ТАЙНЫ ЗЕЛЁНОГО ЛУЧА
У великого французского фантаста Жюля Верна есть роман «Зелёный луч». Он, правда, не столь известен, как знаменитые «Дети капитана Гранта» или «Двадцать тысяч лье под водой», но тоже рассказывает об одном необыкновенном путешествии. Герои этого романа объездили чуть ли не всю землю, чтобы хоть где-нибудь увидеть своими глазами удивительное, загадочное и очень красивое явление, которое так и называется - «зелёный луч».
Появляется он при заходе солнца в море, в тот момент, когда верхний край светила уже исчезает за горизонтом. Но появляется, как нетрудно догадаться, далеко не всегда, а лишь в редких случаях. Только что солнце было обычным, но самый последний его луч вдруг оказывается ярко-зелёного цвета. «Этот луч так красив, - пишет Жюль Берн, - что ни один художник не может составить для него краску на своей палитре, и его нельзя сравнить ни с одним из тех зелёных цветов, в которые окрашено бесконечное множество растений, а также море, как бы ни были прозрачны его воды».
Поскольку явление это редкое, то многим почти ничего о нём не известно, или и вовсе никогда о нём не слышали. Вот что, например, рассказывает в одной из своих книг известный польский яхтсмен Анджей Урбанчик:
«Как-то вечером я услышал взволнованный крик рулевого:
- Смотрите! Там! Смотрите! Зелёное солнце!
В первый момент я испугался, не напекло ли голову рулевому Ричарду. Но когда я выбежал из навигационной рубки на палубу, то сразу же убедился, что с Ричардом всё в порядке - шхуна на курсе, паруса работали как следует, а виновник переполоха абсолютно трезво рассказал нам:
- Я как раз смотрел на заходящее Солнце, чтобы узнать о завтрашней погоде (её предсказывают по цвету заката). И вдруг в момент, когда уже почти весь диск опустился в океан, оставшаяся его часть вместо жёлто-красной стала зелёной, испустила во все стороны зелёные, как трава, лучи и исчезла. Я клянусь...
Через несколько дней зелёный луч снова ослепил рулевого. На этот раз его видели ещё два человека...
С того времени началась игра в прятки. Зелёный луч попросту издевался над нами. То появлялся сразу же после захода, в момент, когда все уже отвернулись, то прятался на несколько дней, то появлялся снова, когда никто его не ждал. Весь экипаж был охвачен азартом. Пари, высокие ставки (ставками служили предутренние, самые тяжёлые часы вахты), великолепные выигрыши и отрабатываемые потом по ночам проигранные вахты...»
Появление зелёного луча случалось наблюдать уже древним египтянам. Об этом свидетельствуют открытые археологами фрески, на которых можно увидеть изображение солнца, от которого исходят лучи зелёного цвета. Возраст этих находок - 6 тысяч лет.
Доводилось видеть удивительное явление и древним грекам. Понятно, что при появлении зелёного луча эллины не сомневались, что сотворено такое чудо кем-то из их многочисленных богов, населяющих Олимп.
Роман «Зелёный луч» великий фантаст Жюль Берн написал в 1882 году. Но тогда точного научного объяснения этому природному феномену не было, несмотря на то что разгадать его пробовали многие учёные. Зато сегодня, с высоты знаний по физической оптике, механизм природы явления вполне понятен.
Всё дело в том, что земная атмосфера представляет собой как бы огромную призму, проходя сквозь которую солнечный свет, как и свет звёзд, разлагается на составляющие его отдельные цвета спектра. Однако увидеть это удаётся далеко не всегда.
Разложение света может быть заметно при наблюдении звёзд, находящихся близ горизонта. Если рассматривать в сильный бинокль какую-нибудь из таких «низких» звёзд, то она представляется не яркой и светлой точкой, как видит её невооружённый глаз, а в виде «столбика», окрашенного в цвета радуги. Верхняя его часть сине-фиолетовая, нижняя - красно-жёлтая. При этом создаётся впечатление, что звезда как бы растягивается вверх и вниз.
Если бы солнце, склонившееся к горизонту, не было ослепительно-ярким, оно выглядело бы примерно так же, как звезда. Однако как раз из-за яркости привычная окраска нашего светила для глаза почти не меняется. Между тем на верхнем краю его диска в этот момент тоже находятся разложенные призмой атмосферы зелёные, голубые, синие и фиолетовые цвета спектра.
А когда солнце уже почти целиком зашло, только эти цвета и остаются над горизонтом. Но благодаря тому что физические характеристики разных цветов спектра разные, их лучи проходят сквозь толщу атмосферы неодинаково. Зелёные - свободно, голубые - похуже, синие несравненно хуже, а фиолетовые совершенно рассеиваются и до поверхности земли не долетают.
В тот момент, когда солнце исчезает за линией горизонта, оно и бросает свой последний ярко-зелёный луч, который можно увидеть даже невооружённым глазом. Естественно, далеко не всегда, а только при сложении многих необходимых условий. Надо, чтобы воздух был сухим и прозрачным. Горизонт должен быть совершенно чистым, без облачков и тумана. А вдобавок иметь ровную линию - именно поэтому зелёный луч обычно наблюдается на море. Однако можно увидеть его и на озере или реке.
