тут-то, и появилась та самая статья, название которой по-русски можно перевести приблизительно как «Отрицательный эксперимент, касающийся магнетизма и вращения Земли».
Не будем пересказывать все перипетии исследований, описанные в статье, поскольку нас интересует исключительно прибор, на котором эти исследования проводились. Речь идёт о том самом магнитометре, который был сконструирован в совместных исследованиях с Эдвардом Буллардом. Итак, «астатический магнитометр», измерявший остаточное магнитное поле почти с теоретически возможной точностью – 10-6 гаусс.
Чтобы получить такую точность, прибор пришлось установить за городом вдали от возможных источников магнитных полей в специально построенной для этого «хижине».
«Хижина» для магнитометра. Построена из немагнитных материалов с использованием медных гвоздей
А вот и сам прибор. Защитный футляр снят.
«Астатический магнитометр»
renegade1951
23.9.2013, 8:45
Вот тут-то, как говорится, и началось. Патрик Блэкетт заинтересовался причиной остаточной намагниченности горных пород. И к 1954 году группа Блэкетта, закончив измерения остаточной намагниченности магматических пород в Великобритании обнаружила, что направление на полюс у них отличается от современного почти на 30° по долготе. Возраст пород исчислялся сотнями миллионов лет.
Дальше последовали аналогичные измерения остаточной намагниченности в породах Индии, Африки, Австралии, США и даже Антарктиды. И все исследования приводили к одному выводу – всё время своего существования континенты двигались. Все по-разному и в разных направлениях, но двигались. Правда, можно было сказать, что это полюс мигрировал в ходе развития Земли, но Патрик Блэкетт, как опытный физик не стал даже пытаться объяснять необъяснимое необъяснимым.
Сэр Патрик Мейнард Стюарт Блэкетт, барон Блэкетт графство Чешир (18 ноября 1897 – 13 июля 1974) президент Королевского общества, лауреат Нобелевской премии по физике 1948 года
renegade1951
23.9.2013, 8:48
Однако Кейт Ранкорн, изучая магнетизм горных пород на геофизическом факультете Кембриджа, а затем на кафедре физики в Университете Ньюкасла всё-таки попытался доказать, что мигрировал именно полюс, а материки оставались на месте. И первое время ему сопутствовала удача. Траектории миграций полюса совпадали.
Правда, по мере получения всё новых и новых данных для разных континентов эти траектории существенно расходились. Но при совмещении материков в единый континент траектории полюсов с хорошей точностью совпадали.
Траектории движения южного полюса относительно Африки и Южной Америки в верхнем палеозое при современном размещении указанных континентов (а) и при их совмещении по линиям материковых склонов (б). Цифры возле кривых – возраст пород в миллионах лет
Стенли Кейт Ранкорн (19 ноября 1922 - 5 декабря 1995) – британский физик, палеомагнитные реконструкции которого относительных движений Европы и Америки возродили теорию дрейфа континентов
renegade1951
23.9.2013, 8:56
Понадобилось около десяти лет, чтобы разработать магнитометр способный выдержать транспортировку и морскую качку, сохранив при этом достаточную чувствительность и точность. Начались, пока ещё не систематические, магнитометрические исследования морского дна. Первые же результаты оказались удивительными.
В 1958 и 1961 годах в северо-восточной части Тихого океана английский океанограф Рональд Джордж Мейсон и инженер Артур Датус Рафф обнаружили магнитные аномалии морского дна в виде длинных и узких полос. Отрицательные и положительные магнитные аномалии чередовались и при ширине тридцать – сорок километров шли параллельно меридиану.
Артур Датус Рафф регулирует датчик магнитометра (без буксируемой "рыбы"). На борту судна USC & GS EXPLORER, 1960
Артур Датус Рафф наблюдает за работой бортовой части магнитометра, созданного Рональдом Д. Мейсоном и Артуром Д. Раффом. На борту судна USC & GS EXPLORER
Полосовидные магнитные аномалии в Северо-Восточной части Тихого океана, открытые Рональдом Джорджем Мейсоном и Артуром Датусом Раффом. Черным цветом показаны положительные аномалии
renegade1951
23.9.2013, 9:00
В это же время Гарри Хэммонд Хесс выдвинул гипотезу о том, что наращивание океанической коры происходит в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов, а Роберт Синклер Дитц разработал её механизм более подробно и присвоил ей название «спрединг». Идея была простой до гениальности – базальтовая магма поднимается вверх по трещинам хребта и не просто изливается на дно, а раздвигает трещину в стороны всё новыми и новыми порциями.
Как тут не вспомнить Людвига Больцмана, который в своё время высказал замечательную мысль, что наука должна не просто собирать эмпирические факты с дальнейшей их оценкой, а она просто обязана привести наше мышление, идеи и понятия в соответствие с эмпирическими данными. Порой гораздо легче измерить, чем понять, а что, собственно, измерено.
Роберт Синклер Дитц (14 сентября 1914 - 19 мая 1995) морской геолог, геофизик и океанограф, провёл новаторские исследования наряду с Гарри Хаммондом Хессом о спрединге морского дна
Схема буксировки надводным судном магнитометра и регистрации магнитных аномалий океанической коры прямой и обратной полярности параллельными "полосами"
Сравнение магнитных профилей океанической коры из трёх различных основных регионов океанов - Тихого, Атлантического и Индийского. Иллюстрация из статьи Х.Д. Метьюза и Ф.Д. Вайна (1963)
renegade1951
23.9.2013, 9:02
Фредерик Вайн, обрабатывавший результаты исследований по поручению своего научного руководителя Хойла Драммонда Мэтьюза, предложил объединить теорию спрединга с инверсией магнитного поля Земли.
