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.

На этот вопрос мы никогда не сможем дать точный ответ. Человек с незапамятных времен интересовался возрастом Земли, и на эту тему появилось множество мифов и легенд, которые, казалось, давали ответ. Но лишь около 400 лет тому назад к этому вопросу стали подходить с на­учной точки зрения.

В это время было доказано, что Земля враща­ется вокруг Солнца (другими словами, что Земля является частью Солнечной системы), и теперь ученые знали, с чего начинать. С выяснения воз­раста Земли, что было необходимо, чтобы объяс­нить, как родилась Солнечная система. Как поя­вилось Солнце и все планеты?

Одна из теорий получила название небулярной гипотезы. По этой теории, когда-то в пространст­ве носилось огромное облако раскаленного газа, которое уменьшалось в размерах и все сильнее нагревалось. По мере уменьшения газового обла­ка оно выбрасывало сгустки газа. Каждый из этих сгустков сформировался в планету, а оставшаяся масса собралась в центре и стала Солнцем.

Другое объяснение называется планетезимальной теорией. Согласно ей, миллионы и миллионы лет тому назад в пространстве находилось громад­ное скопление небольших твердых тел, называе­мых планетезималями, с Солнцем в середине. По­близости проходила огромная звезда, под воздей­ствием которой оторвались части этой массы. Эти части притянули к себе небольшие планетезимали, подобно тому, как к снежному кому пристает снег, и так появились планеты.

Независимо от правильности той или иной те­ории, астрономы вычислили, что это произошло примерно 5 500 000 000 лет тому назад! Но ре­шением этого вопроса занимались не только аст­рономы, но и другие ученые. Они попытались найти ответ, выясняя, сколько лет понадобилось Земле, чтобы стать такой, какой мы ее знаем. Они определили время, за которое выветрились самые старые горы, и время, за которое океаны накопили нынешнее количество соли.

В результате всех исследований эти ученые согласились с астрономами в том, что возраст Земли составляет примерно 5 500 000 000 лет.

Если поднять голову и посмотреть на заполня­ющие небо планеты и звезды, то может возник­нуть вопрос: а не может ли в один прекрасный день произойти столкновение между ними? Но, к счастью, это маловероятно.

Глядя в небо, мы не можем определить, на­сколько одни звезды и планеты дальше от Земли, чем другие. Чтобы лучше это понять, давайте рассмотрим всю нашу Солнечную систему. Пла­неты никогда не выходят из зоны притяжения Солнца. Они постоянно движутся по своим орби­там, имеющим не совсем круглую форму. Скоро­сть планет зависит от их расстояния до Солнца.

Представьте, что ваша голова — Солнце, с те­ми же размерами и с тем же местом в Солнечной системе. В этом случае она является центром не­скольких окружностей различного диаметра. Эти окружности и есть орбиты, по которым планеты вращаются вокруг Солнца.

Если ваша голова находится в центре, то тогда вращающийся по ближайшей окружности Мерку­рий будет находиться в 6 метрах от вас! Размером он будет примерно с точку в конце этого предло­жения. (Не забывайте, что ваша голова по разме­ру соответствует Солнцу.) Венера перемещается по окружности на расстоянии в 11,9 метра, и ее размер примерно равен букве «о». На третьей ок­ружности находится наша планета, Земля, и она немного больше Венеры. Это примерно в 16 мет­рах от вашей головы (на самом деле это расстоя­ние составляет примерно 150 000 000 километ­ров).

На четвертой окружности находится Марс, который немного меньше Земли. От вашей головы это 25 метров. Затем мы переходим к Юпитеру, самой большой планете. По сравнению с вашей головой (Солнцем) он выглядит стеклянным ша­риком и находится на расстоянии, равном длине футбольного поля! На шестой окружности — Са­турн, 12 мм в диаметре и почти в два раза даль­ше, чем Юпитер.

Уран, 5 мм в диаметре, находится в два раза дальше Сатурна. Нептун, немного меньше Урана, располагается на половине его расстояния до Солнца. А Плутон, который в два раза меньше Земли,— в 8 раз дальше Юпитера. Поскольку все они неизменно вращаются по своим орбитам вок­руг вас, теперь вы можете видеть, почему очень маловероятно, что они когда-нибудь столкнутся.

Если вы считаете, что трудно найти иголку в стоге сена, то вам стоит подумать о том, как мож­но «найти» планету Плутон. Это самая дальняя планета Солнечной системы, которая примерно в сорок раз дальше от Солнца, чем Земля. Чтобы увидеть Плутон, нужен очень большой телескоп. И все же планета была каким-то образом откры­та. Как же это удалось?

Существует два свода законов, которые позво­ляют получать сведения о размерах планет и рас­стояниях до них. Законы Кеплера, относящиеся к движениям планет, доказывают, что орбиты пла­нет вокруг Солнца не имеют формы правильного круга. Ньютоновский закон гравитации позволил астрономам определять вес, размеры и массы пла­нет. Закон гласит, что два тела притягивают друг друга с силой, которая зависит от количества ма­териала в каждом теле (его массы) и от расстоя­ния между ними. Чем больше их масса, тем силь­нее притяжение; чем ближе они друг к другу, тем сильнее притяжение.

