Строение земного шара

При тщательном и весьма тонком анализе состава горной породы можно установить, сколько в ней, уже после момента ее образования, появилось атомов свинца или гелия и сколько осталось еще неразложившегося радиоактивного элемента. По этим данным вычисляется возраст исследуемой горной породы.

Подобные расчеты позволили построить абсолютную шкалу геологической хронологии. Можно считать установленным довольно достоверно, что от начала археозойской эры до наших дней прошло около 2 миллиардов лет, от начала протерозойской эры — около 900 миллионов лет, от начала кембрийского периода — 500, от начала триасового периода — 185, от начала третичного периода — 70, от начала антропогенового периода — 1 миллион лет и т. д.

Таким образом, древнейшие горные породы, относящиеся к археозойской эре, существуют на Земле около 2 миллиардов лет. Однако Земля как планета должна быть еще древнее. Вычисления, в основу которых положен тот же радиоактивный метод, показывают, что Земля возникла 3–6 миллиардов лет назад. Заметим здесь, кстати, что возраст Солнца определяется в 50 биллионов лет, а общее время существования и эволюции средней звезды, в том числе и Солнца, более 2 тысяч биллионов лет.

Такие длительные периоды времени представить себе с достаточной ясностью человек не может. Можно лишь обратиться к некоторым сравнениям.

Допустим, что срок существования Земли как планеты, т. е. 6 миллиардов лет, выражается отрезком в 250 метров, что соответствует высоте нового здания Московского университета на Ленинских горах. Тогда палеозойская эра выразится отрезком длиною около 20 м, а антропогеновый период, т. е. период, в начале которого появился на Земле человек, будет равен всего четырем сантиметрам. Историческое время займет тогда не более 0,1 мм: это чуть больше толщины человеческого волоса (рис. 2).

Рис. 2. Сколько лет Земле.

Как видите, кое-что зная о последних 0,1 мм нашей шкалы, геологи и геофизики решаются судить об остальном отрезке длиною до 1/4 километра. Да, и уверены в своих заключениях, ибо такова сила науки!

3. Форма и размеры Земли

Вряд ли нужно много писать о форме Земли. Всем ясно, что Земля представляет собой шар, слегка сплюснутый у полюсов, т. е. так называемый эллипсоид. Однако правильное, современное представление о форме и размерах Земли было достигнуто далеко не сразу и достигалось порою в тяжелой борьбе науки с религией.

Греческий поэт Гомер (IX–VIII в. до н. э.) изображал Землю в виде круга, схваченного со всех сторон рекой Океаном, «которая катит свои могучие воды по ободу богатого щита»; такое изображение Земли было выгравировано, якобы, на щите мифического героя Ахиллеса. Философ Фалес (VI в. до н. э.) полагал, что Земля — шар, а его ученик Анаксимандр изображал Землю в виде цилиндра. Другие философы и ученые Древней Греции представляли Землю то в виде куба, то в виде лодки и т. д.; ученики Ксенофонта и Анаксимена считали, что Земля — очень высокая гора. Греческая мифология содержит легенду о том, как Зевс, желая определить размеры Земли, выпустил одновременно двух орлов, одного на запад, другого на восток: они встретились в городе Дельфах; это называлось «обнаружение Земли путем слета двух орлов».

На протяжении ряда веков, через дебри схоластики и религии средневековья, пробивала себе путь истина.

Еще совсем недавно, в 1862 г., немецкий ученый П. Иоселиани, определяя «глубину толстоты земного шара», получил 4536,8 км, что в 1¹/₂ раза меньше действительной величины. Трудно поверить, но еще в 1876 г. в Петербурге была издана брошюра под названием: «Земля неподвижна, популярная лекция, доказывающая, что земной шар не вращается ни около оси, ни около Солнца. Читана в Берлине, доктором Шепфером. Перевод с немецкого Н. Соловьева. Издание 2-е, исправленное». Мы не будем останавливаться на подобных заблуждениях, и не будем касаться истории вопроса. Рассмотрим сведения, более существенные для нас в данном случае.

В 1841 г. немецкий астроном Ф. Бессель, используя градусные измерения, вычислил радиус Земли и ее сжатие у полюсов, т. е. получил цифры, характеризующие основные элементы земного эллипсоида. Результат был настолько точным, что эти цифры использовались при различных геодезических исследованиях, в картографии и т. п. в течение 100 лет.

Однако за последние десятилетия накопился огромный материал; появилась возможность уточнить прежние данные о форме и размерах Земли. К тридцатым годам была выполнена работа по пересмотру всех новых данных, и в 1936 г. советский ученый Ф. Н. Красовский опубликовал новые цифры, характеризующие размеры земного эллипсоида еще точнее.

Эллипсоид Ф. Н. Красовского имеет следующие размеры (рис. 3): большая полуось, т. е. расстояние от центра Земли до экватора, равна 6 378 254 метрам; малая полуось, т. е расстояние от центра Земли до одного из полюсов равна 6 356 863 метрам. Таким образом полярный радиус (от центра к полюсу) короче экваториального радиуса (от центра к экватору) приблизительно на 21 км. Отсюда следует, что Земля действительно эллипсоид вращения, т. е. шар, сплюснутый, хотя и очень незначительно, у полюсов. Величина сжатия, вызванного вращением Земли вокруг своей оси, равна 1 : 298,3. На школьном глобусе разница в длине экваториального и полярного диаметров равна всего лишь 0,5 мм, т. е. практически незаметна.

Итак, в первом, и достаточно хорошем, приближении Земля должна быть принята за эллипсоид вращения, элементы которого опубликованы в 1936 г. и которые приняты в Советском Союзе в качестве официальных, т. е. обязательных для использования во всех специальных работах.

Рис. 3. Земля — эллипсоид вращения;

а — большая полуось; с — малая полуось.

Однако геодезисты нередко нуждаются в измерениях еще большей точности, и тогда для изображения формы Земли они пользуются не эллипсоидом, а другой фигурой, так называемым геоидом. Геоид несколько ближе к истинной фигуре Земли, со всеми ее возвышенностями и впадинами, чем эллипсоид, и представляет фигуру, весьма сложную по виду. Наконец, теперь выяснено, что и экватор Земли не является окружностью; скорее это эллипс, т. е. окружность, слегка сжатая. Приходится считать также, что северное и южное полушария, как показал русский ученый А. А. Иванов, не вполне симметричны относительно плоскости экватора.

В заключение приведем некоторые цифры, характеризующие размеры земного шара:

Экваториальный диаметр = 12 756,5 километра

Полярный диаметр = 12 713,7 километра

Длина окружности меридиана = 40 008,6 километра

Длина окружности экватора = 40 075,7 километра

Поверхность Земли = 510 миллионам квадратных километров

Объем Земли = 1080 миллиардам кубических километров