Поскольку извергаемые в трещины хребта базальты, остывая, проходят через точку Кюри, то их намагниченность соответствует текущей полярности магнитного поля Земли. Если магнитная полярность соседних участков коры имеет другую направленность, то извержение произошло в другую эпоху, после того как произошла инверсия магнитного поля Земли.
Фредерик Джон Вайн изучает магнитные профили, Кембридж, 1967 год
renegade1951
23.9.2013, 9:06
Хойл Драммонд Мэтьюз (5 февраля 1931 - 20 июля 1997) – британский морской геолог и геофизик, чьи полевые исследования внесли значительный вклад в теорию тектоники плит
Итак, вначале Морис Юинг при помощи сейсмографии получил профиль дна океана, на котором чётко просматривалась рифтовая долина, причём по всей длине срединно-океанического хребта.
Рельеф северной части Атлантического океана на профиле от Северной Америки до Африки
Возникновение полосчатого рисунка магнитных аномалий путём симметричного раздвигания океанского дна в обе стороны от оси хребта
renegade1951
23.9.2013, 9:09
Иллюстрация симметрии магнитных аномалий относительно оси срединно-океанического хребта. Брюн, Матуяма, Гаусс, Гильберт – названия эпох с различной направленностью магнитного поля Земли
Карта возраста пород океанического дна в Северной Атлантике, составленная по магнитным аномалиям У. Питменом и М.Тальвани в 1972 году. Одним цветом обозначены участки океанского дна одного возраста. Цифры обозначают миллионы лет
renegade1951
23.9.2013, 9:11
Если мы внимательно рассмотрим дно Тихого океана, то непременно обратим внимание, что вдоль восточного побережья материков от Аляски и до юго-востока Австралии тянутся какие-то выступы почти правильной дугообразной формы.
Тихий океан. Карта морского дна
Как это ни странно, но, наиболее близкое к современному, объяснение процессов, происходящих с земной корой, как в Тихом океане, так и в глубине Земли ещё в конце девятнадцатого века дал англиканский священник. Причём объяснение это было не просто умозрительными рассуждениями, а подкреплялось соответствующими математическими выкладками.
renegade1951
23.9.2013, 9:19
Итак, выпускник Итона, преподаватель математики в одном из колледжей Кембриджа, капеллан, диакон, а затем активно практикующий до самой смерти священник, музыкант, эксперт по розам и, наконец, геолог, преподобный Осмонд Фишер.
Преподобный Осмонд Фишер (17 ноября 1817 - 12 июля 1914) – английский геолог и геофизик
Титульный лист книги Осмонда Фишера. Первое издание
Глубокие океанские впадины, обрамляющие Тихий океан
Главные вулканы огненного кольца
renegade1951
23.9.2013, 9:22
Рассматривая геологическую ситуацию около Японии, Осмонд Фишер предположил, что причиной землетрясений в этом районе служит опускание океанической коры под острова. В то же время постоянный вулканизм и непрерывные расширяющиеся и заполненные магмой трещины в Исландии натолкнули его на мысль о том, что здесь происходит растяжение земной коры под воздействием выходящей жидкой магмы.
В результате он делает потрясающий вывод – в магме под литосферой существуют «конвективные потоки», которые поднимаясь к поверхности Земли, формируют новые участки земной коры, как в Исландии, а охлаждаясь, опускаются вниз, формируя сейсмические зоны как в области огненного кольца вокруг Тихого океана.
И это говорит, прошу заметить, священнослужитель, как нынче стало модно говорить «отсталый поп мракобес», в середине девятнадцатого века, когда корвет «Челленджер» только-только обнаружил Срединно-Атлантический хребет и ни о каких сейсмографах, эхолотах и прочих чудесах ещё слыхом не слыхивали.
Кстати, храм, в котором служил Осмонд Фишер, и для которого он создал дизайн органа, существует в Англии до сих пор и службы в нём проводятся регулярно.
Несмотря на то, что книга Осмонда Фишера была переиздана в 1889 году вторично, особого фурора в геологическом сообществе того времени она не произвела, а даже совсем наоборот и вскоре была забыта. Положение не изменилось даже тогда, когда книгу прочёл Альфред Вегенер. Удивительно и необъяснимо, но он тоже не обратил внимания на механизм дрейфа континентов, предложенный Фишером, хотя и делал ссылки на его работу.
renegade1951
23.9.2013, 9:25
И только в 1928 году японский сейсмолог Кийоо Вадати, изучая расположение очагов землетрясений в районе японских островов, вновь предположил, что землетрясения в этом районе происходят вдоль некоторой наклонной прямой плоской зоны, заходящей под материк. 
