Земля: таинственная и незнакомая. Просто о сложном

Короновский Н. В., Брянцева Г. В.

Земля:  

таинственная и неЗнакомая.  

Просто о сложном

Москва, 2023

УДК 55
ББК  26
К66

Короновский Н. В., Брянцева Г. В.
К66 
Земля: таинственная и незнакомая. Просто о сложном / под ред. 
В. С. Яценкова. – М.: ДМК Пресс, 2023. – 152 с.: ил.

ISBN 978-5-93700-188-7

В этой небольшой книге, несмотря на ее скромный объем, мы 

рассмотрим много проблем, связанных со строением Земли, а главное – 
обсудим степень достоверности наших знаний. Простым 
и понятным языком рассказывается о достижениях современной 
науки; изложены самые важные теории, описывающие происхождение 
и строение Земли, формируется представление о различных 
процессах и геологических событиях на нашей планете.
Книга адресована широкому кругу читателей, которые интересуются 
планетой, на которой мы живем, – от школьников до взрослых, 
ученых и любителей науки.

УДК 55
ББК 26

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена 
в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было 
средствами без письменного разрешения владельцев авторских 
прав.

Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. 

Но, поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, 
издательство не может гарантировать абсолютную точность 
и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство 
не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием 
книги.

© Короновский Н. В., Брянцева Г. В., 2022
© Оформление, издание, ДМК Пресс, 2022
ISBN 978-5-93700-188-7

Оглавление

Введение .............................................................................................................5

Рождение из хаоса ............................................................................................7

Зарождение Солнечной системы ..................................................................12

Солнце – что внутри и почему оно светит и греет? ...................................17

Что ждет Солнце в будущем? ........................................................................22

О чем нам говорят астероиды, метеориты и кометы? ..............................24

Астроблемы – звездные раны Земли ...........................................................30

Рождение Земли и Луны ................................................................................38

Удивительная форма Земли, о которой мы узнали недавно ...................46

Как геофизика позволила заглянуть вглубь Земли....................................48

Геосферы Земли ...............................................................................................51

Магнитное поле Земли ...................................................................................63

Как Луна влияет на Землю? ...........................................................................67

Как образовались внешние геосферы Земли и когда на ней  
появились вода и кислород? .........................................................................70

Глобальное потепление – миф или реальность? ........................................74

Когда и как возникла жизнь на Земле и как она развивалась ................78

Гидросфера – как она появилась на Земле? ...............................................83

Океаны ...............................................................................................................85

Осадконакопление в океанах ........................................................................94

Полезные ископаемые в океане ................................................................ 104

Ледниковые периоды, оледенения и криолитозона .............................. 109

Континенты (литосферные плиты) и суперконтиненты ......................... 116

Магматические породы ............................................................................... 126

Процессы в земной коре и в верхней мантии  ........................................ 128

Почему земная кора сминается, словно лист бумаги? ........................... 136

Может ли Земля изменять свой объем? ................................................... 141

Природные ресурсы – надолго ли их хватит человечеству? ................ 143

Заключение .................................................................................................... 145

Список рекомендуемой литературы ......................................................... 148

Предметный указатель ................................................................................ 150

4  
Оглавление

Введение

Мы живем на маленькой планете Земля, и она обладает удивительными 
свойствами, о которых человечество впервые узнало 
всего лишь 100 лет назад. Теперь мы знаем о свойствах огромного 
количества планет в различных звездных системах, но из всех известных 
нам планет только Земля имеет уникальное сочетание 
свойств, которые способствовали возникновению на ней биосферы 
и прочих явлений планетарного масштаба, отсутствующих на 
других планетах. Земля имеет концентрическое строение; температуру 
на поверхности, пригодную для жизни; магнитное поле; 
достаточно большую массу, которая обеспечивает гравитационное 
удерживание атмосферы и воды; особое строение верхних 
оболочек, способствующее различным процессам, среди которых 
вулканизм, горообразование, землетрясения, оледенения, движение 
континентов.