Кстати, моряки, люди, как известно, суеверные, считают: поймать взглядом зелёный луч - очень хорошая примета, сулящая необыкновенную удачу. Самые удачливые могут увидеть на заходе солнца и голубой луч. Но такое зрелище совсем уж редчайшее, появляющееся при особо прозрачном воздухе. А вот поймать момент появления зелёного луча, вполне возможно, удастся и кому-нибудь из наших сегодняшних читателей.
Но только обязательно помните, что прямо смотреть на заходящее солнце нельзя даже в затемнённых очках, а тем более в бинокль. Ловить взглядом необыкновенные лучи необходимо только в тот момент, когда солнце уже почти целиком скрылось за горизонтом, оставив над ним лишь светлую полоску.
ОБЫКНОВЕННЫЙ МИРАЖ
Герои старого мультфильма «Тайна далёкого острова», двое школьников, волей судьбы попали на корабль, плывший в тропических морях. И вот однажды они увидели на горизонте сказочно красивый остров с необыкновенными растениями. Однако капитан, посмотрев в бинокль, разочаровал их: «Обыкновенный мираж!»
Все слышали об этом необыкновенном атмосферном явлении - появлении на море, в пустыне или в горах призрачных картин, которые, однако, кажутся совершенно реальными. А вот видеть их своими глазами доводилось далеко не всем, только немногим счастливчикам. Правда, встреча с этим редким явлением иной раз мало кого радовала...
В самом деле, представьте пустыню, караван, идущий по раскалённому песку. Люди и верблюды с тяжёлой поклажей измучены зноем, с нетерпением ждут, когда впереди появится оазис, где можно напиться, отдохнуть в тени деревьев. И вот он уже виден; из последних сил путники стремятся к цели. Но что это? Стоит каравану приблизиться к желанной воде, как она отступает всё дальше к горизонту...
Это и есть мираж; и нередки случаи, когда в погоне за манящими призрачными видениями караваны сбивались с пути и гибли в раскалённых песках.
На морях тоже, бывает, мореплаватели видят призрачные земли и даже города, поднимающиеся прямо из морской пучины. Словом, человек давным-давно знаком с этим таинственным явлением. А вот причину его возникновения разгадали лишь два с лишним века назад, когда генерал Наполеон Бонапарт, будущий император Франции, пытался завоевать Египет.
Вместе с армией в этом военном походе, начавшемся в 1798 году, принимали участие многие выдающиеся французские учёные. Они собирали древности, пытались разгадать тайны египетских пирамид. А один из учёных, Гаспар Монж, видевший мираж в африканской пустыне, сумел наконец установить причины его появления.
Трудно поверить, но в особо жаркие дни пустыня превращается... в зеркало. Точнее сказать, зеркалом становится нагретый песком слой воздуха. В нём отражается небо, а усталый путник думает, что видит водную гладь. Но может ли слой воздуха отражать небо? Ведь он прозрачный...
Так-то так, но стекло, например, тоже прозрачное. Однако подойдите к окну поздним вечером, когда на улице темно, а в комнате горит свет, и вы увидите на стекле своё отражение и даже обстановку в комнате. При определённых условиях прозрачный воздух тоже приобретает способность «проявлять» изображение. По-научному же можно определить так: миражи - это отражения неба и различных предметов в слоях нагретого и холодного разреженного воздуха различной плотности.
Иногда погода устраивает воздушные зеркала высоко над землёй. Тогда в небе начинает отражаться земля и всё, что на ней происходит. Небесные, или, как их называют, верхние, миражи могут быть очень впечатляющими. Однажды жители польского города Гдыня увидели на небе... немецкий город Гамбург, а их разделяют сотни километров! Верхние миражи, кстати, скорее всего и породили зловещую легенду о корабле-призраке «Летучий голландец», которая до сих пор будоражит воображение даже испытанных, бывалых моряков.
ГРОЗНЫЙ, ОПАСНЫЙ ОГНЕННЫЙ ШАР
«Это произошло во время моросящего затяжного дождя. Я смотрела телевизор и, видимо, уснула. Проснулась от какого-то неприятного ощущения и оттого, что телевизор затрещал. Я взглянула на него, хотела встать и выключить, но замерла от изумления. Вокруг комнатной антенны медленно плавал огненный шарик размером с куриное яйцо. Центр его был темнее, и он как бы вибрировал внутри более светлой оболочки. Вращаясь вокруг антенны, шар вызывал сильные помехи на экране телевизора. Сделав несколько оборотов, шар медленно двинулся к окну, которое было закрыто. Приблизившись к нему, шар приостановился, потом растёкся и втянулся в щель рамы. Больше я его не видела...»