Кийоо Вадати (8 сентября 1902 – 5 января 1995) – японский сейсмолог почётный член сейсмологического общества Америки и Королевского астрономического общества на заседании XV Генеральной ассамблеи международного союза геодезии и геофизики, Москва, 1971 год
Изображение сейсмофокальных зон в районе Японских островов, полученное Кийоо Вадати в 1935 году. Цифры – глубина фокусов в километрах
renegade1951
23.9.2013, 9:27
Лет через пятнадцать после Кийоо Вадати, в 1946 году на необычное поведение фокусов землетрясений обратил внимание русский петролог академик Александр Николаевич Заварицкий. Он также связал с этими зонами проявления магматизма в районе огненного кольца, опоясывающего Тихий океан, и высказал предположение о возможности пододвигания океанской коры под континенты. 
Алекса́ндр Никола́евич Завари́цкий (2 марта 1884 — 23 июля 1952) – советский учёный в области геологии и петрографии, академик Академии наук СССР
renegade1951
23.9.2013, 9:30
И, наконец, последнюю точку в этом деле поставил сын русского иммигранта и иммигрантки из Швеции Уго Беньофф, гениальный изобретатель и конструктор сейсмографов.
Виктор Уго Беньофф (14 сентября 1899 - 1 февраля 1968) – американский сейсмолог и профессор в Калифорнийском технологическом институте
Необычайный талант Уго Беньоффа имел очень много граней. Он не только гениально конструировал сейсмическую аппаратуру, которую до сих пор используют все, кто занимается исследованиями в области колебаний Земли. Практически всю свою жизнь Уго Беньофф конструировал струнные электроинструменты. Это и фортепиано и виолончели и скрипки. К сожалению, на сегодняшний день неизвестно где они находятся.
Уго Беньофф играет на электровиолончели собственной конструкции
Вот она вся королевская сейсмологическая рать. Слева направо: Франк Пресс, Бено Гутенберг, Уго Беньофф, Чарльз Рихтер
renegade1951
23.9.2013, 9:38
О чём же, собственно, речь? Пожалуй, надо бы использовать несколько картинок. Как говорят, лучше один раз увидеть…. Чтобы быть ближе к теме, возьмём, скажем, регион Японского моря. Точнее остров Хонсю.
Регион Японского моря
Профиль рельефа дна Тихого океана от Японии до Калифорнии с указанием элементов рельефа
Если мы совместим данные всех видов исследований, то получим следующую картину вдоль геотраверса А-Б региона Японского моря.
Геотраверс А-Б региона Японского моря. Шкалы по бокам – глубина в километрах
renegade1951
23.9.2013, 9:42
Вот мы, практически, и разобрались с механизмом образования и исчезновения земной коры. Иллюстрация этого механизма на картинке ниже и никаких особенных пояснений не требует.
Механизм образования земной коры и дрейфа континентов
Ничуть не бывало. Так можно было говорить до конца пятидесятых годов двадцатого века. До этого времени хотя и отбирались пробы морского дна с довольно больших глубин, но оборудование для этого было довольно слабое, так называемые поршневые трубки, позволявшее брать пробы в основном из осадочного чехла. Длина колонок образцов, отбираемых такими трубками, редко превышала двадцать метров.
Стандартная поршневая трубка. 1-коромысло спускового устройства, 2-тросовая петля для свободного падения трубки, 3-груз, 4-поршень, 5-наконечник с замыкателем, 6 - груз-разведчик (ударная трубка)
renegade1951
23.9.2013, 9:45
И вот мечта сбылась. В марте 1957 года Вальтер Генрих Мунк, член Национального научного фонда США, и Гарри Хесс предложили программу научного бурения в океане «Mohole». Проект был одобрен, и в 1958 году началось финансирование.
Оперативное управление проектом осуществляла группа учёных, образованная ещё в 1952 году, в составе: Морис Юинг, Гарри Хесс, представители управления военно-морских исследований США геофизики Гордон Лилль и Карл Алексис, от института океанографии Скриппса океанограф Роджер Ревелл Рэндалла Довгань и горный инженер Уиллард Ньюэлл Баском.
Цель перед проектом стояла очень амбициозная – пробурить земную кору до раздела Мохоровичича, который, собственно, разграничивает кору и мантию, и получить образцы вещества мантии. Учитывая, что толщина земной коры под океаном, по данным сейсмической разведки, не превышает шести-семи километров, задача казалась вполне выполнимой.
Проект состоял из трёх частей – пробное бурение, промежуточная часть для подготовки корабля и, наконец, собственно бурение до раздела Мохоровичича. Первый этап начался в марте-апреле 1961 года и дал многообещающие результаты. Но вторая часть очень сильно затянулась, то реорганизация управления, то неурядицы с кораблём и в 1966 году Конгресс США прекратил финансирование.
Однако полученные результаты показали, что глубоководное бурение имеет очень большие перспективы. Поэтому уже в 1965 году Конгрес США одобрил финансирование программы бурения осадочного чехла в океане «Ocean Sediment Coring Program». С несколькими университетами и институтами был подписан контракт на выполнение проекта глубоководного бурения «Deep Sea Drilling Project» (DSDP). Управление проектом осуществлял Океанографический институт Скриппса, а финансировал первые восемь лет Национальный научный фонд США. Затем проект стал международным.
Для выполнения работ по проекту, компанией «Global Marine, Inc.» было спроектировано и построено специальное судно длиной около ста двадцати метров и водоизмещением 10 500 тонн. Научное буровое судно было названо «Гломар Челленджер» в честь знаменитого парусно-парового корвета XIX века «Челленджер».
