Когда мы читаем об освоении человеком Луны и планет, мы часто сталкиваемся с вопросами, ка­сающимися атмосферы. Есть ли атмосфера и на других планетах?

Насколько известно ученым, ни одна планета или звезда не имеет атмосферы, похожей на на­шу. Что такое атмосфера? Мы можем представить ее в виде океана воздуха, окружающего Землю и имеющего высоту в несколько сотен миль.

Океан воздуха имеет один и тот же состав по всей Земле. В основном он состоит из определен­ных газов, которые всегда остаются в одной и той же пропорции. Около 78 процентов составляет азот, 21 процент — кислород, и оставшийся один процент составляют газы, которые называются редкими — аргон, неон, гелий, криптон и ксенон.

Воздух, окутывающий Землю, имеет одинако­вый химический состав до высоты 18 миль, хотя эта цифра может доходить и до 44 миль. Когда вы достигаете верхнего слоя атмосферы, вы ока­зываетесь в верхней точке того, что называется тропосферой. Это ближайший к поверхности Зем­ли слой.

На высоте от 18 до 31 мили от поверхности Земли находится слой горячего воздуха, темпера­турой около 42 градусов по Цельсию. Причиной нагрева этого слоя является поглощение тепла солнечных лучей имеющимся здесь озоном. Озон — это особая форма кислорода, где молеку­ла состоит из трех атомов кислорода вместо обычных двух. Горячий озоновый слой служит для того, чтобы защитить нас от наиболее актив­ных солнечных лучей — ультрафиолетовых. Без него мы не выдержали бы солнечного света.

Еще выше находится слой, или несколько сло­ев, которые называются ионосферой, находящей­ся на высоте от 44 до 310 миль над землей. Ионосфера состоит из частиц, наэлектризованных Солнцем.

Молекулы воздуха находятся в постоянном движении. Атмосфера может удерживаться лишь в том случае, когда молекулы все время сталкиваются друг с другом и не могут улететь. Но чем выше, тем воздух становится все более разрежен­ным. Очень мала вероятность того, что молекула снизу отскочит обратно после столкновения с мо­лекулой сверху. Поэтому молекулы выходят в от­крытое пространство, и атмосфера разрежается полностью. Существует зона, которая называется экзосфера, где оторвавшиеся молекулы движутся почти свободно, и эта зона начинается с высоты 400 миль и простирается до 1500 миль.

Когда ручей или река переливается через сте­ну из камня в виде утеса или обрыва, то получа­ется водопад. Там, где стена не обрывается верти­кально, а имеет пологую форму, стекающая вода называется каскадом. Иногда в каскаде вода сте­кает по целой серии пологих склонов.

Ниагарский водопад — хороший пример того, как нависающий край скалы создает водопад. Верхний слой скалистых пород на Ниагаре состо­ит из твердого доломита. Под доломитом находят­ся мягкие глинистые сланцы. Река Ниагара пере­ливается через доломитовый утес в огромную водную чашу внизу, где бурлящие воды вымыва­ют сланцы и подмывают, таким образом, верхние слои доломита. Время от времени огромные мас­сы доломита обрушиваются, и обрыв остается по-прежнему крутым. В других водопадах этого типа в качестве твердой породы могут служить песча­ник, известняк или лава.

Другой тип водопада представляет из себя Ниж­ний Йеллоустонский водопад. Когда-то в незапа­мятные времена из-под земли поднялась огромная масса расплавленной породы, которая потом за­твердела и образовала стену на пути течения реки.

В некоторых случаях в горные долины глубо­ко вгрызались ледники, оставляя за собой отвес­ные стены, с которых низвергались водопады. В других случаях высокие плато поднимались из-за перемещений в земной коре, и водные потоки пе­реливались через их края.

В мире наиболее известны три водопада: Ниа­гарский водопад, водопад Виктория на реке За­мбези в Африке и водопад Игуассу на стыке гра­ниц Аргентины, Бразилии и Парагвая. Наиболь­ший объем воды имеет Ниагарский водопад.

Самый высокий водопад в мире находится в Венесуэле. Это водопад Анхель, вода в котором падает с высоты 1005 метров. Впервые его увидел с самолета Джимми Эйнджел в 1935 году, а в 1948 году здесь впервые появились люди.

Некоторые водопады приносят большую поль­зу в обеспечении человека энергией. Водопады используются для выработки электроэнергии, ко­торая приводит в действие заводы. Примерно по­ловина гидроэнергетических ресурсов мира сосре­доточена в Африке, но они еще большей частью не разработаны.

