Кристофер Найт - Мистерия Луны Страница 16

Температурный диапазон на Земле таков, что лишь немногие районы нашей планеты непригодны для человеческого обитания. Нормальная температура человеческого тела составляет от 36 до 37°С, однако эскимосы без особых проблем живут за полярным кругом, а бедуины странствуют в пустынях Северной Африки.

Среднемировая температура колеблется вокруг отметки 14,5°, благоприятной для физической работы. Разумеется, некоторые люди скажут, что мир просто «обладает» такой температурой и что мы просто не могли бы эволюционировать, если бы она была иной, но это порочная логика. Мы могли бы существовать и в таком мире, где лишь небольшие районы были бы подходящими для обитания. Ни одна другая известная планета не имеет столь узкого температурного диапазона, к тому же допускающего в подавляющем большинстве случаев существование жидкой воды.

Вода сама по себе тоже является очень любопытной субстанцией. На Земле мы можем наблюдать ее одновременно в трех состояниях: в качестве твердого льда, жидкой воды и газообразных облаков. Каждая молекула воды состоит всего лишь из двух атомов водорода и одного атома кислорода, однако она играет роль универсального растворителя с высоким поверхностным натяжением.

Вероятно, самое удивительное заключается в изменении плотности воды. Вода обладает максимальной плотностью при температуре 4°С, и это означает, что она становится легче не только при нагревании от этой точки, но и при охлаждении. Как известно, теплая вода поднимается конвекционными потоками, но не менее хорошо известно, что лед обладает плавучестью. На других планетах Солнечной системы может существовать лед или пар, но лишь Земля изобилует жизнетворной жидкой водой.

Жидкая вода абсолютно необходима для создания того мира, который мы знаем сегодня, и, насколько известно, жизнь не может существовать без нее. Геологические процессы плитной тектоники на Земле постоянно приводят к созданию новых горных хребтов и извержению вулканов, но именно водная эрозия большей частью снова сглаживает их. Постоянное выветривание крошит горные породы, и вода в виде дождя, снега и льда играет в этом главную роль. Жидкая вода в реках и ручьях рассеивает выветренные породы и выносит их на равнины, где они распределяются по местности и становятся минеральными компонентами, необходимыми для питания и поддержания жизни. Еще больше минеральных компонентов выносится реками в океаны, где они становятся пищей для водорослей, которые находятся в самом низу океанической пищевой цепочки.

Разумеется, все это было бы невозможным, если бы почти вся вода на Земле не находилась в жидком состоянии. Лишь 2% земной воды «заперто» в глетчерах и ледниковых шапках. 97% воды содержится в морях и океанах, и лишь 1% пригоден для нас в виде пресной воды. Даже при незначительном изменении общей температуры на Земле или чередовании времен года характер воды на нашей планете заметно изменится. Как мы могли убедиться, больший наклон земной оси вполне может привести к замерзанию океанов. Это приведет к общему падению температуры на поверхности планеты и еще большему замерзанию.

Следует отметить, что если бы ось Земли вообще не имела наклона, то в экваториальных регионах царила бы невыносимая жара и погодные условия на всей планете подверглись бы радикальному изменению. Кроме того, биологическое разнообразие, сыгравшее важнейшую роль в эволюции, едва ли могло быть достигнуто в мире с более резкими перепадами температуры.

Таким образом, для нашего существования жизненно важно, чтобы наклон земной оси сохранял свое положение в течение неопределенно долгого времени. Однако с учетом строения и состава нашей планеты это маловероятно. Венера является ближайшей к Земле планетой и наиболее похожей на нашу собственную, но в прошлом она переворачивалась вокруг своей оси, а другие планеты Солнечной системы обнаруживают признаки значительных колебаний угла наклона их оси вращения. Земля обладает большой внутренней активностью и высокой нестабильностью, однако, несмотря на периодические колебания, земная ось сохраняет все тот же угол по отношению к Солнцу.

Астроном Жак Ласкар, ведущий специалист Национального центра астрономических исследований и глава Парижской обсерватории, не сомневается, что Земля уже перевернулась бы вокруг своей оси, если бы не наличие Луны.

С помощью компьютерного моделирования Ласкар в 1993 г. показал, что все другие землеподобные планеты (Меркурий, Венера и Марс) имеют нестабильный угол наклона оси по отношению к плоскости орбиты, который у Марса, к примеру, варьируется от 0 до 60°. Такое же моделирование, выполненное для Земли, показывает, что ее угол наклона изменялся бы в еще больших пределах – от 0 до 85°, – если бы не стабилизирующее воздействие такого большого спутника, как Луна.

