На зорі людської культури відповіді були прості. Людина ще так мало знав тоді! Саме тому все незрозуміле, все невідоме, все, що не підкорялося його влади, він пояснював дією чудесних, надприродних сил. Світ для людей давнини був населений казковими істотами і управлявся казковими силами.
Ясноликий Феб-Аполлон мчав по небу у вогняній колісниці, Еол, повелитель вітрів, випускав їх на прогулянку зі своєї таємничої печери, кульгавий Гефест гуркотів в підземній кузні, і полум'я його горна світилося над вершинами вулканів. Духи каменів, струмків, дерев ввижалися людині на кожному кроці. Не знаючи законів природи, він простодушно уявляв собі світ таким, яким бачив його. Він думав, що плоску, як млинець, Землю, оточену кільцем океану, покриває твердий звід неба, а на цьому небі, як гвоздики в оббивці меблів, блищать зірки. Здавалося, такий порівняно нескладний світ не надто вже й важко було влаштувати, особливо якщо припустити, що цим займається вища, надприродна сила.
І ось в Юдеї, на Аравійському півострові, у племені первісних пастухів і хліборобів виникла наївна легенда про створення світу. Працюючи з ранку до вечора шість днів, іудейський бог Ягве створив все існуюче. Спочатку - світло, потім відділив суходіл від наповнювала світ води, потім, коли Земля була приведена в певний порядок, він з невеликим запізненням створив джерела світла - Сонце і зірки.
Як не простий був мир в поданні древніх, первісних пастухів, їм все ж здалося, що впоратися з його створенням за шість днів - робота не легка.
Іудейська легенда стверджує, що всемогутній і всесильний Ягве в кінці кінців втомився і на сьомий день змушений був влаштувати собі відпочинок.
Йшли століття і тисячоліття. Люди крок за кроком розгадували таємниці природи, осягали її закони. Знання, здобуті людиною, все ширше розсовували перед ним рамки навколишнього світу. І ось виявилося, що Земля не коржик, а величезний вертиться куля, замість кришталевого зводу неба відкрилися безмежні простори Всесвіту з міріадами гігантських сонць, блискучих в неймовірному віддаленні.
Ось так уявляли собі Землю і небесне склепіння над нею три з гаком тисячі років тому в стародавньому Вавилоні.
Людина давно відібрав блискавку у Зевса і Перуна. Її могутню силу він уклав і дроти електропередач. Він збагнув закони, які управляють невидимим світом атома, польотом птаха і рухом планет. Але стара легенда, перейшовши з іудейської релігії в християнську, дожила до нашого століття. І не так уже й давно - в дореволюційній школі хлопчики і дівчатка, тільки що від вчителя фізики дізналися про закон всесвітнього тяжіння, а від учителя географії про те, як протягом мільйонів років утворювалися на земній кулі гори і моря, на наступному уроці в тих же класах, за тими ж партами повинні були слухати розповіді священика про створення світу в шість днів.
Сьогодні в школі вчать тому, що відкрито наукою, вільною від забобонів. І самі питання, які цікавлять наших школярів, показують, що їм вже багато чого зрозуміло і знайоме. Хлопчик, запитувач, як утворилася Земля, мабуть, вже уявляє собі, що її ніхто не створив відразу такий, як вона є, що вона розвивалася і змінювалася довго і поступово.
Той, хто запитує, розігрівається чи земну кулю, напевно дещо вже чув про теорію походження земної кулі. Але хлопцям хочеться знати докладніше: яка ж наша планета Земля?
Про це ми і поведемо тут розповідь.
Третя за рахунком від Сонця планета, віддалена від нього на сто сорок дев'ять мільйонів кілометрів, мчить по своїй орбіті зі швидкістю тридцяти кілометрів на секунду. Це і є наша Земля. Маленька в порівнянні з далекими планетами-гігантами, вона за людськими масштабами все ж величезна.
Людина багато вже дізнався про Землю: він виміряв і найвищі гори, і найглибші океани, і товщу земної атмосфери, і протяжність земних рівнин. Він перетнув пустелі і гірські кряжі, спустився в кратери вулканів, проник в морські глибини, піднявся за хмари.
Але вглиб Землі людина майже не проник. Найглибші шахти і рудники йдуть в Землю на два з половиною кілометри, найглибші нафтові свердловини просвердлили її на дванадцять кілометрів. Але ж далі вглиб, до центру Землі, лежать ще шість з гаком тисяч кілометрів.
У XVII столітті існувала думка, що в центрі нашої планети палає вогонь, а навколо нього в товщі Землі приховані озера і річки, від яких беруть початок наші моря і океани.
