Земля и планеты

Мы ещё точно не знаем, какая температура господствует в недрах Земли. Известный советский учёный академик А. Е. Ферсман полагал, что температура земных недр на тысячекилометровой глубине свыше 1000 градусов, а в центральной части Земли доходит до нескольких тысяч градусов. При таких огромных температурах никакое вещество, казалось бы, не может оставаться твёрдым. Не значит ли это, что внутренняя часть Земли жидкая. Оказывается, нет.

Посредством остроумных, очень точных опытов учёным удалось «взвесить» Землю, определить её массу. Это позволило определить среднюю плотность нашей планеты. Выяснилось, что плотность вещества земного шара в пять с половиной раз превышает плотность воды. Это дало возможность вычислить, чему равно давление в центральной части Земли.

Оно оказалось равным примерно полутора миллионам атмосфер. Такое колоссальное давление препятствует плавлению раскалённого вещества в глубинах нашей планеты. Следовательно, основная часть вещества земного шара должна быть твёрдой.

Изучение распространения сейсмических волн, возникающих в результате землетрясений, также подтверждает этот вывод.

Но как же тогда объяснить извержения вулканов? Откуда берётся расплавленная раскалённая лава, изливающаяся из кратеров вулканов во время извержения? Учёные отвечают на этот вопрос так. Земная кора содержит радиоактивные вещества (уран, радий, торий и др.)[12], которые самопроизвольно распадаются и при этом выделяют настолько значительное количество тепла, что в земной коре образуются очаги расплавленного вещества — магмы

Накапливая факты, учёные постепенно, шаг за шагом, пришли к определённым выводам и о строении нашей планеты на больших глубинах.

Многие факты и соображения говорят о том, что центральная часть Земли представляет собой тяжёлое ядро радиусом около 3500 километров. Оно состоит, повидимому, из железа и никеля с незначительной примесью других веществ. Его плотность примерно в 10 раз больше, чем у воды.

Ядро Земли окружено несколькими шаровыми слоями. Первая его оболочка имеет плотность, почти вдвое меньшую, чем самое ядро. Эта оболочка начинается от глубины в 1200 километров. В её состав входят тяжёлые горные породы, богатые железом и магнием. За ней простирается промежуточный слой меньшей плотности.

Наружный, самый верхний слой — земная кора. Средняя её плотность ещё меньше. Она имеет очень сложную структуру.

Большинство элементов, найденных в земной коре, обнаружено также на Солнце и в звёздах. На других планетах солнечной системы также не открыто веществ, которых не было бы на Земле. Всё это говорит о материальном единстве небесных тел[13].

А теперь о строении других планет.

Начнём с планет-гигантов. Изучение четырёх больших планет солнечной системы — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — показывает, что все они во многом сходны по своему строению.

Их поверхность, видимая в телескоп, напоминает густой облачный слой. Несомненно, что этот слой представляет собой газообразную оболочку планет. На Юпитере, например, даже в небольшой телескоп можно видеть тёмные и светлые полосы, которые тянутся вдоль экватора планеты, а также светлые и тёмные пятна различного размера (см. рис. 12). Форма этих полос и пятен не остаётся неизменной. Ясно, что это какие-то газовые образования, наподобие наших облаков.

Этот вывод подтверждается таким фактом: наблюдения в телескоп показывают, что разные части Юпитера вращаются вокруг его оси с несколько различной скоростью. Иными словами, планета вращается так, как не может вращаться твёрдое тело.

С помощью особого физического метода исследования — спектрального анализа[14] учёные нашли, что атмосферы всех этих четырёх небесных тел состоят из двух газов — аммиака и метана — соединений, содержащих водород (аммиак — это соединение азота с водородом, а метан — болотный газ — соединение углерода с водородом). Ни кислорода, ни углекислоты, ни водяных паров там не было обнаружено.

При этом замечено, что количество аммиака в атмосферах планет-гигантов уменьшается с удалением от Солнца. Больше всего этого газа на Юпитере, меньше всего у Нептуна. Содержание же метана на этих планетах, наоборот, растёт по мере удаления их от Солнца.

Причина такой закономерности кроется, повидимому, не в том, что на Юпитере действительно много аммиака, а на Нептуне его мало. Дело, по всей вероятности, в другом: температура на поверхности Нептуна значительно ниже, чем на Юпитере; она составляет около 210 градусов мороза. При этих условиях весь аммиак превращается в твёрдое вещество и оседает из атмосферы, и в ней остаётся относительно больше метана.

Другая общая черта планет-гигантов состоит в том, что средняя плотность вещества этих планет сравнительно невелика; она близка к плотности воды. У Сатурна плотность даже значительно меньше плотности воды.

Эти данные, а также некоторые теоретические соображения позволяют учёным судить и о внутреннем строении планет-гигантов.