Вернадский в своей уже цитированной нами работе о научном мировоззрении писал, что в истории науки мы на каждом шагу видим замену точного и истинного ложным и неправильным. Геология из двух больших идей Канта выбрала себе и, так сказать, облюбовала идею о внутреннем тепле Земли и придерживалась ее более полутораста лет.
В. И. Вернадский указывал, что геологи, исходя из гипотезы Канта—Лапласа и связанных с нею космогоний, пришли к идее длящегося охлаждения Земли и ее сжатия с вытекающими из этого последствиями в виде отражений этого явления на поверхности Земли в процессах горообразования и сейсмики. Он подчеркивал, что это воззрение в течение 140 лет не могло быть обосновано фактами, но именно оно доминировало в геологических построениях и до сих пор продолжает играть в них большую роль, правда, в измененном виде.
Сейчас можно твердо сказать, что хотя существование этого течения растянулось на длительный срок, почти в 200 лет, в основном принципиальном вопросе о былой расплавленности Земли и об объяснении этой расплавленностью основных геологических процессов оно заблуждалось и являлось в корне неверным.
Правильно сказал по этому поводу Вернадский: «Мы не видим в действительности в точных данных геологии проявления единого общепланетного геологически длительного сжатия Земли, проявлений единого планетного процесса орогенических и тектонических движений, из сущности этой гипотезы вытекающего» (Вернадский, 1939). И далее, Вернадский говорил, что на основе научных завоеваний последних десятилетий в области радиоактивности можно смело утверждать, что никакого расплавленного ядра внутри нашей планеты нет, а имеется лишь на некоторой глубине слой максимальной температуры не очень большой мощности, выклинивающийся в глубь Земли, и к ее поверхности. Вернадский знал, что идею о ядре уже в конце XIX в. отвергли и астрономы, о чем писал Дарвин. Окончательно пало это воззрение в 10-х годах нашего столетия вследствие успехов радиоактивной физики, в то же время «уже десятки лет, — писал Вернадский, — как астрономическая мысль развенчала канто-лапласовскую гипотезу в ее основах, и научное обоснование ее давно развалилось».
Таким образом, гипотеза о существовании центрального внутреннего ядра нашей планеты являлась научным заблуждением, которое начало свое существование с половины XIX в., проявившись в трудах Канта, Бюффона, Ломоносова, просуществовало все XIX столетие, отражая господствующее представление геологов, и сошло с научной сцены только в начале XX в.
Падение этой гипотезы Вернадский правильно назвал «коренным переломом геологической научной мысли» (Вернадский, 1939). Хотя в сущности, как правильно сказал Вернадский, в основе этого представления лежали «слишком глубоко проникшие в науку космологические построения XVII—XIX столетий», тем не менее с ними приходилось очень считаться, ибо в XIX столетии оно тесно связалось со всем представлением геологов о структурах. А. Гумбольдт еще в первой половине столетия отметил, что вулканизм есть реакция расплавленного ядра планеты против ее отвердевшей наружной коры, а авторитет Гумбольдта был очень велик. Не меньшим был авторитет двух более поздних сторонников этой теории центрального огненного ядра, Зюсса и Гейма. Не надо забывать, что Гейм в своем труде о «Механизме горообразования» (1878), а позже в «Геологии Швейцарии» (1929), заложил основы долгое время господствовавшей тектонической теории, а Зюсс, помимо работы в этом направлении об Альпах (1875), в своем труде «Лик Земли» (1885—1914), дал огромный обобщающий синтез структур для всей планеты. Работы Гейма и Зюсса шли в рамках тех источников энергии геологических процессов, которые давали космогенические гипотезы расплавленной некогда планеты. Мудрено ли, что в этих условиях построения XVII—XVIII вв. прочно укоренились в науке, и хотя в принципе они разрушены, как мы сказали, в 10-х годах нашего столетия, но не исчезли из нее в полной мере и сейчас. Они играли и тем более играют теперь реакционную роль.
По указанным выше соображениям, считаясь с тем, что данный взгляд в истории науки, хотя он и держался в ней как господствующий очень долго, был заблуждением, я о нем распространяться не буду. В дальнейшем, излагая историю геологических воззрений, я постараюсь показать, что от этих идей о ядре можно было изолироваться даже в эпоху, когда они пользовались большим весом. Несмотря на это, в ходе истории мы будем видеть рост и развитие представлений об изменениях структур. При этом достаточно ясно выступит преемственность и прогресс в основных структурных геологических представлениях. Мы должны будем также учесть, что хотя большинство геологов и учило, что земля есть тело высокой температуры, на деле она означала тело холодное (Вернадский, 1939).
Между тем следует сказать, что с начала существования геологии не прекращалось и другое течение, не разделявшее этого взгляда и обходившееся при объяснении геологических явлений без тех трех идей, связанных с представлениями об охлаждении и сжатии планеты, которыми оперировало большинство геологов.
Изложив историю геологической мысли без ссылок на ложные объяснения действием огненножидкого ядра, мы тем самым лучше увидим процесс в эволюции идей и преемственность развития нашей науки в области представлений о генезисе структур Земли.
Начнем наше изложение с XVIII столетия, именно с крупнейшего шотландского геолога Дж. Геттона (Hulton), которого правильно считают одним из основателей геологии. В своей «Теории Земли» (1789, 1795) Геттон ничего не говорил о внутренности Земли и определенно не считался с существованием расплавленного ядра. По мнению Геттона, пласты, которые составляют наши материки, когда-то были покрыты морем и возникли из предшествовавших больших материков. Те же силы воздействия моря путем химического разложения и механического разрушения горных пород переносили вещества, их составляющие, в море и осаждали их там вновь, в результате чего образовались рыхлые пласты. Впоследствии подземный жар вновь их поднимал и заставлял местами изгибаться и трескаться.
Чтобы найти общий понятный вид механизма Земли, вследствие наличия которого она приспособлена к тому, чтобы быть обитаемым миром, необходимо различать вещества, из которых слагается целое. Здесь имеется:
1) твердое вещество,
2) водное вещество морей и
3) эластический флюид воздуха (Hutton, 1789, 1795).
Образ и расположение этих трех веществ делает Землю обитаемым миром; это — тот способ, которым эти вещества сочетаются друг с другом, и те законы действия, которыми они друг с другом связаны, образуют теорию той «машины», которую мы изучаем в виде нашей планеты.
Гравитация и сила материала, писал Геттон, это — две различные силы нашей системы, и притом силы главные. Добавочные силы — это магнетизм и электричество. Главные силы в основном объясняют все процессы на Земле. Геттон первый дал понятие об огромности геологического времени. Все события происходили очень медленно, но распространялись в течение колоссального времени. Геттон, по более позднему выражению Ляйеля, ощущал, как «воображение утомлялось и изнемогало от усилий постигнуть эту громадность времени… эти нескончаемые периоды». Ляйель этот взгляд Геттона на громадность «протекших времен» сравнивает со взглядом Ньютона на пространство. «Миры выступают из-за миров на бесконечно далеком расстоянии друг от друга и позади всех их, другие бесчисленные системы слабо обозначаются на границах видимой вселенной» (Ляйель, 1866).
Геттон допускал изменение наклона пород над Землей при вращении по сравнению с теперешними толщами (Hutton, 1789, 1795). В результате этого могли подняться континенты и встать на месте своего создания, но на это потребно и несколько тысяч лет.
В этих указаниях первого издания книги Геттона для нас интересно то, что тяжесть и проистекающие отсюда действующие в материке силы, связанные с вращением Земли, Геттон считал главными силами на Земле. Структура Земли рассматривается здесь, таким образом, в связи со структурой окружающего мира.
В отношении Геттона Вернадский, считавший себя его продолжателем, правильно говорил в своем докладе на Международном конгрессе геологов в 1937 г. (Вернадский, 1939), что Геттон, хотя и являлся плутонистом по современной терминологии, однако не виновен в тех представлениях, объясняющих явления метаморфизма и высокой температуры концепцией геологически длительного охлаждения когда-то раскаленной Земли и непрерывного сжатия ее коры. Эти идеи, как правильно подчеркнул Вернадский, проистекли из других источников. Он напомнил, что одновременно с появлением второго издания «Теории Земли» в том же 1796 г. вышло блестящее увлекательное «Изложение системы мира» Лапласа, имевшее огромный успех. Лаплас дал в этом труде «общедоступно изложеную… теорию образования солнечной системы и нашей планеты» (Вернадский, 1939).
Геттон настаивал очень энергично на том, что геологию не следует смешивать с космогонией, это вещи разные. Задача геологии состоит вовсе не в том, чтобы открыть способ происхождения Земли, как думают некоторые; космологические причины к ее ведению не относятся. Поэтому Геттон утверждал, что геология не имеет никакой связи «с вопросами о происхождении вещей».
Первое издание книги Геттона появилось в 1789 г. В этой книге автор в противность нептунистам впервые конкретно показал образование гранитов из расплавленных масс путем внедрения их снизу и застывания в осадочной коре. Это указание, что базальт является древней лавой, было аналогично более раннему открытию Демаре.
По мнению Геттона, земная поверхность в течение своей истории многократно изменялась и вследствие существования вращения Земли стремилась совпасть, наконец, с фигурой равновесия. Большую роль тут играли воды, которые сносили песок и камни в океаны и разнесли их по дну последних. В итоге, материки подверглись в течение истории Земли разрушению и не раз пересоздавались.
Процесс этот происходил на фоне вращения Земли и во многом от последнего зависел. Полярные материки переносились при этом на экватор. Эти «водяные» причины перемещения элементов суши Геттон не сопоставлял с приливами океана, но, видимо, приливы входили как частный случай в эти движения воды.
Перехожу к Пляйферу, автору большого труда — «Толкование Геттоновой теории Земли» (1802, 1822). Биограф Пляйфера Жефрейс писал, что Пляйфер решил дать к книге Геттона свои комментарии потому, что его «не удовлетворяло изложение самого Геттона».
Пляйфер полагал, что один факт вращения Земли со своей теперешней скоростью должен был привести форму Земли к фигуре равновесия. При этом жидкое состояние Земли вовсе не необходимо, чтобы она приняла сфероидальную форму. Поверхность Земли непрерывно изменялась, вследствие накопления детритуса, когда же создавались новые горизонтальные отложения и они опять выдвигались внутренними силами, новая фигура в делом опять совпадала с поверхностью равновесия и была в основном перпендикулярна силе тяжести. Это — результат равновесия между силой гравитации и центробежной. Таким образом, и Геттон и его комментатор Пляйфер оба опираются на Ньютонову теорию тяготения.
При этом Пляйфер говорил о геологии и геологических явлениях и противопоставлял геологическую систему (Playiair, 1822) теории астрономической. Изменения формы Земли, отмечал ранее Пляйфер, должны были происходить при ее вращении. Она должна была быть иной в зависимости от скорости вращения и структуры.
В ходе этого процесса поверхность Земли, какой бы она ни была первоначально, должна была, в конце концов, прийти к равновесию. Он цитирует при этом Дж. Гершеля (сына), который утверждал, что центробежная сила должна была вызвать перемещение воды в океанах от оси. Около полюсов при этом должны были появиться глыбы материков. Кроме того, материки «теряли свой характер неподвижности», главным образом, вследствие размыва. Они «вполне подчинялись произволу водной жидкости».
Полярные материки вследствие этого разрушались, а продукты разрушения переносились на экватор. По истечении некоторого времени «при вращении Земли вода, — как писал Пляйфер, — разрушала полярные материки и переносила их на экватор, пока Земля не приняла форму сплюснутого или сжатого эллипсоида».
Водным причинам Пляйфер приписывал очень важную роль и заслужил даже упрек его продолжателя Ляйеля, что он неправильно излагает Геттона, у которого известную роль играют и «огневые причины» местного характера.
Астроном Гершель (1792—1871 гг.), поддерживая идеи Пляйфера (Гершель, 1861—1862), говорил, что при известной скорости вращения Земли материки должны были скопиться у полюсов, а океаны — около экватора. Гершель подчеркивал, что «при вращении около оси Земля стремится принять именно настоящую свою форму, соответствующую равновесию, и она приняла бы эту форму даже в том случае, если бы первоначально, так сказать, по ошибке она приняла другую форму».
Из этих высказываний Геттона, Пляйфера и Гершеля мы видим, что рядом со взглядом Лапласа определялась и утвердилась другая точка зрения, которая не подчеркивала огненножидкого происхождения формы Земли, а полагала, что даже твердое скопление материи должно было при вращении принять форму сфероида — форму равновесия.
В Германии продолжателем Геттона и Пляйфера был Гофф, как Ляйель был их продолжателем в Англии. Гоффа, как и Ляйеля, считают одним из представителей актуализма в геологической науке. Материал первых томов его интересных книг (Hoff, 1822, 1824, 1834), посвященных «естественным изменениям поверхности Земли», распределяется так: в первом томе речь идет о взаимоотношениях между сушей и морем, во втором — об изменении твердой части земной поверхности вулканами и землетрясениями.
В предшествующей первому тому постановке вопроса, напечатанной в «Gӧttinger Anzeiger» в 1818 г., говорится: «Исследования поверхности Земли и различные положения, которые образует окоченелая земная кора, приводят к числу результатов, что не все части образовались одним и тем же способом и одинаково и что частично после первого образования она претерпела различные изменения. Если мы учтем, что относительный возраст некоторых разных частей различен и можно выделить различные большие земные катастрофы, то для нас станет невозможным определить времена, в которых эти образования и преобразования произошли или длительность тех промежутков, которые отделяли друг от друга большие земные революции».
В вводной части первого тома Гофф указывал, что Земля и вода являются двумя обособленными частями поверхности Земли. В первом томе он делает обзор основных земных морей и океанов — Средиземного и Черного морей, Атлантического океана, Балтийского моря, Северного океана и пр. В заключительных замечаниях к книге Гофф писал, что соотношение воды и суши представляют большую загадку физического землеведения, еще неразрешенную тайну природы. Он указал на несколько гипотез, которые можно по этому поводу высказать.
