Мик О'Хара - Кто ест пчел? 101 ответ на, вроде бы, идиотские вопросы
Джон Кинг (Антарктическое управление Великобритании, Кембридж)
Сжавшийся мир
Однажды я слышал, что, если Землю ужать до размеров теннисного мячика, наша планета станет более гладкой, чем настоящий теннисный мячик. Так ли это? И если, наоборот, теннисный мячик расширится до размеров Земли, какова будет высота гор?
(вопрос поступил по электронной почте без указания имени и адреса)Чтобы ответить на этот интригующий вопрос, прежде всего мы должны определить масштабный коэффициент сжатия Земли до размера теннисного мячика. Диаметр Земли по экватору — 12 756 км; диаметр стандартного теннисного мячика — 4,4 см. Значит, коэффициент отношения размера мячика к размеру Земли составляет 3.45×10-9.Чтобы сравнить две поверхности по степени гладкости, нужно знать параметры рельефа каждой поверхности, то есть разность высот между ее самой высокой и самой низкой точками. Установить это значение для теннисного мячика довольно просто, ведь на его поверхности очень мало точек, имеющих высоту выше среднего уровня, зато много углублений и впадинок. Поскольку глубина этих впадинок около 0,1 мм, разность высот точек его поверхности составит примерно 0,1 мм, или 10-4 м. Самая низкая точка земной поверхности лежит во впадине Челленджер (Марианском желобе) на абсолютной отметке 11 034 м ниже уровня моря (максимальная глубина Мирового океана). Самая высокая точка земной поверхности — вершина горы Эверест. Ее высота — 8848 м над уровнем моря. Таким образом, разность высот между самой высокой и самой низкой точками земной поверхности составляет 19 882 м.
Если мы, используя вычисленный выше масштабный коэффициент, уменьшим Землю до размера теннисного мячика, то разность высот между ее самой низкой и самой высокой точками составит 6.86×10-5м, или 0,0686 мм. Это примерно 2/3 числового значения разности высот поверхности теннисного мячика. Значит, утверждение, которое слышал ваш корреспондент, по сути, справедливо: Земля, уменьшенная до размера теннисного мячика, и в самом деле будет иметь более гладкую поверхность, чем стандартный теннисный мячик. Теперь о второй части вопроса. На поверхности теннисного мячика нет выпуклостей, но зато она испещрена впадинками и углублениями. Поэтому, если теннисный мячик увеличить до масштаба Земли, на его поверхности гор как таковых вообще не будет. Зато там будет много больших кратеров. В масштабе Земли эти кратеры будут представлять собой громадные котловины до 29 км глубиной. Если бы эти впадины были океанскими желобами, наподобие тех, что обнаружены на поверхности Земли, они вклинились бы в океаническую кору 6-километровой толщины и протянулись бы по поверхности Мохоровичича (границе раздела между земной корой и верхней мантией Земли), а их дно находилось бы глубоко в самой мантии. Эти кратеры были бы не только безмерно глубокими, но и в ширину достигали бы 60 км.
Тим Келби (Эртлингборо, Великобритания)
Если сжать тело Земли до размеров теннисного мячика, оно станет таким плотным, что превратится в нейтроний или в черную дыру. Если бы Земля стала нейтронием, сила тяжести на ее поверхности превысила бы нынешнее значение в миллионы раз. Этого более чем достаточно для того, чтобы сгладить все неровности рельефа. Если бы Земля превратилась в черную дыру, у нее вообще не было бы поверхности — только «горизонт событий», представляющий собой гладкую сферу. При увеличении теннисного мячика до масштабов Земли возникнет иная картина. Допустим, что мячик состоит главным образом из атомов углерода и весит 1 кг. В этом случае на каждый его кубический сантиметр приходилось бы примерно 22 атома. Полагаю, у такого мячика плотность была бы меньше, чем плотность верхних слоев атмосферы.
Стивен Форбс (Лидс, Великобритания)
Баланс сил
Правда ли, что южная часть Британии опускается, а северная — поднимается? Если это так, то почему?
