Спрединг дна океанов и глобальные изменения климата

В настоящее время известно, что экваториальный диаметр Земли составляет 12 754 км , а полярный – около 12 711 км . Геометрически наша планета представляет собой трехосный эллипсоидный сфероид, сплющенный у полюсов. Площадь поверхности Земли около 510 млн. кв. км, из них 361 млн. кв. км приходится на воду. Объем Земли равен около 1121 млрд. куб. км. Масса Земли составляет около 6000х10 в 18 степени тонн. Масса Юпитера больше массы Земли примерно в 318 раз, Солнца – в 333 тыс. раз. Масса Земли в 82 раза превышает массу Луны. Средняя плотность планеты примерно в 5,5 раза больше плотности воды. Плотность мантии Земли от 3 до 5 г/ куб.см, в пределах ядра плотность значительно выше. В центре Земли она может достигать 17 г/куб.см. Плотность воздуха у земной поверхности примерно 1/800 плотности воды, а в верхних слоях атмосферы она значительно меньше.

Температура в нижних слоях атмосферы Земли варьирует. от + 58° C (зарегистрирована в Эль-Азизии в Ливии) до –89,2° С (на станции Восток близ Южного полюса в Антарктиде). В приповерхностном слое атмосферы средняя температура воздуха составляет +15° C. Оболочка Земли, в пределах которой температуры обычно ниже 0° С, называется криосферой (слой многолетней мерзлоты). В тропиках отрицательная температура воздуха начинается на высоте около 4500 м, а в высоких широтах - на высоте уровня моря. В приполярных районах на материках криосфера может простираться на несколько десятков сотен метров ниже земной поверхности, формируя горизонт многолетней мерзлоты.

Земля вращается вокруг своей оси, при этом точка на экваторе перемещается со скоростью 1600 км/ч . Земля также обращается вокруг Солнца по орбите протяженностью около 958 млн. км со средней (но не постоянной) скоростью 29,8 км/с, совершая полный оборот за 365,242 средних солнечных суток.

В эпоху расширения, согласно теории Пульсирующей Земли происходит раздвижение дна океанов в рифтовых зонах, в результате чего площадьокеана, а следовательно и объем планеты увеличиваются. Разуплотнение мантийного вещества приводит к его плавлению, и расплав в виде базальтовой магмы начинает поступать на поверхность и застывает, отдавая тепло в океан. Так образуются базальтовые дайки. При этом земная кора растягивается. Между материковыми сиалическими плитами и океаническими базальтовыми также образуются разломы в виде глубоководных желобов. Здесь расплавленное вещество в виде магмы также поднимается вверх и изливается, расширяя дно океана. В этих зонах в связи с разуплотнением вещества мантии также действуют вулканы, и не только на дне океана, но и на окраинной части материка. Эта окраинная часть материка растягивается, расплавляется снизу и проседает. Иногда куски материковой плиты отрываются от основной части плиты, становятся островными дугами, а между инми и материком возникают новые зоны спрединга, становящиеся морями типа Японского и Охотского.

Схемы взяты из статьи Е.Е. Милановского (1999) "Рифтогенез и его роль в развитии Земли".

Возникновение срединно-океанического хребта можно объяснить тем, что разуплотненная магма приподнимает тонкую базальтовую океаническую кору, однако горячий расплав находится близко к поверхности. Поток тепла, идущий от этого расплава вверх к дну океана, очень большой. Образно говоря, в эпохи расширения Земли срединно-океанические хребты и зоны спрединга на дне океанов работают как нагревательные элементы на дне электрического чайника. Вода океана в этих местах подогревается. А вот насколько? Это можно измерить, измеряя градиент температуры по мере удаления от срединно-океанического хребта вверх к поверхности океана и вбок в сторону материка. По законам физики теплая вода должна подниматься вверх, а на ее место холодная вода должна опускаться вниз. В океане в зонах спрединга должны возникать конвекционные ячейки. По некоторым опубликованным данным (Менард, 1966), ежегодно в срединных хребтах извергается около 4 куб. км лавы с температурой более 1000° С. Только на острове Исландия за последние 2 млн лет на поверхность было излито 400 куб. км горячей лавы при температуре 1200° С. Если взять весь рифт на дне Атлантического океана, то эта цифра возрастет как минимум в 200 раз.