Есть мнение, что количество жидкого вещества на Земле умножается и что при образовании твердых тел вода ими поглощается, переставая быть капельно жидкой, ибо ее содержат минералы и органические тела. Стивенсон считал, что вследствие химических процессов количество воды уменьшается. Есть далее мнение, что часть воды уходит в результате испарения, а в полярных областях и горах переходит в вечный лед. Есть, наконец, мнение, что Земля от других небесных тел отличается присутствием жидкой воды, которой на других более мелких телах гораздо меньше.
Неясно, не находится ли количество воды на Земле в каком-то равновесии? Может быть, указывал Гофф, какой-то свет на это явление может пролить распределение воды по телу планеты. Именно южное полушарие гораздо больше погружено в воду, чем северное, причем истинная причина этого не изучена. Это явление стоит, по Гоффу, в тесной связи с положением центра тяжести тела планеты. При этом маленькое изменение в распределении жидкого и твердого вещества, которое существует на Земле, должно оказывать влияние на положение центра тяжести.
Мысли об изменчивости положения центра тяжести, по словам Гоффа, не новы и до него высказывались несколькими авторитетами, и в частности в 1801 г. Бертраном. Что касается различия северного и южного полушарий, то здесь нет ничего случайного, безразличного. Форма частей тела может быть приписана приливной волне, большому приливу, который шел с юга на север. Ему когда-то предшествовала приливная волна обратного направления с севера на юг. В этих вопросах Гофф упоминает о своих предшественниках — Варениусе, Риччиоли, Лулоффе, Бюффоне, Бергмане, Канте и др.
Второй том произведения Гоффа начинается с рассмотрения вулканических явлений и связанных с ними разломов, погружениях и поднятиях с территорий, которые всегда сопровождаются землетрясениями.
При рассмотрении этих явлений автор подходит к вопросу о причине землетрясений. Они — в разложении окисляемых тел, при посредстве которого воспламеняющиеся вещества показывают неожиданную силу, проявляющуюся в извержении. Причину этого автор видит в разложении проникающей воды (Hoff, 1824). После этого теплые ключи автор сближает с извержениями. Далее, он устанавливает, что явления вулканизма создаются на больших глубинах.
В конце своего изложения автор приходит к выводу о закономерном размещении вулканических линий на поверхности Земли. Этот закон, говорит Гофф, подчиняется астрономическому подразделению земной поверхности, подчиняется, таким образом, космическим воздействиям. В результате получаются линии землетрясений: Исландская, Австралийских островов, Курильская, Японская, Патагонская, доходящая до Мексики, Карибского моря.
Гофф сближал землетрясения на этих линиях с вулканизмом и образованием гор. Линии те же. Он отмечал, что вулканизм никогда в низах своих проявлений не содержит рудных залежей. Однако Гофф подчеркивал, что это не геогностическая догма. В горных поднятиях эта связь наблюдается, и он приводит в виде примера Алтай, Карпаты, Богемский массив, Саксонские Рудные горы, Кордильеры, Анды, горы Мексики. Во всех этих случаях, по его мнению, имеет место окисление веществ недр, проникающее на большие глубины.
При оценке этих воззрений Гоффа интересно, что хотя он и не совсем тверд в некоторых своих взглядах, например идея о земном магнетизме и его роли (отрицание роли земного магнетизма, и подтверждение ее вслед за Генфсеном во введении книги), тем не менее взгляды ясны и отчетливы: он мыслит широкую связь и взаимодействие явлений на поверхности Земли с металлическим ядром внутри ее тела. Весь ход рассуждений и цикл идей Гоффа очень напоминает Канта, которого Гофф указал в числе своих предшественников.
Очень поучительно в связи с этим, что Г. Верле в 1900 г., приняв работы Канта, где трактуются землетрясения, за работы второй четверти XIX столетия, как это отметил Вернадский в своей статье о Канте, указал влияние на Канта одного из создателей актуализма в геологии — Гоффа, работа которого вышла через 20 лет после смерти Канта (Вернадский, 1922).
В 1834 г. вышел третий том исследования Гоффа. Здесь он написал: «Ни предания, ни наблюдения природных явлений не дают доказательств в пользу катастрофического всеобщего изменения земной поверхности однократного или многократного, сопровождающегося гибелью всего органического мира. Напротив, есть убедительные основания считать, что те изменения, которые мы устанавливаем и в становлении которых на поверхности Земли не ограничиваемся отдельными районами и областями, объясняются не какими-то исключительными природными силами, ныне бездействующими, а только обычными причинами, действием которых вызваны все наблюдаемые ныне явления природы. Чтобы объяснить все изменения поверхности Земли, вполне достаточно допустить непрерывное и постоянное действие как раз этих обычных сил, если только действие их имеет невообразимо огромную для нас продолжительность» (Hoff, 1834). Это буквальное, как мы увидим, повторение мотивов Ляйеля.
Продолжателем Геттона, Пляйфера и Гоффа был Ляйель (1792—1875 гг). Об этом знаменитом геологе Энгельс сказал: «Лишь Ляйель внес здравый смысл в геологию, заменив внезапные, вызванные капризом творца, революции постепенным действием медленного преобразования Земли».
Геттон, точный наблюдатель и глубокий мыслитель, повлиял не только на Пляйфера, но создал целое течение, ярким выразителем которого после Пляйфера был Ляйель.
Характерной чертой всего этого течения являлось убеждение, что все явления на Земле создавались медленными, постепенно накопляющимися изменениями и что катастроф в истории Земли не было. Это — зачатки так называемого актуализма, достигшего полного развития у Ляйеля в его «Основаниях геологии» (1833), которые явились одной из крупнейших работ в истории геологической мысли.
Очень поучительна в связи с этим идея Ляйеля о том, что вулканические процессы не следует связывать с теорией векового охлаждения первоначального жидкого ядра Земли. Первоначального повсеместного жидкого состояния планеты Ляйель не допускал (Ляйель, 1866, 2). К идее о «центральном жаре» планеты Ляйель относился довольно скептически и, во всяком случае, даже если этот жар имеется, он не допускал воздействия его на поверхность. По вопросу о толщине земной коры Ляйель ссылался на необычайно интересную и сейчас серию статей Гопкинса по физической геологии, хотя эта серия напечатана более ста лет тому назад (Hopkins, 1839, 1840, 1842).
Гопкинс первым выдвинул аргументы в пользу отверделости Земли внутри, основанные на силе тяготения. Он ссылался на так называемое «предварение равноденствий», которому дают сейчас название «прецессии» и которое происходит от притяжения Солнца и Луны, и главным образом Луны, на части земного экватора. Гопкинс пришел к выводу, что такая прецессия будет различной для совершенно жидкой Земли, для Земли с тонкой корой и для Земли с корой толстой. В результате расчетов Гопкинс приходит к выводу, что толщина земной коры не меньше 1/4 или 1/5 земного радиуса, а, вероятно, гораздо больше этой величины. При такой толщине земной коры центральный жар, по Гопкинсу, конечно, проходить через нее не может.
Ляйель к этому присоединялся. Однако в своих выводах он шел дальше. По его расчетам, законы прецессии и нутации твердого тела, заключающего жидкость, должны значительно отличаться от движения Земли. Отсюда он делал вывод, что вернее всего внутренность Земли не может быть жидкой и расплавленной.
Вместе с Пуассоном (Poissont, 1827,1833) Ляйель отвергал учение о высокой температуре центральной жидкости (Ляйель, 1866, 2) и подводил к мысли о том, что вулканический жар могут производить химические причины. В то же время он подчеркивал, что «нет никаких положительных доказательств, подтверждающих вековые уменьшения внутренней теплоты, сопровождаемые сжатием объема (Ляйель, 1866, 1).
По его мнению неубедительны указания о существовании раскаленного ядра. Внутренний жар мы можем приписать химическим изменениям, постоянно совершающимся в земной коре вместо первоначальной центральной теплоты (Ляйель, 1866, 2). Идею же о существовании этой теплоты он считал несообразной с законами, управляющими распространением теплоты в жидких телах. Сфероидальность фигуры Земли, по его мнению, вовсе не доказывает ее первоначального жидкого состояния. Она связана при вращении планеты с действием центробежной силы.
Надо еще отметить, что, по взглядам Ляйеля, в течение геологической истории Земли суша и море постоянно менялись своими местами, и материки в течение своей геологической истории изменяли свое положение. Например, нередко «большие объемы суши переносились из жаркого пояса в умеренные широты» (Ляйель, 1866, 1). Или в другом месте он говорит «об изменяющемся положении материков в течение геологического времени, при котором материки постоянно передвигались из одной части земного шара в другую».
Оценивая все эти идеи Ляйеля, нужно сказать, что они необычайно интересны. Характерной чертой является то, что они близко стоят к эмпирии. Ляйель старается не вводить ничего, что выходит за пределы эмпирии и строго придерживается того, что видно в фактах непосредственно. В этом и сила, и слабость Ляйеля, и вместе с тем отчасти всего этого научного течения. Сила здесь в том, что нет никакой фантастики в построениях этих ученых; слабость же заключается в том, что теории их, ограничиваясь эмпирией, достаточно полных объяснений не в состоянии дать фактам.
Ляйель разделял на Земле то, что создается причинами водяными, от того, что производят причины огневые. При этом напомним, что наличия огненножидкого ядра Ляйель не признавал, но на местные огневые причины он указывал. В результате нетрудно себе отдать отчет в том, что, когда Ляйель анализировал явления поднятий и опусканий, вулканические явления и землетрясения, он не был в состоянии дать их объяснения. Это бессилие в объяснениях характерная черта всего данного направления.
Иногда автор подходил к очень интересным явлениям, к которым его вплотную приводили факты, но объяснения явлений он дать не решался. Вот, например, вопрос о связи землетрясений с изменениями атмосферного давления. Он приводил по этому вопросу ряд фактов, свидетельствующих о воздействии атмосферы, в ходе изменения ее давления, на жидкие лавы в очагах и на подземные движения земной коры. Он выводил закономерность о том, что зимой землетрясения происходят чаще, чем летом.
Однако он присоединялся к Д. Аршиаку в том, что по этому вопросу преждевременно выводить общие заключения относительно законов подземных движений на всем земном шаре (Ляйель, 1866, 2). Единственный вывод, который он себе позволяет здесь, это — вывод о том, что «перемены климата совпадают с замечательным переворотом в первобытном положении моря и суши». Общего вопроса о взаимоотношении оболочек земли в широкой форме он не ставил, хотя повод для этого фактами давался.
Далее, Ляйель рассматривал вопрос о роли движений «больших водяных масс на планете», куда относятся приливо-отливные движения и течения, и видел результаты их, главным образом, в разрушении частей твердой земной коры и образовании новых пластов. Иных результатов воздействия он не видел.
Это очень показательно и интересно, ибо говорит о том, что ни одна из двух идей Канта, которыми он, по словам Энгельса, обогатил современное ему естествознание, не нашла отражения в работах Ляйеля: от идеи об огненножидком состоянии и постепенном охлаждении земного шара он отказался с самого начала, второй же идеи Канта — о приливах как факторе, изменяющем вращение Земли, Ляйель, по-видимому, просто не знал. Однако перемещения больших земных масс водами океана он, как и Геттон, признавал. Это приближает его к мыслям Канта. Признавал он и движения материков в связи с вращением Земли.
Хотя заслуги Ляйеля огромны и правилен в основных чертах его актуализм, или, как называл его Гекели, униформизм, сейчас в него следует внести все же некоторые поправки. Энгельс писал: «Недостаток ляйелевского взгляда — по крайней мере, в первоначальной его форме — заключался в том, что он считал действующие на земле силы постоянными, — постоянными как по качеству, так и по количеству»; изменений ритма событий в ходе развития Земли для него нет. Следует отметить сходство некоторых идей этой школы геологов с идеями Канта (я имею в виду идеи Ляйеля и Гоффа).
Промежуток между 40-ми и 70-ми годами XIX в. можно отметить как время вхождения второй кантовской мысли в геологию, а через это — внедрение в нее ньютоновских идей. До этого идея Канта жила в геофизике. Внедрение ее в геологию осуществил, главным образом, Майер (1814—1872 гг.), который связал закон всемирного тяготения Ньютона со своим важнейшим законом сохранения энергии, показав, что потеря работы, обусловленная приливами и отливами, должна вызвать уменьшение скорости вращения Земли. Те же выводы затем были повторены Гельмгольцем, В. Томсоном, де Лоне. Они заметно облегчили вхождение этой теории в геологию, что, по нашему мнению, и осуществили в дальнейшем Дарвин (1879, 1898, 1922) и Энгельс.
Следует напомнить в связи с этим слова Вернадского: «Почти через сто лет после Канта, — писал он по поводу Майера, — в 1848 году тот же совершенно верный вывод из механической картины неба был вновь независимо от Канта сделан гениальным самородком Робертом Майером, повторен Гельмгольцем, Томсоном, французским астрономом де Лоне и, наконец, в наше время привел к одной из наиболее оригинальных космогонических гипотез — к гипотезе мироздания Джорджа Дарвина» (Вернадский, 1922).
Идеи Майера имели огромное принципиальное значение. Они создали крупный перелом в наших воззрениях на энергетику планеты и сделали невозможным рассматривать энергетику нашей планеты как какое-то изолированное, внутреннее, замкнутое в себе «самопорождение». Между тем именно так мыслили себе в его время энергетику Земли геологи.
Освоение этих замечательных идей Майера заняло не меньше, чем целое столетие и в полной мере они не освоены еще и сейчас, так что геологи, например, как и в дни Энгельса, по инерции продолжают представлять внутреннее «хозяйство» Земли замкнутым и вхождение туда солнечной энергии считают преувеличением. Однако освоение идей Майера на протяжении столетия, т. е. последней трети XIX и первой половины XX в., все же происходило, и шло оно постепенными этапами.
