20.08.2002, 13:36
Прочел сегодня интересную статью в журнале "Эксперт" про изменение формы Земли (http://www.expert.ru/expert/current/data/nauka.shtml).
Землю плющит и колбасит
Американские ученые обнаружили, что в последние четыре года наша планета стала "толстеть" по экватору. Последствия этого процесса предсказать пока трудно
Тигран Оганесян
Среди множества трюизмов, коими столь богата наша жизнь, аксиоматическое умозаключение "Земля - круглая", пожалуй, можно отнести к наиболее заезженным. О том, что наша планета имеет шарообразную форму, лучшие умы человечества догадались еще пару тысяч лет назад, а в ХХ веке "визуальное подтверждение" этого факта было со всей убедительностью продемонстрировано всем сомневающимся фотосъемками, сделанными разнообразными космическими аппаратами.
Однако, как удалось выяснить при помощи все тех же космических наблюдений и сделанных на их базе специальных вычислений, до идеальной сферы Земля все-таки не дотягивает: благодаря ее быстрому осевому вращению и наличию значительных объемов текучего расплавленного вещества внутри периметр планеты по экватору немного больше (точнее, всего на 0,3%), чем "высота" (от Северного полюса к Южному).
Тем не менее до самого недавнего времени считалось вполне установленным фактом, что этот небольшой дефект медленно, но верно нивелируется из-за так называемого процесса восстановления гравитационного (изостатического) равновесия, начавшегося примерно восемнадцать тысяч лет назад. Но совсем недавно Земля опять начала сплющиваться.
Слом тенденции
Причиной, инициировавшей тысячелетний процесс возврата к правильным геометрическим формам, стало окончание очередного Ледникового периода: по мере таяния льдов в околополярных зонах Земли происходит постепенный подъем поверхности (или, по-научному, "рост положительного рельефа"). Масштабы этого подъема могут показаться более чем скромными (скажем, по некоторым данным, в ряде регионов Скандинавии и Северной Канады положительный рельеф за год увеличивается в среднем на один сантиметр), но длительность и устойчивость этого процесса казалась такой, что, ceteris paribus, наши далекие потомки могли бы в один прекрасный день с удовлетворением запротоколировать его успешное завершение.
Геомагнитные измерения, которые с конца 70-х годов стали неотъемлемым атрибутом научно-исследовательских программ спутникового наблюдения, стабильно фиксировали выравнивание гравитационного поля планеты. В общем, с точки зрения мейнстримовских геофизических теорий гравитационная динамика Земли представлялась вполне прогнозируемой, хотя, разумеется, как внутри мейнстрима, так и за его рамками существовали многочисленные гипотезы, по-разному интерпретирующие средне- и долгосрочные перспективы этого процесса, а равно и то, что происходило в прошлой жизни нашей планеты. Довольно большой популярностью пользуется сегодня, скажем, так называемая пульсационная гипотеза, согласно которой Земля периодически то сжимается, то расширяется; есть сторонники и у "контракционной" гипотезы, постулирующей, что в долгосрочном плане размеры Земли будут уменьшаться. Нет единства у геофизиков и по части того, в какой фазе находится сегодня процесс послеледникового восстановления гравитационного равновесия: большинство специалистов полагают, что он довольно близок к завершению, но имеются и теории, утверждающие, что до его конца еще далеко или что он уже прекратился.
Тем не менее, несмотря на обилие разночтений, до конца 90-х годов прошлого века у ученых все-таки не было сколько-нибудь веских причин сомневаться в том, что процесс послеледникового гравитационного выравнивания живет и здравствует. Конец научному благодушию пришел довольно внезапно: потратив несколько лет на проверку и перепроверку результатов, полученных с девяти различных спутников, двое американских ученых, Кристофер Кокс из компании Raytheon и Бенджамен Чао, геофизик Годдардовского центра управления космическими полетами NASA, пришли к удивительному выводу: начиная с 1998 года, "экваториальный охват" Земли (или, как окрестили эту размерность многие западные СМИ, ее "толщина") вновь стал увеличиваться.
