Таинственные явления природы и Вселенной

И небеса почернели

«Как ни странно, — писал знаменитый физик-теоретик Ричард Фейнман, — мы разбираемся в распределении вещества внутри Солнца куда лучше, чем во внутреннем строении Земли». Расстояние от поверхности до центра Земли равно 6370 км, что не так уж много. Если выкопать колодец до центра и бросить в него камень, то он долетит до дна всего за сорок пять минут (хотя когда долетит, он потеряет свой вес, станет невесомым, поскольку вся тяжесть Земли будет не внизу, а вокруг). Наши попытки продвинуться в направлении центра были поистине скромными. В Южной Африке один или два золотых рудника достигают глубины более 3 км, а глубина большинства шахт и рудников на Земле не превышает 500 м. Если бы планета была яблоком, мы не просто не проткнули бы его кожуру, а даже не приблизились бы к этому.

В Северной Америке, на востоке штата Небраска, недалеко от городка Орчард есть необычное место. Это одно из самых больших в мире кладбищ ископаемых останков животных. Сегодня это место называется Эшфоллским парком: общей могилой многим десяткам носорогов, зебровидных лошадей, саблезубых оленей, верблюдов, черепах служит высохший водоем. Все погибли в результате загадочного катаклизма чуть менее 12 млн лет назад, в период, известный в геологии как миоценовый. Животных нашли похороненными под вулканическим пеплом трехметровой толщины, но загадка заключалась в том, что в Небраске никогда не было никаких вулканов! В те времена Небраска располагалась на обширной жаркой равнине, очень похожей на Серенгети в нынешней Африке.

Сначала полагали, что животные были погребены живьем. Однако вскоре стало понятно, что животные погибли не сразу. Все они страдали гипертрофической пульмональной остеодистрофией, которая возникает при вдыхании большого количества твердых абразивных частиц, — а они, должно быть, сильно надышались насыщенным пеплом воздухом: на сотни миль вокруг слой пепла достигал толщины в десятки, а иногда и сотни сантиметров. Здесь распространена порошкообразная порода с острыми песчинками: очень мелкими, но твердыми и режущими. Пепел похоронил под собой всю траву, покрыл каждый листок и превратил воду в негодную для питья жижу наподобие абразивного чистящего средства.

О громадных залежах пепла в Небраске было известно давно, и на протяжении почти сотни лет его добывали для изготовления хозяйственных порошков. Но, как ни странно, никому не приходило в голову поинтересоваться, откуда он здесь взялся. После странной находки образцы пепла разослали специалистам-геологам по всей Америке. Несколько месяцев спустя выяснилось, что он соответствует вулканическим отложениям у местечка Бруно-Джарбридж на юго-западе Айдахо. Получалось, что причиной смерти 200 животных на равнинах Небраски стало извержение вулкана, произошедшее за 1600 км и покрывшее столь отдаленную территорию трехметровым слоем пепла!

Позднее выяснилось, что под западной частью Соединенных Штатов находится гигантский магматический котел, колоссальный вулкан, катастрофически извергавшийся уже много раз. И его подземный очаг по-прежнему активен… Он носит название «Йеллоустонский национальный парк».

Давно было известно, что Йеллоустон имеет вулканическое происхождение — этим объяснялись все те гейзеры и горячие источники, которые находятся на территории парка. Однако главная черта вулканов состоит, как известно, в том, что они, так сказать, сильно заметны: должна быть большая гора в форме усеченного конуса. В Йеллоустонском парке ничего подобного не было. Никакого намека! Более или менее равнинный рельеф, луга — и никаких гор.

Между тем, вулканические горы могут формироваться необыкновенно быстро. В 1943 году в Парикутине, в Мексике, один фермер не на шутку испугался, увидев, как из его огорода поднимается дым. Через неделю вместо огорода у него был конус в 152 м высотой. В следующие два года холм достиг высоты почти 430 м и более 800 м в диаметре. На Земле таких «явных» вулканов около десяти тысяч: все, за исключением нескольких сотен, потухшие (хотя, конечно, немногие расположены в огородах фермеров). Но существуют вулканы, не приводящие к образованию гор и известные только специалистам. Эти вулканы образуются в результате мощных теургических взрывов и вырываются наружу одним сокрушительным ударом. Провал, остающийся после такого взрывного извержения, называется кальдерой, от лат. caldera — «котел».

Но вот НАСА — аэрокосмическое агентство США — решило испытать новые фотокамеры. Было сделано, в частности, и несколько высотных снимков Йеллоустонского национального парка. И все прояснилось: вулканической кальдеры в парке не было. Но не было потому, что… сам огромный парк и был кальдерой! Извержение оставило провал в 9000 км² — почти 65 км в поперечнике, слишком большой, чтобы различить его, находясь на поверхности земли. Когда-то в прошлом Йеллоустон должен был взорваться с силой, намного превосходящей все известное роду человеческому. Это был сверхвулкан. Он расположился над огромным очагом расплавленной породы, который берет начало в 200 или даже в 300 км в глубине Земли и почти достигает поверхности, образуя так называемый суперплюм. Жар этого суперплюма питает все йеллоустонские газовые выходы, гейзеры, горячие источники и грязевые котлы. Под поверхностью находится заполненная магмой камера, имеющая в разрезе эллиптическую форму с горизонтальной осью около 72 км — приблизительно тех же размеров, что и сам парк, — и вертикальной осью 13 км. Представьте себе тротиловый заряд подобных размеров. Куча, по площади равная Киеву и уходящая почти на два Эвереста в небо!

Если он рванет, последствия превзойдут самые смелые фантазии. Прежде всего, вы просто не сможете подойти к извержению ближе, чем на 1000 км. Но дальше — больше! Йеллоустонский суперплюм похож на бокал для мартини — узкий снизу, расширяющийся у поверхности, полный нестабильной магмы. Такие котлы могут достигать 2000 км в поперечнике. Согласно существующим предположениям, они не всегда извергаются взрывообразно, а иногда изливаются широким непрерывным потоком, покрывая окрестности расплавленной породой. Окрестности — это довольно слабо сказано. Может быть залита территория в 500, 1000 или даже 2000 тыс. км²! На этой территории не выживет никто. Добавьте сюда выделение ядовитых газов в невообразимом количестве. Нечто подобное имело место в Индии 65 млн лет назад, когда образовались так называемые деканские траппы. Возможно, динозаврам «помог» исчезнуть не новый ледниковый период, а как раз наоборот! Суперплюмы, возможно, также являются причиной раскалывания материков.

В данный момент на Земле насчитывается около 30 активных плюмов, и они были причиной образования многих отдельных островов и их цепей — таких как Исландия, Гавайский, Азорский, Канарский и Галапагосский архипелаги. Правда, кроме Йеллоустона, все эти очаги находятся в океане.

Другая довольно неприятная правда такова. Из-за особых условий, в отличие от других супервулканов, которые имеют свойство изливаться равномерно и сравнительно спокойно, Йеллоустон извергается взрывным способом. Случается это нечасто. С момента первого известного извержения 16,5 млн лет назад он извергался около сотни раз.

Последнее извержение было в тысячу раз крупнее, например, извержения вулкана Сент-Хеленс в 1980 году в США. Далее — информация к размышлению. Сент-Хеленс потерял 400 м вершины, а вокруг было уничтожено 600 км² лесов! Ущерб составил порядка 3 млрд долларов. За семь минут столб дыма и пепла поднялся на высоту 18 км, а с летевшего в 48 км от места извержения самолета поступило сообщение, что аппарат забросало камнями. Городок в 130 км от вулкана на три дня окутала тьма. Коммуникации и транспорт не работали. Пепел блокировал работу механизмов и проникал в легкие людей.

А вот извержение Йеллоустонского супервулкана, произошедшее 2 млн лет назад, было настолько мощным, что никто точно не может определить его масштабов. Оно было мощнее извержения Сент-Хеленса, возможно, в 10 000 раз! У нас нет сведений ни об одном сколько-нибудь сравнимом извержении на Земле.