Никто точно не знает, сколько времени понадобилось бы для значительного изменения угла наклона земной оси, если бы Луна не оказывала на нее столь мощного влияния. Между этими двумя небесными телами происходит постоянное энергетическое взаимодействие, которое, помимо стабилизации земной оси, также существенно замедляет скорость вращения нашей планеты. Благодаря постоянному наклону оси вращения Земля стала идеальной колыбелью для жизни, которая могла свободно развиваться в течение миллионов лет стабильности от простейших форм до сложных современных систем.

Хотя Земля гораздо массивнее Луны, наш спутник тем не менее является очень крупным небесным телом. Приливы в земных озерах, морях и океанах вызваны гравитационным взаимодействием между Землей, Луной и Солнцем. Приливы оказывают воздействие и на сушу, а не только на океаны, но этот эффект можно определить лишь при точных измерениях. Солнечные приливы (моменты наибольшего гравитационного воздействия Луны) происходят с 12-часовой регулярностью, но, поскольку Луна тоже движется, лунные приливы немного более иррегулярны и происходят в среднем каждые 12,42 часа.

Высота приливов в любой части океана зависит от ряда факторов, таких как форма близлежащей суши и глубина морского ложа. В некоторых районах во время прилива уровень воды вообще почти не повышается. Это особенно заметно в некоторых низменных местах, таких как Мальдивские острова в Индийском океане, поскольку их средняя высота над уровнем моря не превышает одного метра. В других местах, таких как побережье Британии, разница уровня воды между приливом и отливом может быть очень значительной.

Приливы не прекратились бы при отсутствии Луны, поскольку Солнце тоже участвует в их образовании. Однако они были бы гораздо более низкими, чем сейчас: хотя Солнце имеет огромную массу, Луна расположена гораздо ближе к Земле. Взаимодействие солнечных и лунных приливов существенно усложняет предсказание их точного времени и высоты.

Максимальные лунные приливы происходят во время полнолуния или новолуния, поскольку в это время Луна находится на одной линии с Солнцем и ее гравитационное воздействие прибавляется к солнечному. Значительно более низкие приливы наблюдаются в первой и последней четверти, когда гравитационное воздействие Луны и Солнца взаимно нейтрализует друг друга.

Жизнь в приливных зонах морей и океанов адаптировалась к ним и обладает высокой чувствительностью к ежедневным и ежемесячным циклам. К примеру, некоторые виды крабов откладывают яйца в песке во время максимального прилива (новолуние или полнолуние), чтобы обезопасить их от морских хищников во время созревания. Есть также много существ, поднимающихся из океана по ночам во время высокого прилива, чтобы насытиться у верхней кромки воды, и возвращающихся обратно вместе с отливом.

Многие моллюски и ракообразные находятся в абсолютной зависимости от приливов и отливов, которые обеспечивают их необходимым питанием. Исследование, проведенное в 60-х гг, показало, что устрицы достаточно чувствительны для того, чтобы распознавать положение Луны либо над головой, либо на противоположном конце планеты. Устриц, не имеющих органов зрения, забирали из океана и помещали в аквариумы в Скалистых горах, где они начинали раскрываться и закрываться через регулярные промежутки времени, как они это делали в океане. Отсутствие других стимулов, таких как течение или движение волн, показывает, что они способны ощущать незначительное усиление и ослабление гравитационного воздействия Солнца и Луны.

Если моллюски, наши очень далекие эволюционные родичи, могут каким-то образом ощущать движение небесных тел, есть все основания полагать, что люди способны делать то же самое. Это указывает путь к исследованию возможной причинно-следственной связи между фазами Луны и отклонениями человеческого поведения.

Неудивительно, что некоторые существа научились пользоваться приливами, относительно слабыми в наши дни по сравнению с далеким прошлым, когда Луна находилась гораздо ближе к Земле. Огромные приливные силы, создаваемые Луной, приводили к сильному нагреву и, возможно, даже частичному расплавлению земной поверхности. Однако эта фаза продолжалась недолго, поскольку та же самая энергия, которая порождает приливы, заставляет Луну постепенно отдаляться от Земли. Это происходит потому, что Земля вращается вокруг своей оси быстрее, чем Луна вращается вокруг Земли. Быстрое вращение подразумевает, что приливная выпуклость Земли по направлению к Луне (см. рис. 11) всегда опережает положение Луны. Приливная выпуклость оказывает гравитационное воздействие на Луну и увеличивает ее общую потенциальную энергию. Тем временем трение между земной поверхностью и океанами постепенно замедляет скорость вращения Земли. Это замедление незначительно, достигая примерно 0,002 секунды за 100 лет.