Здесь небезынтересно отметить, что одним из первых этапов освоения этих идей было принятие теории Майера об усвоении энергии света солнечных лучей растениями и о накоплении в последних запасов энергии. Как говорил Майер, природа облекла земную кору организмами, которые в течение своей жизни сберегали солнечный свет и за счет этого образовывали непрерывно пополняющийся запас химического напряжения. Растительный мир — это склад, в котором лучи солнца задерживаются и запасаются для дальнейшего полезного употребления (Mayer. «Die organische Bewegung in ihren Zusammenhange mit der Steifevechsel»).
На основе идей Майера К. А. Тимиряев написал и в 1875 г. опубликовал статью «Растение как источник силы», в которой указал, что «Майер первый высказал мысль, что солнечный свет не только… затрачивается, расходуется, поглощается растениями», но что «живая сила луча при этом превращается в химическое напряжение» и что «этим запасом солнечной энергии мы пользуемся в нашем топливе, в жизненных процессах в нашем организме» (Тимирязев, 1948а). «Уголь древесный или каменный произошел в растении из углекислоты, разложенной солнечным лучом…, а солнечный луч это — сила».
У Тимирязева в той же статье имеются такие интересные слова: «Кроме силы морского прилива, которой пользуются в нескольких портах Европы и которая зависит от притяжения Луны и Солнца, все остальные двигатели, все остальные источники силы прямо или косвенно зависят от силы солнечных лучей».
Отсюда видно, что Тимирязев, следуя Майеру, четко понимал, что, кроме лучей Солнца как источника энергии, на основе закона тяготения происходит и прямая передача от Солнца и Луны механической энергии. Это указание Тимирязева надо надлежаще оценить. Ведь оно относится к 1875 г.
А в 1926 г. Вернадский в первой главе своей «Биосферы» дал широкую картину световых излучений различных светил, и прежде всего Солнца, которые падают на Землю и делают на ней возможным существование жизни. Эти излучения вместе с тем — предпосылка создания биосферы. Лишь мельком автор говорит о движении тел на Земле «под влиянием тяготения». Явно здесь имеются в виду те же приливы, о которых упоминал Тимирязев.
Ни Вернадскому, ни Тимирязеву для их целей сила приливов была не нужна, и потому они на них большого внимания не обратили, но приходится сказать, что мало обратили на них внимания и геологи при анализе земных движений. Только после Дарвина и Энгельса геологи начали эти идеи осваивать.
Однако и поныне они еще не освоили для своих целей и замечательных идей Майера о роли излучений Солнца в жизни земной коры. Долгое время геологи представляли себе, что это большое явление излучений имеет значение только для биологов; геологи же им не интересовались как фактором исчисления энергетики земной коры.
Возвращаясь после всего изложенного к Майеру, очень поучительно сказать, что значительная часть выводов из положений названного ученого была сделана лишь через сотню лет после того, как были формулированы известные уже нам основные его идеи, и вместе с тем поучительно то, что только через такой значительный промежуток времени стало ясным и значение его идей для геологии. Таким образом, в полном своем объеме идеи Майера были поняты геологами очень поздно, в нашем столетии.
Вернемся к основной мысли нашего изложения — к развитию геологических идей после Майера. Развитие того течения в геологии, которое мы выше характеризовали и освещение которого мы закончили Ляйелем, продолжалось и после Ляйеля. Надо отметить, что как раз в эти годы среди ряда геологов начинает консолидироваться то господствующее, я бы сказал, реакционное течение, которое ярко выразило представление об огненножидком содержании земного шара и о том, что именно это огненножидкое содержимое Земли создает дислокации Земли, тектонические землетрясения и вулканические явления.
Яркими выразителями этого направления явились Зюсс и Гейм. Их две книги, как мы уже указывали, представляют собой настольное «евангелие» тангенциально-складчатого образования. Сама по себе теория тангенциально-складчатого образования гор представляет заблуждение, о чем я подробно писал в 1948 г. Заблуждение Зюсса и Гейма возникло неслучайно.
Первая тектоническая теория после М. В. Ломоносова была сформулирована П. С. Палласом (Pallas) в 1777 г., в ней выражена идея о ступенчатом строении гор. Эта теория и сейчас представляет интерес, ибо в ее основу положены факты реальных наблюдений на Урале и Алтае. Теория была сочувственно встречена на Западе. О ней хорошо отозвался Кювье, и ее принял Эли де Бомон.
Против названной теории и против Эли де Бомона, как продолжателя ее идеи, выступил Ляйель, формулировав вместо идеи вертикального поднятия идею тангенциально-складкообразовательного процесса, которую затем подхватили Зюсс и Гейм. Эта теория меньше отвечает эмпирическим наблюдениям, чем теория Палласа, поэтому в конце XIX в. к последней теории Ляйеля пришлось вернуться. Сюда относятся, по указанию Ф. Ю. Левинсона-Лессинга (1902), работы де Геера. Во всяком случае к концу XIX в. было установлено, что именно вертикальные движения создают подъем гор. Роль вертикальных движений еще за 100 лет до Палласа была указана Николаем Стено в 1669 г.
Правильно сказано во вступительных статьях В. В. Белоусова и И. И. Шафрановского к русскому изданию книги Стено (1957), оценивающих его особую роль в истории геологии и кристаллографии, когда считается, что этих наук еще и не существовало. Белоусов и Шафрановский указывали, что представления Стено о природе тектонических процессов, происходящих в земной коре, кажутся современному геологу примитивными. Тем не менее можно с полным правом сказать, что в наблюдениях этого замечательного ученого кроется современная геотектоника.
Ведь именно Стено первым понял, что первоначальное залегание слоев в земле является горизонтальным; только это и позволяет понять последующие деформации земной коры. Огромный интерес при этом представляет указание Стено, что одни из этих слоев «остаются параллельными горизонту, другие становятся перпендикулярными, большинство же образует с ним косые углы, некоторые же, состоящие из вязкого вещества, изгибаются в дугу» (Стено, 1957).
Могут сказать, что эти слова — зародыш представления о том, что сейчас называют горно-складчатыми структурами. Но я хочу обратить внимание на то, что Стено определенно подчеркивает ступенчатость гор. Он говорит сначала о «вершинах», затем о «боках», после этого о «противоположных склонах холмов», и затем делает переход к «подошве… массива гор». При этом интересно указание, что на вершинах некоторых гор находятся огромные «плоскости» и «множество слоев, параллельных горизонту».
Разве последние слова не зачаток представления о денудационных поверхностях? На этом основании вполне можно сказать, что хотя Стено первый заговорил о горах как горно-складчатых структурах, но затем, ближе ознакомившись с предметом, он определенно подчеркнул, что эта структура является горно-ступенчатой. К сожалению, последователи Стено, которыми являются все геологи, не заметили у него этого последнего взгляда, продолжателями которого в недавние годы был И. Г. Кузнецов, а теперь является Ван Беммелен.
Сейчас ступенчатость горного рельефа доказана в теории двупричинного тектогенеза Ван Беммелена (1956), который показал, что основной тектогенез — это вертикальное поднятие, а далее, как его следствие, создается на поверхности вторичный гравитационный тектогенез, куда входят тангенциальные движения.
Заслуживает внимания, что в тот самый год, когда вышла в свет книга Зюсса об Альпах (Suess, 1875), выдвигающая теорию о создании дислокаций Земли огненножидким ее содержимым, в России была опубликована книга П. А. Кропоткина (1875), идущая в разрез и с этой идеей, и с тангенциально-складчатой теорией образования гор; эту книгу он считал своим главным вкладом в науку. Изучение орографии Восточной Сибири, по мнению автора, не только нигде не указывает «на воздействие расплавленного ядра на земную кору», но даже заставляет безусловно отвергнуть эту фантастическую гипотезу. Для объяснения основных черт строения Восточной Азии «приходится искать разгадку в причинах более общих, теллурических». Не нашел Кропоткин и признаков тангенциально-складкообразовательных движений, а только признаки чисто вертикальных поднятий и опусканий. Работу свою Кропоткин не закончил, а свои общие оригинальные тектонические идеи полностью развить не успел.
К 1877 г. относится выход в свет в г. Ливны работы Е. В. Быханова. Эта книга была издана анонимно, и имя ее автора было выяснено Н. И. Леоновым лишь в 1948 г. Книга называется «Астрономические предрассудки и материалы для образования новой теории образования солнечной системы».
Автор полагает, что «устройство земного шара, его орбитальное движение, вращение вокруг своей оси и даже движения Луны вокруг Земли вопреки установившимся понятиям находятся в связи между собой» (Быханов, 1877). Процессы горообразования автор связывает с воздействием вращательного движения планеты. Раньше Земля, по его мнению, вращалась быстрее, чем теперь. Тогда не было никаких гор, но затем они создались, когда предел ускорению вращения положила «сила Луны». «Горы тем больше обнаруживались…, чем больше замедлялось вращение земного шара».
Автор опровергает широко принятые представления о внутреннем огненножидком состоянии Земли. Возрастание температуры в глубину и высокую температуру лав автор объясняет, следуя идеям Фохта, без привлечения жидкого ядра. Фохт объяснял внутреннюю теплоту химическим процессом. Источник теплоты Земли находится, по его мнению, не в центре Земли, а в пластах планеты. Вопрос об образовании гор с теорией планетной системы в целом не имеет ничего общего, а от недр это образование не зависит. Создание гор связано с материками, которые перемещались и на себе несли горы. То, что автор говорит о перемещении материков, очень интересно, а конкретные факты, приводимые им по вопросу о генезисе Атлантического океана, поразительно совпадают с тем, с чем через много лет написал в своих работах Вегенер. Более подробно к этому вопросу мы еще вернемся.
Большое значение Быханов приписывал замедлению вращения Земли и роли в нем приливов. Он, конечно, знал идеи Майера. Изменение положения земной оси неизбежно в связи с изменением положения материков, причиной же последнего он считал вращение планеты. Суточное вращательное движение Земли и приливы вместе определяют движение материков.
В этот период в английской науке конструировалась доктрина о твердости тела современной Земли. Главой этого течения был Вильям Томсон (Thomson, 1864), который, придя к выводу, что Земля — тело твердое, сопоставлял ее в связи с этим по прочности со сталью и стеклом.
Вторил Томсону Дж. Дарвин — его продолжатель и ученик. Оба они стоя на этой точке зрения считали, что Земля — это твердое тело с большой несгибаемостью и негибкостью. Земля, по мнению Дарвина, насквозь тверда, и на тысячи миль от поверхности породы тверды, как гранит, и даже крепче гранита. А так как Земля стала твердой, а раньше была иной, то структура ее унаследованная.
В связи с такими взглядами у этой школы создалось представление, характерное именно для английской науки, что когда жидкая фаза Земли превращается в твердую, это — симптом создания новой стадии бытия планеты. В эту позднюю стадию получилась неизменность формы вследствие отвердения.
По Томсону (лорду Кельвину), здесь перестали действовать силы тяготения, заменившись трением. Такое понимание привело к тому, что английские теоретики приравняли твердость Земли в целом, т. е. твердость огромного планетарного твердого тела к твердости малых конкретных тел в пределах нашей планеты. Отсюда-то и возникли применяемые к Земле термины «негибкость», «несгибаемость», «окаменелость». Дело дошло до того, что Томсон стал сравнивать Землю «со стальным шаром того же размера без взаимного тяготения частей» (Thomson, 1864).
Перенося на тело планетарных размеров свойства малых тел и не видя в прочности последних никаких указаний на действия сил тяготения, Томсон сделал странный вывод, что и в большом теле, если оно твердо, силы тяготения себя не проявляют. Эта мысль Томсона была быстро подхвачена другими учеными.
Однако, делая такой вывод, Томсон допускал серьезную ошибку, так как Земля одним своим размером оказывает огромное влияние на физические свойства составляющих ее масс. Хорошо позже об этом писал А. Вегенер в своей замечательной книге «Происхождение материков и океанов» (1925). Он говорил: «Маленькая стальная модель шара ведет себя в лаборатории совершенно так же, как твердое тело. Но такой же стальной шар, размерами с Землю, под влиянием своих собственных сил притяжения потечет, если не сразу, то во всяком случае тогда, когда ему для этого предоставим необходимые тысячелетия. Здесь мы наблюдаем переход от преобладания молекулярных сил к силам, обусловленным массами».
Эта мысль здесь хорошо формулирована Вегенером, но она принадлежит не ему, а русскому геологу И. Д. Лукашевичу, который, в сущности, развил дальше идею Даламбера о том, что формы равновесия твердого, вещества в больших массах обусловлены теми же силами тяготения, что и формы равновесия вещества жидкого. Поэтому тяготение вовсе не отступает куда-то перед сцеплением, а именно скрепляет твердые большие массы.
Прекрасное сознание того, что прочность Земли определяется ее гравитационными силами, а, отнюдь, не силами сцепления или внутреннего трения, как думают некоторые, видно у Энгельса, и он же указал направление мысли, в котором надо идти, чтобы понять тектонические явления. Энгельс писал: «Возьмем… какую-нибудь телесную массу на самой нашей земле. Благодаря тяжести она связана с землей подобно тому, как земля, со своей стороны, связана с солнцем».
Эти слова Энгельса показывают, что он глубоко понимал сущность сил, объединяющих тело Земли в одно целое, и был далек от тех поверхностных и неправильных идей (о внутреннем трении), которые мы только что видели у Томсона.