Крупнейшим событием такого рода за исторически обозримое время было катастрофическое извержение Кракатау в Индонезии в августе 1883 года, которое вызвало волну цунами высотой 30 м, смывшую в море 295 городов и селений и погубившую 36 тыс. человек; отзвук страшного удара многократно отдавался по всему миру в течение 9 дней, а вода всколыхнулась даже в Ла-Манше. Но если представить массу материала, выброшенную Кракатау (18 км³), в виде мяча для игры в гольф, то выброс вещества самого крупного из йеллоустонских извержений был бы как шар величиной с небольшой дом. В этом масштабе вулканическая масса Сент-Хеленса оказалась бы величиной с горошину. Это извержение в Йеллоустоне выбросило столько пепла, чтобы накрыть штат Нью-Йорк 20-метровым слоем или Калифорнию слоем толщиной 6 м. Тот же пепел убил бедных животных на востоке Небраски.

Тут следует заметить, что пепел — это не снег, который, каким бы обильным он ни был, весной растает. Если бы вы захотели вновь вырастить на засыпанных землях урожай, вам пришлось бы искать место, куда вывезти весь этот пепел. На расчистку 6,5 га развалин Всемирного торгового центра в Нью-Йорке тысячам рабочих потребовалось восемь месяцев. А если засыпана территория пары-тройки административных областей, а то и больше?

Последнее извержение супервулкана на Земле произошло в Тоба, на севере Суматры, 74 тыс. лет назад. Масштабы его точно неизвестны, но оно было чудовищным. Судя по гренландским ледникам, за извержением в Тоба последовало по крайней мере 6 лет «вулканической зимы» — когда тучи пепла наглухо закрывают Солнце и лишают Землю света и тепла, и одному Богу известно, сколько после этого было неурожайных лет. Полагают, что оно поставило человечество на грань исчезновения, сократив население планеты до нескольких тысяч человек.

Здесь, кстати, открывается важный и занимательный факт, касающийся человеческого рода. Выходит, что современные жители Земли имеют весьма незначительную «родовую базу»; это объясняет недостаток нашего генетического разнообразия. Во всяком случае, существуют основания полагать, что следующие 20 тыс. лет численность жителей Земли ни разу не превышала нескольких тысяч человек. Что же получается, человеческому роду потребовалось 20 тыс. лет, чтобы оправиться от единственного вулканического извержения?

Все эти гипотезы (впрочем, научно обоснованные гипотезы) оставались чисто теоретическими. Но до 1973 года, когда произошло одно событие. Озеро, расположенное посередине Йеллоустонского парка, стало выходить из берегов с южной стороны, затопив прилегающий луг, а противоположный край озера таинственным образом обмелел. Скоро выяснилось, что большой участок парка вздулся и приподнялся. На этом участке располагался один край озера, и вода, как из опорожняемой кастрюли, стала переливаться через другой край. Затем местность опустилась. Потом, через несколько лет, вновь приподнялась… Геологи вдруг осознали, что причиной этого явления могло послужить только одно: беспокойный магматический очаг. Йеллоустон оказался местом не заснувшего, а действующего вулкана! Ученые взялись за дело с удвоенной энергией и смогли высчитать, что цикл йеллоустонских извержений в среднем составляет один гигантский выброс каждые 600 тыс. лет. Последний был 630 тыс. лет назад…

Кстати о горах. Вблизи Йеллоустонского парка протянулась горная цепь. А в ней есть странный пробел или просвет, будто бы прорезанный ножом и тянущийся более, чем на 100 км. О природе этого просвета поначалу не имелось даже догадок — больше нигде в мире такое прерывание горных цепей не встречается. Однако работа продолжалась, и со временем ученые пришли к удивительному и показательному выводу: горы в этом месте просто сдуло взрывом!

При последнем извержении Йеллоустона рядом никого не было, так что никто не знает, какими могут быть предвестники следующего взрыва. Возможно, будет масса землетрясений или где-то поднимется земля, возможно, изменится характер гейзеров и выбросов пара. Стоп. Неужели науке до сих пор неизвестны такие важные для всего человечества вещи?! Да, в общем-то, известны, конечно. Только беда в том, что почти все, что могло бы служить предупреждением, в значительной мере в Йеллоустоне уже имеется. Как правило, извержениям предшествуют землетрясения — но здесь уже происходит множество землетрясений: 1260 за прошлый год. Большинство из них слишком слабые, чтобы их ощутить, но тем не менее это землетрясения. Изменения в характере поведения гейзеров тоже могли бы служить ключом — но активных гейзеров и горячих источников там больше, чем во всем остальном мире! Их около десяти тысяч, и никто не знает, где может прорваться новый. Пока остается только ждать. Но когда Йеллоустон проснется, а он непременно проснется, мы точно не сможем пребывать в неведении по поводу этого факта.

Землетрясения

В конце 30-х годов XX века двое геологов из компании «Калтекс» в Калифорнии разрабатывали способ сравнивать одно землетрясение с другим. Это были Чарлз Рихтер и Бено Гутенберг. Сегодня мы нередко слышим в выпусках новостей фамилию одного из них. Сейсмическая шкала Рихтера — о ней слышали все. Надо сказать, что Бено Гутенберг участвовал в исследованиях на равных, и никакой особой заслуги Рихтера здесь нет. Но по причинам, не имеющим никакого отношения к справедливости, шкала почти сразу стала известна по имени только одного из партнеров. Рихтер тоже здесь был ни при чем: он был скромным человеком и никогда не называл шкалу своим именем, а всегда говорил о ней как о шкале магнитуд.

Не связанные с естественными науками люди в большинстве своем имеют неверное представление об этой шкале — на самом деле она не похожа на линейку. Это, скорее, экспериментально-теоретическая модель колебаний Земли, основанная на измерениях, сделанных на поверхности. Значения на ней возрастают, как говорят ученые, экспоненциально, так что землетрясение магнитудой 7,3 балла в 32 раза мощнее, чем землетрясение магнитудой 6,3, и в 1000 раз мощнее, чем имеющее 5,3 балла.

У землетрясений, по крайней мере, теоретически не бывает верхней границы. И нижней, впрочем, тоже. Шкала просто служит мерой силы, но ничего не говорит о разрушениях. Землетрясение магнитудой 7 баллов глубоко в земной мантии, скажем, на глубине 650 км, возможно, не причинит никаких разрушений на поверхности, тогда как значительно более слабое, но на глубине 6–7 км может вызвать огромные разрушения. Многое также зависит от характера залегания пород, продолжительности землетрясения, частоты и серьезности толчков, следующих за главным толчком, и от физического состояния пораженной землетрясением территории. Из всего этого вытекает, что самыми страшными не обязательно бывают самые сильные землетрясения, хотя сила, несомненно, значит очень много.

Звание крупнейшего после создания шкалы оспаривают землетрясение, случившееся в марте 1964 года в заливе Принца Уильяма на Аляске, которое оценивали магнитудой 9,2 балла, и то, что произошло в 1960 году в Тихом океане у побережья Чили, которому первоначально приписали магнитуду 8,6 балла, но позднее некоторые авторитетные органы (включая Геологическую службу США) пересмотрели ее в сторону повышения до небывалой величины в 9,5 балла.

Нужно иметь в виду, что измерение землетрясений не всегда отличается точностью, особенно когда приходится оценивать данные, полученные из отдаленных мест. Во всяком случае, оба землетрясения были чудовищными. Землетрясение 1960 года не только произвело обширные разрушения вдоль всего южноамериканского побережья, но и вызвало гигантскую волну цунами, которая прокатилась почти 10 тыс. миль по Тихому океану и смыла городок Хило на Гавайских островах: там было уничтожено более 500 зданий и погибло более 60 человек. Еще больше жертв унесли волны в Японии и на Филиппинах.

Однако самым разрушительным за весь период письменной истории было землетрясение, полностью разрушившее столицу Португалии 1 ноября 1755 года — в день всех святых. Около десяти часов утра Лиссабон потряс косой удар силой 9 баллов; жуткая тряска продолжалась семь минут. Сила толчков была такова, что вода отхлынула из порта и вернулась волной высотой более 15 м, еще больше усугубив разрушения. Когда наконец колебания прекратились, оставшиеся в живых получили всего три минуты покоя, после чего последовал второй удар, лишь чуть слабее предыдущего. В итоге погибло не 60, а 60 тыс. человек (!), и были разрушены практически все здания на много миль вокруг. Для сравнения: землетрясение 1906 года в Сан-Франциско, которое оценивается по шкале Рихтера в 7,8 балла, продолжалось менее тридцати секунд.