28 июля 1968 года «Гломар Челленджер» вышел из порта Орандж в Техасе и лёг на курс своего первого исследовательского рейса
«Гломар Челленджер» в море
renegade1951
23.9.2013, 9:48
За пятнадцать лет с 1968 года по 1983 год было проведено девяносто шесть экспедиций и пробурено шестьсот двадцать четыре скважины. Уже в третьем рейсе в Южную Атлантику поперёк Срединно-Атлантического хребта была подтверждена теория спрединга. Возраст океанского дна действительно увеличивался по мере удаления от оси хребта.
Начиная с шестого рейса в экспедициях, периодически принимали участие океанологи и геологи из СССР. После двадцать четвёртого рейса такое участие стало, практически, постоянным.
Буровое судно «Гломар Челленджер» было оборудовано системами динамического позиционирования и повторного вхождения в скважину
renegade1951
23.9.2013, 9:52
Карта исследовательских маршрутов «Гломар Челленджер» с номерами рейсов
Не обошлось и без шпионских историй, куда же без них. В марте 1968 года вблизи Гавайских островов на глубине около 5600 метров затонула советская дизель-электрическая подводная лодка К-129. И в 1973 году та же компания «Global Marine, Inc.» строит судно «Hughes Glomar Explorer» для сверхглубоководного бурения, которое официально предназначалось для глубоководного горнодобывающего проекта по разработке залежей марганцевых конкреций c поверхности дна Тихого океана.
По сравнению с «Гломар Челленджер» это было значительно большее судно, только водоизмещение около пятидесяти тысяч тонн и, кроме того, оборудованное специальным подъёмником, и имевшее внутри себя сухой док.
«Hughes Glomar Explorer» в море. Мачты справа и слева от буровой вышки – штанги специального подъёмника для подъёма груза под водой в трюм
Схема подъёма груза под водой
renegade1951
23.9.2013, 9:55
Но фактически этот проект служил прикрытием операции ЦРУ по подъёму советской лодки К-129, так называемый «Project Azorian» («Азорский проект»), хотя официальным владельцем обеих глубоководный буровых кораблей и являлась компания «Transocean Ltd». Лодка была поднята, правда частично. Несколько погибших членов экипажа, тела которых подняли вместе с носовой частью лодки, были захоронены в море с воинскими почестями с палубы «Hughes Glomar Explorer».
Вообще военные крутились около проекта глубоководного бурения с самого начала. Взять хотя бы Вальтера Генриха Мунка, крёстного отца, так сказать, этого проекта. Профессор геофизики и почётный секретарь военно-морского флота, начальник морских операций кафедры океанографии Института океанографии Скриппса.
С 1968 года член группы учёных консультирующих правительство США. Помогал анализировать течения, диффузию и обмен воды на атолле Бикини в южной части Тихого океана, где США испытывали ядерное оружие. И многое, многое другое.
Вальтер Генрих Мунк, июнь 1956 года
Роджер Ревелл Рэндалл Довгань (7 марта 1909 - 15 июля 1991) – учёный, который сыграл важную роль в годы становления Университета Калифорнии, один из первых учёных, изучавших глобальное потепление и движение тектонических плит Земли
renegade1951
23.9.2013, 10:01
Впрочем, мы несколько отвлеклись. Что же получилось в результате? К чему привели все эти исследования? Морис Юинг оказался прав в одном – только комплексные исследования океана могут дать полноценный результат. И хотя его личная точка зрения на дрейф континентов оказалась несостоятельной, тем не менее, во многом именно благодаря его настойчивости были получены данные подтверждающие гипотезу Альфреда Вегенера.
К 1971 году созрело понимание того, что неплохо бы посмотреть на Срединно-Атлантический рифт своими глазами. К этому же времени была сформулирована и общая задача экспедиции: «Предпринимаемая операция ставит своей главной задачей изучить явления, происходящие на месте новообразования коры, а именно в Срединно-Атлантическом рифте, ориентировочно на глубине 3000 метров. Получить необходимую информацию об этих процессах при помощи поверхностных технических средств, имеющихся в настоящее время, невозможно из-за толщи водных слоёв...». Дату экспедиции наметили на июль-август 1973 года. Дали и название – «FAMOUS», аббревиатура от английского French American Mid Ocean Under-sea Study (Франко-американское подводное исследование срединной зоны океана).
Участие в экспедиции принимали три батискафа – французские «Архимед», «Сиана»(SP-3000) и американский «Алвин».
Батискаф «Архимед»
Батискаф SP-3000 «Сиана»
Батискаф «Алвин»
renegade1951
23.9.2013, 10:05
Итак, рифтовая система Земли – это установленный факт!
Карта мировой системы рифтов
Ксавье Ле Пишон (18 июня 1937) – французский геолог, океанолог, заведующий кафедрой геодинамики Коллеж де Франс, почётный профессор Коллеж де Франс, пионер теории тектоники плит
Жан Франшто (25 апреля 1943 – 21 июля 2010) – французский горный инженер, геолог, геофизик, океанолог, профессор геофизики в Университете Западной Бретани, пионер теории тектоники плит
Жан Боннин – французский геофизик, океанолог, профессор Института физики Земли в Страсбурге
renegade1951
23.9.2013, 10:09
Собственно говоря, в этой книге впервые была высказана объединяющая рабочая гипотеза тектоники плит с целью создания кинематической модели верхней оболочки Земли. Всё было построено на трёх основных допущениях: во-первых, механическое поведение верхних слоёв Земли определяется их разделением на жёсткий и пластичный слои, во-вторых: в узких сейсмических поясах на поверхности Земли высвобождается основная часть механической энергии, в-третьих: жёсткие тела на поверхности Земли перемещаются в соответствии со строгими геометрическими условиями.