Еще яснее будет преимущество идей Энгельса, если мы продолжим цитату дальше: «Но в отличие от земли эта масса не способна к свободному планетарному движению. Она может быть приведена в движение только при помощи толчка извне. Но и в этом случае, по миновании толчка, ее движение вскоре прекращается либо благодаря действию одной лишь, тяжести, либо же благодаря этому действию в соединении с сопротивлением среды, в которой движется рассматриваемая нами масса. Однако и это сопротивление в последнем счете является действием тяжести…». Энгельс указывал, что в нормальных условиях тяжесть и ее давление играют, таким образом, консервативную роль, охраняя целость Земли. Именно, как говорил Энгельс, «…на земле… притяжение благодаря своему решительному перевесу над отталкиванием стало уже совершенно пассивным». Поэтому «в земной чистой механике отталкивающее, поднимающее движение должно быть создано чисто искусственно: при помощи человеческой силы, животной силы, силы воды, силы пара и т. д.». «Это обстоятельство, эта необходимость искусственно бороться с естественным притяжением, — говорит Энгельс, — вызывает у механиков убеждение, что притяжение, тяжесть, или, как они выражаются, сила тяжести, является самой существенной, основной формой движения в природе». Как видно из контекста, речь здесь идет о природе в рамках «земной чистой механики».
Но что же такое силы извне? Они, конечно, в природе не искусственны, а столь же естественны, как и сама тяжесть на Земле. Найти эти силы, значит объяснить, говорит Энгельс, «откуда берутся «силы», посредством которых… на Земле массы приводятся в движение в направлении против силы тяжести».
По мнению Энгельса, механика принимает существование этих сил как нечто данное, и он напоминал, что «притяжение и отталкивание столь же неотделимы друг от друга как положительное и отрицательное, и поэтому на основании самой диалектики можно предсказать, что истинная теория материи должна отвести отталкиванию такое же важное место, как и притяжению, и что теория материи, основывающаяся только на притяжении ложна, недостаточна, половинчата».
Таким образом, не притяжение, говорил Энгельс, составляет сущность материи, а притяжение и отталкивание, вместе взятые. Все процессы природы двусторонни: они основываются на отношении между, по меньшей мере, двумя действующими частями, на действии в противодействии. Так как они сопряжены и неотделимы, то они равны между собой. Но когда тело находится в движении, то формами движения являются притяжение и отталкивание. Всякое движение состоит во взаимодействии притяжения и отталкивания, а мы видим их взаимодействие.
Так как, по Энгельсу, преодолеть притяжение может только толчок извне, то вполне понятным является его указание, что «активным движением мы обязаны притоку отталкивания, идущему от солнца». Припомним, как мы говорили выше, что телесная масса на Земле так же связана с Землей, как сама Земля связана с Солнцем. Но, очевидно, сопоставленные друг с другом эти две силы притяжение и отталкивание ощущаются как противоположные по направлению: если одна сила — связь Земли с предметами, на ней находящимися, есть притяжение, то другая сила — связь с Солнцем есть для этих же предметов отталкивание, ибо, как писал Энгельс, «отталкивательная «сила»… действует в направлении обратном направлению тяжести». Отсюда и представление о том, что от Солнца к этим предметам идут силы отталкивания. Идут они и от Луны, и правильность этого толкования подтверждается словами Энгельса, взятыми у Томсона и Тэйта, что «имеется взаимное действие и противодействие притяжения между массой луны и массой земли». Как есть приток отталкивания, идущий к Земле от Солнца, так же точно имеется такое же «отталкивательное», т. е. противоположное земной силе тяжести, действие Луны на Землю, на почве которого возникают приливы; в создании их наряду с Луной участвует, впрочем, и Солнце.
Очевидно, на основании предыдущего изложения и анализа идей Энгельса, когда мы говорим о силах отталкивания, действующих на Землю, Луну и Солнце, — это только примеры воздействующих на Землю отталкивательных сил, противоположных земной тяжести. Ясно, что такой толчок извне, преодолевающий земную тяжесть, может происходить и от других светил, раз они связаны с Землей силами тяготения. По отношению к телам Земли эти светила тоже могут создавать «приток отталкивания». Само вращение небесного светила Энгельс объясняет взаимодействием притяжения и отталкивания. Это видно из следующего.
«Таинственная тангенциальная сила» по отношению к «центрально действующей форме движения» состоит в том, что «получается перевес в одном определенном направлении, вызывающий вращательное движение». Энгельс склоняется к тому, что само вращательное движение «какой-нибудь солнечной системы представляется в виде взаимодействия притяжения и отталкивания».
Нельзя не обратить внимания на эти чрезвычайно интересные мысли Энгельса. Из них вытекает, что форма нашей планеты и прочность ее, и, следовательно, тем самым сохранение связанной с этой формой структуры обусловливаются силою тяготения вместе с движением (вращением). Наоборот, изменения структуры Земли вместе с изменениями формы могут осуществлять противоположное силе тяжести, т. е. отталкивательное проявление того же тяготения, идущее со стороны других светил. Оно играет роль толчка извне.
Саморазвитие материи Земли требует вовсе не смен в истории планеты сжатия и расширения ее, как думал в свое время М. А. Усов (1945), а обусловливается одновременным присутствием в силе тяготения двух составляющих — тяготения и отталкивания, которые дают изменения структуры и формы.
От чего может меняться это соотношение? Несомненно, оно может иметь место вследствие происходящих в мире движений. Вовсе не в том дело, что Земля попеременно сжимается и расширяется — этот процесс не доказан, — а в том, что Земля движется, движутся и все окружающие ее светила — Солнце, Луна, все другие планеты, звезды Галактики и т. п., почему и меняется воздействие разнообразных отталкивательных сил на притяжение Земли. Вот тут и проявляется изменяющее действие на Землю окружающих ее отталкивательных сил, взаимодействующих с притяжением и создающих интерференцию сил.
Противопоставляя притяжение отталкиванию и подчеркивая, что они только вместе составляют тяготение, Энгельс увидел в тяготении еще 70—80 лет назад то, чего не видели в нем другие — раздвоение единого, и поэтому он смог тогда еще вывести важное до сих пор незамеченное следствие из раздвоения сил тяготения на силы притяжения и отталкивания. Этим следствием является мысль о толчке извне, который со стороны тел извне может действовать на некоторые явления на Земле, являясь результатом суммирования сил отталкивания.
Эту мысль Энгельса мы считаем исключительно важной. Очень важна она еще тем, что Энгельс умел пользоваться ею. Он рассматривал Землю как тело вращения и применял к ней эту идею именно как к телу вращения в составе планетной системы, и учитывал воздействие на это тело окружающей среды, о необходимости чего часто забывают даже некоторые современные геологи, точно Земля есть тело неподвижное.
Равновесие тела Земли в этом аспекте оказывается равновесием вращающегося тела. Иными словами, это — равновесие внешних и внутренних движений тела в окружающей среде. Так как вращающееся тело сохраняется в условиях своего вращения при определенной величине угловой скорости, то можно сказать, что равновесие зависит от движения вращения и его условий, ими определяясь.
Следует отметить, что Энгельс целиком принимал идею Канта о воздействии приливов на вращение Земли. Он полагал, что «потребовалось почти сто лет, прежде чем кантовская теория стала общепризнанной».
В теле Земли, как в организме, «во время нормального периода его жизни» сохраняется «постоянное равновесие всего организма», т. е. целого. Такое «равновесие всей массы» имеется даже на Солнце при всей подвижности на нем материи. Как подчеркивал Энгельс, для всех небесных тел, в том числе, конечно, и для Земли, «движение находится в равновесии, а равновесие в движении (относительно)».
Это слово «относительно», стоящее в скобках, у Энгельса поставлено не случайно. Оно поясняется следующими словами: «Для диалектического понимания эта возможность выразить движение в его противоположности, в покое, не представляет никакого затруднения. Для него вся эта противоположность является… только относительной; абсолютного покоя, безусловного равновесия не существует. Отдельное движение стремится к равновесию, совокупное движение снова нарушает равновесие. Таким образом, покой и равновесие там, где они имеют место, являются результатом ограниченного движения».
Что вытекает из этих идей для Земли в выводах науки, ее изучающей, — теологии? Ясно, что именно движение вращения выявляет взаимоотношение сил притяжения и отталкивания в процессе данного движения. При определенной скорости вращения равновесие сохраняется, при некоторых скоростях оно может нарушиться. Так как Земля сохраняется и существует на протяжении не менее двух миллиардов лет, то, очевидно, за это время больших нарушений равновесия не было. Иначе говоря, на этом промежутке равновесие гравитационных сил притяжения и отталкивания было в течение всей так называемой исторической части истории Земли для нее характерно.
За последнюю сотню лет выяснилось, что «приливы и отливы, это — только видимая сторона действия притяжения солнца и луны, влияющего на вращение земли». То же притяжение Луны и Солнца действует, по словам Энгельса, «на всю массу Земли», что доказали Томсон и Тэйт, учтя энергетические процессы, протекающие на Земле, как результат притяжения — отталкивания.
Приходится сказать, вникнув в мысли Энгельса, что он один из первых начал постигать всесторонне широкое значение приливного трения для планеты нашей и первый понял, что оно сообщает Земле новую энергию, обусловленную вращением Земли. Это видно из следующего.
По мысли Канта, вращение Земли замедляется приливным трением. Приливы, по его мнению, действуют на всю массу Земли, тормозя ее вращение. В другом месте он определенно заявлял, что «приливное трение бесспорно тормозит вращение земли».
Энгельс говорил: «Открытое… Кантом тормозящее действие приливов на вращение Земли понято только теперь». Эту гипотезу Канта Энгельс назвал гениальной и правильно сказал, что без нее «нынешнее теоретическое естествознание не может ступить и шага».
Энгельс подчеркивал, что данное взаимодействие между светилом (Землей) и спутником «не зависит от физико-химического строения соответствующих тел… вытекает из общих законов движения свободных небесных тел, связь между которыми устанавливается притяжением, действующим прямо пропорционально массам и обратно пропорционально квадратам расстояний.
Энгельс учитывал далее, что при таком воздействии на нашу планету приливов, которое предполагает теория, выдвинутая Кантом, горные породы на Земле «противодействуют приливному движению». Очевидно, в связи с этим, что «часть энергии действует на твердую массу земного шара» и «уступается системою «Земля—Луна» тому или другому участку земной поверхности».
Указание на уступленную энергию земной поверхности очень важно, ибо говорит, что следствием уступки энергии должна быть тектоника этих участков. Иначе говоря, это значит, что приливы создают тектонику Земли. Эта энергия, как говорил Энгельс, будет выполнять работу «против притяжения центральной массы», в результате чего и должно получиться какое-то структурное изменение Земли. Очевидно, здесь притяжение Луны и Солнца воздействует на вращение Земли, а через него — на самую Землю.
Работа против притяжения Земли ясно означает отталкивание от поверхности Земли вверх, т. е. движение радиальное. Этим способом поднимаются вверх горы. Энгельс определенно этот вид движения земной коры считает самостоятельным, отдельным, так сказать, от движения тангенциального, хотя в реальном ходе событий с ним сочетающимся.
Действие приливного трения на вращение Земли создается на основе влияния на земную кору и на вращение планеты движений, порождаемых взаимодействием сил притяжения и отталкивания. Это взаимодействие происходит по теории сохранения энергии, созданной Майером, как о том Энгельс ясно говорит, и поэтому оно анализируется им как процесс энергетический. Выводы из закона Ньютона здесь анализируются на основе закона сохранения энергии Майера и, стало быть, Энгельс здесь идет по пути Майера.
Эти данные совершенно убедительно показывают, что тектонический процесс — творчество новых структур и пересоздание старых — Энгельс толковал как результат, прежде всего, взаимодействия гравитационных сил и отчетливо при этом подчеркивал, что частичные силы Земли здесь ни при чем. «Теория эта совершенно не зависит от физико-химического строения соответствующих тел. Она вытекает из общего движения свободных небесных тел…», т. е. из закона тяготения Ньютона.
Очень поучительно, что нигде Энгельс не говорил о роли термальных процессов в преобразовании Земли. Наоборот, он при этом подчеркивал, что «время, когда планета приобретает твердую кору и скопления воды на своей поверхности, совпадает с тем временем, начиная с которого ее собственная теплота отступает все более и более на задний план по сравнению с теплотой, получаемой ею от центрального светила».
Это заявление Энгельса очень поучительно и интересно. Как мы видели, он большое внимание уделял энергии вращения Земли и влиянию Луны на это вращение. Часть этой энергии сохраняется как главная действенная энергия Земли, а часть переходит в молекулярное движение, в том числе тепловое.
Из предыдущего видно, что, кроме этой действенной энергии, имеется еще на Земле, по Энгельсу, энергия излучения центрального светила, т. е. Солнца, и, наконец, раньше, пока не создалось еще на Земле твердой коры, на ней можно было считаться с энергией внутренней теплоты Земли. Сейчас она на поверхности, по Энгельсу, почти не проявляется.
Таковы те три вида энергии, которые различал на Земле Энгельс. При этом главную ведущую роль в изменениях структуры вращающейся Земли он признавал за силами тяготения, которые дают взаимодействие сил, и лишь некоторую добавочную роль он приписывал первоначальной фазе развития Земли и термине, допуская, что она могла в отдельные ранние моменты истории планеты дать дополнительное отталкивание.
Энгельс жил в годы, когда среди геологов господствовала теория термального складкообразования, преемственно развивавшаяся в ряде поколений геологов и особенно законченное выражение получившая у Зюсса и Гейма. Реакционная теория Зюсса подразумевала, что горообразование и вообще деформации Земли связаны в происхождении своем с постепенным сокращением внутреннего ядра Земли вследствие его охлаждения. Энгельс объяснял эти явления совсем иначе, а о сокращении ядра не говорил, считая, что горячее ядро слишком удалено от поверхности литосферы, чтобы влиять на явления на поверхности.