Так описывает свои впечатления одна из очевидиц, которой довелось наблюдать шаровую молнию. Есть и многие другие свидетельства людей, живущих в самых разных городах и странах. По их рассказам, чаще всего шаровые молнии возникали в грозовых облаках при разряде обычной молнии, но нередко огненные шары выскакивали из электрической розетки или даже телефона! Исчезала шаровая молния обычно не менее таинственно, проходя иной раз сквозь оконное стекло, при этом даже не меняя формы, не замедляя движения. Правда, в некоторых случаях этот огненный шар взрывался со страшным треском и причинял немалые разрушения. Известны случаи, когда с шаровыми молниями встречались самолёты, и не всегда эти встречи оканчивались благополучно.
Словом, как вы поняли, явление, о котором пойдёт речь, не только таинственное, но и грозное, небезопасное. Так что же о нём знают учёные? Достаточно много, но вместе с тем... очень мало. Собран большой фактический материал, изучены сотни достоверных свидетельств. Первое из них относится к 1638 году. Этот случай описал в первой половине XIX века знаменитый французский физик и астроном Франсуа Араго. Давайте вспомним то, что уже хорошо известно.
Шаровая молния - явление не такое уж редкое. Подсчитано, что ежегодно на Земле гремит около 16 миллионов гроз. И на каждую тысячу обычных молний приходится две-три шаровых. Но, в отличие от обычных, что сопровождаются оглушительными раскатами грома, шаровая молния возникает либо совершенно бесшумно, либо сопровождается негромким потрескиванием. Потому-то люди и замечают её обычно тогда, когда видят огненный шар непосредственно вблизи от себя. Фотографий шаровой молнии существует пока гораздо меньше, чем хотелось бы: ведь далеко не каждый, кому довелось встретиться с этим явлением, держит фотоаппарат наготове. Но, судя по устным свидетельствам, можно составить определённый «портрет» шаровой молнии, выявить характерные черты её поведения.
Чаще всего шаровая молния казалась величиной с апельсин, хотя наблюдались и с горошину, а на большой высоте, как утверждают лётчики, она может достигать и нескольких десятков метров в диаметре. Кстати, не всегда эта молния была шаровидной - её видели и яйцеобразной, и грушевидной, и миндалевидной формы. Разной бывает она и по цвету: ослепительно-белой, голубоватой, жёлтой, зеленоватой, даже чёрной - есть и такое свидетельство. В большинстве случаев она красная.
Огненный шар может застыть на одном месте, а может двигаться с огромной скоростью даже против ветра. Живут шаровые молнии очень недолго - от нескольких мгновений до нескольких минут, а потом либо разрываются, либо исчезают. В редких случаях несколько шаровых молний могут слиться в одну. Столь же редко шар, бывает, делится на части. По большей части огненные шары появляются как следствие грозы, причём, как правило, во второй половине дня. Удивительно? Конечно! Но ещё удивительнее, что шаровая молния может родиться и без грозы.
Вот, собственно, уже началась область неизведанного.
Как шаровые молнии образуются? Неизвестно. Из чего состоят? Тоже. Откуда черпают энергию для своего существования? Почему в одних случаях становятся причиной пожара, а в других, пройдя от вас всего в нескольких десятках сантиметров, не вызывают даже ощущения тепла? На все эти вопросы нет пока ответа, хоть загадку пытались разгадать многие выдающиеся учёные, в их числе наш российский нобелевский лауреат академик Пётр Леонидович Капица.
А вот гипотез выдвинуто немало - десятки, если не сотни. Например, такая: шаровая молния - это клубок наэлектризованных газов. Эта гипотеза была опровергнута, едва только подсчитали, что наэлектризованный газ, заключённый в объёме шаровой молнии никак не мог бы вызвать тех разрушений, что производит взрыв огненного шара. И все другие гипотезы легко опровергались последующими расчётами и экспериментами.
Выдвигалась даже такая «отчаянная» гипотеза: НЛО и шаровая молния - это одно и то же. На что учёные резонно заметили: «Объяснять шаровую молнию посредством НЛО всё равно что меньшее незнание прикрывать большим...»
Но ведь так хочется разгадать загадку! И исследователями движет здесь не только научная любознательность, но и практический интерес. Дело в том, что в сгустке шаровой молнии заключена невероятно большая энергия. Измерить её прямо, конечно, никому не удавалось, но о ней можно судить и по косвенным признакам. Например, известен случай, когда во время проливного дождя молния взорвалась над промокшей насквозь соломенной крышей. И кровля запылала как факел, словно и не было ливня!
Так что разгадать загадку шаровой молнии значит овладеть секретом невероятной концентрации энергии, возможностью перестать её на расстояние без проводов. Да мало ли что может отрыться совершенно неожиданного! А поскольку поймать «в руки» природную шаровую молнию не так-то легко, во многих лабораториях мира пытаются получить её искусственно. Правда, надо признать, пока без особых успехов...
МАГНИТ ВЕЛИЧИНОЙ С ПЛАНЕТУ
…Капитан вышел на мостик, бросил взгляд на горизонт и помрачнел. Небо вдали наливалось тяжёлой синевой.
- Убрать паруса! – распорядился капитан. – Будет буря!..