Эти допущения позволили объяснить с помощью гипотезы тектоники плит тектоническую и сейсмическую активность в верхней оболочке Земли. Всё сводилось к тому, что поверхность Земли состоит из нескольких жёстких плит, а «сейсмические пояса представляют собой зоны, где происходят дифференциальные движения жёстких плит».
Из этих предпосылок необходимо следовало, что: во-первых, плита может состоять как из континентальной, так и из океанической коры, то есть границы плит не совпадают с границами морей и материков; во-вторых, система плит охвачена относительным движением и нет никаких оснований считать хотя бы одну из границ плит неподвижной, и, в-третьих, сами плиты не идеально жёсткие и могут накапливать значительные напряжения, поэтому нет простого способа связать напряжения внутри плит с их перемещением.
Вот, наконец, мы и приблизились к очень важному моменту. Вначале, Ксавье Ле Пишон исходил из того, что этих плит всего шесть, но позднее, по мере получения результатов оказалось, что мы имеем дело с четырнадцатью крупнейшими плитами. Но и это ещё не всё. Исследования показали, что между ними есть, приблизительно, сорок плит среднего размера и около тринадцати микроплит.
renegade1951
23.9.2013, 10:12
Литосферные плиты и возраст океанической коры по данным глубоководного бурения
Карта перемещения плит по поверхности Земли за 2004 год. Масштаб в см/год указан слева внизу над Антарктидой
Карта относительных перемещений плит по границам. Масштаб в см/год указан справа внизу
renegade1951
23.9.2013, 10:14
И вот тут кто-то удачно вспомнил теорему Эйлера о перемещении твёрдого тела, которая была им доказана ещё в 1776 году. Итак, теорема Эйлера – «твёрдое тело, имеющее одну неподвижную точку, может быть переведено из произвольного положения в другое произвольное положение путём поворота вокруг некоторой оси, проходящей через эту неподвижную точку».
Если проще и применительно к нашему случаю, то любую жёсткую плиту по поверхности Земли можно переместить в любое другое положение одним только вращением её вокруг некоторой оси, проходящей через плоскость плиты и центр Земли.
Вывод этот привёл к замечательным результатам. Один из важнейших – теория тектоники плит приобрела математический аппарат. К этому времени методы палеомагнитных исследований были уже достаточно совершенны для того чтобы надёжно определять палеомагнитные полюсы, практически любых, геологических образцов или целых плит.
А зная положение палеомагнитного полюса образца и его возраст можно рассчитать положение этого образца на земном шаре в прошлом. Уже не на пальцах, не предположительно…. Ну, как не предположительно, ну, почти не предположительно, а при помощи математических расчётов.
И начались палеомагнитные реконструкции…. Желанием заглянуть в прошлое, отмечены были все, и западные, и советские учёные. Одну из первых именно палеомагнитных реконструкций выполнили Алан Гилберт Смит, Джим Брайден и Георг Дрюри ещё в 1973 году. А в 1976 году Лев Павлович Зоненшайн и Александр Михайлович Городницкий, советские геологи из Института океанологии им. П.П. Ширшова публикуют свою реконструкцию геологического прошлого Земли. Отличалась эта реконструкция широким использованием геологических данных, учётом палеомагнитных полюсов и палеоклиматических данных.
Справедливости ради, надо сказать, что аналогичные реконструкции выполнялись и до 1976 года, и после. Более того, они выполняются и по сей день, поскольку палеомагнитные, палеогеографические, палеоботанические и геологические данные уточняются до сих пор. Сильно влияет на эти реконструкции точность определения абсолютного геологического возраста образцов.
renegade1951
23.9.2013, 10:23
Как видите, работать с этой реконструкцией не очень удобно, поскольку без должной подготовки мало что понятно.
Поэтому обратимся к реконструкции по Л.П. Зоненшайну.
Кроме постоянной сейсмической активности на Земле в это время происходит ещё кое-что интересное. Например, почти вся живность, существовавшая к тому времени, решила, вдруг, обзавестись скелетами.
С точки зрения военной – дело абсолютно перспективное. Только представьте себе: во-первых, скелет – это прочность конструкции, которая даёт массу преимуществ, во-вторых, это броня – прекрасная защита от хищника и, в-третьих, это прекрасная возможность создать оружие.
Всё было бы отлично, если бы не одно НО. Как говорится в одной старой песенке: «Где деньги, Зин?» Любой бухгалтер, военный или гражданский, услышав о модернизации, непременно задаст вопрос: «А кто оплатит сей банкет?»
Конечно, ребята, жившие тогда, ничего такого не говорили. Да и, вообще, речь была не о деньгах, а об энергии, но, согласитесь, что энергия почти всегда означает деньги. Другими словами, чтобы любой организм мог что-то создать дополнительное он должен получить возможность где-то брать дополнительную энергию.