К нашему времени теория Зюсса оказалась брошенной именно потому, что никакого расплавленного ядра у тела Земли не оказалось, и термину Земли стали объяснять иначе. Во всяком случае эту теплоту Земли геологи приурочивают к слоям более поверхностным, количество этой теплоты считают не столь большим, как это вытекало в виде логического следствия из гипотезы горячего генезиса Земли по Канту. Некоторые думают даже, как это предполагает теория О. Ю. Шмидта, что генезис Земли был холодным. Энгельс ничего этого не знал и не мог знать, но он близко к этому подошел.
И тем не менее в его построениях и сейчас не приходится ничего менять, в связи с этими изменениями воззрений. В своих идеях Энгельс несомненно был крупнейшим новатором, а вместе с тем он входил, формулируя свои мысли, в большое историческое течение, идущее от Ньютона. Если прочность Земли с ее структурами зависит от тяготения и изменять структуры могут только силы гравитации, то это значит, что на основе идей Ньютона надо строить геологию. Энгельс так и сделал.
Рядом с Энгельсом, а может быть раньше его, следовало бы поставить геофизика Дарвина, сына знаменитого биолога, ибо он в первый раз высказывался о приливах в 1879 г., а затем в 1881 г., помогая Томсону работать над той же проблемой. Однако большая книга его о приливах вышла позже, в 1898 г., а третьим изданием — даже в 1911 г., т. е. уже в XX в. Что касается 1879 г., то в указанном году были напечатаны исследования Дарвина об его изысканиях относительно приливов и отливов вязких и полуупругих сфероидов, а равно его замечания о теории Кельвина, относящейся к приливам.
Я изложу некоторые черты воззрений Дарвина, опираясь на книгу о приливах, с привлечением данных и других работ автора.
Приливы и жидкость, заменяющую приливы на той или другой планете, Дарвин рассматривал как определенные активные начала действующие на твердое тело планеты. В первом томе своих сочинений, где напечатаны работы, относящиеся к приливам, Дарвин описывает изыскания, произведенные им вместе с его братом Горасом по идее Томсона.
Всякое тело притягивает к себе другое тело: Солнце притягивает Землю, Земля притягивает Луну, но и, обратно, Луна притягивает Землю и Солнце и т. д. Сила, с которой Земля притягивает тело, находящееся на поверхности, есть вес этого тела; вес — это есть мера стремления тела с некоторого расстояния направиться к поверхности Земли. Однако когда Луна находится в зените, то вызываемое ею притяжение оказывается здесь противоположным притяжению Земли.
Это то взаимодействие, которое Энгельс отмечал как противоположность отталкивания и притяжения. Дарвин отмечает ее как «возмущение тяготения Луной». В 1879—1880 гг. в Кавендишской лаборатории в Кембридже он пытался экспериментально определить отношение этих двух сил — земной и лунной. Опыты автор считал неудавшимися. Однако он полагал, что поверхность Земли под влиянием Солнца и, прежде всего, Луны подвержена очень малым «землетрясениям» — непрерывным колебаниям от части минуты до года. Иначе на суше тоже имеются приливы и отливы, вызываемые аналогичными причинами. Однако движения эти очень слабы, что и было подтверждено Геккером.
Во втором томе своих работ Дарвин говорил, что приливы вследствие трения должны вызывать замедление вращения Земли. В связи с этим могут изменяться сутки. Пока период (сутки) вращения Земли будет отличаться от месяца как периода обращения Луны, будет всегда существовать тенденция к уравнению этих периодов, хотя из этого совсем не следует, что сейчас они ближе один к другому, чем в прошлом (Darwin, 1908).
Желая объяснить эти явления, Быханов ссылался на мысль геологов о том, что между Европой и Америкой якобы существовал материк Атлантиды, который, как думали, не погрузился, но Быханову, он только отодвинулся дальше на запад и существует под именем Америки. Развивая эту мысль, Быханов указал, что материки могут раздвинуться еще дальше и что от этого могут произойти изменения во вращении Земли.
Ко всем основным выводам данный автор пришел вполне самостоятельно и не мог своих своеобразных идей перенять от других. В частности, Вегенер со своими идеями, очень сходными с идеями Быханова, появился на 35 лет позднее, если учитывать его самые ранние наброски. Основную работу Вегенера Быханов опередил лет на 50.
До 1944 г. Быханов не был никому известен, и его анонимная книга была забыта. Ее случайно обнаружил у букинистов кристаллограф Г. Г. Леммлейн (Леммлейн и Личков, 1944). Позже Н. И. Леонов выяснил фамилию автора и разыскал его портрет (Леонов, 1949а, 1952). В связи с этим я не могу не отметить статью в 11 томе Большой Советской энциклопедии «Гипотеза перемещения материков», в которой автор утверждал, будто «впервые гипотеза перемещения материков» была показана в книге Е. В. Быханова (1877). Это лучше, чем автором идеи движения Майриков ошибочно считать в истории геологии Вегенера, но это все-таки неверно.
В этом же втором томе напечатаны труды Дарвина об его изысканиях относительно приливов вязких и полуупругих масс (1879), замечания о теории В. Томсона (лорда Кельвина) и др.
Дарвин рассматривал вопросы о совместном действии в приливах атмосферы и гидросферы, учитывая, что «мы живем на дне громадного океана воздуха, а притяжения Солнца и Луны, действующие на воду, конечно, должны действовать и на воздух» (Дарвин, 1922). И далее: «Хотя настоящие приливы связаны только с астрономическими причинами, но все-таки влияние правильности периодических ветров, изменения атмосферного давления, выпадения дождей настолько тесно связаны с настоящими приливами, что при действительных наблюдениях моря необходимо рассматривать все это вместе…». Прибавление слова «метеорологический» в этом случае в связи с дождями, ветрами и пр. оправдывает применение слова прилив.
Эти влияния, по мнению Дарвина, должны действовать не только на океан, но и на твердую землю, а так как земля не вполне тверда, то «эти притяжения должны производить попеременные деформации Земли». «Наша планета, — по мнению Дарвина, — способна деформироваться под действием внешних сил», а приливы — это внешняя сила.
Довольно смелой рукой Дарвин рисует те воздействия, которые своими приливами Земля оказала на Луну, но он гораздо более осторожен, когда старается определить воздействие Луны на нашу планету. Дарвин устанавливает, что, когда «прилив поднимается и падает на берегу моря, много миллионов тонн воды попеременно приближается к суше или удаляется от нее». Получается «эффект меняющейся тяжести приливной волны». Он делает вывод, что выносящая эту нагрузку поверхность должна искривляться. Береговая полоса суши должна искривляться крайне сложно вследствие приливной волны. Деформация тела земли под совокупным действием силы тяжести и лунного притяжения существует, но происходит она не так, как происходила бы, если Земля сама была бы идеальной жидкостью.
Многократно на протяжении книги Дарвин оговаривается, что он не геолог, отказываясь при этом от решения некоторых вопросов. Поэтому он не ставил и не обсуждал общего вопроса о происхождении горных систем в связи с приливами.
Впрочем, он указывал, что экваториальные области Земли подвержены большим силам, чем области полярные, почему меридианы, по его мнению, искривились бы больше у экватора, чем в сторону от него, и это было бы видно, если бы они были окрашены разной краской. Автор оговаривается при этом, что к пластичному телу планеты можно приложить этот вывод прямо и без опасения, а к вязкому это прикладывается с трудом, поэтому к Земле это надо применить с осторожностью.
Нужно сознаться, что такое рассуждение довольно неясно и мало вразумительно. Им Дарвин пытается, как будто, обосновать два обстоятельства: с одной стороны, широтное направление некоторых дислокаций, а с другой, уклон долготных дислокаций от меридионального направления». Во всяком случае указание на роль экватора неверно, ибо к нему горы не приурочены. Этот вопрос только позже явился предметом особого обсуждения специалистов.
Совершенно определенно в третьем томе автор высказывается в пользу движения материков. Он ставит такой вопрос: вправе ли геологи предполагать, что материки всегда находились там, где они лежат теперь и не следует ли им присоединиться к движению материков, отказавшись от всякой гипотезы, допускающей значительные перемещения полюса?
Приведенные выше примеры искривления меридианов, видимо, являются проявлениями движений разных материков под разными широтами. Эти искривления вызваны широтными движениями материков, большей скоростью их на экваторе, но совершенно неизбежным также является движение материков долготное, от полюса к экватору, и обратное при замедлениях и ускорениях вращения Земли. Известно, что полярное сжатие должно увеличиваться при ускорении вращения и уменьшаться при его снижении. Скорость вращения зависит от приливов. Таким образом, от приливов зависит и полярное сжатие.
Важно заметить, что при изменении полярного сжатия Земли в разные эпохи должны происходить большие перемещения масс горных пород, коровые и подкоровые, то к полюсу, то к экватору. Это и есть долготное перемещение материков.
В заключение приведу отзыв Дарвина о гипотезе Канта—Лапласа. В 1898 г. в своей книге о приливах он писал: «В течение почти столетия импозантная картина, которую дает небулярная гипотеза, встречала почти единодушное признание, и все же приходится, едва ли будет преувеличением, сказать, что каждая стадия, выдвигаемая ею, или содержит какую-нибудь трудность для допущения, или является невозможной».
В нашем обзоре геологических воззрений на тектонические структуры планеты мы прошли путь от конца XVIII в. до конца XIX столетия и можем на основании изложенного сделать некоторые выводы. С самого начала уже у первого защитника геологических структурных представлений мы нашли четкое и ясное убеждение в существовании связи между общей формой и структурой планеты в целом и расположением отдельных структур материков и океанов и их соотношением, причем эти соотношения и расположение диктуются требованиями равновесия фигуры при ее вращении.
Отрицательное отношение к активной роли термики внутренности Земли, таким образом, является характерной чертой всего направления от Геттона до Кропоткина. Оно продолжается и до известной степени завершается в трудах Энгельса и Дарвина. Здесь в полной мере сохраняется идея равновесия общей структуры в целом при всех изменениях отдельных частных горных структур. Следует, однако, заметить, что представители этого направления — Геттон, Ляйель и Майер и другие считались с внутренней термальной энергией. Майер даже приписывал этому фактору некоторую добавочную роль в энергетике планеты.
Если в свете изложенного мы вернемся к приведенным в начале нашего изложения словам Вернадского, что история науки есть орудие достижения нового и спросим себя, что же нового получили мы из нашего исторического обзора развития структурной геологии в XIX в., то мы можем сказать, что полученный вывод заключается в установлении того, что создание и изменение структур нашей планеты осуществляется силами тяготения, в условиях вращения Земли, без ведущего участия внутреннего тепла в создании структур. Поражает запечатлевшееся в изложенной нами истории науки единство и цельность направления этого течения.
Вся история от Геттона и Пляйфера до Энгельса и Дарвина есть история развития одной основной исходной идеи, движения ее вперед. У Дарвина и Энгельса развитие этой идеи привело к мысли, что нарушения структур Земли создаются приливными волнами гидросферы. Они воздействуют на литосферу вместе с атмосферой. Иначе говоря, нарушение литосферы, или создание гор, образуется никак не самой литосферой изнутри, а воздействием оболочек более подвижных на неподвижную или взаимодействием оболочек планеты.
Следует попутно остановиться на эпизоде, который имел место в 1886 г. при обмене мнений между двумя французскими учеными Файем и Ж. Лаллеманом, причем оба автора последовательно стояли на той точке зрения, что главный процесс на планете нашей — это процесс ее охлаждения. Фай (Faye, 1886) напечатал статью «О строении земной коры», а перед этим в Известиях Парижской академии наук была опубликована в 1886 г. работа Лаллемана о вероятном происхождении землетрясений.
Лаллеман склонялся к тетраэдрической гипотезе строения Земли, Фай — к додекаэдрической, причем для обоих эти формы являлись следствием охлаждения планеты. Весь ход мысли обоих авторов чужд тому точению мысли, которое мы здесь характеризуем в геологии.
Поучительно, что Лаллеман, излагая данные о землетрясениях и их причинах, сделал вывод о «несомненном существовании внутренней перманентной и универсальной силы», которая не может найти объяснения вне гипотезы жидкого ядра, поддерживавшейся во Франции, главным образом, Элп де Бомоном. Землетрясения, по его словам, на основе этой гипотезы получают естественное объяснение, они — «явление производное, отражение непрерывной работы, которая происходит внутри земной коры». Здесь проявляется, по его словам, «внутренняя перманентная и универсальная сила», объясняющая все явления планеты.
Однако поучительно, что в конце статьи автор приходит к выводу о существовании в ядре Земли лунно-солнечных приливов, т. е. что на «перманентную универсальную силу» действуют силы внешние. Хотя автор подчеркивает «непрерывность работы сил внутри Земли, в недрах», но он чувствует, что автоматическими внутренними силами объяснить это нельзя. Он указывает на стремление к разрыву северного и южного полушарий, получающееся при вращении Земли, на резкое по величине перемещение близких к поверхности масс тела в северном и южном полушариях и их отставание к западу в полушарии северном.
Таким образом, Лаллеману при всем его преклонении перед «перманентной внутренней силой» пришлось обратиться к гравитационному воздействию Солнца и Луны. Точно так же Фай, толковавший «об охлаждении общем и единообразном», когда зашла речь об изменении фигуры Земли, связал его не с «охлаждением общим и единообразным», а с «изменениями полярного уплотнения Земли в ходе геологического времени».
Возвращаясь от этого эпизода к основной нити изложения, хочу напомнить, что и Энгельс, и Дарвин, разрешив более или менее одинаково на основе признания взаимного воздействия оболочек проблему дислокаций, не смогли указать, где именно географически создаются эти дислокации, и какому порядку они подчиняются.
Первое полное решение этого вопроса в одной его части было дано А. П. Карпинским, в другой — им же совместно с А. И. Воейковым и А. А. Тилло. Из трудов этих ученых мы узнали, что все горы нашей планеты можно разделить на две почти равные группы: а) горы, по направлению своему близкие к меридианам, косвенные по отношению к ним, т. е. субмеридиональные, и б) горы широтные. Первую закономерность установил Карпинский, вторую — Тилло и Воейков.