Знакомая сцена, не правда ли? Подобное нередко встречается в морских романах или кинофильмах. Но бури время от времени приходится переживать не только морякам, но и всем нам, причём для этого вовсе не обязательно выходить в океан. Буря может грянуть, когда мы читаем книгу на диване, идём по улице или работаем на тренажёре в спортзале. Другое дело, что не все эту бурю замечают, хотя предупреждения о ней можно загодя услышать по телевизору или радио. Догадались, о какой буре идёт речь? Конечно, о магнитной.
Говоря научным языком, магнитными бурями называются сильнейшие возмущения магнитного поля Земли, нарушающие плавный суточный ход земного магнетизма. А вот само слово «буря», конечно, образное. Но оно прекрасно подходит для этого природного явления, поскольку и само магнитное поле тоже так и хочется назвать океаном. И не только безбрежным, но и во многом до сих пор таинственным.
Изучать магнитное поле нашей планеты учёные начали давно. В XIX веке появились специальные магнитные обсерватории, непрерывно измеряющие напряжённость магнитного поля в разных точках Земли с помощью точных приборов и регистрирующие его временные изменения. Надо отметить, что организованная в 1824 году в Казани подобная обсерватория стала первой в Европе. В XX веке для изучения магнитного поля в океан вышли уникальные научные суда, целиком сделанные из немагнитных материалов – дерева и цветных металлов. Среди этих кораблей науки была и наша российская немагнитная шхуна «Заря».
Первым учёным, высказавшим предположение, что наша планета окружена мощнейшим магнитным полем, был замечательный английский естествоиспытатель Уильям Гильберт. Он являлся придворным медиком королевы Елизаветы Первой, правившей в 1558-1603 годах. Почти два десятка лет Гильберт проводил разнообразные опыты с намагниченными железными шарами и стрелками, и в 1600 году опубликовал книгу «О магните, магнитных телах и большом магните – Земле». Главные её выводы были таковы: «Магнитная мощь существует на Земле… с внешней стороны шаровидна… соответствует шаровидной фигуре Земли».
В конце концов сложилась даже специальная магнитная дисциплина – магнитология. Учёные собрали огромный материал и теперь знают о магнитном поле Земли очень многое. Однако – удивляйтесь сколько хотите – на главный вопрос, почему у Земли вообще существует магнитное поле, ответа нет. Недаром же один известный физик полушутя обмолвился: «Всё можно понять в окружающей природе. Непонятно только, почему есть звёзды на небе и откуда у Земли магнитное поле…»
А если без шуток, это одна из самых больших научных загадок современности. Долгое время учёные полагали, что магнитное поле Земли создаётся огромным запасом магнитных руд, сосредоточенных в центре нашей планеты. Однако у намагниченных металлов есть одно любопытное свойство: при нагревании до определённой температуры, которая называется точкой Кюри, они теряют магнитные свойства. С увеличением глубины растёт и температура земных недр, породы размагничиваются.
А как ещё может создаваться магнитное поле? Любому школьнику известно, что оно непременно сопутствует прохождению электричества через проводник. Поэтому ещё в 1919 году английский учёный Д. Лармор выдвинул предположение, что в недрах Земли в результате какого-то физико-химического процесса постоянно вырабатываются электрические токи. В 1945 году этот гипотетический «механизм» более детально попробовал обосновать российский физик Я. И. Френкель. Но так ли это? Пока в земное ядро никому ещё не удалось заглянуть...
Словом, загадка так и остаётся загадкой. Как и другая великая загадка: отчего магнитные полюса Земли могут меняться местами? А такое в истории Земли случалось, и, возможно, не один раз. Установить это помогла одна из наук, входящих в магнитологию, - палеомагнетизм. Дело в том, что горные породы несут на себе магнитное поле, в том числе и его направление, каким оно было во время образования этих пород. Если бы магнитные полюса всегда оставались на своих местах, у всех пород направление намагниченности было бы одинаковым. Но учёные обнаружили, что половина пород несёт «обратную» намагниченность...
Удалось даже выяснить, что магнитные полюса меняются местами с периодичностью от нескольких сотен тысяч до миллиона лет. Предположительно, последний раз это произошло около 780 тысяч лет назад. Появились гипотезы, что именно при этом происходят большие перемены в животном и растительном мире нашей планеты. Дело в том, что магнитное поле не пропускает на Землю мощный поток космических частиц. Не исключено, что при смене магнитных полюсов магнитное поле сильно ослабевает или даже вовсе исчезает. А космические лучи при этом оказывают сильнейшее воздействие на земную флору и фауну, вызывая их ответную реакцию.
Ну а теперь пришла пора вернуться к магнитным бурям, с которых и начался наш разговор о тайнах земного магнетизма. О причинах их возникновения можно судить более уверенно, чем о многом другом. Дело в том, что в верхних слоях атмосферы (они называются ионосферой) под действием магнитного поля нашей планеты и её вращения вокруг оси возникают электрические атмосферные токи. Проводниками для них служат постоянно образующиеся из расщепляемых солнечной радиацией атмосферных газов свободные электроны и заряженные частицы - ионы.
Когда на Солнце происходят активные процессы, из-за всплеска радиационного излучения в ионосфере нарастает электрическая напряжённость, которая, в свою очередь, воздействует на магнитное поле, вызывая бури, а то и ураганы. Длятся они от нескольких часов до нескольких суток и отмечаются одновременно по всей земле.