На этот счёт доктора от палеонтологии, используя выражения «по-видимому, весьма вероятно или имярек предложил весьма оригинальную трактовку», утверждают, что в кембрийский период, то есть с началом фанерозоя, начался удивительный рост фауны, который длился почти до середины силурийского периода.
И всё это кембрийское чудо объясняется просто: некто из «театра теней» научился превращать экскременты в удобно упакованный агломерат, который и послужил для наиболее пассионарных товарищей источником дополнительной энергии. А поскольку это всё падало на дно морей и океанов, то тут же нашлись охотники пошиковать на дармовщинку и дно водоёмов заселилось как по волшебству.
renegade1951
23.9.2013, 10:26
Прошло ещё сто миллионов лет. Развитие фауны, в начале кембрия дойдя до некоторого уровня, остановилось и, постояв некоторое время на плато, опять рвануло вверх с невиданной силой. В результате заселения придонных слоёв океана животными-фильтраторами океан очистился, и вода стала прозрачной, что привело к прогреванию воды на большую глубину.
«Мода на собственный скелет» распространилась даже на водоросли – они стали строить собственные известковые дома. Благо энергии теперь хватало на всё.
Но народу развелось столько, что стало не продохнуть от самовольства и пришлось объявить конкурс на главного жандарма. Заявки подали членистоногие, моллюски и позвоночные. Вначале членистоногие вырвались вперёд, но что-то пошло не так с технической реализацией и предложение головоногих моллюсков победило. Целые армии огромных, порой длиной до трёх метров и весом до тонны, моллюсков начали следить за порядком в палеозойском океане.
Головоногие за работой
renegade1951
23.9.2013, 10:38
Миллионы лет текли непрерывной чередой. Конкурирующие фирмы времени зря не теряли и на просторы мелководных силурийских лагун выходят членистоногие ракоскорпионы. Скоростные и манёвренные, они вооружены страшным оружием – огромными клешнями. Общая длина, вместе с клешнями, достигает трёх метров.
Вот такие скорпиончики бродили по силурийским пляжам
Головоногие, после нескольких попыток удержать плацдарм путём усовершенствования систем управления плавучестью, стабилизацией, манёвренностью и «двиглом», в растерянности отступают. Но совсем не сдаются, а пытаются, перейдя в трёхмерное пространство, освоить водную толщу океана и запускают, в поисках радикальных решений, длительные и дорогостоящие НИОКР.
В это же время позвоночные рыбы уже проводили натурные испытания систем пассивного бронирования и добились в этом значительных успехов. Проблема была только в том, что мощная броня снижала скорость и манёвренность, да и с вооружением было не очень хорошо. Но с радикальным решением подсуетился какой-то ушлый НИИ и дело пошло.
Броня осталась только частично на голове, груди и короткие пластины брони на боках. Часть жаберных дуг превратилась в режущие челюсти, которые открывались и вверх, и вниз, образуя, угол в сорок пять градусов. Ни дать, ни взять гильотина. Челюсти срабатывали за 0,02 секунды, развивая давление пятьсот килограмм на квадратный сантиметр.
Этот кошмар девонских морей достигал в длину не менее шести метров, развивал немалую скорость, имел прекрасную манёвренность, охотился на всё что движется, и имеет подходящий размер. Своего рода «абсолютное оружие». Дунклеостей (Dunkleosteus terrelli) – вот его имя.
renegade1951
23.9.2013, 10:40
Dunkleosteus terrelli, реконструкция
Реконструкция черепа Dunkleosteus terrelli в натуральную величину
renegade1951
23.9.2013, 10:43
Появляются три главных компоненты наземной экосистемы: настоящие, в нашем теперешнем понимании, растения, летающие насекомые и, кстати, очень большие, а также наземные позвоночные. Отныне им предстоит длинная совместная жизнь «в радости и в горе, пока смерть не разлучит их».
Насекомые, впервые в истории Земли начали проводить аэродинамические исследования и существенно усовершенствовали характеристики крыла, добившись выдающихся успехов. Кроме того была значительно усовершенствована двигательная установка. Она позволяла, за счёт управляемого вектора тяги, совершать вертикальный взлёт, посадку и даже реверс тяги, то есть «задний ход», а также неограниченные эволюции аппарата в воздухе.
Фактически крылатые насекомые создали ни много, ни мало, а первый воздушный штурмовик настолько эффективный, что некоторые семейства современной им фауны были уничтожены в буквальном смысле. Размах крыльев у этих боевых «стрекоз» достигал одного метра. По некоторым расчётам они могли развивать скорость до пятидесяти километров в час. Два совершенных прибора наблюдения, построенные на фасеточном принципе, обеспечивали обзор на 360 градусов верхней и нижней полусфер. В общем, очередная версия «абсолютного оружия» под названием Меганевра.
Стоит заметить, что как только в фауне возникало, достаточно многочисленное, сообщество мирных растительноядных тут же появлялись и хищники, выполнявшие, как минимум, роль регулятора численности, а, как максимум – управляли развитием этого сообщества в ту или другую сторону.