Работа Карпинского была напечатана в 1888 г. на русском языке в «Горном журнале» и на немецком — в «Известиях Академии наук» (1939). Я писал в моей книге о Карпинском, что его работа не была должным образом понята ее современниками и остается непонятой до сих пор.
В этой книге Карпинский говорил «об одностороннем надвигании системы тихоокеанских хребтов вместе с материками, на которых они покоятся, на левую сторону сферы». Если эту «левую сторону» на схеме расшифровать, то получится, что Америка движется на запад, а Евразия на восток.
У различных материков, писал Карпинский, имеется совпадение всех главных элементов, именно для них характерных: а) одинаковое распределение, б) сходные очертания, в) сходные орогенические отношения и г) аналогичное геологическое строение. Все материки имеют треугольную форму, приближаясь и примыкая друг к другу углами. Каждый материк представляет собой нечто среднее между материками его заключающими. Направление очертаний всех главных материков одинаково. Тихоокеанская граница через весь земной шар удерживается как одно направление, хотя оно и различно по отношению к странам света.
Карпинский далее подчеркивал, что сходство в очертании материков не случайно, а обусловливается общей причиной. Он обращал внимание на пояс, расположенный косвенно к меридиану, выражающий направление длинной оси Северной и Южной Америки. Если этот пояс, сохраняя его направление, продолжить в другое полушарие, то его продолжение через район полюса в полушарие встретит другие материки. Это направление на чертеже он отмечал как направление а.
Из всего этого видно, что направление материков по обе стороны от полюса можно изобразить почти прямой линией, которая разделит экватор почти на две половинки. Расположение материков при этом остается одинаковым, и очертания их представляют большое сходство, особенно обнаруживающееся в тех местах, которые на первый взгляд представляются несходными. Оказывается, например, что Азия, Австралия, Европа, вместе взятые, очень сходны с Северной Америкой.
Все материки располагаются вдоль одной определенной линии, которая имеет в расположении своем правильность, вытягиваясь по обе стороны полюса вдоль одной линии субмеридионального направления. Такое расположение главной системы горных поясов, по Карпинскому, создает закономерность в распределении мировых океанов. Главных океанов получается два: Тихий и Атлантический со всеми остальными. Эти две системы океанов только в двух местах имеют широкое сообщение. Таким образом, водная поверхность Земли делится линией, создающей правильность разделения структур, на две большие области.
Эти идеи Карпинского о расположении материков и океанов вытекают из ранее высказанных идей Ляйеля. О горах Карпинский говорил, что они являются производными от материков. Чем больше материк, тем сложнее его горная система. Самый большой горный кряж протягивается вдоль тихоокеанских побережий параллельно их линии.
Этот тихоокеанский пояс, прерываемый кое-где вулканами, образует изогнутое кольцо, опоясывающее Землю. Круг этот Карпинский не называл большим, ибо он не пересекает своим продолжением центр планеты, но указывал, что в него входят вулканы Антарктики, так что полярные полосы он задевает: «Вдоль всего тихоокеанского побережья, следуя одному общему направлению по кругу, не проходящему через центр Земли и несколько деформированному, протягиваются горные кряжи, образовавшиеся через одностороннее надвигание на запад и на восток» (Карпинский, 1939).
Кряжи других направлений являются как бы ветвями этого большого горного круга субмеридиональных хребтов, направление которых параллельно оси, определяющей расположения материков.
Горные кряжи, как подчеркивал Карпинский, образовались после первичных материков. Но в очертаниях их проявляется связь с очертаниями материка, что ясно видно по тихоокеанскому поясу.
Тихоокеанская граница, как наиболее древняя, является и наиболее правильной. Правильность эта есть явление нормальное, но с течением времени оно все более и более затушевывается.
Хотя Карпинский говорит о тихоокеанском направлении как о главном направлении горных поясов, другие же пояса у него появляются путем ответвлений от этого главного, тем не менее на его рисунках выделены так называемые «пограничные горные дуги». Этому, видимо, отвечают широтные горные цепи, которые были суммированы Тилло как цепи направления 35-й параллели. Карпинский отмечал, что хотя он вывел расположение материков из эмпирических фактов вне связи с положением оси вращения Земли, но на деле данное расположение имеет с этой осью определенную и четкую связь и пренебрегать осью вращения нельзя.
Образовались эти отношения «на основе вращательного движения Земли — именно астрономических причин». Но затем «в образовании континентов и горных кряжей стали преобладать внутренние процессы Земли, результаты которых затемнили роль вращения». Но во всяком случае «законное соотношение очертания суши с теперешней земной осью действительно существует». Ярче всего оно сказывается на таких старых границах, как тихоокеанская, но оно ясно и у таких границ, которые мы можем рассматривать как сравнительно новые, например как клинообразное окончание южных частей Гренландии и Индии.
Аналогичная правильность, судя по карте, говорит Карпинский, видна на Марсе, и суша на нем тоже распределяется с известной правильностью, но распространение ее здесь имеет иной характер, чем на Земле, хотя некоторые и находят здесь аналогии. На Марсе, по Карпинскому, больше, чем на Земле, проявляется зависимость правильностей в распределении суши и моря от оси вращения.
К 1888 г. относится и работа Тилло, посвященная широтным горным системам нашей планеты. В противоположность Карпинскому, который почти все внимание уделил нарушениям субмеридиональным, а о широтных упомянул лишь мимоходом, Тилло говорит именно о последних. В таблице, помещенной в книге Тилло и посвященной материкам, видно, что в северном полушарии максимальные высоты находятся между 40 и 30° и равны 1380 м, а в южном полушарии равны 880 м и находятся между 20 и 10°. В морях максимальные глубины расположены в северном полушарии между 40 и 20°, в южном — между 20 и 30°. При этом важно отметить следующее. По Тилло, пояса с небольшими средними высотами суши и с наибольшими глубинами океанов совпадают, следовательно, в этих поясах сосредоточены наибольшие контрасты рельефа. Важно, что по мнению Тилло, пояса наибольших высот и глубин океана являются вместе с тем поясами наибольшего среднего атмосферного давления, а морские воды в этих поясах обладают наибольшим средним весом в связи с наибольшей соленостью вод. Таким образом, Тилло ясно дал понять, что тектоника и вообще геологические явления не отделимы от явлений в атмосфере и гидросфере, а имеют связывающие с ними общие закономерности.
Несколько позже, в 1892 г., Тилло к этим важным указаниям прибавил новые. Придерживаясь точки зрения учета равновесия в теле Земли, он сравнивал и сопоставлял материки и океаны по их весу и ввел новое понятие об антиподальности. Тилло отметил: «Главное орографическое вздутие Азиатского материка (Гималаи) лежит на одном конце того диаметра Земли, который противоположным концом своим мало отстоит от главного орографического вздутия обеих Америк (Анды Боливии)». Это означает, что они друг друга как бы уравновешивают. Тилло и к этому случаю применяет идею антиподальности. Главными антиподами, так сказать, во внеземном масштабе он считал всю площадь океанов по отношению ко всей площади материков. Кроме того, Тихий океан он называл антиподом Азии, Европы и Африки; Австралия своим антиподом имеет Атлантический океан, Северная Америка — Индийский и т. д.
Если учесть приведенные высказывания Тилло, то можно сказать, что в них имеется зародыш представлений об антиподальности структур Земли и об особом значении для тектонических движений некоторых параллелей.
Другой представитель этой школы, А. И. Воейков, заинтересовавшись с 70-х годов циркуляцией атмосферы, выяснил в своих «Климатах земного шара» (1884), каково распределение на поверхности земного шара атмосферного давления и ветров. Естественно, что ему была важна «средняя высота материков и такая же глубина океанов» в их связи с географической широтой, о чем говорил Тилло. Воейков целиком подтвердил вывод Тилло о широтном распределении гор на 35-й параллели (Воейков, 1892). Одновременно для гор субмеридиональных Воейков в тех же «Климатах земного шара» формулировал свои четкие идеи о климатологии тихоокеанского пояса гор.
Возвращаясь к широтным горам, надо сказать, что наиболее высоки горы пояса между 40 и 30°, высота достигает в среднем 1850 м, при максимуме 6096 м (первая цифра дана в таблице ступеней материков у Брокгауза, вторая — в примечании).
Воейков указывал, что в северном полушарии максимальные высоты располагаются между 30 и 40°, а в южном — между 20 и 30°. Поучительно, что оба эти пояса совпадают с поясами наибольших атмосферных давлений.
Атмосферу и воду планеты Воейков рассматривал как планетарные явления, неразрывно связанные с твердым телом Земли и от него неотрывные. Он при этом учитывал, что на планете, кроме твердого тела, есть еще и жидкость, и ею является вода. Воейков писал: «Вода представляет на планете единственное жидкое тело, находящееся в значительных количествах. Кроме нее, можно еще упомянуть о нефти, но количество ее во много миллионов раз меньше количества воды». Это указание напоминает появившиеся позже идеи Вернадского о земных водах. Хотя Воейков еще не высказывал идеи Вернадского о планетарном значении земных вод, но несомненно близко подходил к этой мысли.
Воейков явно разделял идею Тилло о критическом значении 35-й параллели для литосферы и указывал, что эта параллель имеет также значение для атмосферы. Вместе с тем в своих «Климатах земного шара» он указал на особое значение для атмосферы широт 60—70°.
Резюмируя то, что мы сказали о Тилло и Воейкове, можно отметить, что у них, во-первых, ясно виден критический характер параллели 35°, у Воецкова отводится особая роль параллелям 60 и 70°, и как будто начинает проявляться мысль о связи между воздушной оболочкой Земли и литосферой, и это взаимодействие между ними происходит на основе сил тяготения в виде прямого давления двух активных оболочек на пассивную.
Если Энгельс и Дарвин, решив более или менее одинаково на основе признания взаимного воздействия оболочек Земли проблему происхождения дислокаций, не смогли указать, где именно дислокации создаются, то в 80-х годах прошлого столетия эту проблему в принципе впервые разрешили ученые Карпинский, Воейков и Тилло. Эти ученые продолжали, таким образом, то единое и цельное направление мысли, которое шло от Геттона, Пляйфера и Ляйеля к Энгельсу и Дарвину и привело последних к идее, что нарушения структуры Земли — литосферы создавалось силами и движениями гидросферы. У Воейкова и Тилло эта мысль продолжала развиваться и претворилась в идею о взаимодействии оболочек Земли как факторе изменения структур литосферы.
Далее мы должны коснуться целого ряда работ позднего времени, к их числу принадлежат: работа Крейхгауера (Kreichgauer, 1902, 1925) об экваторе в геологии; работа А. Веронне (Veronne, 1912), послужившая основой работе 1927 г., которая привела в 30-х годах к формулировкам «Рациональной механики» П. Аппеля (Appel, 1937).
Надо упомянуть дальше об очень интересной статье Бёма фон Бемерсгейма(1910) и в своем роде замечательных двух работах К. Шнейдера. Перечислим еще ряд работ, о которых мы будем говорить дальше: статья П. И. Броунова о причинах ледниковой эпохи (1924); работы Ли Сыгуана (J. S. Lee) с 1926 по 1955 гг.; труды В. И. Вернадского, связанные с водой в содержании их общей части (1932—1936); замечательные статьи Спиталера (Spitaler, 1929—1936), выдвинувшего идею критических меридианов в их противоположности меридианам индифферентным; работы геодезистовФ. Н. Красовского (1941) и В. А. Магницкого; статья М. С. Эйгенсона (1948) в сборнике о солнечной активности; труды Николая Стойко и, наконец, исследования М. В. Стоваса (1951, 1957). Сюда же надо причислить устные выступления В. А. Цареградского на Астрогеологической конференции в Географическом обществе в Ленинграде в 1956 г., доклады Г. П. Воларовича и С. С. Николаева в 1958 г. в том же Географическом обществе.
К 1910 г. относится интересная работа Л. С. Лейбензона «Деформация упругой сферы в связи с вопросом о строении Земли» (Лейбензон, 1955). По мнению Лейбензона, несжимаемая тяготеющая материя деформируется силами приливного типа. Такое состояние возникает от приливов, действующих на вращение Земли путем создания в теле планеты больших напряжений. Последние, по расчетам автора, настолько велики, что под воздействием приливов кора малой толщины должна полностью разрушиться.
Однако даже при толстой коре возникают деформации, в результате которых создается новое состояние равновесия. Важно, что при этих деформациях «мера опасности разрушения земной коры не зависит от внутреннего строения ее», как это ясно показывают относящиеся сюда формулы, приводимые автором, в которые величина, зависящая от внутреннего строения земли, не входит. Таким образом, здесь получается действие силы, «которая деформирует Землю извне, вследствие замедления ее вращения».
Лейбензон считает «совершенно невероятным предположение», что «Земля непрерывно изменяет свою форму под действием деформирующих сил, возникающих вследствие замедления вращения приливным трением». Это происходит этапами прерывисто. При этом, по Лейбензону, наиболее напряженная область деформаций находится у экватора и у полюсов, наименее напряженная — в средних широтах. Области деформаций зависят от фигуры Земли и определенным образом на этой фигуре планеты ориентированы.
Замедление вращения Земли при тонкой коре, по расчетам Лейбензона, должно было вызвать землетрясения в широтах, близких к экватору, области более слабых землетрясений — полярные области. Наконец, наименее подвержены землетрясениям территории средних широт. О прерывистости нарушений автор говорит следующее.
Он допускает, что после каждого такого пароксизма нарушений целости земной коры должен наступить период ее «нового состояния равновесия». Через некоторое время должны опять возобновиться деформации и наступить новое нарушение целости земной коры, снова сопровождаемое усилением ее движений, землетрясений и вулканической деятельности.
