Как люди изучали свою Землю

Примерно так же образуются и некоторые землетрясения. Земные слои в большинстве своем тоже ведь не находятся в неподвижности. Особенно в горных районах. Одни из них медленно опускаются, другие поднимаются. Часть — сжимается, изгибается, растягивается. Вещество земли обладает упругостью. И чем оно плотнее в глубину, тем его упругость больше. Деформации накапливают и накапливают в слоях потенциальную энергию. Потом наступает момент, когда слой, накопивший слишком много энергии, не выдерживает и лопается. Возникает катастрофическое землетрясение. По классификации сейсмологов оно называется тектоническим. В результате движения больших масс земной коры на поверхности земли вспучиваются горы, образуются глубокие разломы. Меняется тектонический рельеф планеты.

Бывают землетрясения и не столь сильные, связанные с извержениями вулканов, с обвалами в подземных пещерах и в горах. Возникают они и от неразумных взрывов на поверхности земли атомных и термоядерных бомб.

Ученые оценивают силу землетрясений по двенадцатибалльной шкале. Землетрясения до трех баллов — пустяк. Даже не почувствуешь. При пяти — могут полопаться стекла в рамах. При семи — сыплется вовсю штукатурка, а плохо построенные дома норовят и сами развалиться. Десятибалльные толчки разрушают не только дома, но и мосты. Расползаются плотины, дамбы. С гор спускаются оползни и происходят сильные обвалы. Землетрясение в двенадцать баллов — это сильнейшее стихийное бедствие. Рушится все. Изменяются даже русла рек...

Почти сто тысяч подземных толчков происходит на земле каждый год. Из них едва ли не тысяча сопровождается разрушениями. Но не только злому делу разрушения служат землетрясения.

В начале 1889 года немецкий геодезист Ребер Пашниц изучал влияние притяжения Луны и Солнца на движение земной коры. Он установил в глубоком подвале Потсдамской обсерватории горизонтальные маятники, которые отклонялись от своего среднего положения при приливах в одну сторону, а при отливах — в другую. При этом самописец вычерчивал на бумажной ленте плавную кривую линию. И вдруг 18 апреля 1889 года на плавной кривой появились сильные колебания, которые длились примерно полтора-два часа.

Что такое? В чем причина? Никаких видимых сотрясений в окрестностях подвала не наблюдалось. В тот же день через несколько часов телеграф принес известие, что буквально за несколько минут до начала зарегистрированных колебаний в Японии произошло страшное разрушительное землетрясение. Но от островной империи до Потсдама 9000 километров?..

Отпечаток древнего ящера.

И все-таки вполне естественно было высказать гипотезу о том, что колебания маятников были вызваны упругими волнами, которые возникли в земле под влиянием землетрясения и распространились через внутренние твердые слои планеты. Дальнейшие наблюдения подтвердили предположение. Были зарегистрированы толчки еще от нескольких сильных землетрясений, происходивших в удаленных зонах Земли. Таким образом было сделано важное открытие, что Земля является проводником упругих колебаний. Причем скорость распространения их не постоянна, а зависит от плотности слоев в глубине, по которым упругие волны пробегают.

Давайте проделаем еще один опыт. Вот на земле лежит длинный и тяжелый стальной рельс. Приложите к его торцу ладошку и попросите товарища стукнуть по противоположному концу рельса молотком. Сам-то рельс при этом, конечно, не двинется. Но вы после удара молотком ощутите ладонью легкий толчок. Это с другого конца прибежала к вам упругая, сейсмическая волна — колебание. Точно такая же, какие распространяются и в теле нашей планеты. Тряхнет где-нибудь в одном месте земную кору, сдвинутся с места частицы, передадут свое движение соседним, те — своим соседям. И побежит упругое колебание в разные стороны от очага сотрясения.

Если бы земля состояла из однородного вещества, скорость распространения сейсмических волн с глубиной бы не менялась. Но в недрах на пути волн встречаются слои разной плотности. В одних, более плотных, скорость больше, в других, менее плотных, — меньше. Встречая границы разделения плотностей, волны отражаются, часть из них возвращается к поверхности земли. Другие же преломляются и идут дальше. Казалось бы, все просто. Лови на поверхности отраженные и преломленные волны горизонтальным маятником, и вся картина сейсмической жизни планеты как на ладони.

На самом деле все, конечно, далеко не так легко. Собственные движения маятников так запутывали и усложняли записи, что сделать какие-нибудь заключения об истинном характере движения частиц земной поверхности было просто невозможно. Нужно было прежде всего сконструировать надежный прибор — сейсмограф.

Эту задачу решил русский ученый академик Борис Борисович Голицын. В конце ноября 1906 года в подвале Пулковской обсерватории он открыл временную сейсмическую станцию. Причем все его сейсмографы дали отчетливые и ясные записи зарегистрированных землетрясений.