Зловещая роль течений океана
Статья Кокса и Чао, в которой декларируется "обнаружение крупномасштабного перераспределения массы Земли", была опубликована в журнале Science в начале августа 2002 года. Как отмечают авторы исследования, "длительные наблюдения за поведением гравитационного поля Земли показали, что у выравнивавшего его послеледникового эффекта в последние несколько лет неожиданно возник более мощный противник, примерно вдвое превосходящий его по силе гравитационного воздействия". Благодаря этому "таинственному противнику" Земля вновь, как и в последнюю "эпоху Великого Обледенения", начала сплющиваться, то есть с 1998 года в районе экватора происходит нарастание массы вещества, тогда как из полярных зон идет его отток.
Прямых измерительных методик, позволяющих обнаружить этот феномен, у земных геофизиков пока нет, поэтому в своей работе им приходится пользоваться косвенными данными, прежде всего результатами сверхточных лазерных замеров изменений траекторий орбит спутников, происходящих под влиянием колебаний гравитационного поля Земли. Соответственно, говоря о "наблюдаемых перемещениях масс земного вещества", ученые исходят из предположения о том, что именно они ответственны за эти локальные гравитационные колебания. Первые попытки объяснения этого странного явления и предприняты Коксом и Чао в упомянутой журнальной статье.
Версия о каких-либо подземных явлениях, например перетекании вещества в земной магме или ядре, выглядит, по мнению авторов статьи, довольно сомнительной: для того, чтобы подобные процессы возымели хоть сколько-нибудь значимый гравитационный эффект, якобы требуется куда более длительное время, чем смехотворные по научным меркам четыре года. В качестве возможных причин, обусловивших утолщение Земли по экватору, они называют три основных: океаническое воздействие, таяние полярных и высокогорных льдов и некие "процессы в атмосфере". Впрочем, последняя группа факторов ими также сразу отметается - регулярные замеры веса атмосферного столба не дают никаких оснований для подозрений в причастности тех или иных воздушных явлений к возникновению обнаруженного гравитационного феномена.
Далеко не столь однозначной представляется Коксу и Чао гипотеза о возможном влиянии на экваториальное вздутие процесса таяния льда в арктической и антарктической зонах. Этот процесс как важнейший элемент пресловутого глобального потепления мирового климата, безусловно, в той или иной степени может быть ответственен за перенос значительных масс вещества (прежде всего воды) от полюсов к экватору, но сделанные американскими исследователями теоретические расчеты показывают: для того, чтобы он оказался определяющим фактором (в частности, "перекрыл" последствия тысячелетнего "роста положительного рельефа"), размерность ежегодно растапливаемой с 1997 года "виртуальной глыбы льда" должна была бы составлять 10х10х5 километров! Никаких эмпирических свидетельств того, что процесс таяния льда в Арктике и Антарктике за последние годы мог принять подобные масштабы, у геофизиков и метеорологов не имеется. Согласно самым оптимистическим оценкам, совокупный объем растаявших льдин как минимум на порядок меньше этого "суперайсберга", следовательно, даже если он и оказал какое-то влияние на прирост экваториальной массы Земли, едва ли это влияние могло быть столь существенным.
В качестве наиболее вероятной причины, обусловившей внезапное изменение гравитационного поля Земли, Кокс и Чао рассматривают сегодня океаническое воздействие, то есть все тот же перенос больших объемов водной массы Мирового океана от полюсов к экватору, который, однако, связан не столько с быстрым таянием льда, сколько с некими не вполне объяснимыми резкими флуктуациями океанических течений, происходящими в последние годы. Причем, как полагают специалисты, главный кандидат на роль возмутителя гравитационного спокойствия - Тихий океан, точнее, циклические перемещения огромных водных масс из его северных регионов в южные.
Если данная гипотеза окажется верной, человечество в весьма скором будущем может столкнуться с очень серьезными изменениями мирового климата: зловещая роль океанических течений хорошо известна всем мало-мальски знакомым с основами современной метеорологии (чего стоит один Эль-Ниньо). Правда, вполне логичным выглядит и предположение, что внезапное разбухание Земли по экватору - следствие уже идущей полным ходом климатической революции. Но, по большому счету, толком разобраться по свежим следам в этом клубке причинно-следственных взаимосвязей пока едва ли представляется возможным.