Схемы взяты из статьи Т.И. Фроловой (1999) "Роль магматизма в образовании океанов ".

Повышенные потоки тепла на дне глубоководных впадин (желобов) и в зонах спрединга на дне океанов являются причиной возникновения своеобразных башен, вокруг которых концентрируется очень своеобразная жизнь, основанная на извлечении энергии из химических соединений - так называемый хемосинтез. По сути, это совсем другая биосфера, не нуждающаяся в солнечной энергии. Подобные формы жизни могут быть не только на Земле, но и на больших спутниках Юпитера, например, на дне океанов Европы, которые с поверхности скованы толстым слоем льда.

Для эволюции живых организмов требуется много времени. Следовательно, Черные Курильщики (так ученые назвали сульфидные башни на дне морей и океанов) существуют геологически давно и постоянно.

Гидротермальные башни из сульфидов на дне котловины Гуаймас. По данным А.П. Лисицина (1992).

Вулканическое кольцо Тихого океана - это длинная цепочка вулканов, (отмеченных красными звездочками), которая маркирует места, где идет растяжение дна Тихого океана. В этих местах континентальная сиалическая кора снизу расплавляется и погружается, и это погружение отчасти компенсируется изливанием лавы через вулканы. Никакого подсовывания океанической коры под материк, как утверждает теория тектоники плит, разумеется, в этих местах не происходит. Кстати, материковые плиты не движутся или почти не движутся: расширяется дно океанов и морей в зонах спрединга.

Тихоокеанская плита - очень сложное геологическое образование, в ее пределах обнаружено несколько участков погрузившейся сиалической материковой коры. Так что легенды о материке Лемурия, располагавшимся посреди Тихого океана, могут нести для нас информацию еще об одной глобальной катастрофе. Истуканы острова Пасхи - вот то, что осталось сегодня от цивилизации лемурийцев. Какие-то следы этой цивилизации, возможно, сохранились в Андах в окрестностях озера Титикака.

С конца мезозоя, примерно 100 млн. лет на нашей планете продолжается интенсивный спрединг дна океанов. Примерно 42% площади дна морей и океанов занимает океаническая кора, а остальные 58% - кора континентального типа (Милановский, 1995). Следовательно, в последнюю эпоху расширения Земли значительная часть континентальной коры в результате растяжения погрузилась на дно морей и океанов. Формирование и преобразование офиолитовых комплексов (ассоциаций) происходит в периокеанических рифтовых зонах спрединга срединно-океанических хребтов, а также в зонах задугового и междугового спрединга, в трансформных разломах примитивных островных дуг. Кроме того, большое значение имеют участки, на которых проявляется взаимодействие мантийных плюмов с океанической корой (палеокеанические острова, некоторые зоны трансформных разломов и другие).

Но не только на дне океанов в эпохи расширения Земли образуются глубокие разломы. Континентальная сиалическая кора тоже не выдерживает растяжения и трескается - как на этой фотографии, сделанной с околоземной орбиты. Это знаменитый Калифорнийский разлом. Изливания базальтов по тектоническим разломам в неогене происходили и на территории Монголии.

Тепловой поток из недр Земли в калориях на единицу поверхности в 1 кв. см в секунду в разных частях Земного шара составляет:

Южная Африка - 1,1

Канада - 0,96

Атлантический океан -- 0,98

Тихий океан - 1,45.

Может быть, одна из причин образования огромных ледников и толщ многолетне мерзлых грунтов состоит в том, что в те эпохи резко снижался поток тепла из центра Земли к ее поверхности? Интенсифицируется этот поток, и льды начинают таять? В таком случае смена эпох оледенений эпохами межледниковий будет происходить значительно быстрее, чем мы предполагаем сегодня, основываясь только на солнечном источнике тепла. Поток эндогенного тепла к поверхности в эпохи расширения планеты был значительно больше, чем в эпохи ее сжатия.

Камчатский полуостров - район высокой вулканической активности, это зона растяжения континентальной земной коры и ее погружения в мантию. Поток тепла из недр к поверхности здесь очень большой, и не только в Долине Гейзеров. Не потому ли для растительности Камчатки характерно гигантское разрастание трав (знаменитое камчатское высокотравье!), здесь в центре полуострова имеется популяция пихты.