Поскольку магнитное поле оказывает определённое влияние на все физиологические процессы, магнитные бури, особенно сильные, ни для кого не проходят бесследно. Однако здоровяки могут их и не замечать (хотя организм непременно замечает), а люди с плохими сосудами и слабым сердцем ощущают недомогание. Действуют магнитные бури и на психику и скорость реакции. Недаром учёные давно подметили, что в период мощных взрывов на Солнце возрастает число автомобильных аварий.
Но вот точный механизм такого воздействия разбушевавшегося магнитного поля Земли на живые организмы опять-таки не совсем ясен учёным. Словом, приходится добавить к перечню тайн огромного магнита ещё один важный пункт.
ИЗВЕРЖЕНИЯ ВУЛКАНОВ
Гефест – один из главных богов древних эллинов. Он покровительствовал кузнечному делу и сам был искусным кузнецом. Эллины верили, что этот бог живёт на острове Гиеру в Средиземном море и там, в глубине горы, над которой всегда клубится дым, куёт оружие. В его подземной кузнице, согласно легендам, были изготовлены стрелы Аполлона, щит Ахилла, панцирь Геракла. Позже римляне переименовали Гефеста в Вулкана.
Великим гневом Гефеста древние народы и объясняли грозные извержения вулканов, несущие беду. Считалось, что вырывающаяся из жерла огненная лава, испепеляющая всё на своём пути, - это наказание людям за их провинности. А огнедышащих гор в Средиземноморье было немало, как, впрочем, и сейчас. И нетрудно представить, что должны были переживать те, кто селился подле вулкана, когда начиналось извержение.
Быть может, самое знаменитое извержение вулкана в истории человечества случилось в 79 году нашей эры. Взорвался Везувий, большая круглая гора на юге Апеннинского полуострова. У подножия Везувия раскинулись красивые древнеримские города - Геркуланум, Стабии, Оплонтис, Помпеи. В течение многих сотен лет Везувий был абсолютно спокоен, на его склонах люди возделывали чудесные сады и виноградники. Но пришло время, и разразилась ужасная катастрофа, о которой оставил детальное описание древнеримский писатель Плиний Младший. «24 августа около часа пополудни, - писал он, - над горой показалось облако необычайной величины. Облако поднималось и напоминало сосну... Сверху стали падать куски пемзы и чёрные камни, обожжённые и растрескавшиеся от жара...»
Когда извержение вулкана, продолжавшееся два дня, закончилось, на склонах Везувия вместо цветущих садов остались потоки застывшей лавы, грязи и камни. От домов у подножия - одни развалины. А два города, Помпеи и Геркуланум, оказались полностью погребены под слоем вулканического пепла. Этому трагическому событию российский художник Карл Брюллов посвятил своё Знаменитое огромное полотно «Последний день Помпеи».
И ещё много-много раз после гибели древнеримских городов людям приходилось переживать это страшное бедствие - извержение вулкана. Не раз оживал тот же Везувий, даже в XX веке было два крупных извержения - в 1906 и 1944 годах. Другим уголкам Земли тоже немало доставалось. В 1902 году, например, взорвался вулкан Мон-Пеле на острове Мартиника. Цветущий город Сен-Пьер у подножия вулкана был уничтожен в течение нескольких минут. Дома были сожжены или разрушены. Из 28 тысяч жителей в живых остался только один. Газеты всего мира обошла тогда его удивительная история: по иронии судьбы это был преступник, жизнь которому спасли необыкновенно толстые стены тюремной камеры. Ну чем не зловещая шутка бога Гефеста-Вулкана, показывающего всю свою непомерную мощь слабому, беззащитному человеку?..
Кстати, иногда этот бог, словно бы и в самом деле откровенно потешаясь над человеком, позволял себе и некоторые другие шутки. Так, в XIX веке в Средиземном море в результате подводного извержения вулкана образовался остров. Он получил семь разных названий и стал предметом ожесточённого международного спора. Своей собственностью его посчитали и Англия, и Франция. Но пока страны обменивались дипломатическими нотами, остров исчез. Новое подводное извержение навсегда скрыло его под волнами.
Но чаще всего вулканическая деятельность на земле приносит разрушения и гибель всему живому. Не столь уж и давно, в ноябре 1985 года, случилось непредвиденное извержение вулкана Невадо-дель-Руис в Колумбии. До этого он дремал в тишине пять веков. Кратер вулкана, расположенный на высоте пяти с лишним тысяч километров, давным-давно был скован мощным ледником. Извержение вулкана, которого никто не ждал, вызвало бурное таяние льдов, в долины хлынули мощные потоки воды, смешанные с лавой и камнями, сметавшие на своём пути посёлки и города. Город Армеро, стоявший на равнине в 46 километрах от жерла вулкана, был практически полностью уничтожен. Общее число жертв этого извержения составило около 25 тысяч человек.
К десяткам, сотням вулканов человечество вынуждено присматриваться с опаской. Чего ждать от них, сулят ли они новые беды? Такие грозные горы-вулканы есть и в Средиземноморье, и на Американском континенте, и в Японии, и на тихоокеанских островах. Есть они и в нашей стране - на Камчатке.