Землетрясения — явления довольно обычные. Ежедневно где-нибудь в мире происходит пара землетрясений силой в 2 балла и больше — достаточных, чтобы находящиеся поблизости люди это почувствовали. Хотя землетрясения имеют тенденцию группироваться в определенных местах — особенно в поясе, окружающем Тихий океан, — они случаются почти всюду. Самым распространенным типом землетрясений является возникающее в месте встречи двух тектонических плит. По мере того как плиты напирают друг на друга, давление нарастает. Вообще говоря, чем дольше интервал между землетрясениями, тем сильнее сдерживаемое давление и тем больше вероятность, что встряска будет действительно сильной.

Особая причина для беспокойства есть у Токио. «Город, ожидающий гибели», — так выразился по поводу японской столицы один сейсмолог. Токио стоит на стыке трех тектонических плит, к тому же в стране, уже известной своей сейсмической нестабильностью. В 1995 году город Кобэ, находящийся почти в 500 км к востоку от столицы, поразило землетрясение силой 7,2 балла. Тогда погибло 6394 человека, а ущерб оценивался в 99 млрд долларов. Но это почти ничто по сравнению с тем, чего можно ожидать в Токио. И ведь этот город уже пострадал от одного из самых разрушительных землетрясений нашего времени. 1 сентября 1923 года перед полуднем город подвергся землетрясению, более чем в десять раз превосходившему землетрясение в Кобэ. Погибло 200 тыс. человек. С тех пор в Токио наблюдается смешанное со страхом спокойствие; а давление плит под поверхностью уже 80 лет нарастает. В конечном счете оно обязательно вырвется наружу. В 1923 году население Токио составляло около 3 млн человек. Сегодня это 30 млн. Никто не строит прогнозы, сколько людей может погибнуть, но оценка возможных экономических потерь достигает 7—10 трлн долларов.

Еще более тревожные из-за своей необъяснимости сигналы подают редкие толчки, известные как внутриплитные землетрясения. Они происходят далеко от краев плит, что делает их совершенно непрогнозируемыми. Поскольку они зарождаются на куда более значительной глубине, им свойственно распространяться на более обширные области. Такое землетрясение произошло зимой 1811–1812 годов в маленьком американском городке Нью-Мадриде, штат Миссури. Около полуночи 16 декабря людей разбудил рев напуганного до смерти скота (известно и научно подтверждено, что животные чувствуют приближение землетрясения, хотя все еще неизвестно, почему). Затем из недр земли раздался могучий, разрывающий душу гул. Выбегавшие из домов обитатели городка увидели, как земля перекатывается метровыми волнами, обнажая трещины в несколько метров глубиной. Воздух наполнился едким запахом серы. Все это продолжалось четыре минуты, вызывая разрушения. Землетрясение распространялось так активно, что разрушило дымовые трубы в Цинциннати на расстоянии 600 км, повредило суда в гаванях восточного побережья США и даже повалило строительные леса вокруг Капитолия в Вашингтоне. 23 января и 4 февраля последовали дальнейшие землетрясения сравнимой силы. С тех пор в Нью-Мадриде жители спят спокойно — просто потому, что такого рода эпизоды никогда не повторяются в одном и том же месте. Но, с другой стороны, такой толчок непредсказуем, как удар молнии. У специалистов нет никаких предположений, что служит причиной этих огромных разрывов в середине плит. Что-то происходит в недрах Земли — и больше мы сказать не можем! Что ж, выглядит очень по-человечески. Мы не знаем, что происходит и какие тайны скрыты в подвале нашего собственного дома…

Под землей

Итак, мы все-таки отваживаемся, берем светильник и спускаемся в наш подвал. Под землю. То есть, «под Землю». В целом ученые согласны, что подземный, теургический мир под нами состоит из четырех слоев: твердой внешней коры, мантии из горячей вязкой породы, жидкого внешнего ядра и твердого внутреннего ядра. Приблизительные размеры разных слоев таковы. От 0 до 40 км вглубь планеты — земная кора. От 40 до 400 км — верхняя мантия. От 400 до 650 км — промежуточная зона между верхней и нижней мантиями. От 650 до 2700 км — нижняя мантия. От 2700 до 2890 км — «слой D». От 2890 до 5150 км — внешнее ядро, а от 5150 до 6370 км — внутреннее ядро. Снаружи — более легкие слои. Внутри — более тяжелое вещество. Известно, что для образования нашего магнитного поля где-то внутри должен существовать плотный пояс металлических элементов, который находится в жидком состоянии. Это то, что общепризнано. Но то, как взаимодействуют слои, что определяет их поведение, как они поведут себя в будущем — совершенно неясно. Даже видимая нами часть земного шара — кора, и та является даже по сию пору предметом жарких споров. Во всех исследованиях по геологии отмечается, что земная кора достигает от 5 до 10 км под океанами, около 40 км под материками и 65–95 км под крупными горными цепями. Но дело в том, что в рамках этих обобщенных данных наблюдается множество озадачивающих отклонений.

Как и когда Земля сформировала свою кору — вопрос, разделяющий геологов на два больших лагеря: на тех, кто считает, что это произошло быстро, в начале истории Земли, и тех, кто считает, что это происходило постепенно и несколько позднее. Кора и часть наружной мантии вместе называются литосферой (от греч. «камень»), и она плавает на слое более мягкой породы, называемом астеносферой (от греч. «лишенный силы»). Подобные термины никогда полностью не отвечают смыслу. Неправильно, к примеру, представлять горные породы мягкими и текучими, наподобие жидкостей на поверхности. Горные породы являются текучими, но лишь в том смысле, в каком текуче стекло. Этого, может быть, не видно глазом, но все стекло на Земле под неослабным влиянием силы тяжести стекает книзу. Выньте из рамы очень старое стекло в окне готического собора и вы обнаружите, что оно заметно толще внизу, чем вверху. Часовая стрелка движется в 10 тыс. раз быстрее «текучих» пород мантии. Движения происходят не только по горизонтали, как перемещаются земные плиты по поверхности, но также вверх и вниз, как поднимаются и опускаются горные породы в вихревом процессе, известном как конвекция.

В 70-х годах прошлого века эти факты произвели настоящий фурор в геологической науке. Ученые пришли в замешательство, определив, что внутри Земли происходят бурные, беспорядочные процессы. «Было похоже на то, — сравнивает один геолог, — будто ученые десятки лет изучали земную атмосферу — тропосферу, стратосферу и так далее, — а потом вдруг узнали о ветре». С тех пор не утихают споры вокруг того, какой глубины достигает процесс конвекции. Одни полагают, что он начинается на глубине 650 км, другие — что глубже 3 тыс. км. Геохимики говорят, что некоторые элементы не могут попасть на поверхность планеты из верхней мантии, а должны подняться из более глубоких недр Земли. Поэтому вещества верхней и нижней мантий должны, по крайней мере, периодически смешиваться. Сейсмологи же говорят, что этот тезис не находит подтверждений.

Итак, можно лишь утверждать, что, двигаясь к центру Земли, в какой-то не совсем определенный момент мы покидаем астеносферу и погружаемся в чистую мантию. Мантия составляет 82 % объема Земли и 65 % ее массы, но она не удостаивается излишнего внимания ученых, главным образом потому, что их интерес лежит либо гораздо глубже (как в случае с магнетизмом), либо ближе к поверхности (землетрясения). Известно, что до глубины примерно 150 км в составе мантии преобладает горная порода перидотит, но чем заполнены остальные 2650 км, точно не известно.