«Штурмовики» в небе карбона
renegade1951
23.9.2013, 10:46
И вот, наконец-то, свершилось. Миллионы лет тектонической активности привели к образованию Пангеи. Континенты обоих полушарий объединились в единый материк. Что же мы видим? Полюс в северном полушарии всё так же свободен и суша находится довольно далеко. Зато в южном полушарии место на Южном географическом полюсе заняла современная Антарктида. Очень интересные соседи собрались у Южного географического полюса – Антарктида, Африка, Южная Америка, Австралия, Индия.
renegade1951
23.9.2013, 10:49
Вообще с Пангеей не всё так просто. Конечно, первая реконструкция Пангеи принадлежит Альфреду Вегенеру.
Пангея Альфреда Вегенера, 1922 год
Реконструкция Александра Дю Тойта, 1937 год
Удивительно то, что иследования Эдварда Ирвинга показали – палеомагнитные данные по континентам Гондваны находятся в лучшем согласии с реконструкцией Дю Тойта, чем все другие построения. Видимо Альфред Вегенер и Александр Дю Тойт очень глубоко и правильно понимали фундаментальную палеогеографию.
renegade1951
23.9.2013, 10:53
Прошло время, и с подачи Эдварда Булларда реконструкцию Пангеи создал Алан Смит. И стала эта реконструкция называться А-1.
Пангея А-1. Розовым отмечены территории не очень хорошо укладывающиеся в расчёты, 1965 год
Пангея А-2, 1974 год
Пангея В по Эдварду Ирвингу и Пьеру Морелю, 1977 год
renegade1951
23.9.2013, 10:55
В общем, до выяснения всех обстоятельств остановились на том, что вначале, в карбоне и перми – это была Пангея А-2, которая к позднему триасу перестроилась в Пангею А-1. По мнению Джованни Муттони с соавторами выглядело это примерно так, как показано на рисунке ниже.
Пангея А-1, поздняя пермь – ранний триас (260-249 млн.лет). Джованни Муттони с соавт., 2009 год
Удар по биоте был сильнейший – вымерло 96 % всех морских видов, наземных видов позвоночных 70 %. Из класса насекомых исчезло 83% видов и 57% родов. Причины такого массового мора до сих пор понятны не до конца. Высказывается много версий, но все они страдают теми или иными существенными недостатками.
Большинство из версий разбиваются об очень простой аргумент. То, что мы со своими человеческими мерками времени представляем, как быстротечное событие на самом деле протекало от сотен тысяч до десятков миллионов лет. То есть это событие, очевидно не развивалось катастрофически.
renegade1951
23.9.2013, 10:58
Одна из версий называет причиной всех этих изменений смену магнитной полярности, что выглядит очень правдоподобно, поскольку на палеомагнитной шкале времени период между пермью и триасом содержит несколько перемен магнитной полярности. 
Фанерозойская палеомагнитная шкала времени по А. Н. Храмову и Л. Е. Шолпо. Чёрным обозначена нормальная полярность, соответствующая современной. Цифры – миллионы лет. Пик кризиса пермь-триас приходится на период между 275 и 250 миллионов лет назад
renegade1951
23.9.2013, 10:59
Безусловно, инверсия магнитной полярности не единственная причина кризиса, скорее всего, имело место совпадение нескольких факторов, один из которых просто запустил процесс. Как бы то ни было, но Антарктида всё это время продолжает оставаться либо непосредственно на полюсе, либо вблизи его. Кроме того выяснилось, что современная Антарктида была построена частично из фрагментов континентов, которые собрались вместе после первичного распада Гондваны.
renegade1951
23.9.2013, 11:00
Но что интересно так это то, что кризис, убрав со сцены одних игроков, запустил мощную программу НИОКР, в результате которой появились очень перспективные технические решения. Во-первых, наземные теплокровные млекопитающие, то есть наши с вами далёкие предки а, во-вторых, симбиоз новой системы шасси и двигателя оказался столь удачным, что обеспечил преимущество его обладателям на миллионы лет вперёд. Речь идёт о бипедальном способе передвижения, проще говоря, на двух ногах.
Megazostrodon – вот этот красавчик и есть наш, в известном смысле, предок, как первое теплокровное млекопитающее на планете Земля. Небольшая, десять-двенадцать сантиметров в длину ночная землеройка со вполне приличным мозгом. Питалась, скорее всего, насекомыми и мелкими ящерицами.
renegade1951
23.9.2013, 11:02
А вот это и есть Ornithosuchus, по-нашему «птица крокодил». Хищник, использующий бипедальный способ передвижения на пятипалых конечностях
renegade1951
23.9.2013, 11:03
Tyrannosaurus Rex – действительно королевский хищник «всех времён и народов». Обитал в палеогене – 65 млн. лет назад. Длина до 12 метров, высота на уровне тазовых костей 4-6 метров, вес до 9 тонн, усилие развиваемое челюстями до 25 тонн, крейсерская скорость до 40 км/час, скорость атаки до 70 км/час. Зрение бинокулярное с круговым сектором обзора по фронту 55 град, острота зрения позволяла различать объекты на расстоянии в 6 км. Отличные обоняние и слух. Возможно для терморегуляции был покрыт перьями или шерстью
renegade1951
23.9.2013, 11:04
Наконец, наступил юрский период и Пангея разделилась. Образовался палеоокеан Тетис, а северная часть Лавразии окружила полюс со всех сторон, оставив только небольшой пролив. Тем не менее, на самом Северном географическом полюсе никакой суши не наблюдается, а Антарктида, хотя и отошла от полюса, но находится в очень высоких широтах за Полярным кругом.
renegade1951
23.9.2013, 11:06
Если мы взглянем на реконструкцию, относящуюся к позднему мелу, то обнаружим, что по всей планете раскинулись щупальца рифтов и, единые когда-то, континенты начинают разъезжаться по отдельным квартирам. Рифт пересекает даже Северный географический полюс. В то же время Антарктида возвращается на полюс и останется там уже до настоящего времени. А водоём на Северном географическом полюсе начинает раскрываться и уже не закроется до наших дней.
