Известно, что с глубиной температура земной коры повышается.
В глубоких шахтах и летом и зимой одинаково жарко. Есть шахты, где температура доходит до 35—40 градусов. В более глубоких скважинах еще жарче. На дне скважин глубиной 3 500—4 000 метров вода кипит и обращается в пар. Наблюдения показали, что в среднем с углублением на каждые 30—33 метра температура горных пород повышается на один градус.
Значит, на глубине 50—60 километров внутри Земли горные породы нагреты до 1500—2000 градусов и должны расплавиться.
Поэтому и предполагают, что под твердой каменной корой Земли лежит слой расплавленной каменной массы, насыщенной газами и парами, которую называют «магмой».
Поднимающаяся на поверхность Земли магма, выделив насыщающие ее газы и пары, становится лавой, которая изливается во время вулканических извержений.
Извержения вулканов причиняют немало бед обитателям Земли: уничтожают засеянные поля, виноградники и фруктовые сады, разрушают и погребают под пеплом, потоками грязи или лавы целые города, губят тысячи и десятки тысяч людей. В нашей стране вулканические извержения можно наблюдать на Камчатке, где есть много вулканов. Так, например, один из них, Авачинская сопка, находившийся в спокойном состоянии около двадцати лет, в марте 1926 года вдруг проснулся. Над его вершиной поднялся громадный столб черного дыма, который быстро менял форму, становясь похожим то на завитки листьев капусты, то на гриб, то на сосну. Не теряя связи с вулканом, он медленно плыл к берегу океана, растянувшись на 50 километров.
Потом произошел взрыв газов. Взлетели раскаленные докрасна камни и куски лавы, казавшиеся издали столбом пламени. Они рассыпались блестящим фейерверком вулканических бомб и камней, которые дождем падали по склонам горы. В воздухе стоял неумолчный гул и грохот.
Когда погасло пламя, над вулканом стал виден столб выброшенных газов, поднявшийся на высоту не менее 17 километров; его прорезали огненные зигзаги молний.
«На следующий день вулкан дымился, как обычно, и можно было подумать, что он успокоился, но вдруг жерло вулкана запылало. Огненно-жидкая лава поднялась и заполнила кратер. Она хлынула через край и потекла сплошной рекой. Спускаясь, она разрывалась на отдельные потоки, низвергавшиеся вниз. На склоне вулкана открылась широкая трещина. Она была длиною около 160 метров, а шириной не менее 16 метров и светилась белым огнем».
Такова обычная картина вулканического извержения.
На западном берегу южной части Италии и на близлежащих островах есть несколько действующих вулканов. Наиболее известный из них, Везувий, находится в расстоянии около 10 километров от города Неаполя, к востоку от него.
Еще в начале нашей эры Везувий был, как казалось, обыкновенной горой. Вершина сто была покрыта густым лесом, а на плодородной почве склонов горы разводились обширные виноградники и сады. В окрестностях Везувия было несколько по тому времени довольно больших городов. И вдруг совершенно неожиданно Везувий проснулся (это случилось в 79 году нашей эры). В окрестностях его начались землетрясения. Страшным взрывом была снесена вершина горы. Туча земли и каменных обломков обрушилась на виноградники и сады. Количество выброшенного вулканического пепла было так велико, что похоронило под собой город Помпею, находившийся в нескольких километрах от вулкана. Так как извержение сопровождалось страшным ливнем, то образовались бурные_ грязевые потоки, которые за шпили окрестности. Кроме Помпеи, погибли еще города Геркуланум и Стабия, а также много селений и отдельных усадеб.
Когда катастрофа окончилась, потоки грязи высохли, и на месте цветущих городов, виноградников и садов оказалась плоская равнина. Постепенно место гибели городов покрылось растительностью, и люди, забывшие о катастрофе, снова стали селиться вблизи Везувия и разводить виноградники по его склонам.
В начале XVIII века итальянские крестьяне при рытье колодца наткнулись на мраморную статую. Когда начались раскопки, то отрыли целый город с полуразрушенными зданиями, поваленными статуями и колоннами, мостовыми, фонтанами и домами. Раскопки велись очень долго, и в результате их было найдено множество посуды, разных вещей домашнего обихода и хорошо сохранившаяся стенная живопись. Они позволили восстановить, какой характер имела жизнь римских городов в начале нашей эры.
Вулканы можно считать как бы предохранительными клапанами Земли: когда давление газов в недрах ее слишком возрастает, оно прорывает закупоренный канал в земной коре, и газы могут выйти на поверхность.
У некоторых вулканов сообщение подземных масс с поверхностью Земли не прерывается никогда и в кратере всегда стоит озеро огненно-жидкой лавы.