И всё же, несмотря на все опасности, человек испытывает к вулканам особый интерес. Грозная деятельность бога Гефеста-Вулкана принесла множество бед. Но она же приносит и определённую пользу. Дело в том, что именно вулканическая деятельность приоткрывает таинственные процессы земных недр. Вот уж парадокс: эти процессы происходят буквально под нашими ногами, но о них учёные пока знают не больше, чем об иных космических явлениях в далёких галактиках за многие сотни световых лет от Земли.
У Жюля Верна есть знаменитый роман «Путешествие к центру Земли». Его герой, отважный и твёрдый духом профессор Отто Лиденброк, спустился в жерло потухшего вулкана в Исландии, прошёл по подземному миру тысячи километров и поднялся на поверхность нашей планеты через кратер уже другого вулкана - Стромболи, расположенного в Тирренском море к северу от Сицилии. Нет, никто, конечно, не смог бы совершить такое путешествие в действительности. Но и без этого вулкан служит, образно говоря, иллюминатором, позволяющим заглянуть в глубь Земли, под твёрдую земную кору.
Под ней кипит расплавленная от огромных температур каменная порода, называемая магмой. Газы, сжатые в таком подземном «котле», стремятся найти выход на поверхность планеты. Увлекая вместе с собой магму, газы заполняют трещины в земной коре, прокладывая себе новые пути. В верхних частях коры давление становится меньше, и тем легче газы расчищают себе путь на поверхность. Наконец, мощным взрывом они вырываются наружу. За ними выливается и расплавленная каменная порода, выбрасывают газы на поверхность и отвердевшие камни, пепел...
Вот так в самых общих чертах происходит извержение вулкана. О многих же тонкостях подземных процессов учёным могут рассказать состав и температура выплеснувшейся лавы и вырвавшихся газов, их цвет, запах... Поэтому на склонах вулканов, чья подземная деятельность продолжает проявляться, учёные оборудуют специальные вулканологические станции-обсерватории, оснащённые датчиками, собирающими разнообразные пробы. Это самый что ни на есть передний край фронта науки.
Самым известным из этих отважных исследователей стал бельгийский и французский геолог и вулканолог Гарун Тазиев. Он работал в Парижском институте физике Земли, основал Международный институт вулканологии на острове Сицилия рядом с вулканом Этна. Всему миру известны не только специальные научные работы, но и его популярные книги «Встречи с дьяволом», «Кратеры в огне», «Когда земля дрожит», «Запах серы», а также снятые им в жерлах вулкана фильмы. Гарун Тазиев исследовал множество огнедышащих гор в разных местах нашей планеты, в том числе самый южный из всех действующих вулканов – Эребус в Антарктиде. Была бы только возможность, человек такого склада наверняка действительно совершил бы путешествие к центру Земли. Свою недюжинную отвагу Гарун Тазиев доказал и в годы Второй мировой войны, участвуя во французском Сопротивлении.
Возможно, придёт день, и мы в самом деле сможем судить о внутреннем устройстве вулканов не только по косвенным признакам, но и увидеть его своими глазами. Пусть и не воочию, а на экране – с помощью телекамеры из каких-либо необыкновенно огнеупорных и сверхпрочных материалов. Не так давно в печати промелькнуло сообщение, что американские вулканологи проводили исследования, используя робота, спустившегося в кратер действующего вулкана. Правда, этот робот продвинулся не столь уж далеко. Но лиха беда начало!
ГОРЯЧИЕ ФОНТАНЫ
Давайте вспомним ещё один знаменитый роман Жюля Верна -«Дети капитана Гранта». Великий фантаст описал в своих книгах немало самых разных чудес нашей планеты. Когда отважные герои этого романа попали в Новую Зеландию, их ожидало удивительное зрелище. То там, то здесь прямо из земли время от времени с грохотом вырывался столб кипятка, окутанный паром. Горячие струи взлетали порой на огромную высоту, рассыпаясь брызгами, словно обычные рукотворные фонтаны.
Эти удивительные горячие фонтаны называются гейзерами. Встречаются они на земле далеко не везде, однако гейзеры есть и у нас в России - на далёкой Камчатке. А в чём причина редкого и очень красивого природного явления? Что о гейзерах известно учёным?
Нетрудно подметить, что горячие фонтаны можно увидеть только в тех неспокойных местах земли, что известны своей вулканической деятельностью. Наша Камчатка - как раз такой район. А ещё гейзеры есть в Исландии, в Соединённых Штатах Америки (в знаменитом Йеллоустонском национальном парке на границе штатов Монтана и Вайоминг), в Японии и в Новой Зеландии, где за ними наблюдали географ Паганель и его спутники.
Между прочим, до 1904 года именно в Новой Зеландии, точнее, в одной из долин центральной части её острова Северный, бил самый большой в мире гейзер «Ваймангу». Его струя взлетала порой на высоту 460 метров. Однако с течением времени гейзер совершенно иссяк. Учёные объясняют это тем, что в ближайшем от гейзера озере уровень воды понизился больше чем на десяток метров. Озеро же связано и с подземными водами, основным резервуаром любого гейзера.