Вода из артезианского колодца может взлетать высоко в воздух, как и из гейзера, из емкости, находящейся глубоко под землей. Название про­исходит от названия местности Артуа в северной Франции, где более 800 лет тому назад был про­бурен первый колодец такого типа.

Артезианские колодцы возможны только при определенных условиях. Между двумя слоями во­донепроницаемой скальной породы должен быть слой из пористого камня или из песка. Где-то этот пористый слой должен выходить на поверх­ность, чтобы дождевые или снеговые осадки мог­ли впитываться в него и опускаться вниз, пока не попадут между водонепроницаемыми слоями, рас­полагающимися сверху и снизу.

Огромное давление со всех сторон держит воду в заточении, пока ее не освобождает человек. Когда отверстие диаметром в несколько сантиметров пробуривается прямо через твердый верхний слой и попадает в водоносный слой, освобожденная во­да с огромной силой вырывается на поверхность.

Еще древние китайцы и египтяне делали арте­зианские колодцы. В старину в Европе некоторые колодцы бурились в течение шести-восьми лет. Современная техника выполняет эту задачу легко и быстро.

В районе Эджмонта в Южной Дакоте два ко­лодца, пробуренные на глубину примерно 915 метров, дают около 4 миллионов литров воды ежедневно. Температура воды, достигшей поверх­ности с такой глубины, составляет 37 градусов по Цельсию. Из другого колодца в этом же районе течет поступает более горячая вода!

В некоторых крупных городах США, а также во многих местах Лондонского региона значи­тельная часть, а то и вся потребляемая вода до­бывается из артезианских скважин. Самый боль­шой в мире артезианский район находится в Авс­тралии.

За всю историю человечества накопилось нема­ло свидетельств, рассказов и преданий о крупных наводнениях. Причина этого проста: наводнения были всегда. Первобытные люди намеренно сели­лись в долинах, расположенных на пути наводнений — потому что земли здесь были плодородными.

Что такое наводнение? Это такое состояние, когда вода выходит из берегов и растекается по­всюду. А что является причиной наводнений? — накопление большого количества воды в реке в результате сильных дождей. Вода может появ­ляться из других источников или резервуаров, от­куда она течет в реку. Река обычно омывает обшир­ный район, или «бассейн», и сильный поток воды из любого места в этом бассейне заставляет подни­маться уровень воды в реке и затоплять берега.

Некоторые наводнения очень полезны. Нил, например, каждый год с незапамятных времен вместе с разлившейся водой приносит плодород­ный ил с высокогорья. С другой стороны, река Хуанхэ в Китае периодически становится причи­ной гибели людей и разрушений. Например, в 1935 году из-за разлива этой реки 4 миллиона людей остались без крыши над головой!

Можно ли предотвращать наводнения? Навер­ное, это невозможно, потому что сильные дожди идут независимо от воли человека. Но предприни­маются большие усилия, чтобы обуздать наводне­ния, и когда-нибудь, наверное, это будет сделано.

Существуют три способа обуздать наводнения. Один из них — строить дамбы и делать насыпи для защиты сельскохозяйственных угодий в тех местах, куда доходит вода. Второй способ — уст­раивать каналы для экстренных случаев, или во­досливы, чтобы отводить избыток воды. Третий способ — содержать большие резервуары для на­капливания воды и постепенного ее слива в боль­шие потоки.

Во многих странах количество дождевых осад­ков измеряется прибором, который называется дождемером. Дождемер, используемый метеоро­логами Соединенных Штатов, имеет вид полой трубки, закрытой снизу и имеющей раструб в верхней части.

Этот прибор помещается на открытом месте, и градуированная шкала на нем показывает, сколь­ко в него попало дождевой воды. Метеорологи говорят, что выпал дюйм дождевых осадков, если в данной местности воды выпало столько, чтобы образовать на поверхности этого места слой воды толщиной в один дюйм.

Место, где выпадает меньше 10 дюймов (25 сантиметров) в год, называется пустыней. От де­сяти до двадцати дюймов достаточно для того, чтобы росла трава, но для сельского хозяйства требуется больше 20 дюймов.

Если в течение теплого времени года выпадает больше 250 сантиметров осадков, дикая расти­тельность становится такой густой, что заглушает культивируемые растения. Так происходит в джунглях Бразилии, в Центральной Африке и в Индии. В Индии есть место, которое называется Черрапунджи, где в год выпадает около 1140 сан­тиметров дождя! И напротив, Египту достается лишь 4 сантиметра дождя в год. В Соединенных Штатах наибольшее количество осадков выпадает на побережье штата Вашингтон и в Орегоне — 200-250 сантиметров. В некоторых местностях Аризоны выпадает меньше 8 сантиметров в год. Самый большой уровень осадков, зарегистриро­ванный в Великобритании, составляет 257 дюймов (653 сантиметра) в Камберленде в 1954 году.