По мере продвижения в глубину недр туман нашего незнания становится практически непроглядным. Ниже мантии находятся два ядра — твердое внутреннее и жидкое внешнее. Наши представления о природе этих ядер носят косвенный и опосредованный характер, однако ученые способны сделать некоторые обоснованные предположения. Им известно, что давление в центре Земли очень-очень высоко — в несколько миллионов раз больше, чем на поверхности. Этого вполне достаточно, чтобы стиснуть любую породу до отвердения. Из истории Земли (а также по косвенным признакам) известно, что внутреннее ядро очень хорошо держит тепло. Хотя это лишь чуть более чем предположение, считается, что за 4 млрд лет температура ядра упала не больше чем на 110 °C. Никто точно знает, насколько горячим является ядро Земли, но оценки колеблются от 4000 до более 7000 °C — это почти такой же жар, как на поверхности Солнца. Внешнее ядро во многих отношениях изучено еще меньше, хотя все сходятся во мнении, что оно жидкое и что там находится источник магнетизма.

В 1949 году появилась гипотеза, согласно которой эта жидкая часть земного ядра вращается таким образом, что, по существу, превращает его в электродвигатель, создающий магнитное поле Земли. Предполагается, что конвекционные потоки жидкости внутри Земли создают эффект наподобие тока в проводах. Что именно происходит — неизвестно, но довольно определенно полагают, что это связано с вращением ядра и с тем фактом, что оно жидкое. Тела, не имеющие жидкого ядра, например Луна и Марс, магнетизмом не обладают. Известно, что напряженность магнитного поля Земли время от времени меняется: в эпоху динозавров она была втрое выше, чем теперь. Также известно, что в среднем примерно каждые 500 тыс. лет оно меняет полярность, хотя за этим средним скрывается чудовищная степень непредсказуемости. Последняя перемена имела место около 750 тыс. лет назад. Иногда полярность остается неизменной миллионы лет — похоже, самый продолжительный промежуток составлял 37 млн лет, — а в другое время полярность менялась всего через 20 тыс. лет. Всего за последние 100 млн лет она менялась около 200 раз, и у нас нет никакого представления почему. Факт этот назван «самым большим остающимся без ответа вопросом в геофизической науке».

Возможно, как раз в наши дни происходит смена полярности. Магнитное поле только за последнее столетие ослабло примерно на 6 %. Всякое ослабление магнетизма, скорее всего, плохая новость, потому что магнетизм, кроме крепления записок к холодильникам и надежной работы компасов, играет важнейшую роль в поддержании нашей жизни. Во Вселенной полно опасных космических лучей, которые, не будь магнитной защиты, пронзали бы наши тела, превращая большинство наших ДНК в негодные лоскутья. Когда действует магнитное поле, эти лучи надежно отгоняются от поверхности Земли и собираются в стадо в двух зонах околоземного пространства, названных поясами Ван Аллена. Они также взаимодействуют с частицами в верхних слоях атмосферы, создавая удивительные световые эффекты — то, что называется полярными сияниями.

И все-таки они движутся!

Во Вторую мировую войну геолог из Принстонского университета Гарри Хесс был направлен на военно-транспортный корабль США «Кейп Джонсон». На борту был новый сложный эхолот, предназначенный для облегчения прибрежного маневрирования при десантных операциях. Но Хесс не выключал его никогда, даже в открытом море и в пылу сражения. Он стал использовать аппарат в научных целях и скоро получил впечатляющий результат, обнаружив совершенно неожиданную вещь. Если ложе океана, как все полагали, очень древнее, то оно должно быть покрыто толстым слоем осадочных пород, как дно рек и озер илом. Однако измерения показали, что ложе океана — это что угодно, только не сглаженная мягкая поверхность из древних илистых отложений. Оно всюду изрезано глубокими ущельями, впадинами и трещинами, усеяно подводными вулканическими плоскими горами с крутыми округлыми склонами (которые Хесс назвал гайотами по имени работавшего ранее в Принстоне геолога Арнольда Гайота). Все это было загадочным. Но шла война, и ученый отложил обдумывание на потом.

После войны Хесс вернулся к преподаванию в Принстоне, однако тайны океанского ложа продолжали занимать его мысли. Тем временем на протяжении 1950-х годов океанографы проводили все более и более сложные обследования океанского дна. Среди прочего было установлено, что самый мощный и протяженный горный хребет на Земле находится большей частью под водой! Он тянется сплошными полосами по морским ложам всего мира, подобно узору линий на теннисном мяче. Если начать с Исландии и двигаться к югу, то можно дойти до середины Атлантического океана, обогнуть с юга Африку, пересечь Индийский и Южный океаны и чуть южнее Австралии под углом войти в Тихий океан, пересечь его в направлении Калифорнии, повернуть затем налево и вдоль западного побережья Соединенных Штатов добраться до Аляски. Кое-где его наиболее высокие пики возвышаются над водой в виде островов или архипелагов, например Азорских и Канарских островов в Атлантическом океане или Гавайских в Тихом, но в большинстве случаев они невидимы и спрятаны под тысячами метров воды. Если сложить вместе все его отроги, система в целом протянется на 75 тыс. километров.

Кое-что об этом уже было известно раньше. Те, кто в XIX веке прокладывал по дну Атлантического океана кабели, судя по их поведению, знали о существовании там горных образований. Однако наличие хребта, сплошного от начала до конца, явилось сногсшибательной неожиданностью. Более того, в нем обнаружили физические аномалии, которые невозможно было объяснить. Посередине атлантической части хребта расположился рифт — разлом земной коры — шириной до 20 км и длиной 19 тыс. км! Создавалось впечатление, что Земля напоминает скорлупу грецкого ореха и намеревается лопнуть по швам. Это была нелепая, тревожная картина, но так говорили факты, а факты, как известно, не переспоришь.

Затем в 1960 году изучение кернов показало, что ложе океана у хребта в середине Атлантики довольно молодое, а к востоку и западу от него постепенно становится более старым. Гарри Хесс понял, что это может означать лишь одно: по обе стороны срединного разлома образуется новая океаническая кора, и, по мере появления свежей коры, она расталкивается в стороны. Ложе Атлантики фактически представляет собой две конвейерные ленты — одна несет кору в сторону Северной Америки, другая — в сторону Европы. Процесс этот стали называть спредингом морского дна. Когда кора достигала конца пути на границе с материками, она снова погружалась в глубины Земли. Это явление — подход одной тектонической плиты под другую — называется субдукцией.

Субдукция ответила на вопрос о том, куда деваются осадочные породы: возвращаются в недра планеты. Она также объясняла, почему ложе океана всюду сравнительно молодо: нигде не находили пород старше 175 млн лет, что было загадкой, потому что породы, составляющие материки, часто насчитывали миллиарды лет. Теперь Хесс смог понять, почему океанические породы существовали ровно столько, сколько им требовалось, чтобы достичь берега. Это была великолепная теория, объясняющая множество вещей. Однако научное сообщество просто проигнорировало выводы Гарри Хесса. В науке тоже бывают предубеждения.

Между тем, еще в 1906 году французский физик Бернар Брюн обнаружил, что магнитное поле планеты время от времени меняет полярность и что свидетельства таких переполюсовок навсегда фиксируются в определенных горных породах в момент их зарождения. Крошечные вкрапления железной руды в породах указывают туда, где находились магнитные полюса во время их формирования, и потом неизменно указывают это направление после остывания и затвердевания пород. По сути, они «запоминают», где во время их образования находились магнитные полюса. Многие годы это было просто диковинкой, но в 1950 году Патрик Блэкетт из Лондонского университета и Стэнли Кейт Ранкорн из Нью-касльского университета, изучая магнитные структуры древних британских горных пород, были поражены, обнаружив следы того, что в отдаленном прошлом Британия, словно сорвавшись с якоря, повернулась вокруг собственной оси и продвинулась на некоторое расстояние к северу. Более того, оказалось, что если положить рядом карты магнитных структур Европы и Америки, относящиеся к одному периоду, они совпадают, как две половинки разорванного листа бумаги. Что-то сверхъестественное! Но на их открытия научный мир тоже не обратил внимания.