Дейв Валентайн (Эдинбург, Великобритания)Да, это правда. Это результат процесса, известного как восстановление изостатического равновесия. Со времени последнего ледникового периода северная часть Британии избавилась от большой массы льда. Поскольку земная кора не является неподвижной, как нам кажется, и обладает некоторой упругостью, под дополнительной тяжестью она постепенно опускается, а избавляясь от части груза — постепенно поднимается. На восстановление равновесия уходят тысячи лет. Если сдвинуть с земной коры, скажем, каменный пласт толщиной 300 м, кора поднимется примерно на 200 м — подобно тому, как у судна, с которого убрали груз, уменьшается осадка. Плотность льда в три раза меньше, чем плотность породы земной коры, поэтому при сбросе 300-метрового слоя льда земная кора поднимется примерно на 60 м. В ледниковый период территории современных Скандинавии и Шотландии были покрыты слоем льда толщиной более 300 м. В северной части Прибалтики процесс поднятия земной коры идет наиболее быстро — со скоростью порядка 1 м за 100 лет, что в принципе можно проследить на протяжении жизни человека. В области Гудзонова залива, в районе Канады, тоже происходит поднятие земной коры с аналогичной скоростью и по тем же причинам. Наиболее быстро этот процесс протекает на северо-востоке Шотландии, где поднявшееся побережье находится на высоте нескольких метров над нынешним уровнем моря. Так почему же южная часть Британии опускается? Во-первых, некогда ледяной щит, покрывавший Шотландию, вызвал поднятие прилегающих к ней областей, где ледяной покров отсутствовал, — так давление на какой-то участок водоносного пласта вызывает поднятие уровня поверхности всех соседних участков. Ныне происходит обратный процесс, и некогда поднявшиеся южные регионы Британии и Прибалтики теперь опускаются. Во-вторых, происходит повышение уровня Мирового океана. Некогда уровень моря быстро поднимался за счет таяния ледниковых покровов таких регионов, как Шотландия. Теперь в результате глобального потепления происходит таяние ледников и океаны пополняются талой водой. Повышается температура воды в океанах, а термальное расширение также способствует повышению уровня моря. Таким образом, на южную часть Британии свалились сразу две напасти: опускание земной коры и повышение уровня моря. Если бы уровень моря не поднимался, линия между опускающейся и поднимающейся частями Британии проходила бы между Уэльсом и Йоркширом. А так эта линия отодвинута дальше на север — к границе между Англией и Шотландией. Что касается перспективы уйти под воду, то здесь район Лондона поджидает опасность с пяти сторон. Два фактора риска мы уже назвали. Суть третьего заключается в том, что долина реки Темзы — синклиналь, область осевшего участка земной коры. Также до недавнего времени Лондон оседал за счет того, что из-под него была отведена часть грунтовых вод. И наконец, конусообразная форма Северного моря способствует образованию штормовых нагонов при входе в устье Темзы, причем их мощность постоянно увеличивается. Все это приводит к неутешительному выводу: низовье Темзы — не самое подходящее место для возведения крупного столичного города.
Хиллари Шоу (Сканторп, Великобритания)
Мы опускаемся, море поднимается, затапливая нас. За счет термального расширения океанов уровень моря повышается примерно на 3 мм в год. Здесь, в Эссексе, в юго-восточном уголке Британии, суммарное воздействие двух процессов — опускания суши и прибывания воды — таково, что относительный уровень моря повышается на 6 мм в год. Это огромная головная боль для специалистов по охране окружающей среды, владельцев недвижимости, размещенной в прибрежной зоне, и для служб, ответственных за морские берегозащитные сооружения.
Крис Гибсон (специалист по охране окружающей среды Великобритании, Колчестер)
Убегающие волны
Как-то раз мы с женой отдыхали, и у нас вышел спор: если бросить камни в воду средиземноморской гавани Сьютаделла, расположенной на Менорке, достигнут ли образовавшиеся волны берегов Северной Америки? Жена утверждала, что не достигнут, потому что им пришлось бы миновать Гибралтарский пролив и пересечь Атлантику, преодолевая противодействие других волн, берега, морского дна и штормов. Я же сказал, что волны, пока они не разобьются о берег, могут существовать бесконечно.
Кто прав? Дейв Джонстон (Хаунзлоу, Великобритания)Права ваша жена. Волны, возникающие на поверхности жидкости, не могут существовать бесконечно. Они теряют энергию, ведь прохождение волны вызывает колебание воды, и ее энергия рассеивается за счет сил внутреннего трения. Кроме того, по мере распространения волны энергия распределяется по все большему периметру, в связи с чем плотность энергии уменьшается до тех пор, пока она не перестает поддаваться измерению на фоне флуктуационных шумов. Волны, распространяющиеся в глубине жидкой среды, не вызывают больших колебаний воды, поэтому их энергия рассеивается относительно медленно. Вот почему цунами могут проходить огромные расстояния. Однако в мелком водоеме или даже в относительно неглубоких водах Средиземного моря энергия волн рассеивается гораздо быстрее.