Но кроме обширного водного резервуара для работы гейзера необходим ещё мощный источник подземного тепла. Им служит неостывшая вулканическая магма, залегающая недалеко от поверхности. Из неё постоянно выделяются газы и пар, которые выбиваются наверх по узким трещинам-ходам. На этом пути они смешиваются с подземными водами, нагревают их, да и сами переходят в горячую воду, содержащую немало растворённых в ней минеральных веществ. Такая вода, выйдя на поверхность, образует горячие источники и ключи. А вот для бьющих под большим напором гейзеров необходимы и некоторые дополнительные условия.
Учёные предполагают, что канал гейзера ведёт к подземным пустотам, соединённым узкими каналами-трещинами и заполненным циркулирующими подземными водами, под которыми на небольшой глубине расположены неостывшие очаги магмы. Устроены гейзеры по-разному: у каждого свой объём и расположение подземных камер, своя форма каналов, количество и скорость притока в них подземных грунтовых вод, а также вулканического тепла. Поэтому и извержение гейзеров происходит неодинаково: одни бьют часто, другие редко, одни выбрасывают воду на огромную высоту, другие куда ниже...
Но попробуем разобраться в том, как действует гейзер, обстоятельнее. И припомним для начала, что точка кипения воды при давлении в одну атмосферу на уровне моря равна 100 °С. Когда давление увеличивается, температура кипения воды повышается, а если уменьшается - понижается. Давление столба воды в канале гейзера повышает точку кипения на его дне.
Если канал широкий и имеет достаточно правильную форму, вода в нём прогревается равномерно. Нагретый нижний слой становится легче и стремится вверх, а более холодная вода с поверхности опускается книзу, где в свою очередь согревается, и так далее. Таким образом, вода всё время перемешивается, закипает и выплёскивается на поверхность в виде горячего источника.
А если канал извилистый и узкий, вода в нём не может перемешиваться и равномерно нагреваться. Из-за давления водяной массы внизу вода оказывается перегретой и не превращается в пар - точка кипения здесь выше. Образуются только отдельные пузыри пара, которые постепенно накапливаются. Но и этот пар стремится расшириться, давит на верхние слои воды и поднимает её настолько, что она выбрасывается небольшими фонтанчиками. Такие фонтанчики - предвестники близкого извержения гейзера.
При этом воды в канале становится меньше, и на дне его понижается давление. Точка кипения уменьшается, и перегретая вода мгновенно превращается в пар. Он-то и выталкивает воду из канала в виде огромного фонтана кипятка. Вместе с ним вырываются на поверхность и клубы пара.
Разумеется, своими глазами подземное устройство гейзера никто не видел. Удастся ли когда-нибудь исследователям убедиться, что именно так всё и происходит на самом деле? Безусловно! Если уж даже в жерло вулкана доводилось спускаться специально сконструированному роботу, непременно рано или поздно автоматический зонд, оснащённый совершенными приборами, опустится в подземный резервуар какого-нибудь гейзера.
Но надо сказать, кроме научного у человека есть и вполне практический интерес к гейзерам. И нетрудно догадаться, какой. Ведь мы имеем дело с мощным и совершенно бесплатным источником тепла. Вот бы научиться его использовать...
Впрочем, кое-где гейзеры уже исправно трудятся. В Исландии, где климат суров, с давних пор жители используют горячую воду гейзеров для орошения полей. На подогретых таким образом почвах хорошо растут овощи и злаки. Используется природная горячая вода и для отопления домов. Как раз таким образом, например, полностью обогревается столица Исландии Рейкьявик.
Именно в Исландии горячие фонтаны, бьющие из-под земли, получили своё название - гейзеры. Это слово происходит от исландского глагола geysa, переводящегося как «хлынуть».
ВОДОПАДЫ
Среди многих чудес нашей планеты есть и ещё одно, очень красивое и эффектное. Вот представьте: с огромной высоты обрушивается клокочущий, белый от пены столб воды. Воздух вокруг пропитан мельчайшими брызгами. И на километры разносится грохот разбивающегося после полёта потока.
Кто же будет спорить, что водопад это самое настоящее чудо из чудес?! Не зря же неведомая сила так и манит людей к водопадам. Сотни тысяч туристов ежедневно приезжают, чтобы полюбоваться одним из самых знаменитых - Ниагарским водопадом на границе Соединённых Штатов Америки с Канадой. Вид падающей воды завораживает, на неё можно смотреть часами. У водопада смолкают даже самые словоохотливые. Да вы и сами, должно быть, это замечали, если довелось видеть хотя бы плотину на реке, пусть самую маленькую. Словом, колдовское, волшебное зрелище подарила природа человеку. И можно лишь удивляться её щедрости: водопадов на земле, больших и маленьких, очень много. Все совершенно разные, не похожие один на другой: на горных реках и на равнинах, в лесах и в скалах, в тропиках и на севере, на материках и на островах.