Связать все нити вместе удалось двоим ученым из Кембриджского университета: геофизику Драммонду Мэтьюсу и его аспиранту Фреду Вайну. В 1963 году, пользуясь результатами магнитных обследований ложа Атлантического океана, они убедительно показали, что спрединг морского дна происходит в точности так, как предполагал Хесс, и что материки также находятся в движении. Одновременно к такому же заключению пришел один канадский геолог. Лоренс Морли, так его звали, не мог найти никого, кто бы издал его работу. Редактор «Журнала геофизических исследований» ответил ему так: «Подобные домыслы могут служить предметом забавных разговоров за коктейлями, но вряд ли годятся для публикации на страницах серьезного научного издания». Позднее об этом же тексте было сказано следующее: «Возможно, это самая значительная работа в области наук о Земле, которой когда-либо было отказано в опубликовании».

Как бы то ни было, время для идеи подвижной земной коры наконец пришло. Ученые признали как факт, что Земля представляет собою мозаику из взаимосвязанных сегментов, многообразные величественные столкновения между которыми определяют по большей части динамику поверхности планеты. Термин «дрейф материков» был довольно скоро отвергнут: ведь в движении находится вся земная кора, а не только материки. Сами движущиеся части сначала называли «блоками коры», а иногда «каменной отмосткой» (paving stones). Но с конца 1960-х годов установилось то название, под которым они с тех пор известны, — плиты. Образовалась и новая наука, новая геологическая дисциплина — тектоника плит.

Старые идеи умирают с трудом, и не все поспешили принять новую захватывающую воображение теорию. В самом популярном и влиятельном учебнике геологии «Земля» почтенного Харолда Джеффриса еще в 1970-е годы, как и в первом издании 1924 года, настойчиво утверждалось, что движения плит физически невозможны. В нем в равной мере отвергались конвекция и спрединг морского дна. В опубликованной в 1980 году книге «Бассейн и горная система» Джон Макфи отмечал, что даже в это время каждый восьмой американский геолог не верил в тектонику плит. Но сегодня мы знаем, что поверхность Земли состоит из 8—12 крупных плит (в зависимости от того, что называть крупным) и около 20 плит поменьше и что все они движутся в разных направлениях с разной скоростью. Некоторые плиты велики и сравнительно инертны, другие невелики и активны. Что интересно, плиты лишь отдаленно соотносятся с покоящимися на них массивами суши. Североамериканская плита, например, намного больше материка, с которым она связана. Она приблизительно соответствует очертаниям западного побережья материка (поэтому данный район из-за столкновений на краю плиты сейсмически активен), но совсем не совпадает с восточным побережьем, выдаваясь вперед на половину Атлантики, вплоть до срединноокеанического хребта. Исландия расколота посередине и тектонически принадлежит наполовину к Америке, наполовину к Европе. А Новая Зеландия является частью огромной плиты под Индийским океаном, хотя вовсе им не омывается. И так с большинством других плит. Связи нынешних и прошлых массивов суши оказались неизмеримо сложнее, чем кто-либо мог себе представить. Оказывается, Казахстан был когда-то связан с Норвегией и Новой Англией. Один угол острова Статен (но только угол) относится к Европейской плите, хотя сам остров расположен у берегов Северной Америки. То же самое с частью Ньюфаундленда. Поднимите камень на побережье Массачусетса — сейчас же его ближайший родственник обнаружится в Африке. Горная Шотландия и значительная часть Скандинавии в основном относятся к Америке. Считается, что горный хребет Шеклтона в Антарктике, возможно, когда-то был частью Аппалачских гор на востоке США. Словом, горы гуляют. Непрерывное беспорядочное движение плит не дает им слиться в одну неподвижную плиту.

Если исходить из продолжения нынешнего развития, Атлантический океан будет расширяться, пока наконец не станет намного больше Тихого. Значительная часть Калифорнии отплывет прочь и станет чем-то вроде тихоокеанского Мадагаскара. Африка двинется к северу на Европу, полностью выдавит Средиземное море и нагромоздит горы гималайского масштаба, которые протянутся от Парижа до Калькутты. Австралия прихватит лежащие к северу острова и соединится пуповиной с Азией. Это будущие результаты, но не явления. Явления имеют место и теперь. Мы сидим на своих местах, а материки в это время плавают, как листья в пруду. Благодаря глобальным системам позиционирования мы можем видеть, что Европа и Северная Америка расходятся примерно со скоростью около 2 м за человеческую жизнь. Лишь краткость нашего существования в этом мире лишает нас возможности оценить изменения. Посмотрите на глобус: то, что вы видите, это, по существу, моментальный снимок континентов, какими они были на протяжении всего лишь 0,1 % истории Земли.

Земля — единственная из твердых каменистых планет, где существует тектоника, но почему — это до некоторой степени загадка. Дело не в размерах или плотности: в этом отношении Венера является почти двойником Земли, но тектонической активности на ней не наблюдается. Возможно, у нас просто есть нужные вещества в нужных количествах, чтобы Земля продолжала «пузыриться». Говорят, хотя это не только предположение, что тектоника играет важную роль в процветании органической системы планеты. Проблемы, создаваемые тектоникой, например изменения климата, возможно, служат важным стимулом развития интеллекта. Говорят также, что дрейф материков мог стать причиной, по крайней мере, некоторых случаев вымирания обитавших на Земле видов.

В ноябре 2002 года Тони Диксон из Кембриджского университета высказал и обосновал мысль, что между историей горных пород и историей жизни вполне может существовать связь. Он установил, что за последние полмиллиарда лет химический состав Мирового океана испытывал неожиданные и резкие изменения и что эти изменения часто соотносятся с важными событиями в биологической истории: бурной вспышкой роста крошечных живых существ, оставивших после себя меловые скалы на южном побережье Британии, внезапной модой на раковины у морских организмов в кембрийский период и т. д. Никто не может сказать, что заставляет химию океанов время от времени так поразительно изменяться, но возможно, виной тому служит раскрытие и закрытие подводных горных хребтов.

Во всяком случае, тектоника плит дала объяснение не только поверхностной динамике Земли — например, как древний зверь Hipparion попал из Франции во Флориду, — но и многим внутрипланетным явлениям. Землетрясения, образование цепочек островов, углеродный цикл, расположение гор, наступление ледниковых периодов, происхождение самой жизни — вряд ли найдешь явление, к которому не имеет прямого отношения эта новая удивительная теория. У геологов голова пошла кругом, когда они обнаружили, что, как выразился один из них, «все на Земле вдруг обрело смысл».

Однако теория дрейфа континентов не может объяснить некоторых фактов. Скажем, расположение материков в прежние времена представляется далеко не таким ясным, как думает большинство людей, далеких от геофизики. Хотя в учебниках изображаются определенные на вид очертания массивов суши, называемых Лавразией, Гондваной, Родинией и Пангеей, они порой основываются на заключениях, которые признаются далеко не всеми. Древние виды растений и животных имеют неудобную привычку обнаруживаться там, где им не место, и не находиться там, где предписывает теория. Реконструкция очертаний Гондваны, когда-то громадного материка, объединявшего Австралию, Африку, Антарктиду и Южную Америку, в значительной мере обосновывалась распространением рода древнего языковидного папоротника Glossopteris, который находили во всех нужных местах. Однако значительно позже это растение также обнаружили в частях света, насколько известно, не имевших связи с Гондваной. Это неудобное несоответствие в основном оставалось, и до сих пор остается без внимания. Подобным же образом следы листрозавра, рептилии триасового периода, были обнаружены на территории от Антарктики до Азии, подтверждая идею прежних связей между этими материками, но ее никогда не находили в Южной Америке или в Австралии, которые, как считают, в то время были частью того же материка. Имеется также множество деталей поверхности, которые не в состоянии объяснить тектоника. Возьмите город Денвер, столицу штата Колорадо, США. Он расположен на высоте в милю, но подъем этот произошел сравнительно недавно. Когда по Земле бродили динозавры, эта территория была частью дна океана и находилась на многие тысячи метров ниже. В то же время породы, на которых покоится Денвер, не разломаны и не деформированы, как если бы этот участок поднялся при столкновении плит. Да и в любом случае он находится слишком далеко от краев плит, чтобы попасть под их воздействие. Это все равно, как если бы вы толкали один край ковра, намереваясь создать складку на другом его конце. Похоже, что каким-то непостижимым образом Денвер миллионы лет поднимался, подобно хлебу в печи. Это же в значительной мере относится и к Южной Африке. Часть ее шириной в 1600 км за 100 млн лет поднялась на полтора километра без какой-либо известной тектонической активности. А Австралия тем временем наклонялась и тонула. Последние 100 млн лет она дрейфовала к северу в сторону Азии, причем передний край ушел под воду почти на 200 м. Похоже, что и Индонезия очень медленно тонет, увлекая за собой Австралию. Ни одна из тектонических теорий не может объяснить эти явления. Но если бы не подобные вопросы, каким образом могла бы развиваться наука?