В этой небольшой книге, несмотря на ее скромный объем, мы 
рассмотрим много проблем, связанных со строением Земли, 
а главное – обсудим степень достоверности наших знаний, потому 
что большое количество объектов исследований недоступно 
для непосредственного наблюдения и изучения. Отсюда и появляются 
разные представления о различных процессах и геологических 
событиях на нашей планете.

Мы постарались рассказать о некоторых самых важных теориях, 
описывающих происхождение и строение Земли, простым и понятным 
для широкого круга читателей языком. Мы надеемся, что 
эта книга заинтересует не только взрослых ученых и любителей 
науки, но и школьников, интересующихся необычной планетой, 
где мы живем. Проблемы и теории, о которых пойдет речь, широко 
обсуждаются в научной геологической литературе, но наша цель – 
сделать так, чтобы достижения современной науки были понятны 
даже неподготовленному, но любознательному читателю.

Нужно отметить, что в этом издании приведены самые современные 
научные данные о процессах, которые происходили 
на нашей планете в прошлом и происходят сейчас. Конечно, 
многое осталось в тени, но, если есть желание, читатели могут 
обратиться к другим публикациям, перечень которых дан 
в конце книги.

6  
Введение

Рождение из хаоса

Глядя на небо в ясную ночь, мы видим бесконечную россыпь мерцающих 
звезд, сливающихся в светлую полосу, пересекающую небосвод (
рис. 1), и яркий диск Луны. Звезд очень много, обычно мы 
говорим – тысячи звезд, но на самом деле их сотни миллиардов 
в одной только галактике Млечный Путь (ГМП) (иногда ее называют 
просто Галактика), к которой относится и наша Солнечная система. 
Галактика по космическим меркам относительно невелика, ее диаметр «
всего» 100 000 световых лет. А световой год – это 9,6×1012 км. 
Галактика Млечный Путь имеет вид спирали, которая, вращаясь, 
делает один оборот за 240 млн лет. Не исключе но, что в центре галактики 
Млечный Путь существует черная дыра, как в ядрах других 
спиральных галактик. В одном из спиральных рукавов, носящем 
название Рукав Ориона, находится крохотная звездочка – желтый 
карлик класса G2V (рис. 2). Эта звезда и есть наше Солнце, вокруг 
которого вращаются восемь планет, включая и маленькую Землю.

Рис. 1. Галактика Млечный путь (https://photogenica.ru/preview-DP.php?directZoo
m=OWxISGh5TW9NeGRua2NTWndmbVA0aElia0VyeVNyUm5kYlFmVDNqcmF4Tlp2
QnU0VmxZNE5QeFJldWFId01Ra1lrajNiU045K0hoa2VHbUZqN00xYmtrWTRFaTc2blF
yV3FIVlNQYXdkdVQ4ZHRFTTd3MnJwRnREazdNek5vTHhYNlMxWk01N21ZWDZ6W
TB1NStKdCt3PT0=&hash=2d0b8b37188a5cd5023279d7078b4483e0989ce1bcb84
353dbf98d4d03b741b2)

Ядро
галактики
Темная зона

Рукав Персея

Рукав Стрельца

Рукав Центавра

Рукав Лебедя

Рукав Ориона

100 000 световых лет

Солнце

Орбита Солнца

Галактический 
диск

Спиральные рукава
из горячих и ярких звезд
и массивных газовых облаков

Солнце и
 его орбита

Ядро
галактики

Спиральные 
рукава

Шаровые 
скопления
звезд

Рис. 2. Строение галактики Млечный Путь

Когда, как и почему возникла Солнечная система? Этот вопрос 
всегда занимал лучшие умы человечества, но и сейчас еще многие 
вопросы остаются без ответа или вызывают споры, хотя мы за последнее 
время и многое узнали.