Вы когда-нибудь летели на самолете сквозь облака или, может быть, забирались высоко на гору и наблюдали, как вокруг вас клубятся обла­ка? Тогда вы должны хорошо представлять, что такое облако: просто скопление тумана.

Как вы знаете, в воздухе всегда содержатся водяные пары. В летнее время в воздухе больше пара, потому что температура выше. Когда пара в воздухе очень много, достаточно небольшого по­нижения температуры, чтобы он начал конденси­роваться (то есть образуются капельки воды). В этом случае мы говорим, что воздух насыщается.

Достаточно лишь небольшого понижения темпе­ратуры, чтобы водяные пары в насыщенном воз­духе стали конденсироваться. Поэтому, когда на­сыщенный теплый воздух поднимается на высоту, где температура ниже, происходит конденсация, и получаются облака. Молекулы воды соединяются и образуют бесчисленные маленькие капельки.

Что происходит, когда все эти водяные ка­пельки в облаке встречаются с массой теплого воздуха? Они испаряются — и облако исчезает! Поэтому облака постоянно меняют свою форму. Содержащаяся в них вода постоянно превращает­ся то в воду, то в пар.

Капли воды, содержащиеся в облаке, имеют вес, поэтому тяготение тянет их вниз, и они опу­скаются все ниже и ниже. Когда большая их часть упадет, они достигают более теплых воз­душных слоев, и этот теплый воздух заставляет их испаряться. Поэтому получаются облака, из которых не льется дождь. Они испаряются, и кап­ли не успевают достичь земной поверхности.

Но если предположить, что воздух под тучей не является более теплым? Что это очень сырой воздух? Тогда капли будут все увеличиваться и увеличиваться в размерах, и конденсация будет все сильнее.

Довольно скоро все маленькие капельки пре­вратятся в большие капли, достигающие земли, и пойдет дождь!

Даже если бы из гейзера не била в воздух ог­ромная струя воды, он все равно оставался бы од­ним из наиболее интересных чудес природы. Гей­зер действительно представляет собой горячий ис­точник, а горячий источник — это уже само по себе удивительно. Вот отверстие в земле, напол­ненное горячей водой. Откуда появляется эта во­да? Почему она горячая? И что заставляет ее вы­стреливать фонтаном в воздух, образуя гейзер?

У всех гейзеров отверстие, которое называется трубкой, ведет с поверхности земли в подземные резервуары, которые служат хранилищами воды. Источником основного количества воды являются дожди и снега.

В недрах Земли горные породы очень горячие. Скорее всего, это не остывшая лава, которая на­зывается магмой. Газы от этих раскаленных по­род, в основном пар, поднимаются по трещинам в скальных породах и достигают подземных резер­вуаров. Здесь они нагревают воду до температуры кипения, а то и выше.

Так получается горячий источник. А что дела­ет его гейзером? Трубка или проход, идущий от воды до горячих пород вниз (туда, откуда исхо­дит тепло), имеет изогнутую, неправильную фор­му, что мешает пару просто подниматься на по­верхность. Если бы пар и вода свободно выходи­ли снизу, то получился бы просто постоянно ки­пящий источник.

Гейзер извергается, потому что вода в камен­ных ловушках подземной водоносной системы на­гревается до кипения и сразу превращается в пар.

Пару требуется большее пространство, чем той воде, из которой он образовался, и поэтому он выталкивает находящийся над ним водяной столб. По мере того, как пар перемещается наверх, давление внизу снижается, и в пар превращается еще большее количество воды. Вместо того, чтобы спокойно вытекать на поверхность, вода мощно вырывается наружу из-за выталкивающего ее па­ра—и мы видим гейзер!

Отвечая на этот вопрос, мы должны подчерк­нуть, что речь идет об истории известной, то есть о той, о которой есть сведения в источниках. В доисторические времена и во времена формирова­ния поверхности Земли наверняка были изверже­ния и землетрясения страшной силы.

Но, насколько мы знаем из источников, самое крупное извержение было в 1883 году на вулка­ническом острове Кракатау в Голландской Индии (Республика Индонезия). Мощнейшая серия вул­канических взрывов произошла 27 августа того года.

Давайте посмотрим, каковы были некоторые последствия этого невероятного взрыва. Прежде всего, просто исчезла вся северная часть острова и его более низкие участки! До взрыва площадь острова составляла 18 квадратных миль, а его вы­сота над уровнем моря колебалась от 91 до 4250 метров. После взрыва на дне океана образовалась дыра, которая была на 300 метров ниже уровня воды!

