Циолковский К.Э.
Земные катастрофы(Самостоятельный астрономический очерк).
(1921 г.)
СОДЕРЖАНИЕ . Господство океана. Недостаток кислорода, поглощение углекислоты, Страничка прошедшего. Изменение атмосферы. Угроза полярных льдов. Землетрясения. Взрыв Земли. Угасание Солнца. Кометы. Болиды. Удаление Земли от Солнца. Встреча с иным солнцем.
Не мешает знать те мировые враждебные силы, которые могут погубить человечество, если оно не примет против них соответствующих мер спасения. Знание всех угрожаю-щих сил космоса поможет развитию людей, так как грозящая гибель заставит их быть на-стороже, заставит напрячь все свои умственные и технические средства, чтобы победить природу. Посильные борьба и препятствия развивают силу...
Обнаженные высокие части Земли разрушаются от температурных изменений. Потоки дождя, течения вод и воздуха непрерывно смывают возвышенности и уменьшают нано-сами глубину вод и долин. В конце концов, если бы не вулканические силы, поднимающие дно морей и океанов, образующие новые материки, плоскогорья и горы, твердая часть земли всюду бы сравнялась, дно океанов повысилось, суша понизилась и вода залила бы твердую земную кору ровным слоем в 2-3 версты глубиною. Где же бы тогда поселился человек, не будучи водным животным?
Этот процесс уравнения поверхности Земли совершается и теперь, но так медленно, что будущему многочисленному и могущественному человечеству совсем не трудно будет ему противодействовать.
Даже в настоящее время люди отнимают сушу от моря, т.е. увеличивают ее поверхность. Примером могут служить осушение Гарлемского озера и укрепление и осушение дюн, или песчаных низких морских наносов и мелей, обнажаемых человеком. Кроме того, вулканические силы и сейчас поднимают кое-где земную кору.
Эта опасность гибели людей от всеобщего потопа почти не заслуживает внимания по своей малости и противодействию сил природы и человека. Мы бы о ней и не поминали, если бы об этой угрозе не говорили все описатели мировых катастроф.
Другая опасность - всасывание кислорода земной поверхностью, окисление горных пород (что сопровождается поглощением кислорода из воздуха), поглощение кислорода го-рением ископаемого (каменного) угля, тлением и гниением, что тоже сопровождается пре-вращением кислорода в углекислый газ, не способный поддерживать животную жизнь. Хотя несомненно, что кислород и поглощается таким способом, но в то же время он и выделяется. Он вырабатывается растениями из углекислого газа. Последний еще выделяется во многих местах земной коры. Люди выкапывают в год 500 (теперь втрое больше) миллионов тонн каменного угля, сжигает его и прибавляют тем угольного газа в воздух; растения разлагают его и дают чистый кислород. Количество кислорода может быть даже увеличивается, хотя это не замечено пока.
Если бы и оказался в нем недостаток, то могущественное будущее человечество могло бы получить этот живительный газ, в любом количестве, химическим разложением гор-ных пород. Земная кора содержит чуть не в половине своего веса кислород.
Человек, добывая металлы из их окислов или руд, поневоле освобождает соединен-ный с ними кислород и обогащает так атмосферу. Хотя получается сначала углекислый газ, но он приростом растений переводится в кислород.
Со временем, для строительства, потребуется огромное количество металлов. Тогда освободится много кислорода.
Большая масса углекислых металлов в земной коре, одним сильным нагреванием, позволяет выделить из них углекислый газ. Последний, с помощью растений, дает нам запасы угля и много кислорода.
Запас углерода может храниться в дровах, угле, и разных углеродных соединениях. Но главная его масса будет находиться в растениях, количество которых, как и доходность, соответственно возрастает. Кроме того, увеличение углекислоты в воздухе очень выгодно, потому что возвысит температуру Земли и прирост древесины, трав и плодов.
Мы теперь видим, что опасность от недостатка кислорода в воздухе не велика, если человек не пойдет вспять, не сделается животным, но напротив, размножившись и изменившись к лучшему, усилит свои технические средства. Без науки же, без ума и при мало-численном (как теперь) населении, и эта угроза осуществима и гибельна. Действительно, окислена до насыщения только очень тонкая поверхностная масса земной коры. Когда по-следняя поостынет и растрескается, то окисление будет усиленно продолжаться и может похитить у нас весь живительный кислород. Тектоническая и вулканическая деятельность поднимает то ту, то другую часть земной коры. Она крошится и смывается. Количество на-носов непрерывно растет, а вместе с тем и окисление Земли.