Вооружившись этими законами, два человека в 1846 году заметили что-то необычное в поведе­нии планеты Уран, считавшейся в то время самой отдаленной планетой Солнечной системы. Уран двигался по своей орбите не так, как можно было предположить, сделав поправки на все известные планеты. По тому, как Уран двигался, можно бы­ло сделать вывод, что на его траекторию оказыва­ет влияние другая планета, и определить местона­хождение этой планеты. Один из этих людей по­просил Берлинскую обсерваторию поискать но­вую планету в определенном участке неба, и она была там обнаружена. Новая планета была назва­на Нептуном.

Американский астроном Персиваль Лоуэлл считал, что на движение Урана оказывает влия­ние еще одна планета, находившаяся за Непту­ном. Это было в 1915 году. Другие астрономы почувствовали, что и на сам Нептун оказывает влияние какая-то планета за ним. Таким образом, начались систематические поиски еще одной пла­неты с помощью телескопа и изучения фотогра­фий.

18 февраля 1930 года астроном Томбо, изу­чавший фотографии в поисках новой планеты, обнаружил ее — рядом с местом, предсказанным Лоуэллом! Это и был Плутон.

Открытия в мире небесных тел часто напоми­нают открытие тайны. Именно так и были откры­ты астероиды.

Ученые Тициус и Боде в разное время пришли к выводу, что между Марсом и Юпитером должна находиться какая-то планета: в расстоянии между ними был какой-то пробел. Поэтому несколько астрономов принялись за поиски этой планеты.

В 1801 году на этом месте была действительно обнаружена планета, получившая название Цере­ра. Но это была очень маленькая планета с диа­метром всего 600 миль. Ученые решили, что она может быть лишь одной из группы малых планет, и поиски продолжались.

Через некоторое время были открыты еще три планеты, самая большая из которых была в два раза меньше Цереры. Астрономы решили, что эти планеты — четыре осколка, оставшихся после взрыва какой-то большой планеты. Но после пятнадцатилетних поисков один астроном нашел еще одну малую планету, и охота продолжилась.

К 1890 году было обнаружено 300 малых пла­нет, а между 1890 и 1927 - 2000 планет! Эти ма­лые планеты, в основном вращающиеся в про­странстве между Марсом и Юпитером вокруг Солнца, получили название астероидов.

По оценкам их около 100 000, хотя многие из них имеют слишком маленькие размеры, чтобы их можно было легко обнаружить. Некоторые имеют в поперечнике лишь несколько сот метров, а их общая масса составляет лишь небольшую часть от массы Земли.

Относительно появления астероидов существу­ет гипотеза, согласно которой они представляют собой осколки взорвавшегося спутника Юпитера.

Сейчас, когда мы все читаем о космических кораблях и путешествиях в открытом космосе, повышается интерес к другим планетам Солнеч­ной системы. За исключением, пожалуй, Марса, самой интересной для нас планетой является, на­верное, Юпитер.

Прежде всего, Юпитер сам по себе напоминает солнечную систему в миниатюре! В настоящее время открыто не меньше шестнадцати спутников, или лун, вращающихся вокруг Юпитера. Четыре из них близки по размерам к нашей Луне. Два из них имеют лишь около 30 миль в диаметре, а не­которые — ну просто карлики! Их диаметр со­ставляет около 15 миль и меньше!

Юпитер — самая большая из всех планет, и его объем в 1300 раз больше объема Земли. Если посмотреть на него невооруженным взглядом, то это будет яркое и прекрасное зрелище, хотя он не приближается к Земле ближе, чем на 367 000 000 миль!

Астрономы, изучающие Юпитер с помощью телескопов, видят постоянно изменяющуюся кар­тину. На его поверхности есть полосы, или пояса, разделенные яркими пространствами, которые на­зываются зонами. Пояса не имеют четких очерта­ний, но постоянно распадаются на участки непра­вильной формы всевозможного вида. Зоны тоже время от времени меняются, и в них вдруг появ­ляются темные пятна и яркие белые участки. Аст­рономы полагают, что то, что мы видим в виде поясов или зон, на самом деле — скопления обла­ков или испарений, которые часто находятся в неспокойном состоянии.

Одна из странностей Юпитера состоит в том, что на его поверхности часто появляются порази­тельные цвета. Два пояса изменяются в цвете от очень красного до коричневого, серого или даже голубоватого. Считается, что это каким-то обра­зом связано с обращением Юпитера вокруг Солн­ца. Один оборот занимает 12 лет, а изменения в цвете, как кажется, происходят с периодичностью именно в 12 лет.

Возможно, что самым интересным и примеча­тельным из всего, что относится к Юпитеру, яв­ляется его огромное красное пятно. Оно имеет около 30 000 миль в длину и примерно 8 000 миль в ширину. Оно подвержено сильным изме­нениям цвета, формы, яркости и подвижности. В какие-то годы оно может быть кирпично-красным, в другое время — серым, а иногда кажется, что оно совсем исчезает. Кроме того, кажется, что это таинственное красное пятно движется, как бы дрейфует по поверхности Юпитера.