Очевидную нехватку понимания происходящих "гравитационных безобразий" прекрасно иллюстрирует небольшой фрагмент интервью самого Кристофера Кокса корреспонденту службы новостей журнала Nature Тому Кларку: "По моему мнению, сейчас можно с высокой степенью определенности (здесь и далее выделено нами. - 'Эксперт') говорить лишь об одном: 'проблемы с весом' нашей планеты, вероятно, носят временный характер и не являются прямым результатом человеческой деятельности". Однако, продолжая эту словесную эквилибристику, американский ученый тут же еще раз предусмотрительно оговаривается: "По-видимому, рано или поздно все вернется 'к норме', но, возможно, мы заблуждаемся на сей счет".
Пока Земля в диете не нуждается
Вообще говоря, с точки зрения "научной объективности" все рассуждения о длительном 18-тысячелетнем воздействии послеледникового гравитационного процесса на геометрию нашей планеты и, соответственно, об эпохальном характере обнаруженной Коксом и Чао новой тенденции пока основываются на весьма краткосрочных результатах космических наблюдений (по сути вплоть до конца 60-х-начала 70-х годов ХХ века у геофизиков вообще не было достоверных эмпирических данных, свидетельствующих в пользу этой теории).
Как отметил в беседе с корреспондентом "Эксперта" ученый секретарь Объединенного института физики Земли им. О. Ю. Шмидта (ОИФЗ РАН) Юрий Морозов, непрямая интерпретация эмпирических данных в геофизике на данном этапе ее развития - неизбежное явление, и до "стопроцентной определенности" ее современных теоретических представлений еще очень далеко: "Для каких-либо глобальных выводов относительно сути происходящих в последние годы гравитационных процессов необходимы длительные кропотливые наблюдения, многолетний мониторинг данных со спутников Земли, а имеющаяся у нас сегодня в наличии информация пока явно недостаточна".
Отсюда, собственно, и изобилие гипотез. Скажем, особняком стоит версия о причастности к сплющиванию Земли хаотических колебаний ее магнитного поля (Кокс и Чао упоминают и эту версию). По словам г-на Морозова, "прямой связи между магнитным и гравитационными полями нашей планеты нет, но некое опосредованное влияние вполне возможно". Не меньший простор для геофизической фантазии предоставляет и гипотеза о влиянии на гравитационное поле Земли процессов, происходящих на Солнце.
Наконец, другая интересная теория, активно разрабатываемая одним из ведущих специалистов ОИФЗ членом-корреспондентом РАН Юрием Авсюком, основывается на специфическом гравитационном взаимодействии между Землей и ее единственным спутником Луной: по мнению российского ученого, периодическое изменение расстояния между ними (удаление или приближение Луны) непосредственно влияет на распределение земного вещества (в том числе и осевое), и прежде всего на поведение водных масс. Причем эти флуктуации могут происходить не только в акватории Мирового океана, но и в жидком ядре Земли (так называемая теория автономных перемещений вещества в ядерной оболочке).
Об относительных масштабах таинственного явления, вызвавшего столь жгучий интерес многочисленных СМИ, честно говоря, хотелось бы упомянуть в самую последнюю очередь. Причин для такого решения две. Первая, формальная: в большинстве публикаций, на все лады обыгрывающих лакомую с точки зрения привлечения читательского интереса тему, эта информация присутствует как бы между строк (в ряде же статей она вообще опущена). Вторая - субъективная. Просто-напросто не хотелось раньше времени разочаровывать тех любителей научных сенсаций, для которых весь этот геофизический ужастик мог показаться действительно страшным.
Итак, с сожалением вынуждены их успокоить: за период с 1998-го по 2002 год экваториальный радиус Земли вырос всего на четыре стомиллионных от "докризисных" показателей. То бишь пока в радикальных "диетических" программах вроде, скажем, обратного отгона экваториальных водных масс к полюсам никакой необходимости, похоже, нет. Другое дело долгосрочные климатические последствия этого раздувания периметра нашей планеты, которые пока остаются для земных ученых полной загадкой.