Що ж там, в цих глибинах, в самому серці нашої планети? У фантастичній повісті французького письменника Жюля Верна професор Ліденброк спускається в кратер вулкана Гекли і після багатьох пригод повертається на поверхню Землі. Підземні вулканічні сили викидають його назовні. Але він виявляється вже не на півночі, не в Ісландії, а на півдні, в Сицилії, в кратері іншого вулкана - Етни.
Погано довелося б бідному професору, якби він дійсно потрапив у внутрішні частини Землі! Погано тому, що, як ви зараз побачите, умови там не дуже-то підходять для прогулянок.
Зовнішня оболонка Землі складається з порівняно легких кам'янистих порід. Її називають земною корою. Земна кора не скрізь однакової товщини: тридцять-сорок кілометрів на материках, до сімдесяти кілометрів на гірських областях, від десяти до п'ятнадцяти кілометрів на дні океанів.
Але в порівнянні з усією громадою нашої планети земна кора так само тонка, як яблучна шкірка в порівнянні з яблуком. Земна кора має шарувату будову. Самий верхній шар складають осадові породи, що утворилися з відкладень на дні морів.
Під осадовими породами лежить шар граніту. Він утворює товсту, важку підкладку під усіма материками і океанами, за винятком найглибших западин морського дна. Під гранітним шаром лежить шар базальту. Він ще важче, ще масивніше.
Нижче базальту починається внутрішня оболонка Землі - мантія. Вона простягається на глибину в дві тисячі дев'ятсот кілометрів. Далі вже починається область, звана ядром.
Земне ядро таке велике, що воно саме по собі могло б бути планетою цілком пристойних розмірів. Його діаметр на десять кілометрів більше діаметра Місяця. Ядро складається з того ж речовини, що і мантія, але тільки воно набагато щільніше.
Тут мені доводиться на час перервати розповідь, тому що зі мною вступає в суперечку нетерплячий читач.
- Ну добре, - каже він. - І це все, що відомо про будову Землі?
- Ні, - відповідаю я. - Вчені з'ясували ще багато. Вони знають, яка щільність речовини в цих недоступних оку глибинах, які там панують тиску, в якому стані знаходиться речовина в цих незвичайних, ніколи не зустрічаються на поверхні Землі умовах. Наприклад.
- Стривайте, - перебиває читач, - ви ж самі говорили, що людина навіть в товщу земної кори проник всього лише на шосту або восьму частку її глибини. Ніхто ніколи не бачив ні мантії, ні ядра. Звідки ж все відомо?
- Є народна казка про Верліока. Верлиока міг бачити землю наскрізь і завдяки цьому виручав свого друга, героя казки. Вчені, що досліджують будову земної кулі, теж мають Верліока, який допомагає їм бачити Землю наскрізь, але це не казка, це бувальщина. Свого Верліока вони називають сейсмографом.
Сейсмограф - дуже точний прилад, який відчуває і записує підземні коливання. Кожен день і навіть кожну годину десь на Землі, в результаті зрушень в надрах Землі, відбувається землетрус. Ми помічаємо сильні, а сейсмограф відзначає навіть найслабші, навіть ті, що відбулися за тисячі кілометрів. У тому місці, де стався землетрус, виникають пружні хвилі. Вони розходяться в різні боки - і вшир і вглиб. Деякі з них перетинають на своєму шляху і мантію і ядро, а потім, десь в іншій півкулі, проникають в кору.
Ці хвилі схожі на ті, якими поширюється звук. Виходить, що наш Верлиока-сейсмограф не бачить, а "чує" Землю наскрізь. Його чутливий механізм креслить хвилясті лінії, з разючою точністю показують силу, і частоту підземних коливань. Ці записи розповідають вченим, де проходили хвилі, в якому місці, на якій глибині вони потрапили в більш щільну і пружну середу, скільки десятків і тисяч кілометрів вони в ній пройшли.
Саме сейсмограф і показав, що на глибині 2 900 кілометрів починається межа щільного ядра, де кам'янисте речовина під впливом високого тиску різко змінює свої властивості і стає схожим на метал.
Звичайно, у дослідників, крім Верліока, є й інші союзники. Ці союзники - знання, накопичені багатьма поколіннями вчених: фізиків, хіміків, математиків, астрономів, географів, геологів.
У ЗЕМНИХ ГЛИБИНАХ
Перш майже всі вчені так і думали, але вони не враховували жахливих тисків в земних надрах. Під такими тисками навіть при температурі в дві-три тисячі градусів речовина не може розплавитися. Воно не тверде і не рідке, воно в особливому стані: в одних випадках поводиться, як тверде, пружне тіло, начебто стали, а в інших випадках - як дуже в'язка, густа, тягуча маса.