Если вы посмотрите на звезды, то иногда вам может показаться, что вы видите там квадраты, буквы и другие знакомые фигуры. Людям про­шлого, почти во всех частях света, тоже так каза­лось. Они наблюдали группы звезд и давали им имена.

Но не всегда так просто выделить на небе фи­гуры, подсказавшие имена. Поэтому не следует ожидать, что созвездия действительно имеют очертания, о которых напоминают их имена.

Греческие астрономы перечислили 48 созвез­дий, а еще 40 были выделены уже после них. Та­ким образом, на небе сейчас 88 созвездий.

Не все созвездия, конечно, можно видеть из любой точки на Земле. Некоторые из них нахо­дятся в небе Северного полушария, некоторые видны только из мест, находящихся к югу от эк­ватора.

По мере вращения Земли вокруг Солнца из-за горизонта появляются новые группы звезд. Око­лополюсные созвездия, которые кажутся вращаю­щимися вокруг Полярной звезды, остаются в поле зрения в течение всего года. Кроме того, есть со­звездия, которые появляются только зимой, вес­ной, летом или осенью.

Расстояние от Земли до ближайшей звезды со­ставляет четыре с половиной световых года. В световом годе примерно шесть миллионов милли­онов миль - или 6 000 000 000 000 миль! Спра­шивается, если звезды находятся на таком огром­ном расстоянии от нас, как мы можем определить их размеры, их состав и так далее?

Было время, когда телескоп был единственным прибором астрономов. В настоящее время сущест­вует множество приборов, позволяющих астроно­мам изучать движение, яркость, цвет, температу­ру и состав звезд.

Прежде всего это фотоаппарат, который при­меняется для того, чтобы постоянно фотографи­ровать наблюдаемые звезды. Другой прибор — это спектрограф, применяемый для фотографиро­вания спектров звезд или исходящих от них лу­чей света. С помощью спектрографа астрономы получили большую часть сведений о составе звезд, их температурах и скоростях их перемеще­ний.

Спектр одной звезды может напоминать спектр другой. Выяснилось, что звезды каждого спектрального класса имеют один цвет. Цвета мо­гут быть от голубого до красного. Наше Солн­це — это желтая звезда, находящаяся в середине этого ряда. Температуру звезды тоже можно оп­ределить путем измерения цветов спектра. Голу­бые звезды — большие, горячие и яркие и имеют температуры от 25 000 градусов и выше. Красные звезды — довольно холодные, с температурой по­верхности от 1600 градусов и меньше.

Чтобы выяснить химический состав звезды, ас­троном сравнивает спектры звезд со спектрами, полученными в лабораторных условиях. Все эле­менты, обнаруженные в составе звезд, существу­ют и на Земле, но звезды представляют из себя в основном шары из очень горячего газа, большей частью — водорода и гелия.

Астрономы пользуются еще и специальными телескопами, позволяющими фотографировать большие участки неба. Радиотелескопы — это приборы еще одного типа. Они состоят из очень большой антенны, приемника и регистрирующего датчика. Этот прибор регистрирует мощность ра­диоизлучений от звезд и планет. Таким образом, вы видите, что мы можем преодолеть большие расстояния и с помощью различных приборов уз­нать довольно много о звездах.

Нам известно, что изучение одного лишь спек­тра позволяет астроному узнать, из чего состоит находящаяся за много миллиардов миль звезда и какие в ней есть элементы, позволяют измерить температуру звезды, вычислить скорость ее дви­жения и определить, к Земле или от Земли на­правлено это движение.

Спектр состоит из линий, на которые распада­ется белый свет, когда он преломляется, проходя, например, через призму. Кроме различных цвето­вых оттенков, по всему спектру располагаются сотни параллельных линий. Они называются «фраунгоферовыми линиями» в честь их открыва­теля Фраунгофера.

Каждый химический элемент в газообразном или парообразном состоянии имеет свое собствен­ное сочетание линий, занимающих свое место в спектре. Эти линии обозначают цвета, которые элемент, нагретый до свечения, поглощает из све­та. Это значит, что ученый может определить, из чего состоит любое вещество, независимо от того, на каком расстоянии оно находится. Каждый эле­мент имеет свою «темную линию», или спектр по­глощения, отличающийся от спектра любого дру­гого элемента. С помощью простого сравнения спектра изучаемого материала со спектрами изве­стных элементов физик может определить, что это такое. Другими словами, каждый элемент ос­тавляет «отпечатки пальцев» в виде светового ри­сунка.

Поскольку температура вызывает изменения в положении спектральных линий элемента, астрономы способны многое сказать о температуре звезд, удаленных на миллиарды миль. Когда звез­да движется в нашу сторону, линии спектра сме­щаются в направлении фиолетовой части спектра. Если же звезда движется от нас, линии смещают­ся в направлении красной части. По степени пе­ремещения ученые рассчитали, что некоторые звезды мчатся в пространстве со скоростью 150 миль в секунду!