Море уходит!

«…Как около Авачи, также на Курильской Лопатке и на островах было страшное землетрясение с чрезвычайным наводнением, которое следующим образом происходило: октября 6 числа помянутого 1737 году пополуночи в третьем часу началось трясение, и с четверть часа продолжалось волнами так сильно, что многие камчатские юрты обвалились и балаганы попадали. Между тем учинился на море ужасный шум и волнение, и вдруг взлилось на берега воды в вышину сажени на три, которая, нимало не стояв, сбежала в море и удалилась от берегов на знатное расстояние. Потом вторично земля всколебалась, воды прибыло против прежнего, но при отлитии столь далеко она сбежала, что моря видеть невозможно было. В то время усмотрены в проливе на дне морском между первым и вторым Курильским островом каменные горы, которые до того никогда не виданы, хотя трясение и наводнение случалось и прежде. С четверть часа после того спустя последовали валы ужасного и несравненного трясения, а при том взлилось воды на берег в вышину сажен на 30, которая по-прежнему, нимало не стояв, сбежала в море и вскоре стала в берегах своих, колебаясь чрез долгое время, иногда берега поднимая, иногда убегая в море. Пред каждым трясением слышен был под землею страшный шум и стенание.

От сего наводнения тамошние жители совсем разорились, а многие бедственно скончали живот свой. В некоторых местах луга холмами и поля морскими заливами сделались…»

Так описывает Степан Крашенинников первое известное в России «моретрясение» (цунами), происшедшее на восточном побережье Камчатки в середине XVIII века. По высоте волн (70 м), обрушившихся на берег, оно было самым сильным из памятных до сих пор.

Волна цунами возникает как следствие подводного землетрясения. Внезапный подъем по разлому значительных участков дна океана приводит к поднятию многокилометрового столба воды выше ее обычного уровня. Такой же эффект наблюдается и при опускании морского дна. Масса перемещающегося вверх и вниз столба воды вызывает появление на поверхности волн, которые распространяются по всему океану, подобно ряби от брошенного в воду камня. Энергия процесса такова, что во время цунами переносятся миллиарды тонн воды на расстояния 10–15 тыс. км. Волны следуют друг за другом с интервалом около 10 мин, распространяются со скоростью реактивного самолета. В наиболее глубоких частях Тихого океана их скорость достигает 1000 км/ч! Волны, передвигающиеся с такой скоростью и разделенные значительным промежутком времени, удалены на расстояние многих сотен километров друг от друга. Поэтому в океане каждая волна цунами представляет собой небольшой бугор высотой всего лишь до полутора метров (вероятно, не превышающий то поднятие дна, которым вызвано это явление) и протяженностью в десятки километров. Корабль, под которым пройдет такая волна, останется невредим, а его пассажиры ничего особенного не ощутят. Цунами для них будет так же незаметна, как и прилив. А вот когда она подходит к мелководью…

Главное здесь в том, что цунами — волны длинные и быстрые. А значит, их энергия очень велика. На мелкой воде скорость волн сильно уменьшается, а это приводит к тому, что энергия волн идет на увеличение их высоты. Волна растет до огромных размеров, возникает колоссальная водяная стена. Эффект будет особенно силен в заливах с высокими сужающимися берегами. Заходя в такой залив, цунами растет молниеносно, поднимаясь до 40–60 м, а иногда и выше.

Очень высокие волны могут возникать и иначе. Когда в воду внезапно обрушиваются большие массы горных пород или льда (например, при землетрясении с эпицентром на суше, при извержении вулкана и т. д.), последствия бывают еще более разрушительными и катастрофическими.

Залив Литуйя на юго-востоке Аляски врезается в сушу более чем на 11 км. Местность гористая, на склонах растут леса. Но для наметанного глаза геологов в рельефе местности, в том, как располагались деревья, было нечто необычное. Лесной массив очень точно, словно неведомым инструментом, был разделен на две части. Ближе к подножью гор, окаймляющих залив, лес был реже и меньше. Ближе к вершинам встречались странным образом согнутые деревья, а остатки поваленных и как-то разом вырванных с корнем стволов были, как по команде, ориентированы в одном направлении — к пикам гор. Что-то с гигантской силой толкнуло эти деревья вверх.

Кто-то из геологов высказал гипотезу, что за последние 100 лет в заливе, по крайней мере, четыре раза «гостили» волны, максимальная высота которых должна была быть никак не менее нескольких сотен метров! Таинственная граница есть не что иное, как след гигантской волны. Научное сообщество не спешило принимать гипотезу всерьез — слишком уж удивительными казались выводы. Так продолжалось до тех пор, пока 9 июля 1958 года к северу от залива на глазах людей не произошло нечто, превосходившее всякое воображение.

В тот вечер в заливе Литуйя на рейде стояло несколько кораблей. Очевидцы, оказавшиеся на борту, рассказывают, что началось все с невероятной силы толчка. Оправившись от удивления и испуга, люди увидели следующее. Море вздыбилось. Гигантские оползни, поднимавшие тучи пыли и снега на своем пути, начинали бег по склонам гор. Но далее случилось нечто такое, что вообще было трудно описать словами. У самого входа в залив высился горный пик. Далеко за ним, к северу, простирался ледник, но вершина пика всегда скрывала его от взглядов. Вдруг масса льда с ледника как бы поднялась выше гор и затем обрушилась в воды внутреннего залива. На глазах потрясенных людей вверх поднялась огромная волна, которая поглотила треть северной горы. После этого она прокатилась по заливу, смывая вековые деревья со склонов гор. Волна обрушилась водяной горой на остров Кенотафия и перекатилась через высшую точку острова, возвышавшуюся более чем на 50 м над уровнем моря. Затем волна вернулась в залив, захлестывая склоны гор. Там, где раньше рос густой лес, теперь были голые скалы. Измерения, проведенные позже, показали, что склоны оголились на высотах до 600 метров!

А произошло вот что. Сильное землетрясение вызвало образование многочисленных трещин и, как следствие, обрушение побережья. Это, в свою очередь, породило невиданной величины и силы волну. Примечательно, что катастрофа разыгрывалась в 10 км от места стоянки кораблей, люди на которых оказались свидетелями происшествия.

Вот рассказ еще одного очевидца, пострадавшего от цунами, которая обрушилась осенью 1952 года на Курильские острова и южную часть восточного побережья Камчатки. «5 ноября ночью я проснулся от сильной тряски. Проснувшись, я сообразил, что тряска — это землетрясение, и стал будить товарищей; тряска продолжалась от 3 до 5 минут. У меня и всех моих товарищей было ощущение настороженности.

По направлению к пирсу находился засольный цех — большой деревянный сарай длиной 25–30 м. Землетрясением этот сарай был сдвинут в море и дрейфовал из бухты. После конца землетрясения прошло минут 10–12, и вдруг мы увидели, что прямо на нас плывет обратно тот самый засольный цех, который только что относило в море, причем плывет теперь с большей скоростью и против ветра. Только тут я сообразил, что цех плывет под действием цунами.

От меня метрах в 70 находилась шлюпка, вытащенная на берег. Я бросился к шлюпке и добежал к ней уже по колено в воде. Только я успел прыгнуть в шлюпку, ее подхватила волна и понесла по направлению к сопкам. Потом волна перегнала шлюпку, оставив меня примерно на том месте, где раньше находилось озеро. Через некоторое время волна отхлынула и смыла с косы шлюпку вместе со мной и массу самых различных плавучих предметов, начиная от бревен, крыш, полов, стогов сена и кончая различными ящиками с консервами, мешками с мукой, различной одеждой и др. Эта первая волна была сравнительно небольшой высоты, около 4–5 м, и, главное, небольшой скорости. Волна разрушила почти все дома поселка и потом, отхлынув в море, почти все смыла.