Гораздо, по-видимому, страннее исчезание в атмосфере углекислого газа. Его и сейчас в воздухе самая малость: по объему около одной трехтысячной доли всей атмосферы (0,03%).
Если бы весь углекислый газ собрался вместе и занял нижнюю часть воздушного океана, то поверхность Земли покрылась бы им в виде слоя не более 3 метров высоты (4 аршина). Выделенный из этого газа углерод покрыл бы сушу и воду ровным слоем каменного угля в 1 мм (пол-линии) толщины.
Если бы это жалкое количество углекислоты исчезло, то погибли бы все хлорофильные (с зеленью) растения, а за ними конечно и животные.
Довольно самого незначительного увеличения количества растений, сравнительно с теперешним, чтобы наступила наша гибель. Так если бы слой картофеля покрыл всю поверхность Земли на толщину 12 мм (толщина пальца), то весь углерод был бы уже извлечен из атмосферы. Но тут, к счастью, устанавливается равновесие прежде исчезновения углеки-слоты.
Действительно, чем больше растений, тем меньше углекислого газа в воздухе. А чем его меньше, тем усвоение этого разреженного газа растениями слабее. Тогда понадобится громадный листовый покров, которого у растений нет. Поэтому, при достаточной разрежен-ности углекислоты, ее усвоение растениями замедляется и, наконец, устанавливается равновесие, т.е. растений окажется так мало, что разложение ими углекислоты сравняется с при-ходом ее из недр Земли, и от тления умерших растений. Если углекислоты чересчур много, то зеленый покров Земли увеличивается и углекислота убывает. Если углекислоты очень мало, то растения гибнут, истлевают и дают углекислоту.
Обилие углекислоты повело бы к увеличению количества растений. С другой сторо-ны, настоящая скудость этого газа дала растениям их прекрасный лиственный покров.
Все же, вероятно, есть где-нибудь обильный источник углекислого газа, иначе было бы непонятно процентное постоянство этого газа в атмосфере. В самом деле, мы еще упустили влияние водных существ на содержание углекислоты в воздухе. Море поглощает ее безвозвратно в невообразимом количестве. Множество морских животных, большею частью микроскопической величины, образует свои раковины и скелеты из углекислой извести и поглощает, таким образом, растворенную в водах известь и углекислоту. Отмирая, они па-дают на дно морей, образуя мел, известняки и мрамор. Когда дно океана поднимается, то известковые и меловые наслоения выходят наружу, и мы тогда пользуемся то мелом, то известняками и мрамором для строительства и скульптуры.
Известняки образуют наслоение в среднем более 100 метров толщиною и содержат около половины по весу углекислоты. Если бы принять его только во 100 метров и вдвое плотнее воды, то выделился бы слой углекислого газа, сгущенного до плотности воды, тол-щиною в 89 метров. Это количество газа в девять раз тяжелее атмосферы. Количество углекислоты увеличилось бы тогда в 27000 раз против теперешнего. Вот бы тогда развился рас-тительный мир!
Так как процентное или относительное количество углекислоты (0,03%) в атмосфере как будто постоянно, то очевидно, что в настоящее время приход этого газа равен расходу его на образование раковин и избытка растений. Приход этот от сгорания ископаемого угля чересчур ничтожен и потому никак не может вознаградить потерю газа в обширном океане.
В самом деле, люди добывают в год около 5000 миллионов тонн угля. На 1 кв.метр поверхности Земли, следовательно, приходится одна миллионная тонны или слой угля плотности воды и в тысячную долю миллиметра. Это составит менее тысячной доли всего ничтожного количества углекислоты в воздухе. Так что надо не менее тысячи лет, чтобы количество углекислоты в воздухе удвоилось. Морскими раковинами должно поглощаться безмерно больше, так как в год должен образоваться в океанах осадок мела гораздо более одной тысячной доли мм. Неужели в тысячу лет образуется осадок мелу в 1 мм? Сточные воды растворяют хоть немного углекислую известь, которая насыщает океаны, и не только скрепляет тем морской ил, песчаные и другие наносы, но может служить и для животных. Но не один известняк растворяется. Еще более растворима окись кальция, которая и погло-щает углекислоту из воздуха и воды.