Самые знаменитые водопады, помимо Ниагарского, это Виктория в Африке, Анхель в Венесуэле, Утигард в Норвегии, Тугела в ЮАР, Умбилла в Перу, Браун в Новой Зеландии. В тех же США есть ещё Йосемитский водопад, водопады Риббон, Невада-Фолл...
Водопад Игуасу, находящийся на границе Бразилии и Аргентины, представляет собой целый комплекс из 275 следующих один за другим водопадов. Это чудо природы по праву считается самым мощным в мире водопадом. Ниагарский водопад - рекордсмен по количеству падающей воды. Объём её достигает 5700 кубических метров в секунду. Африканский водопад Виктория, названный так в честь английской королевы, правящей в 1837-1901 годах, самый масштабный - его ширина около 2 километров, а вода падает с высоты 120 метров.
Самый высокий водопад - это Анхель в тропических лесах Венесуэлы, где вода падает с высоты около километра. Падение длится настолько долго, что, не долетев до низа, вода распыляется на мельчайшие частицы и превращается в туман, который разносится на километры вокруг.
В России на Курильском острове Итуруп есть величественный водопад Илья Муромец. Его высота - 141 метр, это чуть ли не втрое больше, чем у Ниагарского водопада. Есть в нашей стране и другие подобные чудеса - на Кавказе, Алтае, Кольском полуострове, в Карелии. И разумеется, они тоже манят к себе туристов.
А объяснение, почему на земле появились водопады, самое простое. Они возникают на тех реках, что пересекают местности, сложенные то из твёрдых, то из более рыхлых пород. Рыхлые породы размываются водой быстрее, вот в русле реки и возникали уступы, с которых падал водный поток. Конечно, процесс строительства водопада занимал не год и не два, а многие тысячи лет...
Но причина может быть и иной. Представьте, что река течёт по узкому ущелью, которое вдруг, словно плотиной, перегородило обвалом. Перед такой плотиной река сначала остановится, а потом наберёт силу, накопит воду и с грохотом обрушится с высоты в новое русло.
Сила падающей воды огромна, поэтому человек просто не мог не заставить водопады поработать. Многие из них исправно крутят турбины гидроэлектростанций. Такая станция, например, располагается чуть ниже Ниагарского водопада, причём, чтобы не портить туристам природные красоты, её искусно спрятали под землю. В камне пробиты туннели, и по ним часть ниагарской воды, ещё не потеряв скорости и напора после падения, устремляется к турбинам.
У нас в стране для выработки электричества давно активно используется энергия водопадов. Вот, например, Кивач на реке Суне в Карелии. Он представляет собой ряд уступов, расположенных довольно далеко друг от друга, а общая разница высот между первым и последним всего 11 метров. Совсем немного, если сравнивать с другими водопадами. Однако часть воды Кивача отводится для местной гидроэлектростанции, и мощность её вполне прилична. Так что водопад, даже невеликий, не только природное чудо, но и прилежный работник.
Кстати, водопад служит человеку и другим своим свойством. Дело в том, что вода, падая с большой высоты, ионизирует воздух, насыщая его частицами, полезными для здоровья. Так что у водопада вполне могут лечиться люди с повышенным давлением или слабыми лёгкими. Не этим ли объясняется обилие туристов? Но это, конечно, в шутку...
Но шутки шутками, а вот человеку приходилось «лечить» водопад. Это случилось всё с той же Ниагарой.
Дело в том, что любой водопад понемногу размывает уступы, с которых низвергается, и отступает назад, вверх по течению реки. Ниагарский водопад движется вспять довольно быстро. Учёные подсчитали, что за время своего существования, а это примерно 9-10 тысяч лет, он «прошёл» ни много ни мало целых 11 километров. Теперешняя скорость его движения - несколько десятков сантиметров в год. Медленно, но верно Ниагарский водопад уходит от удобных для наблюдения мест, где всегда много туристов. Поэтому в 1971 году было решено «полечить» водопад.
Сделать это оказалось не так уж и сложно. У Ниагары два потока, разделённых островом. Поставив временную плотину, пустили воду только по одному руслу, а обнажившееся дно другого тщательно исследовали, и там, где было необходимо, поставили прочные бетонные пломбы. Потом с другим потоком проделали то же самое. И наконец снова «включили» водопад на полную мощность, к удовольствию туристов.
Вы спросите: почему же всё-таки столь знаменит именно этот водопад? Без сомнения, его славе очень поспособствовало удобное расположение. Река Ниагара служит границей между США и Канадой, и с той и с другой стороны отличные дороги, гостиницы, мотели. Ко многим другим водопадам так легко не добраться, будь то величественный водопад Виктория на реке Замбези в Южной Африке, и тем более Анхель, затерянный в тропических лесах Венесуэлы. Он и обнаружен-то был лишь в начале XX века, но ещё долго оставался неисследованным, пока наконец, уже в 1933 году, его заново не открыл с воздуха американский лётчик Джеймс Энджел, совершавший в этих краях полёты, целью которых были поиски железной руды. В честь этого пилота водопад и получил своё название - Анхель (немного изменённая фамилия Энджел).
Источник:
Загадки нашей планеты //Детская энциклопедия. – 2021. - №2.