8  
Рождение из хаоса

Галактика Млечный Путь представляет собой всего лишь небольшое 
скопление звезд, в одном из рукавов которого мы находимся, 
тогда как галактик в обозримой части Вселенной насчитывается 
много миллиардов; и где находится край этой Вселенной, 
и есть ли он вообще, нам доподлинно неизвестно. В том пространстве, 
которое мы можем наблюдать, находится лишь примерно 
1/8 или 1/9, а то и меньше массы вещества, из которого, согласно 
расчетам, должна состоять Вселенная. Следовательно, 8/9 массы 
Вселенной от нас скрыто или находится вне горизонта нашего 
обозрения. В последнее время ученые обсуждают теорию существования 
Мультивселенной, согласно которой вселенных много 
и наша Вселенная – лишь одна из них. Но установить, как далеко 
она простирается, невозможно в принципе. 

Давайте попытаемся выяснить, как же все-таки возникла Вселенная. 
Проблема возникновения Вселенной, или универсума, 
с глубокой древности занимала умы ученых. В давние времена 
в различных культурах существовали мифы и сказания о сотворении 
мира, которое происходило очень быстро, почти мгновенно. 
Впоследствии были созданы различные теории, в которых обычно 
тоже отводилось очень мало времени на «сотворение» всего сущего, 
включая универсум. Так как же «все» возникло из «ничего»?

Предполагается, что рождение «всего» произошло примерно 
14 млрд лет тому назад и все вещество Вселенной возникло из 
крохотной точки, вещество которой обладало немыслимо высокой 
температурой – более 1040 °С – и столь колоссальной плотностью, 
которую современная физика не может даже описать. Такое состояние 
бельгийский ученый Ж. Леметр в 1927 г. назвал сингулярным. 
И все это вещество вдруг начало расширяться, одновременно 
остывая и выделяя огромное количество энергии. Но сразу возникает 
вопрос – а что было вокруг этой начальной точки, этого сингулярного 
состояния «всего»? Есть предположение, что все было 
в сингулярном состоянии, и все, а не точка начало расширяться. 
Но это только предположение, как, впрочем, и первое. 

В России в 1922–1924 гг. А. А. Фридман, основываясь на общей 
теории относительности Эйнштейна, доказал, что одним из объяснений 
явления расширяющейся Вселенной является грандиозный 
взрыв вещества, находящегося в сверхплотном состоянии, 
или, как его назвали, Большой взрыв (от англ. big bang). Проблема 

Рождение из хаоса  9

существования космологической сингулярности является одной 
из наиболее серьезных проблем физической космологии, поскольку 
никакие сведения о том, что было после Большого взрыва, 
не могут дать никакой информации о том, что происходило 
до этого. О самом начале Большого взрыва тоже пока ничего не 
известно. Мы знаем лишь, что после Большого взрыва вся существующая 
материя остывала и расширялась, и одновременно 
выделялось огромное количество энергии, что спровоцировало 
колоссальное увеличение Вселенной во много раз. Это явление 
назвали инфляцией. По мере остывания первичного вещества 
в нем возникли и выделились наиболее легкие элементы – водород, 
гелий и литий. На этом этапе возникло реликтовое микроволновое 
излучение, открытое американскими астрономами А. Пен-
зиасом и Р. Вилсоном в 1964 г., впоследствии получившими за это 
открытие Нобелевскую премию. Это фоновое излучение имеет 
одинаковую интенсивность по всем направле ниям, не зависит от 
времени суток и представляет собой ре ликт равновесного электромагнитного 
излучения с очень высокой первоначальной температурой, 
существовавшего на самых ранних стадиях образования 
Вселенной, сразу же после начала Большого взрыва. Можно 
сказать, что реликтовое излучение – это эхо Большого взрыва. 

В 1925 г. астроном Эдвин Хаббл, работая с самым крупным на 
то время телескопом, выявил далекие галактики, которые удаляются 
от нас. И чем дальше располагается галактика, тем она 
быстрее удаляется. Однако галактики не просто отдаляются от 
нас, а как бы разбегаются все от всех (рис. 3). И это расширение 
«всех от всех» в настоящее время хорошо подтверждается рядом 
экспериментальных фактов. Иными словами, все пространство 
расширяется, и чем дальше от условного центра расширения находится 
объект, тем быстрее он удаляется. Разбегание галактик 
и их скоплений доказывается хорошо известным из физики эффектом 
Допле ра, который заключается в том, что спектральные 
линии поглощения в наблюдаемых спектрах удаляющегося от 
нас объекта всегда смеща ются в красную сторону, а приближающегося – 
в голубую. Во всех случаях наблюдения спектральных 
линий поглощения от галактик и далеких звезд смещение происходит 
в красную сторону, причем чем дальше отстоит от нас 
объект наблюдения, тем смещение больше.

