Знание-сила, 2000 № 04 (874)

Жил да был в античной Элладе прославленный мудрец Платон. Он был учеником самого Сократа, великим философом, но для нашего повествования существенно то, что он впервые описал пять правильных геометрических тел, с тех пор именуемых Платоновыми многогранниками. Это тетраэдр (известный нам по молочным упаковкам), куб, октаэдр, икосаэдр и пентагон-додекаэдр. И у всех у них грани – это правильные треугольники, квадраты или пятиугольники. Иных правильных многогранников не обнаружено и по сию пору, и вовсе не потому, что у математиков, которые на пару столетий или тысячелетий моложе Платона, не хватало пространственного воображения, а просто тго причине принципиальной невозможности существования таковых тел в нашем пространстве (на что Платон и указал).

Античные философы питали огромное уважение к числам как таковым, тщательно их исследовали, искали их божественный или мистический смысл, пытаясь через них постичь гармонию природы. То же самое к геометрическим фигурам и телам. И они обнаружили многие замечательные свойства и чисел, и фигур. Вспомним хотя бы знаменитые «пифагоровы штаны».

Немало сил античные мудрецы и их последователи положили, чтобы проникнуть в тайную суть правильных многогранников. Для чего они? Ведь не только же для того, чтобы через два с лишним тысячелетия после Платона молоко расфасовывать в картонные тетраэдры?

Над этой загадкой мучился и великий Иоганн Кеплер. Уважая своих античных учителей, считавших, что все небесные сферы непременно должны гармонично звучать, он попытался построить эти сферы с помощью Платоновых многогранников, и надо сказать, это у него неплохо получалось, по крайней мере до тех пор, пока он не отрешился от «музыки небесных сфер» и не сформулировал свои знаменитые законы движения планет.

Интересное продолжение эта проблема получила в наши дни. Был открыт природный феномен КПЛВ (короткоживущие подкоровые локальные возмущения, см. журнал «Знание – сила», 1991, №Ne 5 и 6). Продолжая исследовать этот феномен, автор открытия Эдуард Бородзич установил, что КПЛВ генетически связаны с так называемыми кольцевыми структурами на поверхности Земли (а это – гигантские горные хребты планетарного масштаба, наземные и подводные, впадины. разломы и т.л.) Выяснилось, что их радиальный компонент имеет отнюдь не произвольные размеры, его значения подчиняются некоему порядку (дискретность размеров радиусов и их происхождение помогли объяснить специалисты кафедры теории упругости МГУ).

Идея того, что структуры литосферы имеют геометрическую упорядоченность, привлекала внимание многих исследователей на протяжении более ста шестидесяти лет, начиная с выдающегося геолога прошлого столетия Чарлза Лайеля. Анализировалось расположение горных хребтов, границ материков и так далее – того, что сейчас называют линеаментами. Высказывались догадки, что линеаменты совпадают с дугами больших кругов, которые между собой пересекаются, образуя правильную сетку из четырехугольников, пятиугольников и т.п. Однако строгий количественный анализ этой «геометрии» не проводился: раньше геология была наукой описательной. А затем идеям упорядоченности был нанесен жестокий удар: появилась теория тектоники плит, из которой следовало, что основа земной тверди – плиты – на месте не стоят, перемещаются по поверхности нашей планеты по довольно замысловатым траекториям. Какая тут может быть упорядоченность?

Однако внимательное рассмотрение феномена КПЛВ показало, что порядок все-таки должен быть. И коллега Бородзича Павел Беспрозванный проделал гигантскую работу по обсчету планетарной сети линеаментов (ПСЛ), по их грамотному математическому анализу. И в результате выяснилось, что ПСЛ прекрасно согласуется с некими геометрически правильными сетками («масками»). Оказалось, что с элементами единой для всей Земли геометрической маски практически совпадают и осевые линии большинства срединно-океанических хребтов, и границы литосферных плит, и прочее. А маска – это и есть, грубо говоря, набор ребер правильных Платоновых многогранников. В структуре ПСЛ наиболее четко проявились икосаэдр и пентагон-додекаэдр (последний хорошо знаком всем футбольным фанатам: именно таков нынче футбольный мяч). Для скептиков рад сообщить: для этих многогранников мера доверия по критерию совпадения составила 0,9999999 (ноль – отсутствие совпадения, единица – полное совпадение).

Логичен вопрос: почему же ПСЛ образует Платоновы многогранники? Эдуард Бородзич дал свой ответ.