В воздух на высоту до 17 миль поднялись столбы камней, пыли и пепла, и когда все это стало рассеиваться, все в радиусе 150 миль погру­зилось во тьму среди бела дня!

Звук этих вулканических взрывов был слышен на огромной территории. Это было действительно самое большое расстояние, когда либо пройден­ное звуком, — 3000 миль!

Самые сильные разрушения были, вероятно, связаны с волнами в океане, поднявшимися в ре­зультате этого чудовищного взрыва. Самая боль­шая волна достигала в высоту 15 метров, она сно­сила целые деревни и стала виновницей гибели 36 000 людей. Вдобавок эти волны прошли ог­ромные расстояния и достигли, возможно, даже Ла-Манша, расположенного в 11000 миль.

Между прочим, вулкан Кракатау оживал еще и в 1927 году, но, к счастью, на этот раз обош­лось без большого вулканического взрыва.

Когда мы думаем о землетрясении, мы пред­ставляем обрушивающиеся здания, открывающие­ся в земле гигантские трещины и тому подобное. Что здесь можно «измерить»?

Землетрясение — это дрожание или колебания земной поверхности. И измеряются именно эти колебания. Причиной землетрясения обычно яв­ляется «сдвиг» в скальных породах земной коры, разлом, вдоль которого один скальный массив трется о другой с огромной силой. Большая часть этой гигантской энергии вызывает колебания в скальных породах. Эти колебания могут распрост­раняться на тысячи миль, и поэтому землетрясе­ние в Токио может быть обнаружено и измерено в Англии.

Колебания при землетрясении состоят из трех или больше типов волновых колебаний, которые передаются с различной скоростью по скальным породам земной коры. Первичные волны колеб­лются продольно; вторичные — поперечно; и длинные волны передаются по поверхности зем­ли. Длинные волны перемещаются медленнее, но они имеют больший размах и являются причиной всех видимых разрушений.

В разных местах по всему миру располагаются приборы, которые называются сейсмографами, чтобы ежедневно фиксировать колебания земной коры, потому что она никогда не бывает в спо­койном состоянии. Записи с двух или больше сейсмографов помогают сейсмологам обнаружить место, где произошло землетрясение.

Сейсмограф представляет из себя аккуратно подвешенный груз, который остается неподвиж­ным, когда под воздействием землетрясения ко­леблются остальные части прибора. Другими сло­вами, этот груз, свисающий с зафиксированной стойки, во время землетрясения остается непод­вижным. Но стойка, на которой он закреплен, двигается, а к стойке, под грузом, прикреплена бумажная лента. По мере движения ленты груз оставляет на ней запись.

Запись на ленте фиксирует время прихода волны, силу колебания и может даже указать на­правление, откуда пришла волна.

Посмотрите на карту мира. А теперь взгляните на Южную Америку и Африку. Вы видите выступ в очертаниях Южной Америки справа, где нахо­дится Бразилия, и впадину в контуре Африки слева? Вам не кажется, что их можно сложить вместе, и из них получится один континент?

Что ж, 50 лет тому назад один немецкий уче­ный по имени Альфред Вегенер так и сделал. Он писал: «Того, кто изучает противоположные бере­га Южной Атлантики, должно немного удивить сходство береговых линий Бразилии и Африки. Каждый выступ со стороны Бразилии соответст­вует впадине аналогичной формы со стороны Аф­рики».

Вегенер узнал также, что натуралисты изучали доисторическую растительную и животную жизнь Южной Америки и Африки и обнаружили много схожего. Это убедило его в том, что два конти­нента когда-то были одним целым, а потом разо­шлись.

Он сформулировал теорию, которая получила название теории перемещения континентов. Со­гласно этой теории, массивы суши на Земле были когда-то объединены в один целый континент, на котором были свои реки, озера, внутренние моря. Затем этот массив по неизвестным причинам стал разламываться. Южная Америка оторвалась от Африки и ушла в сторону. Северная Америка оторвалась от Западной Европы и ушла на запад. Именно так и сформировались континенты, каки­ми мы их сейчас знаем.

Действительно ли все произошло так, как предположил Вегенер? Мы не знаем. Это только теория. Но, как вы можете убедиться на карте, этому есть некоторые подтверждения. Изучение доисторических растений и животных тоже гово­рит о том, что это возможно. Кроме того, земная кора перемещается и в наши дни. Так что, воз­можно, Вегенер был прав!

