Том Джексон - Взламывая планету Земля

Шкала Рихтера, разработанная Чарльзом Рихтером в 1935 году, измеряет энергию, выделяющуюся при землетрясении. Человек, застигнутый врасплох землетрясением, думает совсем не о силе толчков, а о том, когда они прекратятся. После землетрясения остается разруха и опустошение, а сила, ответственная за него, уже не имеет большого значения для уцелевших. Однако это имеет значение для сейсмологов, потому что землетрясения для них — основной источник данных. Землетрясения создают сейсмические волны, которые прокатываются по всей планете. Волны образуются, когда подземных сил достаточно, чтобы разрушить горные породы. Когда напряжение спадает, породы смещаются под землю. Миллиарды тонн твердых пород, внезапно пришедших в движение, создают волны давления, которые, словно круги на воде, расходятся во всех направлениях. Достигая поверхности земли, они заставляют ее сотрясаться или качаться из стороны в сторону. Большинство зданий плохо приспособлены к силам такого рода, поэтому они могут дать трещину или обвалиться.

Землетрясения с наибольшей вероятностью происходят там, где уже есть трещины в земной коре. Однако до сих пор невозможно предсказать, когда и где они произойдут. С каждым толчком меняется баланс силы продольных толчков, действующих на систему разлома. Однажды это опять произойдет в новом месте, и тогда вся система снова сместится. Сейсмологи продолжают поиски надежного способа прогнозирования землетрясений — так они смогут спасти множество жизней (и сэкономить миллиарды долларов). Изобретение шкалы Рихтера стало первым шагом в этом направлении.

Землетрясение с магнитудой выше 5 баллов может нанести урон зданиям. Землетрясение с магнитудой выше 9 баллов разрушит все до основания.

До Рихтера лучшие сейсмологи могли лишь определить, насколько далеко распространяются волны от землетрясения. Эффективность этих измерений возросла с изобретением надежных сейсмографов в 1920-х годах. Сейсмологи доказали, что одновременно с силой землетрясения увеличивается амплитуда сейсмической волны. Рихтер, опираясь на работу других, разработал способ преобразования наблюдаемых амплитуд в простую логарифмическую шкалу. Он установил магнитуду 1 как едва ощутимую человеком, а каждая последующая магнитуда была в 33 раза сильнее предыдущей. В то время как в официальных сообщениях о землетрясениях приводят данные по шкале Рихтера, сегодня исследователи Земли используют похожую систему под названием «шкала моментных магнитуд».

В 1774 году астроном Невил Маскелайн измерил «притяжение» отвеса горы Шихоллион в Шотландии и использовал эти данные для вычисления плотности Земли. Его вычисления показали, что глубоко внутри планеты есть что-то твердое.

Инге Леманн получила за свое открытие много премий и наград. И у нее было много времени, чтобы насладиться своим успехом, — она прожила 104 года.

Общая плотность планеты гораздо больше средней плотности пород, выходящих на поверхность. Предполагалось, что дополнительный вес дает тяжелое ядро, скорее всего представляющее собой смесь железа и никеля. В 1926 году британский геофизик Гарольд Джеффрис представил этому точное доказательство. Судя по тому, что сейсмические волны блокировались ядром, он предположил, что ядро состоит из горячего расплавленного металла. В 1930 году датский сейсмолог Инге Леманн воспользовалась возможностью изучить крупное землетрясение в Новой Зеландии, произошедшее годом ранее, чтобы тщательно проанализировать, что же находится внутри Земли. Леманн увидела в данных сейсмограмм, что некоторые сейсмические волны отражаются от чего-то находящегося внутри жидкого ядра. Радиус жидкого ядра по Джеффрису составлял около 6800 км. Леманн предположила, что в жидком ядре существует внутреннее ядро радиусом около 2800 км. (Она определила размер ядра довольно точно, по данным на сегодня его радиус равен 2442 км.)

В 1940 году предполагалось, что внутреннее ядро, обнаруженное Леманн, представляет собой огромный шар из твердого металла. Он до сих пор горячий, достаточно горячий, чтобы расплавить железо, но большое давление внизу сохраняет его твердым. Внутреннее ядро вращается внутри расплавленного внешнего ядра. Предполагается, что вязкий переход от твердой части к жидкой делает внешнее ядро сложным водоворотом течений и вихрей. Это движение лучше всего объясняет, как создается мощное магнитное поле Земли, которое в Солнечной системе уступает только Юпитеру.

Сегодня минералы организованы по системе классификации Никеля-Штрунца, предложенной в 1941 году и с тех пор регулярно обновляемой.

1. Самородные элементы

Эта группа включает в себя элементы, встречающиеся в природе в чистом виде. К самородным элементам относятся металлы, такие как золото и серебро, и неметаллы, такие как сера и углерод (в форме алмаза, графита и угля).

2. Сульфиды

Этот класс состоит из соединений, содержащих ионы сульфида. Обычно эти ионы тесно связаны с металлами. Некоторые элементы этого класса представляют собой ценные руды. Пирит — сульфидный минерал класса, который ошибочно принимают за золото и называют «золотом дурака».

3. Галогениды

Эти минералы представляют собой соединения галоидов, таких как хлор, фтор и йод. Наиболее значимый из них — галит — минеральная форма хлорида натрия, хорошо известная в быту как поваренная соль.

4. Оксиды и гидроксиды

Большую часть минералов этого класса составляют простые оксиды и включают в себя медную и железную руду, а также лед, твердую форму воды. В дополнение к ним, сюда же входят некоторые драгоценные камни, например рубин и сапфир.

5. Карбонаты и нитраты

Этот класс представлен соединениями с ионами, состоящими из углерода и кислорода, реже азота и кислорода. Сюда входят кальцит и мелоподобные минералы в известняках. Нитратный минерал селитра — одна из составляющих пороха.

6. Бораты

Один из самых малочисленных классов в системе. Борат — это соединение, включающее в себя бор и кислород. Самый известный минерал класса — бура, которая используется в производстве чистящих средств.