Наприклад, сейсмічні хвилі, що виникають під час землетрусу, розповсюджуються в земних глибинах так, ніби Земля - сталева кулька, а обертання навколо осі, що триває мільярди років, поступово сплюснуло Землю біля полюсів так, немов вона з в'язкою, тягучою смоли.
- Ну гаразд, - каже читач, - чому всередині Землі виникло таке високий тиск, це зрозуміло. Про силу тяжіння ми і в школі проходимо. Але ось звідки взялася температура в тисячі градусів? Може, Земля раніше була розпеченій, а потім охолола зовні?
Виверження вулканів - один із проявів грізних підземних сил. Пам'ять про великих виверженнях зберігається століттями. На цьому малюнку, зробленому художником XVIII століття, зображено страшне виверження на одному з Молуккських островів. Гора при цьому виверженні розкололася на шматки, які впали в море.
- Ні. Спочатку Земля не була розпеченій, тому що вона утворилася з міріад твердих холодних частинок, величезним роєм оточували Сонце. Висока температура в тисячі градусів виникла всередині холодної планети пізніше, і ось яким чином.
Серед інших речовин в Землі є речовини, які повільно, атом за атомом, перетворюються в важкий метал свинець і легкий газ гелій. До таких речовин відносяться уран, торій, актиній, радій і інші. Хоча б в малих кількостях вони розпорошені у всіх гірських породах на землі. При цьому перетворенні виділяється тепло. З глибин земної кулі воно не може піти в простір, і тепла поступово нагромаджується все більше і більше. Кажуть, з крапельок океан збирається. Хоча радіоактивні перетворення йдуть дуже повільно, все ж за мільярди років тепла накопичилося стільки, що воно розігріло Землю зсередини на тисячі градусів.
ЗЕМЛЯ РОЗВИВАЄТЬСЯ ДАЛІ
У твердому і в той же час не твердій речовині Землі відбуваються зміни, повільно діють могутні внутрішні сили. Відлуння того, що відбувається всередині планети, доходять з глибини і до нас, на поверхню. Спостереження, які ведуться вченими з року в рік, показують, що в одних містах земна кора повільно, ледь помітно опускається, а в інших - піднімається.
Піднімається, наприклад, Скандинавський півострів, опускаються Північна Німеччина, Бельгія, Голландія. Якби голландці не вели безперервної боротьби з морем, захищаючи сушу міцними греблями, на більшій частині їх країни гуляли б морські хвилі, тому що Голландія вже опустилася нижче рівня моря. На дні Північного моря вчені знайшли западини. Це колишні русла Рейну та інших великих річок, що протікають тут в ті часи, коли тут була ще суша. "Затонулі" русла розповіли нам багато цікавого. Наприклад, - що острови Великобританії були колись частиною материка і Темза впадала в Рейн.
Киньте шматочок цукру в чашку з водою. Він відразу ж піде на дно. Киньте той же шматочок цукру в чашку з киселем або з рідкої кашею. Він теж врешті-решт потоне, якщо у вас вистачить терпіння чекати і ви не потопите його ложкою.
В'язке речовина земної кулі має складний склад, в ньому перемішано безліч різних речовин, важких і легких. За законами фізики важкі речовини повинні опускатися вниз, лёгкіе- спливати. Це і відбувається, хоча і неймовірно повільно, в надрах Землі. Там, де зібралося більше легких речовин, вони піднімаються і тиснуть знизу на земну кору. Там, де "тоне" скупчення важких речовин, земна кора прогинається і осідає. Від цих підйомів і опускань в ній утворюються тріщини, зсуви, розломи. Іноді під такою тріщиною слабшає тиск. Розпечене речовина в цьому місці відразу ж з вузького стає рідким, більш текучим і рухомим. І тоді сусідні, як і раніше стислі ділянки мантії видавлюють його вгору, в тріщини. Там воно застигає, кристалізується і утворює ті різноманітні мінерали, які ми зустрічаємо на Землі.
Це показує, що наша планета, що живиться своїми власними джерелами енергії, продовжує розвиватися і перетворюватися. У земній корі і зараз відбуваються зміни: вона формується, росте, потовщується. З надр планети в неї і зараз надходять запаси речовини, з яких знову утворюються гірські породи, народжуються корисні копалини.
Звичайно, ще не до кінця розгадані таємниці земних глибин, але наука йде вперед, невідступно і поступово вона буде проникати все більше в ці таємниці, розширюючи знання людей про надра нашої планети.
Малюнки С. Пивоварова.