По его мнению, это происходит из-за особенностей строения Земли.

Тело Земли подразделяется на несколько геосфер: земную кору (от поверхности до примерно сорока километров); мантию (твердые каменистые породы с большей, чем у коры, плотностью до глубины 2900 километров); внешнее ядро, расплавленное и простирающееся от 2900 до 4900 километров, плотность его примерно 10 граммов на кубический сантиметр; и внутреннее ядро плотностью более 15 граммов на кубический сантиметр, которое, несмотря на высокие температуры, находится в твердом состоянии, и виной тому – чудовищные давления, свыше трех миллионов атмосфер.

Внутреннее ядро играет роль гигантской печки, нагревающей прочие геосферы; температура в центре Земли, по некоторым оценкам, порядка 10 тысяч градусов Кельвина. Естественно, что от подобных теплопотоков в жидком внешнем ядре идут процессы, как в любой порядочной кастрюле, образуя конвективные ячейки: нагретое твердым ядром вещество всплывает вверх, омывает мантию, охлаждается, опускается вниз. Нелишне тут вспомнить простенький опыт: на обыкновенную сковороду плеснули растительного масла и поставили на огонь. Через некоторое время оказалось, что слой масла «самоорганизовался», в нем образовалась упорядоченная сетка из конвективных ячеек – некая сотовая конструкция. Подобные процессы идут и в жидком внешнем ядре Земли. Но поскольку это ядро – не плоская сковорода, а шаровой слой, в нем образуются не шести-, а трех-, четырех- и пятиугольные ячейки, которые в своей совокупности могут сформировать на сфере только пять типов структур, тех самых, что были описаны Платоном.

Конвективные ячейки довольно устойчивы; стало быть, в течение тысячелетий и даже миллионов лет они выносят расплавленные вешества из недр к границам мантии, где эти вещества, остывая, что-то оставляют, а что-то растворяют и уносят с собой. И вполне возможно, что на границах соседних конвективных ячеек к своду мантии «пристывают» некие вещества, выделившиеся из расплава внешнего жидкого ядра. То есть там, где расплавленные вещества двух смежных ячеек «выныривают» из глубин, образуется утолщение на нижней границе мантии, эдакий рубец из отвержденного вещества жидкого ядра. Это приводит к локальному утолщению мантии, а утолщение как-никак «плавает» во внешнем ядре, стало быть, жидкое внешнее ядро в полном соответствии с законом Архимеда стремится его вытолкнуть вверх. Вот вам и примитивно описанный процесс горообразования, в результате которого горные хребты просто обязаны трассировать фаницы конвективных ячеек. Но как было ранее сказано, ячейки – это треугольники, квадраты или пентагоны. Поэтому на поверхности Земли линеаменты повторяют те же структуры.

На схеме показаны горячие (4 и 6) и холодные (5) потоки„ которые пронизывают внешние оболочки Земли и от границ внешнего ядра планеты через мантию (3 и 2) доходят до коры (I).

Наша планета в разрезе 1. Твердое внутреннее ядро 2. Жидкое внешнее ядро 3. Мантия

Естественно, динамичные структуры внешнего ядра воздействуют на мантию и переменным давлением. И в зонах максимальных напряжений в мантии возникают зоны повышенной проницаемости, переходящие наверху в сеть коровых разломов.

Но как же быть с упомянутой уважаемой концепцией тектоники плит, казалось бы, неизбежно разрушающей глобальную упорядоченность масок? Действительно, горизонтальные перемещения плит разрушают глобальную упорядоченность, однако на сохранившихся кусках-фрагментах локальная упорядоченность остается. Не следует буквально понимать, что все линеаменты образуют на поверхности Земли единую структуру, соответствующую, скажем, пентагон-додекаэдру. В том-то и сложность выполненного анализа, что на поверхности Земли прослеживается некая совокупность линеаментов, образующих множество масок, сгенерированных в разные времена, в разных условиях и в разных районах. Дело в том, что конвективные ячейки. самоорганизующиеся в жидком ядре, хотя и весьма «живучи», но все- таки нестабильны. Это значит, что через какое-то время они распадаются, перемещаются, трансформируются, чем очень затрудняют анализ всего этого явления. Поэтому ученые были вынуждены проводить анализ не только современных, «юных» линеаментов, но также и древних. Оказалось, что и палеоструктура ПСЛ также упорядочена по Платоновым mi lororpai тикам.