Выделение углекислоты земной корой можно объяснить так. Слой микроскопиче-ских раковин (мел) прикрывается все более и более толстым слоем таких же раковин. От этого он нагревается все сильнее и сильнее. Этому нагреванию может способствовать и опускание дна некоторых частей океана. Нагревание известняков и мела может служить причиною разложения его и образования углекислоты. Мел еще заносится другими формациями, что тоже способствует его нагреванию. А так как общая толща формации доходит до 20 верст, то нагревание мела может достигать 600°С выше нуля. Если к этому еще прибавить опускание почвы, то получим температуру достаточную для разложения мела. Угольный газ выделяется и вулканами. Некоторые минералы, при охлаждении выделяют газы; а так как Земля охлаждается, то это служит непрерывным и обильным источником насыщения атмосферы газами.
Но что если этот приход газа, необходимого для жизни зеленых растений (хлорофильных существ, вообще - будь то растения или животные), сократиться или уничтожить-ся? Что если Земля перестанет выделять из себя углекислоту? Тогда банкротство и гибель неразумных существ неизбежны. Раковины поглотят весь углекислый газ и образуют слой мела. Растения, сгнивая, дадут углекислоту, но и она всосется океаном и поглотится раковинами.
Тогда погибнут все растения и за ними и животные. Правда и тут может установиться равновесие, так как количество растений и раковин будет постепенно убывать. Наконец, наступит момент, когда и ничтожный приход углекислого газа от Земной коры будет удов-летворять скудному растительному и животному миру суши и воды. Но для этого все же нужен хоть какой-нибудь приход газа. А если его нет!
Мы уже видели, что земная кора в виде углекислых металлов, каковы известняки, углебаристые, углемедные и множество других - содержат в себе обильные запасы углекисло-ты. Разумное и могущественное существо, потомок человека, без сомнения, сумеет устра-нить эту опасность выделением газа из его соединений. В результате он и получит строи-тельный материал (известь, бетон и другие искусственные и очень прочные камни), столь необходимый для разного рода построек, - или же чистые металлы и их сплавы, не менее необходимые.
Но горе несознательным и слабым существам, горе малочисленному потомству без науки и техники! Если и останется немного углекислого газа в атмосфере, то растительный мир все же так оскудеет, что и положение животных станет плачевным.
Потоп и холод, как будто, могут произойти от срывания накопленных в течение тысячелетий полярных льдов.
Гренландия и другие полярные страны юга и севера покрыты слоем льда до 2 километров высоты. Впрочем, это только с краев, у морского обрыва. Дальше от него, в глубине страны, толщина льда не измерена. Она не может не возрастать к центру ледяной массы.
Часть льда сползает в океан, отрывается и плывет на юг, составляя грозу мореплавания. Но другая часть остается на месте (или сползает медленнее прироста от падающих сне-гов), увеличивая с каждым годом толщу полярных ледников. Может быть наклон некоторых полярных местностей так мал, что ледяного течения нет или оно очень слабо. Тут должен быть сильный прирост льда от ежегодных осадков.
Но должно же наступить время, когда эта толща льда достигнет такой массивности и высоты, что сорвется с насиженного местечка и сползет неожиданно в море.
Тогда может произойти внезапное понижение температуры океана и воздуха, повышение уровня воды в открытых водяных бассейнах, страшный толчок, громадная океаническая волна, которая может смыть все живое с суши. Получится ледяной период и потоп. Ко-нечно, он не уничтожит человечество, но может сильно его сократить.
Нам могут возразить на это, что ледяные массы не в состоянии сорваться со своих мест, как бешеные, что максимальная их высота давно достигнута и под влиянием давления они мирно и постепенно сползают в море, ничему серьезно не угрожая.
Это, разумеется, вполне возможно. Но оно относится только к достаточно покатым местам суши. Есть места горизонтальные или котловинные: предел толщины ледяных по-лей, их покрывающих, может быть и до сих пор не достигнут.
Потом возможно равновесие неустойчивое, явление периодическое, как перемежающиеся источники, фонтаны и т.п.