Это Лейбензон обосновывал математическими расчетами. Так как все эти процессы он воспринимал на основе идей о расплавленности ядра Земли, которые пользовались тогда большим влиянием, то, по его мнению, промежутки, отделяющие одну эпоху от другой, должны становиться вследствие охлаждения Земли все короче. С веками должна вместе с тем уменьшаться величина приливного трения из-за отвердевания Земли при охлаждении.
Основной смысл высказываний Лейбензона состоит в том, что разгадку сил деформации он находил в гравитационных силах, которые проявляли себя в приливообразующих воздействиях Луны и Солнца. И твердость Земли снаружи, и огненножидкое состояние ее внутренности, и вообще все ее внутреннее строение на эти силы влияния оказать не могут. Поэтому, хотя и землетрясения, и тектоника действуют как будто изнутри, их действие стимулируется силами гидросферы извне на литосферу, как это отмечал еще Кант.
Важно далее, что Лейбензон приходит к выводу о критичности некоторых параллелей, хотя этой терминологии не употребляет. Зоны около экваториальных параллелей, как и около циркумполярных параллелей, являются зонами тектонической активности в противоположность зонам умеренных широт. Отделить экватор по активности от тропических широт, как сделали Тилло и Воейков, Лейбензон не сумел, но это упущение он разделяет с Крейхгауером и позже с Мореном (Morain, 1927). Во всяком случае ко всем этим оригинальным и интересным выводам автор пришел самостоятельно, не зная идей Тилло, Воейкова и Карпинского, но все его выводы вызвали идею о связи деформаций с вращением планеты, хотя места дислокации названные авторы указывали иные.
Большое значение в вопросе происхождения дислокаций Земли сыграли работы французских исследователей — математиков между 1912 и 30-ми годами. В 1912 г. появилась работа А. Веронне (Veronne, 1912), в которой была формулирована закономерность, что широтные дислокации на Земле — высокие горы — приурочены к параллелям ±35°. Возникновение их автор разъяснял в связи с прецессионными нарушениями, происходящими на планете при ее вращении. Земля при вращении под воздействием Луны и Солнца испытывает колебания в положении своей оси вращения, которая непрерывно отклоняется от основного положения и так же совершает колебания.
Автор подчеркивал, что в отношении Земли он не примыкает к какой-либо определенной гипотезе, вроде гипотезы Клеро, и дает только уравнения, охватывающие движения Земли при условии ее нормального строения. Веронне анализировал общий случай эллипсоидов, а затем перешел к их рассмотрению. Для эллипсоидов он рассмотрел те отклонения, которые должно было бы испытать под влиянием прецессионных натяжений жидкое вращающееся кольцо, если его поместить вдоль разных параллелей. Оказалось, что отклонение этого кольца максимально на экваторе и уменьшается до нуля на параллели ±35°, где оно меняет свой знак.
Затем отклонение опять возрастает к полюсу. Отсюда автор сделал вывод, что поверхностные слои на этой параллели испытывают воздействие соседних параллелей, и к ней приурочены землетрясения, как указывал Парвилль. Эта параллель является, таким образом, преимущественной линией землетрясений. Она проходит через Сан-Франциско, Южную Мексику, Японию, Иран, а в южном полушарии — через Капские горы, район Мельбурна, Буэнос-Айреса.
По этой линии располагаются и все дислокации земного шара широтного направления, причем они для Земли характерны при любом состоянии ее вещества. При создании этих дислокаций все дело в том, что под влиянием прецессии или прецессионных качаний, обусловливаемых известным действием Солнца и Луны, в теле планеты по обе стороны 35-х параллелей создаются тангенциальные напряжения.
Действующая сила перемещений равняется 4/951 т. е. 0.0041 веса пластов. Это создает поднятие горных цепей и сопровождающие их землетрясения. Веронне говорит не только о трещинах, но и о приливном замедлении, вызываемом приливами. Это замедление, по его словам, является следствием трения приливов. Оба эти действия на Землю — приливы и влияние прецессии — вместе дают объяснение широтных дислокаций Земли.
В работе Веронне изложены выдающиеся геологические идеи, которых геологи не заметили, очевидно, потому что статья была напечатана в издании узко математическом. Автор и позже возвращался к изложению своих взглядов. Однако это тоже не дало ей широкой известности среди географов и геологов. В 1927 г. Веронне опубликовал работу общего содержания, посвященную строению мира, где он свои соображения о влиянии прецессонных напряжений на тангенциальные движения в земной коре, учитывая вращение Земли, связал с движением материков.
Не приобрели эти интересные и важные идеи широкой известности среди географов и геологов и тогда, когда вышел труд П. Аппеля (Appel, 1932), в котором в соответствии с идеями Веронне было отмечено, что геометрическая параллель 35°16′, или географическая (для Земли) 35°27′, является параллелью сочленения и деформации.
К 1937 г. относится выход в свет второй части четвертого тома, в ко торой было сказано, что тангенциальные нарушения, вызывающие движение материков, создаются прецессией, а на 35-й параллели имеют место горообразовательные движения широтного направления с вертикальной составляющей. Все эти соображения о параллели 35°15’52» почти приводятся в том виде, в каком они были даны в работе Веронне.
Бём фон Бемерсгейм выдвинул идею о роли вращения Земли в создании ее и параллельно тектонических форм и наметил значение 35-х параллелей как места дислокаций (1910). Эта идея есть и у Швейдара (1926).
Шнейдер в 1917 г. высказал мысль, что Солнце первопричина земной тектоники. Констатируя аномалии силы тяжести на границе материков и океанов, он нашел, что зоны разлома вызваны смещением полюсов; полюсы же смещаются вследствие влияния Солнца на магнитное поле Земли. Смещение полюсов есть причина разломов.
Следует заметить, что к этим тектоническим положениям К. Шнейдер подошел постепенно. Лет за пять до упомянутой работы им была выпущена книга о вулканических явлениях Земли (Schneider, 1912), где он формулировал взгляд, что экваториальная зона есть главное место размещения современных вулканов, и связал их деятельность с колебаниями оси вращения Земли. Указанием, что вулканы располагаются вдоль, экватора, как бы утверждается для вулканов линия их критических параллелей, или по крайней мере идея, о таких критических параллелях. При этом Шнейдер указал, что тихоокеанская половина Земли богаче вулканами, чем атлантическая, этим как бы подчеркивалась роль обоих тихоокеанских критических меридианов.
Следует отметить, что к этому тектоническому выводу Шнейдер пришел постепенно через учет фактов о вулканизме; им в особой упомянутой работе был формулирован вывод, что экваториальная зона есть главное место размещения современных вулканов.
Нельзя не сказать об исключительно важной статье Н. И. Броунова (1924) о происхождении ледниковых эпох на Земле. Автор полагает, что ледниковые эпохи — это такое явление, которое постепенно сходит на нет. Раньше они проявлялись больше, чем теперь. Автор, рассмотрев ряд гипотез, объясняющих оледенение, отверг их из-за односторонности. Нельзя класть в основу толкования одно какое-нибудь явление, а надо брать целый их комплекс. По мнению Броунова, большое количество осадков связано всегда с восходящими движениями воздуха — циклонами. Последние же связаны с общим барическим рельефом Земли, который характеризуется двумя зональными полосами повышенного давления, расположенными в северном и южном полушариях. По автору, это — затропические барометрические максимумы, приуроченные к широтам 33—35°.
Для северного полушария автор дает поправку, что в Америке и на востоке Азии ось высокого давления отодвинута к северу, доходит в Азин до Байкала, а дальше нарушается такими же областями меридиональными. Броунов связывает эти нарушения с созданием обширных областей трения, возникающих над обширной страной. Для экватора, по Броунову, характерно существование барометрического минимума: существуют затем приполярные минимумы на параллелях 65—70°, где давление слабо; дальше к полюсу оно поднимается вновь. Броунов выделяет параллели 33—35° и 65—70°, которые намечались у Воейкова, хотя термин «критическая параллель» он не применял. С барическим рельефом планеты Броунов связывает режим ветров, который зависит от скорости вращения Земли и от термического режима атмосферы. Одна причина, следовательно, носит геодинамический характер, другая — термический. Барический рельеф должен оказывать влияние на твердое тело планеты через приливы, это открыто Кантом в 1754 г., а затем подтверждено Адамсом, де Лоне (1865) и Эри. Упоминает Броунов Майера, который, по его мнению, дал объяснение приливообразующей силы Луны и Солнца. К энергетике Земли Майер привлекал, впрочем, также сокращение огненножидкого ядра вследствие охлаждения. Это явление должно вызывать ускорение вращения. Перемещение же магмы должно вызывать замедление вращения. Таким образом, по Броунову, данные явления должны протекать сложнее, чем думал Кант.
Резюмируя предыдущее, можно сказать, что, по Броунову, есть два рода факторов: факторы, ускоряющие вращение Земли, — атмосферные волны, и факторы замедляющие — движение магмы, падение метеоритов (это помимо приливов).
Вместе с барическим рельефом должны, по Броунову, меняться климатические зоны. Перед последней ледниковой барической эпохой затропические максимумы были ближе к экватору, циклоны проходили южнее, а затем то и другое по окончании ледниковой эпохи от экватора отодвинулись. Таким образом, ледниковые эпохи жизни Земли создавались от смещений барического рельефа. Автор полагает, что в этот период преобладало влияние внутренней теплоты, причем в воздухе было больше углекислоты.
Нельзя не отметить работы выдающегося китайского геолога Ли Сыгуана, относящиеся к 1927—1929 гг. В первой работе общего характера он анализировал причины изменений поверхностных черт Земли и прежде всего ее рельефа, во второй, характеризуя основные структурные типы восточной Азии и стоя на точке зрения влияния вращения Земли на структуры, он иллюстрировал выводы по этому поводу рядом экспериментов тех же явлений на модели земного шара.
Из вращательного движения автор выводит идею о движении материков. Для широтных дислокаций он выделяет структуры широт 33—34° и 57—58°, причем к первому типу примыкают структуры широт 41—42° и 25—26°. Горные структуры ученый связывает с материками и их движением. В основе лежит сила вращения, но Ли Сы-гуан отмечает, что «проявляет себя и расхождение в скоростях между поверхностными оболочками и барисферой, так что получается смещение поверхностных масс к востоку, а равно другие движения материков» (Lee, 1927, 1929).
Автор противопоставляет друг другу два процесса, из которых один увеличивает скорость вращения (уплотнение Земли), другой — уменьшает (приливные волны).
В истории Земли Ли Сы-гуан различает два типа эпох: революционные и эволюционные. В течение эволюционных эпох идет конденсация масс, и скорость Земли возрастает, в революционные фазы скорость замедляется. В это время верхние слои континентальных масс перемещаются в низкие широты, и создаются тектонические движения в виде поднятия гор, а одновременно динамометаморфизм и интрузии. Внутренность Земли в это время приспособляется к этой фазе на поверхности.
В 1939 г. Ли Сы-гуан в своей «Геологии Китая» (русск. изд. 1952 г.) высказал еще ряд интересных соображений. Он указал, что создание гор связано с двумя процессами: с приливами и изменением скорости вращения. Деформации земной коры связаны с изменением скорости вращения. Горы широтного направления располагаются на широтах 49—50° и 220—25°.
Автор упоминает о зоне гор между 33—34° в северном полушарии и о таком же положении в южном полушарии гор в виде хребта Капских гор в Африке. Теорию движения земной коры, по автору, никак нельзя объяснить, исходя из «неизвестных нам условий, господствующих внутри Земли». Напротив, это явление надо объяснять из явлений земной поверхности, именно из «двух составляющих: движения материков и образования зон широтного направления». Сила вращения Земли действует на создание гор непосредственно и через приливы.
Ряд интересных и важных идей высказал в своих работах 1931—1933 гг. Вернадский. В небольшой статье «Об условиях появления жизни на Земле» (1931) он указал, что приливные волны океана создают дрожание нашей планеты (резонанс) и с ними же связаны тектонические процессы в своем генезисе.
Таким образом, как сказано в вышедшей его «Истории природных вод» (1933—1936), автору нужно считаться с движением масс, жидких и полужидких, на массах твердых, при этом меняется соотношение этих масс.
Большой интерес представляют работы Р. Спиталера (Spitaler, 1929— 1936), в которых идет речь о колебаниях оси вращения и влиянии изменения вращения на тектонику (сейсмику), причем Спиталер пришел к выводу о существовании критических меридианов, на которых максимальными являются сейсмические проявления.
В работе 1936 г. Спиталер делил меридианы на критические и индифферентные, т. е. применил терминологию, относящуюся к параллелям Идельсона (1937), и позже Стоваса (1951, 1957). Спиталер учитывал изменение положения полярной оси при вращении планеты. Его заинтересовал вопрос о связи между колебаниями оси вращения Земли и землетрясениями. Начал он с выяснения отношений между колебаниями оси вращения Земли, с одной стороны, и аномалиями воздушного и атмосферного давления, с другой (1929). Затем он перешел к землетрясениям и совершенно твердо обосновал вывод о связи между колебаниями земной оси и землетрясениями (1936).
Исследования, по его словам, показали связь разрешения землетрясений с колебаниями земной оси. Спиталер применяет понятие критические меридианы, противопоставляя его понятию меридианов индифферентных. Землетрясения, по Спиталеру, часто возникают вблизи критических меридианов, но иногда и вблизи меридианов индифферентных. Калифорнийское землетрясение (19346), а равно землетрясения в Аппенинах и Альпах (1933а) показывают, что они связаны с известными разломовыми трещинами.
Меридиан, в котором располагается полюс вращения, можно объяснить как позитивный и противоположный, а от которого полюс отошел (weggewandert ist) — как негативный. Вследствие изменяющихся сил полета (Plugkräfte) бодрствующие силы давления (Druckräfte) на поверхность земных глыб и их горизонтальная составляющая в окрестностях положительного критического меридиана севернее 45° широты направлены к полюсу, а южнее — к экватору.