Я думал, что с катастрофой уже все покончено, и рассчитывал, как бы мне попасть на сопки (в северном направлении), где горели три костра, зажженные спасшимися людьми. Минут через 10–15 после первой волны я заметил, что со стороны моря в бухту движется огромное ледяное поле, покрытое снегом. Но то, что я принял за ледяное поле, оказалось второй волной, гораздо большей высоты (ориентировочно до 10 м) и гораздо большей скорости, с массой пены и водяной пыли. Волна налетела на меня со страшной силой (я даже почувствовал боль от удара воды), подхватила мою шлюпку, высоко подняла ее на гребень и перевернула. Некоторое время волна несла меня вместе с собой; я был под водой так долго, что мне не хватало воздуха. Наконец, вода перегнала меня, я оказался на поверхности и уцепился за плавающее бревно.

Вторая волна цунами в своей верхней части состояла из громадных беляков (аналогичных морским белякам при шторме, но гораздо больших размеров), и сами беляки, и пространства между ними были заполнены мельчайшей водяной пылью и брызгами».

А вот описание другой известной катастрофы, произошедшей на 8 лет позже с другой стороны планеты.

«Мне даже приблизительно не удалось узнать, сколько человеческих жизней унесла катастрофа. Все же представляется, что в Чили от волн цунами погибло не так уж много людей, исключая деревушки, расположенные в устье реки Маульин, где, как полагают, утонуло около тысячи человек. Сравнительно небольшое число жертв объясняется тем, что вскоре после мощного толчка, происшедшего в три часа дня, жители прибрежной зоны заметили, что сначала море вздулось и уровень его поднялся значительно выше уровня самых высоких приливов, а затем внезапно отхлынуло, словно воду куда-то всосало, на этот раз гораздо дальше самого низкого уровня отлива. Напуганные горьким опытом многих поколений, люди поняли значение этого явления. С криками ужаса: «Море уходит!» — все устремились на холмы».

Эти строки написаны о цунами, вызванной известным чилийским землетрясением 22 мая 1960 года. На Чилийское побережье накатилось несколько гигантских волн. Первый прилив моря — «нежный», как его назвали жители, — был небольшим. Поднявшееся на 4–5 м выше обычного уровня море оставалось неподвижным около 5 минут. Затем оно начало отступать. Отлив был стремительным и сопровождался страшным шумом, похожим на звук высасываемой воды, с каким-то металлическим тембром, смешанным с рокотом низвергающегося водопада. Вторая волна нахлынула спустя минут 20. Она с грохотом мчалась к берегу с огромной скоростью, 50—200 км/ч, вздымаясь вверх до 8 м. Волна снесла один за другим все дома. Море стояло высоко в течение 10–15 минут, а затем отступило с таким же отвратительным всасывающим гулом. Третью волну увидели издалека час спустя. Она была выше второй, достигая 10–11 м. Скорость ее движения — около 100 км/ч. Обрушившись на обломки домов, нагроможденные второй волной, море вновь замерло на четверть часа, а затем стало отступать все с тем же ужасным металлическим звуком.

Гигантские волны, зародившиеся у берегов Чили, распространились по всему Тихому океану со скоростью до 700 км/ч. Главный удар Чилийского землетрясения произошел в 19 ч 11 мин по Гринвичу, а в 10 ч 30 мин волны достигли Гавайских островов. Городок Хило был частично разрушен, утонул 61 человек, 300 ранено. Шесть часов спустя, продолжая свое движение, цунами высотой в 6 м обрушилось на японские острова Хонсю и Хоккайдо. Там было уничтожено 5 тыс. домов, утонуло около 200 человек и 50 тыс. осталось без крова.

Самым же смертоносным стихийным бедствием в современной истории признаны волны цунами, вызванные подводным землетрясением в Индийском океане 26 декабря 2004 года. Магнитуда землетрясения составила, по разным оценкам, от 9,1 до 9,3 баллов — это третье по силе землетрясение за всю историю наблюдения. Эпицентр его находился неподалеку от северо-западного берега острова Суматры (Индонезия). Как оценили сейсмологи, оно было необыкновенно большим в географическом смысле: произошел сдвиг около 1200 км (по некоторым оценкам — 1600 км) породы на расстояние в 15 м, в результате которого Индийская плита сдвинулась под Бирманскую плиту.

В считанные минуты и часы цунами достигла берегов Индонезии, Шри-Ланки, юга Индии, Таиланда и других стран, где не было системы раннего оповещения о землетрясениях и цунами, подобной той, какая действует в Тихоокеанском регионе.

Волны, превышающие 15 м, накатились на низкие плоские берега самых бедных и густонаселенных стран Юго-Восточной Азии. Во многих местах разрушительная стихия прошла до 2 км вглубь суши, а в некоторых — 4 км. В результате погибли, по разным оценкам, от 225 до 300 тыс. человек, более миллиона остались без крыши над головой.

Хочется отметить еще два факта. Первый: в отличие от людей животные почувствовали опасность заранее и заблаговременно покинули опасные районы — после катастрофы было найдено крайне мало погибших диких животных. И второй: на одном из пляжей отдыхающих спасла девочка из Европы, вспомнившая, как учительница в школе рассказывала об отступлении моря перед гигантской волной цунами: родители поверили дочери и успели убежать, уведя с побережья подальше всех, кого смогли.

Именно после этой катастрофы ООН приняла решение о создании системы предупреждения о цунами в Индийском океане, которая начала работать в 2006 году.

Вихри враждебные

Мы часто слышим или читаем подобные новости: оттуда-то в наш город или область движется циклон. Мы думаем при этом о том, что нужно не забыть захватить зонтик. И если зонтик под рукой, мы считаем, что подготовились к приходу циклона. Чаще всего циклон, действительно, не против такого к себе отношения.

Но в том-то и дело, что циклон циклону рознь. В северном и южном полушариях, между 5° с. ш. и 25° ю. ш., возникают тропические циклоны. Область их действия — Карибское море, США (штаты Флорида, Техас, Луизиана), Мексика, Япония, Китай, Филиппины, Корейский полуостров, частично Приморский край в России, полуостров Индостан, острова Мадагаскар, Реюньон и Маврикий.

Почему именно тропические? Потому что тайфуны (ураганы) и другие мощные движения атмосферы, обычно вызываемые циклонами, особенно сильны в тропических областях. Они возникают, когда воздух в каком-то месте становится легче, чем вокруг. В результате он поднимается, а на его место из окружающей среды устремляются массы воздуха более тяжелого.

Образование зон пониженного давления происходит на тропическом фронте — пограничной зоне между пассатами северного и южного полушарий или между пассатами и муссонами. В начальной стадии тропические циклоны — области пониженного давления, и только часть из них впоследствии развивает ураганную силу ветра. Когда различия в плотностях воздуха невелики, возникает обыкновенный ветер, но чем больше эти различия, тем он сильнее. Таким образом, тайфун (ураган) — это всегда бурное заполнение зоны низкого атмосферного давления. Восходящие потоки воздуха в зоне пониженного давления приводят к конденсации значительных масс водяного пара, выделению огромного количества тепла, что в свою очередь усиливает восходящие движения.

В центре циклона возникает относительно устойчивая зона полного спокойствия, перемещающаяся над поверхностью Земли. Она находится в центре вращающихся вокруг нее сокрушительных ветров и называется глазом бури. Точное предсказание пути циклона является трудной проблемой. Обычно он движется по кривой, напоминающей параболу, со скоростью 15–20 км/ч. Но нередко, обманывая все прогнозы и расчеты, он останавливается на одном месте или перемещается очень быстро. Наличие устойчивой зоны пониженного давления (глаза тайфуна) приводит к тому, что уровень моря в этой части повышается. Окружающая часть моря оказывается под бóльшим давлением атмосферы, и море как бы всасывается в эту зону. В результате возникают гигантские волны, по размерам напоминающие цунами.