10  
Рождение из хаоса

Рис. 3. Доказательство Большого взрыва. Все объекты Вселенной от нас удаляются. 
При удалении объекта смещение происходит в красную сторону спектра. Эффект 
Доплера (из кн.: Короновский, Брянцева, 2019)

Все многочисленные галактики содержат миллионы звезд, которые 
образовались внутри колоссальных облаков газа и пыли. 
Всего 200 лет назад В. Гершель, сделавший главный вклад в понимание 
общего устройства Вселенной, открыл межзвездные 
облака, а до этого все пространство между звездами считалось 
эталоном пусто ты. В 1975 г. были обнаружены гигантские молекулярные 
облака, масса которых в миллионы раз больше массы 
Солнца. Так сформировалась и ближайшая к Солнечной системе 
туманность Ориона, в которой и сейчас происходит активное 
звездообразование.

 Процессы, протекающие во Вселенной после Большого взрыва, 
исследуют астрономы, физики и другие ученые. Очень хочется узнать, 
как все возникло и из чего? Может ли «нечто» образоваться 
из «ничего»? А еще нас очень интересует Солнечная система, в которой 
мы живем, и все ее составные части – планеты, их спутники, 
а также кометы, астероиды и метеориты.

Вселенная возникла около 13–14 млрд лет назад. Галактика Млечный Путь – одна из 100 000 галактик известной 
нам Вселенной – имеет форму упло щенного диска 
диаметром около 100 000 и толщиной 20 000 св. лет. 
Наше Солнце и восемь планет, вращающиеся вокруг него, 
располагаются в 30 000 св. лет от центра Галактики.

Рождение из хаоса  11

Зарождение 
Солнечной системы

Наиболее интересным для нас вопросом является происхождение 
планет Солнечной системы и, конечно, Земли. Солнечная система 
возникла, скорее всего, на продвинутой стадии развития Вселенной. 
В это время в галактике Млечный Путь из огромных газопылевых 
облаков возникли небольшие звезды, в том числе и ближайшая 
к нам звезда класса «желтый карлик» – Солнце. В центре одного из 
облаков, в рукаве Ориона, где концентрация частиц была больше 
всего, их постепенное уплотнение привело к образованию сферы 
раскаленных газов со средней плотностью, всего в 1,4 раза превышающей 
плотность обычной воды. Межзвездная пыль из газопылевого 
облака на месте будущей Солнечной системы при вращении 
начала закручиваться, газы остывали, выталкивая более мелкие 
сгустки вещества на дальние орбиты. Но возникает вопрос, каким 
образом в меж звездном пространстве появилась эта пыль? Что она 
собой представляла и как образовалась? На этот вопрос существует 
много противоречивых ответов, ведь нужно объяснить, как миллионы 
разрозненных атомов могли собраться в пылинку, несмотря на 
очень небольшую плотность межзвездного вещества. Что заставляло 
их сближаться? Но, так или иначе, именно межзвездная пыль и послужила 
тем материалом, из которого были созданы все планеты. 

Газопылевое облако по каким-то не очень ясным причинам испытало 
сжатие и распалось на отдельные фрагменты, которые, вращаясь, 
образовали кольцо – плоский газопылевой диск. Но почему 
облако начало сжиматься? По одной из гипотез, на газопылевое 
облако мог повлиять взрыв близкой сверхновой звезды, ударная 
волна от которого и заставила облако сжиматься и вращаться, или 
уплотнение вещества облака могло быть связано с его естественной 
динамикой. Надо отме тить, что из всего процесса формирования 
Солнечной системы ученым наименее ясен этот начальный момент 
превращения газопылевого облака в протопланетный диск.