Вертикальная составляющая, направленная вниз, имеет максимум на широте 45° и сходит на нуль к экватору и полюсу, где горизонтальная составляющая имеет максимум. В окрестностях негативного критического меридиана находятся направления давления (Druckrichtungen), как раз противоположные, Поэтому позитивный пли негативный критические меридианы северного полушария совпадают с негативным или позитивным меридианами южного полушария. Индифферентные меридианы отличаются от критических на 90°.
Долготы полюса λ, по наблюдениям, испытывают циклические изменения, подчиняясь циклу в 10—12 лет. Спиталер приводит по этому поводу материалы за 1918—1923, 1924—1929 гг. Изучая связь землетрясений с Солнцем и Луной, он устанавливал максимум частоты землетрясений вдали от Солнца и минимум вблизи его.
Гравитационное действие Луны на землетрясения зависит, в первую очередь, от растущего удаления Луны от Земли. Число землетрясений независимо от положения Луны. Автор приводит таблицы, в которых даются характеристики и частоты землетрясений, в указанных выше промежутках времени для различных районов. Связь с критическими меридианами в отношении частоты землетрясений ясна для севера Тихого океана и Японского архипелага; землетрясения с глубоким очагом располагаются в областях критических меридианов — на севере Тихого океана, а также в Японии и Полинезии.
Располагаются критические меридианы так. Области вблизи 315—360° и 0—45° — это области негативных критических меридианов; восточный индифферентный меридиан 45—135° и западный — 225—315°.
В 1941 г. Ф. Н. Красовский в статье «Современные задачи и развитие градусных измерений» указал, что горы располагаются между 20 и 50°. В то же время он отмечал, что Магницкий математически обосновал расположение гор на параллелях ±35°. В 1953 г. Красовский, рассматривая возможность влияния изменений условий скорости вращения на изменение полярного сжатия земного эллипсоида, писал: «Отсюда вытекает, что наиболее благоприятной областью для тангенциональных смещений земной коры является область, прилегающая к 35-й параллели в северном и южном полушариях».
Для геодезистов существенным является такое заключение: «Земная кора в поясах между широтами 20—50° должна обладать большей приспособленностью к изменению фигуры Земли, обусловленной изменением скорости вращения Земли, чем в остальных частях поверхности земного шара».
Красовский и особенно Магницкий после Тилло и Веронне еще раз открыли 35-ю параллель как место широтных дислокаций Земли. В истории научной мысли это открытие данной закономерности было сделано, но меньшей мере, в третий раз; с этого третьего открытия закономерности только и началось преемственное развитие данной идеи в науке, хотя открыта она была гораздо раньше.
Магницкий — ученик Красовского указал в 1948 г., что замедление вращения Земли должно все время вызывать отклонение от гравитационного равновесия, которое должно постоянно восстанавливаться оттоком вещества от экватора к полюсам, захватывающим в теле Земли довольно большие глубины. Между этими широтами должен возникнуть избыток масс, который вынужден для восстановления равновесия переместиться затем тангенциально в полярные районы.
На чертеже Магницкого в работе 1948 г. движение материка в процессе этой деформации показано стрелками, по которым видно, что деформация проникает очень глубоко в подкорковые области. В другой статье того же года автор, ссылаясь на прежнюю работу, указал, что в ней им было показано, что «максимальное горизонтальное смещение вещества должно происходить на широтах ± 35° и что именно к этим широтам приурочены примерно так называемые пояса разлома».
В 1949 г. Магницкий в статье «Уравнение градусного измерения в расширенном понимании», рассматривая расстояние между геоидом и принятой поверхностью референц-эллипсоидов, делает заключения, в которых указывает на деформацию экватора на широтах ±60° и, наконец, на достижение максимума трехосности, характерное для параллели ±35°.
В труде М. С. Эйгенсона с соавторами (1948) отмечены аналогичные закономерности для Солнца, именно для распределения солнечной активности. В ней рассматриваются две группы зон — низкоширотные, от 5 до 35—40°, и высокоширотные — 80°. Это указано Н. М. Гассанджаном для пятен и факелов Солнца. Согласно Барокасу, низкоширотные протуберанцы лежат между 18—20°, а высокоширотные — между 45—65°. Иначе говоря, на Солнце намечается определенная приуроченность к определенным «параллелям участков каких-то движений.
К началу 50-х годов (1950—1953 гг.) относится несколько интересных статей Стойко, посвященных вопросу об изменениях скорости вращения Земли как планеты. В частности, им отмечено, что скорость вращения планеты уменьшается зимой и возрастает летом (1951).
Затем автор рассматривает связь изменений скорости вращения Земли с вариациями магнитного поля. Он отмечает, что неправильные вариации магнитного поля можно объяснить изменениями скорости вращения Земли и что вообще каждое тело вращения — Земля, Солнце, звезды и пр. должно обладать магнитным полем, которое в значительной мере происходит от вращения вокруг оси.
Для звезд автор в особой работе (1952) указал, что их магнитное поле изменчиво и зависит от скорости вращения, причем изменение скорости вращения порядка 1/100 можно объяснить вращением магнитного поля. В этой же работе автор рассмотрел связь между вращением, свободным колебанием и землетрясениями. Он указал, что землетрясения за период с 1905 по 1942 г. дают материал для графика корреляции энергии землетрясений со скоростью вращения планеты с учетом при этом периода Чандлера.
В 1951 г. появилась работа Стоваса «К вопросу о критических параллелях земного эллипсоида». Критическими параллелями автор называет для Земли ±90° — полюс, φ = ±35°15’52», φ = ±61° и φ = 0°— экватор. В своей работе Стовас исходил из факта установленности колебаний угловой скорости вращения Земли и изменения ее полярного сжатия. Автор вывел отсюда принципиально новые уравнения изменений радиусов параллелей вместе с изменением полярного сжатия планеты. Для затухания угловой скорости в итоге ее колебаний автор учел данные Феррелл, де Лоне (1860), де Ситтера, Спенсера Джонса, Клеменса, Раббе и др. Работы последних авторов показали, что колебания угловой скорости вращения происходят в течение короткого промежутка времени, от полугода до года.
Исторический процесс затухания и скачкообразных колебаний угловой скорости вращения Земли должен, естественно, вести к изменению момента ее инерции и, следовательно, в какой-то степени влиять на изменения элементов земного эллипсоида, т. е. на фигуру Земли.
Можно, основываясь только на геометрии двухосновного эллипсоида, дать формулы для зависимостей деформаций фигуры Земли. По этим формулам легко получить абсолютные изменения элементов земного эллипсоида по отношению к изменениям угловой скорости вращения Земли. Процесс затухания угловой скорости вызывает изменения сжатия фигуры Земли, уменьшает экваториальный радиус и увеличивает полярную полуось вращения. При этом происходят перераспределение площадей корового слоя и оттоки подкорового вещества из экваториального вздутия Земли в направлении полярных планет.
Если Земля — двухосный эллипсоид вращения при неизменном объеме, то поверхность его, но Стовасу, меняется при изменениях сжатия незначительно, но при этом происходит большое сопряженное изменение площадей: с одной стороны, от экватора до критических параллелен + 35° и, с другой, — от полюса до той же параллели. Вот именно это изменение площадей в ходе тангенциального смещения дает на параллелях ±35° горные пояса. Изменение от экватора до ±35° происходит с одним знаком, а от полюса до той же параллели — с другим. Это — первое из основных положений Стоваса, которое он установил на базе выведенных им формул.
Второе положение Стоваса гласит: «Максимум изменения площадей при изменении сжатия эллипсоида приходится на экваториальную зону и зону критических параллелей ±61—±62°, минимальное же изменение площадей падает на зону вблизи критических параллелей ±35°. Разности площадей эллипсоидов при изменении сжатия возрастают, с одной стороны, от критических параллелей ±35° к экватору и, с другой, от критических параллелей ±60—±61°, меняя при этом знак».
В третьем положении Стоваса сказано: «Величина изменения радиуса вектора при изменении сжатия достигает максимального значения на полюсе и на экваторе и постепенно уменьшается по направлению к критическим параллелям ±35°, где остается постоянной и не зависит от изменения сжатия».
Сводовые горные поднятия Средней Азии — Куень-Лунь, Памир, Тибет, поднятия Кавказа, Альп, а равно опускания во всей Средиземноморской впадине, по Стовасу, фиксируются сейсмическими явлениями, которые прекращаются за пределами этой зоны критических параллелей ±35°.
В южном полушарии, сюда же относятся Капские (Драконовы) горы, возвышенности Тасмании, Австралии и некоторые узлы Южной Америки. Влияния критических параллелей экватора по ±60—±61° являются сопряженными и тоже зависят от угловой скорости вращения фигуры.
В случае затухания угловой скорости, пишет Стовас, происходят поднятия поверхности в высоких широтах, опускание экваториального пояса с максимальной деформацией поверхности на критических параллелях ±60—±61° и на экваторе; в случае возрастания угловой скорости картина обратная, т. е. опускание в высоких широтах и увеличение экваториального вздутия Земли с тем же максимумом на этих критических параллелях.
Это ведет к вертикальным колебательным движениям. Стовас относит к 61-й параллели поднятие Скандинавского и Канадского щитов, северных берегов Шотландии, Новой Земли, всего северного побережья Сибири, крайнего северо-востока ее, Аляски, Исландии, всей Антарктиды и опускание литосферы большей части экваториальной области Земли.
В итоге всех изменений на поверхности Земли автор дал характеристику четырех выделенных им зон, по-разному реагирующих на изменения угловой скорости. Эти зоны напоминают зоны карты Б. Л. Личкова, относящейся к работе 1927 г. Карта Личкова составлена на основе эмпирического материала, Стовас же дает математическое обоснование.
Под воздействием приливов и прецессионных качаний фигура Земли изменяется, и попутно меняются структуры и ее рельеф. Поучительно, что в определении параллелей ±35° у Стоваса получилось полное совпадение с Веронне. В работе Стоваса дана кривая изменений абсолютного и эфемерного времени Земли за период с 1681 по 1945 г., что дает картину изменений скорости. Стовас шел дальше по пути, начатому Магницким.
В настоящее время число трудов, написанных Стовасом на данную тему, превысило десяток. В работе 1959 г. он дает полную теорию критических параллелей. Перечень его работ приводится в списке литературы. Все эти труды математически убеждают в том, к чему приводят и эмпирические факты. И теми, и другими методами приходится прийти к выводу, что все горы и широтные, и долготные тесно связаны с вращением Земли и представляют его следствие. Они — производное от центробежных сил, созданных в ходе вращения планеты, как прямое производное изменений ее полярного сжатия при изменении скорости вращения. Если бы не было критических параллелей, горы создавались бы, как это полагал Лейбензон, на экваторе и полюсах. Фактически же они создаются на критических параллелях. Центробежную силу дает отталкивательная составляющая тяготения.
В 1958 и 1959 гг. вышли в свет две работы Г. Н. Каттерфельда, посвященные проблемам планетологии. В первой из них, где освещены основные закономерности планетарного рельефа и структур, автор излагает основы теории критических меридианов, где дается ряд очень интересных положений о них.
Во второй из этих работ автор дает основные черты геологии и геоморфологии Марса. Обе работы являются очень самостоятельными и интересными и дают широкие, ценные обобщения. Это — несомненно выдающиеся произведения автора. Поскольку настоящий труд мой закончен в 1954 г., и после этого в него мною вносились только незначительные дополнения в связи с тем, что его печатание задерживалось, я не предполагал об этих работах говорить, хотя первая из них была мне известна в рукописи. Сейчас о них сказать приходится, но по указанным причинам я не могу этим работам уделить того внимания, которого они заслуживали бы, и говорю о них только кратко. Изложение очень ценных теоретических положений Каттерфельда читатель найдет в первом выпуске «Лекций по землеведению» Л. П. Шубаева, в книге тоже отмеченной печатью оригинальности мысли.
До 40-х годов в нашей отечественной литературе среди ученых только единицы выступали в защиту идеи о связи структур Земли с движением планеты. После 1940 г. число ученых, идущих по этому пути, становится значительным.
Одним из новаторов этого нового направления был А. В. Хабаков, который в 30-х годах на тектонической конференции высказал, что в тектонике нужно считаться с движением планеты и указал на идеи Дарвина по этому поводу. Я не могу в этом аспекте не вспомнить также о своих работах 1927, 1929 и 1931 гг., где говорилось о широтной зональности эпирогенических движений, о связи землетрясений с широтными зонами, о связи, наконец, тектонических движений с вращением и движением планеты в целом. Только, как было указано выше, после работ Красовского и Магницкого, а затем ряда работ Стоваса начинается более широкое внедрение этих идей в жизнь.
Необходимо также назвать ряд книг, вышедших в свет в течение последних десятилетий и выразивших эту планетарную точку зрения. Это, прежде всего, книга Хабакова о Луне (1949), где он развивает дальше свою новаторскую точку зрения 30-х годов, работы К. К. Маркова (1948, 1951, 1956), В. Г. Бондарчука (1949), Д. Г. Панова (1950—1955), статьи Н. И. Леонова (1949, 1952), М. С. Эйгенсона (1954—1957), Б. Л. Личкова (1942—1956). К ним примыкают основные идеи Магницкого и Стоваса.
Во всех этих работах развиваются дальше идеи, когда-то начатые Кантом и продолженные Геттоном и Ляйелем. В них дальше развивается дело, начатое очень давно. По возрасту идеи этого течения не уступают термальным концепциям, продолжающим и сейчас зюссовские реакционные традиции, поскольку последние берут начало тоже от Канта. Но сейчас мы берем от Канта на ньютоновской основе более широкий подход, чем тот, который был возможен для Зюсса и его современных эпигонов, идеи которых и сейчас господствуют в геологии.