Глаз тайфуна обычно имеет форму круга со средним диаметром 8—15 км, а в некоторых случаях достигает исключительных размеров. Так, например, у тайфуна Кармен (1960) диаметром 1500 км и высотой 15 км был глаз эллиптической формы 320 км в поперечнике. Скорость ветра в тропическом циклоне — до 400 км/ч. При этом воздух приобретает необычную плотность. По выражению капитана одного из кораблей, попавших в тайфун, на нос его судна обрушился ветер, «сделанный из металла».

Циклоны и связанные с ними ураганы, тайфуны, смерчи — дело не космическое, а земное. Однако их «катастрофическая энергия» вызывает ассоциации с внеземными силами. Вот как описывает Христофор Колумб (тот самый) первую встречу европейских мореплавателей с ураганом: «Никогда я не видел море столь вздыбленным, столь ужасным, настолько покрытым пеной. Ветер не давал возможности продвигаться вперед… не позволял выйти из бухты. Поверхность моря казалась кипящей, словно вода в котле на большом огне… Ужас вселяла в нас эта буря, вода казалась багрово-красной, кровавой. Небо и море пылали днем и ночью, словно вокруг был ад, огненные искры раскалывали небо… это был настоящий потоп. Люди выбились из сил, они были настолько изнурены, что предпочитали смерть. Корабли теряли шлюпки, якоря, такелаж, они потеряли управление…»

Офицер французского фрегата «Юнона», захваченного тайфуном в Южно-Китайском море в 1868 году, оставил следующее описание:

«Внезапно воцарилось абсолютное молчание, которое можно сравнить только с тишиной после взрыва мины или с безмолвием только что взятого приступом бастиона. Это спокойствие центральной зоны, спокойствие внезапное и страшное, которое вызывает скорее изумление, чем ощущение безопасности, настолько оно кажется противоестественным. Птицы, рыбы, саранча падали со всех сторон, и электрическое состояние атмосферы вызывало головокружение, которое никто из нас никогда не испытывал, выражавшееся в необычном оживлении у некоторых моряков, обычно очень сдержанных. В эту своего рода воздушную бездну были затянуты массы птиц. Среди них было много принадлежавших к семейству голенастых, и это вместе с насекомыми и обломками растений доказывало, что тайфун прошел над островами».

Так подтверждается биологическое значение циклонов. Они способны переносить на огромные расстояния семена растений, а иногда — довольно крупных животных. По-видимому, именно эти ветры содействовали заселению многих вулканических и коралловых островов, возникавших в просторах океанов. А ураган 1865 года действительно принес на Гваделупу пеликанов, ранее там неизвестных.

Знаменитый Великий ураган в октябре 1780 года уничтожил город Саванну-ла-Мар в штате Джорджия, США, находящийся на атлантическом побережье, немного севернее полуострова Флорида. На море поднялись небывалой высоты волны. Они сметали любые препятствия, заливая и разрушая город. Через 7 дней буря достигла максимальной силы. Она совершенно опустошила остров Сент-Люсия. Под развалинами погибло 6000 человек. Утонул весь английский флот, стоявший на якоре у острова. Море здесь поднялось так высоко, что попросту затопило корабли, а один из них подняло на гребень гигантской волны и бросило на морской госпиталь, разрушив здание тяжестью судна. Затем ураган направился к острову Мартиника, где было потоплено 40 французских транспортных судов, перевозивших 4000 солдат. Были опустошены расположенные к северу острова Доминика, Сент-Эстатиус, Сент-Винсент, Пуэрто-Рико и потоплено еще много кораблей, оказавшихся на пути циклона.

В ночь на 13 ноября 1970 года невероятный по силе тайфун обрушился на прибрежные районы Республики Бангладеш. Поднятая ветром мощная волна высотой 8 м прошла над цепью густонаселенных островов. Это была колоссальная водяная стена, кипящая и бурлящая, огромный водяной вал, который выбросил океан. Сметая все на своем пути, она ударила по побережью и вместе с ураганным ветром принесла катастрофические разрушения. Несколько часов эти острова и часть материкового побережья находились под водой. Последствия тайфуна были ужасны: сорванные мосты, разрушенные шоссейные и железнодорожные магистрали, целые поселки, уничтоженные, стертые с лица земли вместе с жителями. По сообщениям прессы, от тайфуна пострадало в общей сложности более 10 млн человек. Количество погибших превысило полмиллиона, а по некоторым сведениям, достигло и миллиона человек. Это, возможно, одно из самых сильных стихийных бедствий за всю историю человечества.

В канун 1975 года тропический циклон Трэйси почти полностью разрушил столицу северной территории Австралии, город Дарвин с населением 44 тыс. человек. Скорость ветра достигала 260 км/ч. Ураган срывал крыши с домов, словно мячики, перебрасывал но улицам туристские автобусы. Многочисленные коттеджи разваливались под напором ветра, как карточные домики. Но едва ли более устойчивыми оказались административные здания и многоэтажные отели. Деловой центр Дарвина превратился в горы щебня и обломков. Была уничтожена расположенная близ города крупная военно-морская база, несколько судов затонуло.

А у мыса Доброй Надежды (южная оконечность Африки) во время урагана 1922 года были зарегистрированы волны высотой до 30 м, а в открытом океане — 36–37 м! Волны становятся просто огромными при совпадении штормовых и обычных астрономических приливов, обусловленных действием Луны и Солнца. Именно такой штормовой прилив в результате урагана, совпавший по времени с обычным приливом, вызвал в 1876 году гигантское наводнение на побережье Бенгальского залива, во время которого вода поднялась на 12–13 м. Утонуло около 100 тыс. человек и столько же погибло от последовавшей эпидемии. В 1737 году на том же побережье Бенгалии при наводнении погибло 300 тыс. человек.

Тайфуны обычно сопровождаются ливневыми дождями чрезвычайной силы. Интенсивность ливней иногда приводит даже к изменению солености морской воды вокруг островов. В 1906 году во время урагана на острове Ямайка за четверо суток выпало 2,43 м воды, а в Техасе — 0,58 м в одни сутки. Сравним это со средним количеством осадков в наших широтах — 0,5–0,7 м в год — и все станет вполне ясно. Такие дожди могут вызвать чудовищные наводнения. В 1899 году на маленький остров Пуэрто-Рико, размером примерно 90 × 50 км, в результате урагана обрушился ливень общим весом 2,6 млрд тонн.

Интересное явление природы — смерчи, или торнадо. Их порождают вихревые образования в облаках, являющиеся маленькими ураганами. Смерч как бы свешивается из материнского облака в виде гигантской вращающейся воронки. Там, где ее конец касается земли, начинается нечто страшное. Во внутренней полости смерча давление всегда понижено, поэтому туда засасываются любые предметы. Смерч, разыгравшийся однажды в Канаде, понизил уровень озера на 60 см. Удалось подсчитать, что он засосал более полумиллиона тонн воды.

Во время московского смерча 1904 года была уничтожена роща вековых деревьев. В Сокольниках он прорубил просеку шириной в 400 шагов. А в районе Мытищ подхватил в воздух мальчика и «приземлил» его живым и невредимым в Сокольниках. Этот паренек оказался не единственным счастливым путешественником по воздуху. Известно, что один из московских городовых был поднят с места несения службы и отправлен в 100-метровый перелет. Вряд ли он сверху продолжал следить за порядком в городе!

В Северной Америке смерчи считаются «национальным явлением». Среди многочисленных американских смерчей самым мощным из зарегистрированных был Ирвингский, случившийся 30 июня 1879 года на севере штата Канзас. Он был такой силы, что скрутил в аккуратный сверток железнодорожный мост длиной 75 м и утопил его в реке. Переносил он с места на место тоже не мальчиков, и даже не городовых. Он перенес… церковь в городе Доусон-Миллз. Храм поднялся, пролетел четыре метра и еще метра два полз по земле, пропахав глубокую рытвину.

Самые большие разрушения приносят так называемые расплывчатые смерчи, имеющие подчас гигантские размеры. Иногда их принимают за катящиеся по земле тучи. Ширина смерча Мэттун, промчавшегося в мае 1917 года по штатам Иллинойс и Индиана, равнялась 500 км, тогда как диаметр обычных смерчей колеблется от сотни метров до нескольких километров. Такие смерчи могут оперировать целыми поселками!