На острове Гавайя в Тихом океане есть такой вулкан, носящий название Мауна-Лоа, а на склоне его — кратер Килауеа. Их жидкая лава содержит мало газов и спокойно переливается через край кратера, окруженного высоким обрывистым валом. Кратер Килауеа имеет вид глубокой впадины около четырех километров в поперечнике. На дне его в юго-западной части — новая впадина, также с отвесными склонами и с поперечником около 800 метров, в которой находится спокойное озеро жидкой лавы. По описанию нашего геолога профессора А. П. Павлова, поверхность этого огненного озера покрыта тонкой корой свинцово-серого цвета, сквозь трещинки которой просвечивает огненно-жидкая масса. Над ней постоянно взлетают огненные фонтаны на высоту до 30 метров. Когда уровень озера повышается, лава переливается через край. Слои остывающей лавы постепенно повышают кольцевой вал, окружающий кратер. Случается также, что на вал надвигаются куски твердой коры, покрывающей озеро. Они нагромождаются один на другой, подобно черепицам на крыше.
Кроме вулканов типа Везувия и Килауеа, известны вулканы, у которых лава настолько вязка, что закупоривает выходящий канал. Такой вулкан долго не дает выхода подземным газам, давление которых все более возрастает, пока, наконец, не происходит страшный взрыв.
Примером такого явления может служить извержение вулкана Мон-Пеле на острове Мартиника. Этот вулкан в течение довольно большого промежутка времени считался потухшим. Но в начале текущего века он проявил признаки деятельности: начались легкие сотрясения почвы, над вершиной горы поднялись пары, из трещин стали выделяться удушливые газы.
В течение долгого периода бездействия вулкана на вершине его образовалось озеро. Когда началось извержение, вода озера, смешавшись с пеплом и землей, затопила сахарный завод с рабочими у самого подножья горы. Но это было лишь началом катастрофы, которая разразилась через три дня, когда раздался страшный взрыв и над кратером показалась какая-то клубящаяся туча. Эта туча понеслась по склону горы, в то же время быстро вырастая вверх. Она сжигала и разрушала все, что встречалось ей на пути. Это была смесь газов и паров с пеплом и крупными камнями, которая мчалась, как лавина, прямо на город Сен-Пьер, лежавший у подножия вулкана. Все население города погибло, здания его были разрушены, завалены камнями и засыпаны пеплом. Даже все пароходы и суда в гавани (кроме одного) погибли.
Как показали раскопки на месте погибшего города, покрывшая его смесь была так горяча, что дерево моментально загоралось, стеклянные вещи размягчались и теряли форму.
На вершине горы Мон-Пеле после извержения оказался толстый столб выжатой давлением газов и застывшей вязкой лавы. Он высился колонной высотою около полутораста метров.
Наконец известны извержения, представляющие собой страшный взрыв накопившихся подземных газов без излияния лавы.
Таким было извержение на островке Кракатау в Индийском океане в 1883 году. Взрыв раздробил на куски две трети островка, на месте которого образовалось море глубиною до 300 метров. Газы с пеплом были выброшены вулканом на высоту нескольких десятков километров. Море покрылось толстым слоем пепла. Тучи тонкой пыли поднялись в высокие слои атмосферы и облетели всю Землю.
Причиной вулканических извержений служит особое состояние, в котором находится внутри земного шара магма, нагретая до высокой температуры и насыщенная газами под огромным давлением в тысячи атмосфер. Магма способна к быстрому передвижению и прорыву слоев холодных горных пород. Только сопротивление твердой земной коры удерживает ее в состоянии покоя. Но в зонах расколов земной коры газы иногда пробивают себе выход на поверхность и давление над магмой падает. Тогда лава закипает, выделяя громадное количество газов и паров, вырывающихся по каналу на поверхность и увлекающих за собой раскаленную жидкую массу. В геологическом прошлом Земли вулканические явления играли гораздо большую роль в изменении ее поверхности, чем в наше время.
Лава изливалась через длинные, широкие трещины в земной коре и покрывала огромные пространства. В Сибири, в Индии, в Закавказье сотни тысяч квадратных километров покрыты застывшей лавой.
В настоящее время земная кора стала гораздо толще и в ней не образуется трещины, через которые могли бы изливаться такие огромные количества лавы. Лишь на острове Исландия в наше время еще наблюдаются подобные извержения через трещины длиною в несколько десятков километров.
Но и извержения вулканов с центральным выводным каналом бывали причиной больших перемен на поверхности Земли. Удивительную картину влияния таких извержений можно видеть в вулканической области в Скалистых горах Северной Америки. Там, в откосе ущелья, прорытого рекой, обнажаются пятнадцать мощных слоев пепла, в каждом из которых видны стволы высоких деревьев засыпанного пеплом леса. Пятнадцать раз на слое пепла вырастал лес, чтобы снова быть засыпанным извержением вулкана.