Обратите внимание на то, что Западный и Восточный хребты на Камчатке разделены широкой долиной. Еще немного продлится растяжение, и дно этой долины опустится ниже уровня моря, на этом месте возникнет озеро, а потом морской залив. Серия воздымающихся здесь вулканов в полной мере не компенсирует погружения дна долины.

Кальдера вулкана на Камчатке. Несмотря на значительную высоту и большое количество осадков в виде снега, вершина вулкана не покрыта ледниками. Поток внутреннего плутонического тепла здесь достаточен, чтобы не допустить оледеневания.

На этой фотографии вид средней и северной Атлантики из космоса. Здесь когда-то находилась легендарная Атлантида. Против Гибралтарского пролива, как и писал Платон, мы видим на дне океана странный треугольник. Через его западную часть проходит срединно-океанический хребет и зона спрединга. Примерно 12 тыс. лет назад произошло катастрофическое погружение суши (острова Атлантида), в результате которого погибла развитая цивилизация. Только отдельные конуса вулканов - Азорские острова - поднимаются сегодня здесь выше уровня океана.

Усилившийся 12-15 тыс. лет назад поток тепла из глубин планеты привел к нагреванию вод Атлантического океана. Гольфстрим стал более интенсивным, в Арктический океан стала поступать подогретая глубинная вода, она подогревала атмосферу. Так закончился последний ледниковый период - растаяли Скандинавский и Североуральский ледники.

Как, почему и где зарождаются циклоны, сегодня толком никто не знает. Известно одно: приходят они с океанов, приносят на сушу ливневые осадки, резкое снижение давления. Все циклоны спирально закручены: по этой спирали теплый воздух стягивается к центру циклона и поднимается вверх, а холодный воздух в центре циклона (глаз циклона) из высоких слоев атмосферы опускается вниз. Благодаря циклону поверхность океана и приповерхностный слой воздуха освобождаются от значительной части тепла. Поднимаясь вверх, теплый воздух охлаждается, при этом его влагоемкость резко снижается, пары воды конденсируются в капельки, и так образуются облака, которые все туже закручиваются в спираль вогруг глаза циклона. Через глаз циклона холодный воздух закачивается к поверхности, температура в нижней части атмосферы от этого падает, и капельки воды из облаков устремляются вниз к поверхности. Так действует циклон (тайфун). Но почему он возникает именно в данном месте?

Следует обратить внимание на то, что наиболее мощные циклоны (тайфуны) зарождаются там, где на дне океанов много вулканов. Наиболее яркий пример - Юго-Восточная и Восточная Азия. Может быть, зарождение тайфунов здесь связано с процессами, происходящими на дне океана над зонами спрединга и подводными вулканами. Уж очень четко в Восточной Азии циклоны и тайфуны движутся вдоль цепи подводных вулканов: от Филипинских островов к Японским островам, далее к Курилам и Сахалину, затем на Камчатку, Командоры, Чукотский полуостров и Аляску.

На этом фото из космоса мы видим циклон, который бушует в Тихом океане.

Заканчивая эту статью, хочу обратить ваше внимание на эту схему Солнечной системы и вот почему. Мы привыкли при анализе процессов, происходящих в атмосфере Земли, обращаться к единственному источнику тепла - солнечной энергии. Внутреннее тепло Земли в расчет не принимается, а оно (и не только в эпохи интенсивного расширения планеты) может быть весьма значительным. Вклад эндогенного тепла в нагревание воды в океане в эпохи расширения планеты может быть соизмерим с теплом, которое океан получает от Солнца. Атмосфера, как известно, в зимнее время, и особенно в северных и приантарктических районах планеты, нагревается океаном. Теплые течения даже в наше время отодвигают границы растительных зон в прибрежных районах на север примерно на 1000 км. В эпохи более интенсивного расширения планеты этот сдвиг мог достигать 2000 и более километров. Благодаря этому на Шпицбергене могли тогда расти леса подобные современным лесам на севере Франции и Германии.

На планетах и их спутниках, удаленных от Солнца на большие расстояния, чем Земля, роль эндогенного тепла в процессах, происходящих в гидросфере, атмосфере и коре планеты, значительно больше, чем роль тепла, получаемого от Солнца. Уже на Марсе доля эндогенного тепла в тепловом балансе планеты равна доле Солнечного тепла. Поэтому расчеты температуры на поверхности и в криолитозоне Марсе, учитывающие только приток энергии от Солнца, могут оказаться заниженными.