Хотелось бы попросить людей знающих прокомментировать, если можно.
Спасибо.
Землю плющит и колбасит
Американские ученые обнаружили, что в последние четыре года наша планета стала "толстеть" по экватору. Последствия этого процесса предсказать пока трудно
Тигран Оганесян
Среди множества трюизмов, коими столь богата наша жизнь, аксиоматическое умозаключение "Земля - круглая", пожалуй, можно отнести к наиболее заезженным. О том, что наша планета имеет шарообразную форму, лучшие умы человечества догадались еще пару тысяч лет назад, а в ХХ веке "визуальное подтверждение" этого факта было со всей убедительностью продемонстрировано всем сомневающимся фотосъемками, сделанными разнообразными космическими аппаратами.
Однако, как удалось выяснить при помощи все тех же космических наблюдений и сделанных на их базе специальных вычислений, до идеальной сферы Земля все-таки не дотягивает: благодаря ее быстрому осевому вращению и наличию значительных объемов текучего расплавленного вещества внутри периметр планеты по экватору немного больше (точнее, всего на 0,3%), чем "высота" (от Северного полюса к Южному).
Тем не менее до самого недавнего времени считалось вполне установленным фактом, что этот небольшой дефект медленно, но верно нивелируется из-за так называемого процесса восстановления гравитационного (изостатического) равновесия, начавшегося примерно восемнадцать тысяч лет назад. Но совсем недавно Земля опять начала сплющиваться.
Слом тенденции
Причиной, инициировавшей тысячелетний процесс возврата к правильным геометрическим формам, стало окончание очередного Ледникового периода: по мере таяния льдов в околополярных зонах Земли происходит постепенный подъем поверхности (или, по-научному, "рост положительного рельефа"). Масштабы этого подъема могут показаться более чем скромными (скажем, по некоторым данным, в ряде регионов Скандинавии и Северной Канады положительный рельеф за год увеличивается в среднем на один сантиметр), но длительность и устойчивость этого процесса казалась такой, что, ceteris paribus, наши далекие потомки могли бы в один прекрасный день с удовлетворением запротоколировать его успешное завершение.
Геомагнитные измерения, которые с конца 70-х годов стали неотъемлемым атрибутом научно-исследовательских программ спутникового наблюдения, стабильно фиксировали выравнивание гравитационного поля планеты. В общем, с точки зрения мейнстримовских геофизических теорий гравитационная динамика Земли представлялась вполне прогнозируемой, хотя, разумеется, как внутри мейнстрима, так и за его рамками существовали многочисленные гипотезы, по-разному интерпретирующие средне- и долгосрочные перспективы этого процесса, а равно и то, что происходило в прошлой жизни нашей планеты. Довольно большой популярностью пользуется сегодня, скажем, так называемая пульсационная гипотеза, согласно которой Земля периодически то сжимается, то расширяется; есть сторонники и у "контракционной" гипотезы, постулирующей, что в долгосрочном плане размеры Земли будут уменьшаться. Нет единства у геофизиков и по части того, в какой фазе находится сегодня процесс послеледникового восстановления гравитационного равновесия: большинство специалистов полагают, что он довольно близок к завершению, но имеются и теории, утверждающие, что до его конца еще далеко или что он уже прекратился.
Тем не менее, несмотря на обилие разночтений, до конца 90-х годов прошлого века у ученых все-таки не было сколько-нибудь веских причин сомневаться в том, что процесс послеледникового гравитационного выравнивания живет и здравствует. Конец научному благодушию пришел довольно внезапно: потратив несколько лет на проверку и перепроверку результатов, полученных с девяти различных спутников, двое американских ученых, Кристофер Кокс из компании Raytheon и Бенджамен Чао, геофизик Годдардовского центра управления космическими полетами NASA, пришли к удивительному выводу: начиная с 1998 года, "экваториальный охват" Земли (или, как окрестили эту размерность многие западные СМИ, ее "толщина") вновь стал увеличиваться.