Мы не утверждаем, а только считаем это возможным. Положим, что десятая доля поверхности земного шара (до 65° северной и южной широты) покроется льдом, в среднем, до 5 километров высоты. Повышение температуры во льду на километр не более 2°С (см. мое ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ). Значит и при средней температуре поверхности полярных областей в 20°С, температура нижних слоев льда достигнет нуля только при тол-щине льда в 10 верст.
Тем не менее, в общем, это почти невозможно. Но мы примем такие угрожающие условия и посмотрим, что из этого может выйти.
Объем ледников будет 0,2ґ109 куб.километров. Поверхность океана 0,38ґ109 км2. Значит, повышение уровня воды составит около 520 метров. Этого довольно, чтобы залить значительную часть суши. Останутся не залитыми только горные хребты и плоскогорья выше 520 метров. Волна же хлестнет еще гораздо выше.
Лед будет плавать на поверхности океана и потому холод более всего перейдет в воздух. Если принять температуру льда в минус 20° Цельсия, то лед отнимет 2ґ109 килоградусов (нагревание куб.километров воды на градус). Температура океана понизится на 2°. Ясно, что лед долго останется нерастопленным. Если же принять во внимание низкую температу-ру океанских глубин (2-3°С), то теоретическое понижение будет еще значительнее, что на деле скажется почти полным сохранением хлынувшей массы льда. Теплая поверхность океана может только нагревать его, но не растопить.
Сколько же времени может продолжаться этот холод от плавающих всюду льдин и холодной воды? Во сколько времени тепло, даруемое Солнцем Земле, справиться с этим холодом или растопит этот лед? Как известно, солнечная теплота (если не считать поглоще-ния солнечной энергии атмосферой) может растопить в год слой льда толщиною в 50 мет-ров, т.е. объем равный 25ґ106 км3. У нас же имеется 0,2.109 км3. Следовательно, нужно 8 лет. Итак, в течение очень небольшого времени будет пониженная температура, а потом исчезнут все следы нахлынувшего холода. Значит ледниковые эпохи, продолжающиеся тысячи лет, не могут быть объяснены этим путем.
Однако и то, что произойдет, не маловажно. Много существ погибнут от холода, но еще более от потопа и громадной первоначальной волны. Все же полного уничтожения животных и человека этот потоп не произведет.
Не забудем, что холод сократит обработку растений, если даже не сделает ее на несколько лет невозможной. К тому же и суши останется мало. Человечество принуждено будет, истребив животных для питания, пожирать самого себя. В течение многих лет низкой температуры не много останется уцелевших. Вследствие общего понижения температуры Земли, выпадет много снегов. Они покроют блестящим одеялом сушу и ледяные поля. Уве-личится рассеяние (отражение, или альбедо) солнечных лучей в небесное пространство. Земля будет усваивать солнечные лучи гораздо слабее, отчего температура ее еще понизится.
Если умерить принятые нами условия в 10 раз, т.е. допустить, что только сотая доля поверхности Земли покрыта ледниками, то и тогда останутся годы холода, повышение уровня вод на 50 метров и изрядные потопы.
Но едва ли осуществимы и эти условия. Вероятнее всего, что толщина полярных ледников остается постоянной, так как лед постепенно сползает в океан, а более высокие центральные части ледников, под влиянием давления, хотя и опускаются, но вновь восстанавливаются падающими твердыми осадками. Одним словом, от давления и высокой температуры нижних слоев, лед сплющивается, как свинец, и вытискивается так на береговые окраины, где и отрывается от массы. По расчетам, температура в массе льда не может повышаться больше, чем на 4° на километр углубления. А на деле, ввиду теплопроводности льда, не бо-лее как на 2-3°С. Если допустить 3°С на километр и температуру верхних слоев полярных льдов в 20° холода, то увидим, что уже на глубине 7 километров лед должен нагреться выше нуля, а потому дойти до состояния плавления помимо усиленного давления. Итак, высота ледников в 5 километров, есть высота предельная.
Землетрясения повторяются по несколько раз в столетие, разрушают большие города, множество малых селений, производят пожары, провалы, засыпают пеплом обширные пространства, заливают их лавой и все попадающее на пути сжигают. Порождают иногда океаническую волну, которая смывает население низко расположенных островов и берегов, губит сотни тысяч людей.