Как утверждал в 2011 году Тронд Торсвик с коллегами, пятьдесят миллионов лет назад Пангея распалась окончательно, а Земля практически приобрела современный вид.
Реконструкция Тронда Торсвика с соавторами, 2011 год
renegade1951
23.9.2013, 11:09
Итак, что же у нас получилось? А получилось, что с вероятностью около 0,95, а именно с такой вероятностью рассчитываются палеомагнитные полюса…. Ну, хорошо, пусть будет 0,9, чтобы не выглядело так красиво. Так вот, с вероятностью 0,9 на Северном географическом полюсе в обозримом прошлом Земли, предполагающем наличие кого-нибудь похожего на человека, не было ни клочка суши. В чём мы, современные жители Земли, можем убедиться собственными глазами.
Карта дна Северного Ледовитого океана
Поэтому можно с уверенностью сказать, что индийский учёный Бал Гангадхар Тилак, о котором мы говорили в первой части сказки, в XIX веке анализируя древние Веды, погорячился, предполагая, что именно на Северном географическом полюсе была некая гора Меру и жили там некие арии.
Впрочем, не все современные человеки склонны верить своим глазам. Многих не смущает не только то, что суши там никогда не было, а если и была, то на ней не было чего-то другого необходимого для выживания тех же человеков. А то, что там жуткий холод и вековые льды, так это даже лучше.
renegade1951
23.9.2013, 11:12
Жуткий холод круглый год и бесконечные льды пугают далеко не всех. У некоторых литераторов иногда встречаются такие перлы, что при их прочтении наступает состояние печального изумления. Вот, извольте видеть – «там почти арктические условия жизни позволили Арийскому Духу проявиться в исконном виде, что наделило наших предков твёрдостью характера ... » или вот ещё – «там, где холодно, дух спускается к людям в ночи и холодном мраке, но также и в холодную зиму Севера. Здесь во мраке и холоде северного льда они получали более глубокое духовное сознание, и по этой причине они следовали за льдом на север».
После прочтения таких откровений так и хочется поинтересоваться у автора, а бывал ли он в вечных льдах? Пытался ли он сам получать это самое «глубокое духовное сознание» при минус пятидесяти за бортом? В крайнем случае, читал ли хоть один отчёт о зимовках полярников?
Однако некоторые из них, видимо понимая, что слишком круто взяли, начинают объяснять суть древнегерманского бога Бальдра совсем иначе. Бальдр «представляет собой тёплое лето, время активных занятий, счастья и света. От его жизни зависят благоденствие и счастье богов; смерть его является горем для всех: богов, людей и природы», но живёт он всё-таки, при этом, за Полярным кругом.
Почти, все эти авторы, как один, ссылаются на остров Туле и древних греков. «Ultima Thule – удаленный северный остров, открытый греческим мореплавателем IV в. До н. э. Пифеем. Он так далеко продвинулся к северу, что видел замёрзший океан, посреди которого возвышался остров, названный
им Туле. По описаниям греческих географов, это была земля, где ночь столь коротка, что Солнце исчезает за горизонтом всего на два-три часа, а в день летнего солнцестояния ночи не бывает вовсе». Но никто из них не знает, где точно находился этот самый остров, и кто были его обитатели.
renegade1951
23.9.2013, 11:15
Ну, хорошо, пусть будут древние греки. Вот, например, Клавдий Птолемей, чем не древний грек? Второй век нашей эры. Возьмём атлас Птолемея, практически, первый атлас в мире.
Карта мира по Птолемею, 90-160 год
Врезка из карты мира Птолемея. Остров Туле обозначен красной стрелкой справа вверху
Затем рассказ о Туле плавно переходит к тому, что на севере существовал райский остров, имеющий форму круга, в центре которого и находилась гора Меру. На вершине этой горы стоял город Брахмы, омываемый рекой, которая затем разделялась на четыре реки, образовывая равносторонний крест. В результате всё это объявлялось Гипербореей или страной асов, то есть арийцев. В подтверждение, обычно, приводится карта северного полушария Земли из атласа Меркатора.
renegade1951
23.9.2013, 11:17
Карта мира из Атласа Герарда Меркатора, издано в Дуйсбурге, 1595 год
Поскольку об Антарктиде в то время не было известно, практически, ничего, а об Австралии известно было то, что в том районе имеется какая-то суша. И совсем не странно для эпохи позднего мела, лет так миллионов восемьдесят назад, когда по данным палеореконструкций Антарктида и Австралия представляли собой единый материк. Справедливости ради, надо сказать, что на других картах Атласа надпись несколько иная «Тerra avstralis nondum cognita» – в переводе с латинского «Пока неизвестная южная земля».
Впрочем, у Меркатора есть карта северного полушария, практически в азимутальной проекции, где, интересующий нас остров изображён достаточно подробно.