Зловещая роль течений океана
Статья Кокса и Чао, в которой декларируется "обнаружение крупномасштабного перераспределения массы Земли", была опубликована в журнале Science в начале августа 2002 года. Как отмечают авторы исследования, "длительные наблюдения за поведением гравитационного поля Земли показали, что у выравнивавшего его послеледникового эффекта в последние несколько лет неожиданно возник более мощный противник, примерно вдвое превосходящий его по силе гравитационного воздействия". Благодаря этому "таинственному противнику" Земля вновь, как и в последнюю "эпоху Великого Обледенения", начала сплющиваться, то есть с 1998 года в районе экватора происходит нарастание массы вещества, тогда как из полярных зон идет его отток.
Прямых измерительных методик, позволяющих обнаружить этот феномен, у земных геофизиков пока нет, поэтому в своей работе им приходится пользоваться косвенными данными, прежде всего результатами сверхточных лазерных замеров изменений траекторий орбит спутников, происходящих под влиянием колебаний гравитационного поля Земли. Соответственно, говоря о "наблюдаемых перемещениях масс земного вещества", ученые исходят из предположения о том, что именно они ответственны за эти локальные гравитационные колебания. Первые попытки объяснения этого странного явления и предприняты Коксом и Чао в упомянутой журнальной статье.
Версия о каких-либо подземных явлениях, например перетекании вещества в земной магме или ядре, выглядит, по мнению авторов статьи, довольно сомнительной: для того, чтобы подобные процессы возымели хоть сколько-нибудь значимый гравитационный эффект, якобы требуется куда более длительное время, чем смехотворные по научным меркам четыре года. В качестве возможных причин, обусловивших утолщение Земли по экватору, они называют три основных: океаническое воздействие, таяние полярных и высокогорных льдов и некие "процессы в атмосфере". Впрочем, последняя группа факторов ими также сразу отметается - регулярные замеры веса атмосферного столба не дают никаких оснований для подозрений в причастности тех или иных воздушных явлений к возникновению обнаруженного гравитационного феномена.
Далеко не столь однозначной представляется Коксу и Чао гипотеза о возможном влиянии на экваториальное вздутие процесса таяния льда в арктической и антарктической зонах. Этот процесс как важнейший элемент пресловутого глобального потепления мирового климата, безусловно, в той или иной степени может быть ответственен за перенос значительных масс вещества (прежде всего воды) от полюсов к экватору, но сделанные американскими исследователями теоретические расчеты показывают: для того, чтобы он оказался определяющим фактором (в частности, "перекрыл" последствия тысячелетнего "роста положительного рельефа"), размерность ежегодно растапливаемой с 1997 года "виртуальной глыбы льда" должна была бы составлять 10х10х5 километров! Никаких эмпирических свидетельств того, что процесс таяния льда в Арктике и Антарктике за последние годы мог принять подобные масштабы, у геофизиков и метеорологов не имеется. Согласно самым оптимистическим оценкам, совокупный объем растаявших льдин как минимум на порядок меньше этого "суперайсберга", следовательно, даже если он и оказал какое-то влияние на прирост экваториальной массы Земли, едва ли это влияние могло быть столь существенным.
В качестве наиболее вероятной причины, обусловившей внезапное изменение гравитационного поля Земли, Кокс и Чао рассматривают сегодня океаническое воздействие, то есть все тот же перенос больших объемов водной массы Мирового океана от полюсов к экватору, который, однако, связан не столько с быстрым таянием льда, сколько с некими не вполне объяснимыми резкими флуктуациями океанических течений, происходящими в последние годы. Причем, как полагают специалисты, главный кандидат на роль возмутителя гравитационного спокойствия - Тихий океан, точнее, циклические перемещения огромных водных масс из его северных регионов в южные.
Если данная гипотеза окажется верной, человечество в весьма скором будущем может столкнуться с очень серьезными изменениями мирового климата: зловещая роль океанических течений хорошо известна всем мало-мальски знакомым с основами современной метеорологии (чего стоит один Эль-Ниньо). Правда, вполне логичным выглядит и предположение, что внезапное разбухание Земли по экватору - следствие уже идущей полным ходом климатической революции. Но, по большому счету, толком разобраться по свежим следам в этом клубке причинно-следственных взаимосвязей пока едва ли представляется возможным.