Большой Каньон — одно из величайших зре­лищ на поверхности Земли. В некоторых местах он выглядит как волшебный город из камня с храмами, башнями и замками ослепительных цве­тов.

Одна из самых поразительных вещей, что ка­сается Каньона, состоит в том, что он был сделан рекой! Воды реки Колорадо создали это огромное ущелье на протяжении тысячелетий. Представьте только, что оно было вымыто в твердой горной породе на большом протяжении, и тогда вы смо­жете оценить чудовищную силу вод этой реки. Даже сейчас год за годом Колорадо продолжает вгрызаться еще глубже в дно ущелья.

В некоторых местах ущелье Большого Каньо­на имеет глубину больше мили, а в ширину — от четырех до восемнадцати миль. По мере того как река все больше углублялась в плато, образуя каньон, она открывала на каменных стенах исто­рию Земли за сотни миллионов лет.

На дне ущелья рядом с рекой обнажились древние кристаллические породы. Это остатки древней горной системы, которая разрушалась и сама по себе, и с помощью воды и ветра. Возникновение и исчезновение этой горной системы от­крылось лишь при образовании Большого Каньона.

На фундаменте из этой скрытой в толще зем­ли горной гряды находятся пласты кварцита, песчаника и известняка. Они формировались по мере смены эпох, по мере того, как по этим местам прокатывались океанские волны то с востока, то с запада, когда появлялись и исчезали целые гор-ные цепи. Доказательством того, что по этим скалам когда-то катились морские волны, служат на­ходимые здесь окаменелости. Это окаменевшие остатки водорослей, морских ракушек и рыб.

Первым белым человеком, увидевшим Боль­шой Каньон, был испанский путешественник Гар­сия Лопес де Карденас, открывший Каньон в 1540 году. В наше время правительство выделило самую красивую и интересную часть Каньона и устроило здесь национальный парк «Большой Каньон», площадью в 1009 квадратных миль. Тысячи туристов приезжают каждый год полюбоваться здешними красотами, и здесь даже есть возможность прокатиться на муле по дну ущелья вдоль Колорадо.

Эрозия — это процесс, при котором медленно стирается поверхность земли. На мягкую почву падает дождь и уносит в реки и ручьи густые по­токи грязи. Ветер, собирающий землю с полей, гонит песок и пыль. Завихряющиеся потоки вдоль берегов рек и озер, бьющие о берег волны вымы­вают глинистые берега. Они выгрызают песок и камни из скалистых утесов, превращая скалы в песок и измельчая его на еще более мелкие час­ти. Затем все это выносится водой в море.

Это и есть эрозия. Ей мы обязаны появлением некоторых чудес света, таких, как Большой Кань­он в Аризоне. Но эрозия имеет и отрицательную сторону. В конце 30-х годов она превратила в пыль плодородные равнины Канзаса, Оклахомы и Техаса, оставив бездомными тысячи людей.

Вода — основная виновница эрозии в мире. Она просачивается в трещины в твердых скалах и, замерзая, разрывает скалы на куски. После многих лет такого воздействия скала превращает­ся в почву, а потом вымывается и почва.

Дождь впитывается в почву, пока та не станет достаточно мокрой. Оставшаяся вода течет по по­верхности сначала в виде ручейков, а потом соби­рается в реки. Она всегда уносит с собой почву в виде грязи.

Потоки медленно, в течение многих тысячеле­тий, прорывают долины, по которым они текут. Долины расширяются и встречаются. Силы эро­зии стирают землю иногда до уровня моря.

Ветер тоже помогает эрозии, но он действует гораздо медленнее, чем вода. В древности эрозии содействовали и ледники, которые стирали края долин.

От эрозии сильно пострадало сельское хозяй­ство Америки. Фермеры не понимали, что драго­ценный плодородный слой уносится, или не зна­ли, как это остановить. Они глубоко вспахивали землю, и на поверхность выходил подпочвенный слой, который быстро превращался в пыль и сду­вался ветром.

Сегодня новые методы ведения сельского хо­зяйства помогают предотвратить потери от эро­зии. С одной стороны, фермеры больше не ис­пользуют плуг в таких масштабах. Они оставляют стебли пшеницы и кукурузы на почве, что помо­гает удерживать землю. На пересеченной местно­сти они обрабатывают площади вдоль склонов, вместо того чтобы вспахивать их сверху вниз. Это называется контурной вспашкой, и при этом не остается борозд, по которым вода может стекать со склона. Сегодня фермеры освоили много спо­собов, позволяющих сохранить драгоценную зем­лю и не дать воде и ветру унести ее.