Очевидную нехватку понимания происходящих "гравитационных безобразий" прекрасно иллюстрирует небольшой фрагмент интервью самого Кристофера Кокса корреспонденту службы новостей журнала Nature Тому Кларку: "По моему мнению, сейчас можно с высокой степенью определенности (здесь и далее выделено нами. - 'Эксперт') говорить лишь об одном: 'проблемы с весом' нашей планеты, вероятно, носят временный характер и не являются прямым результатом человеческой деятельности". Однако, продолжая эту словесную эквилибристику, американский ученый тут же еще раз предусмотрительно оговаривается: "По-видимому, рано или поздно все вернется 'к норме', но, возможно, мы заблуждаемся на сей счет".
Пока Земля в диете не нуждается
Вообще говоря, с точки зрения "научной объективности" все рассуждения о длительном 18-тысячелетнем воздействии послеледникового гравитационного процесса на геометрию нашей планеты и, соответственно, об эпохальном характере обнаруженной Коксом и Чао новой тенденции пока основываются на весьма краткосрочных результатах космических наблюдений (по сути вплоть до конца 60-х-начала 70-х годов ХХ века у геофизиков вообще не было достоверных эмпирических данных, свидетельствующих в пользу этой теории).
Как отметил в беседе с корреспондентом "Эксперта" ученый секретарь Объединенного института физики Земли им. О. Ю. Шмидта (ОИФЗ РАН) Юрий Морозов, непрямая интерпретация эмпирических данных в геофизике на данном этапе ее развития - неизбежное явление, и до "стопроцентной определенности" ее современных теоретических представлений еще очень далеко: "Для каких-либо глобальных выводов относительно сути происходящих в последние годы гравитационных процессов необходимы длительные кропотливые наблюдения, многолетний мониторинг данных со спутников Земли, а имеющаяся у нас сегодня в наличии информация пока явно недостаточна".
Отсюда, собственно, и изобилие гипотез. Скажем, особняком стоит версия о причастности к сплющиванию Земли хаотических колебаний ее магнитного поля (Кокс и Чао упоминают и эту версию). По словам г-на Морозова, "прямой связи между магнитным и гравитационными полями нашей планеты нет, но некое опосредованное влияние вполне возможно". Не меньший простор для геофизической фантазии предоставляет и гипотеза о влиянии на гравитационное поле Земли процессов, происходящих на Солнце.
Наконец, другая интересная теория, активно разрабатываемая одним из ведущих специалистов ОИФЗ членом-корреспондентом РАН Юрием Авсюком, основывается на специфическом гравитационном взаимодействии между Землей и ее единственным спутником Луной: по мнению российского ученого, периодическое изменение расстояния между ними (удаление или приближение Луны) непосредственно влияет на распределение земного вещества (в том числе и осевое), и прежде всего на поведение водных масс. Причем эти флуктуации могут происходить не только в акватории Мирового океана, но и в жидком ядре Земли (так называемая теория автономных перемещений вещества в ядерной оболочке).
Об относительных масштабах таинственного явления, вызвавшего столь жгучий интерес многочисленных СМИ, честно говоря, хотелось бы упомянуть в самую последнюю очередь. Причин для такого решения две. Первая, формальная: в большинстве публикаций, на все лады обыгрывающих лакомую с точки зрения привлечения читательского интереса тему, эта информация присутствует как бы между строк (в ряде же статей она вообще опущена). Вторая - субъективная. Просто-напросто не хотелось раньше времени разочаровывать тех любителей научных сенсаций, для которых весь этот геофизический ужастик мог показаться действительно страшным.
Итак, с сожалением вынуждены их успокоить: за период с 1998-го по 2002 год экваториальный радиус Земли вырос всего на четыре стомиллионных от "докризисных" показателей. То бишь пока в радикальных "диетических" программах вроде, скажем, обратного отгона экваториальных водных масс к полюсам никакой необходимости, похоже, нет. Другое дело долгосрочные климатические последствия этого раздувания периметра нашей планеты, которые пока остаются для земных ученых полной загадкой.
Хотелось бы попросить людей знающих прокомментировать, если можно.
Спасибо.