Читаем Юный техник, 2004 № 05 полностью

Юный техник, 2004 № 05

Так удалось узнать, что под наружным твердым слоем планеты — земной корой, имеющей толщину от 30 до 70 км, находится мантия, состоящая из пород раскаленных или даже расплавленных. Слои мантии простираются до глубины почти в 3000 км, а дальше — до самого центра — располагается земное ядро.

Так выглядит строение планеты в самых общих чертах. Специалисты же могут уточнить: земная кора вместе с верхней мантией составляет литосферу. Кроме того, и мантия, и ядро делятся еще на несколько слоев, отличающихся и по составу горных пород, и по температуре, и по давлению…

Но что же все-таки там, в самом центре Земли?

Взгляните при случае на таблицу Менделеева. Все элементы, указанные в ее клетках, содержатся как на поверхности планеты, так и в ее недрах. Только физические условия там другие, и свойства знакомых нам элементов под действием высокого давления и температуры, конечно, меняются.

Как? Ответ на этот вопрос можно найти в лаборатории. Ведь соответствующее давление, как и температуру, можно создать и не опускаясь в глубины планеты.

По этому пути и пошли в свое время ученые. Академик Леонид Федорович Верещагин, чье имя носит сейчас институт, еще до войны получил рекордное по тем временам давление — 10 тысяч атмосфер, создав вместе с двумя научными сотрудниками и одним механиком уникальный пресс.

Пресс тот (его фотографию сотрудники института хранят и сейчас) занимал всего лишь угол лаборатории. Потом давления стали измерять сотнями тысяч и миллионами атмосфер. Существенно «подросли» и создававшие их прессы. Например, для одного пресса-рекордсмена в 70-е годы прошлого века пришлось даже строить специальное здание, напоминающее своими размерами зимний стадион: длина строения — 84 м, ширина — 36, высота — 30 м.

И сама эта махина весом 5000 т будто прибыла из страны великанов. Один лишь цилиндр «поршня», с помощью которого пресс развивал давление до 3 млн. атмосфер, имел массу в 60 т и высоту в два человеческих роста. Однако сейчас огромные давления ученые получают более эффективными способами.

Возьмите в руки иголку и воткните, например, в книгу. Хотите верьте, хотите нет, но на кончике иглы вы развили давление около 3 т! Примерно так концентрируют усилия и современные исследователи. В рабочей камере гидравлического пресса на острие алмазной наковальни они получают такие же давления, как на глубине в сотни и даже тысячи километров.

А когда мощи гидравлики недостаточно, призывают на помощь удар или даже взрыв. Именно с помощью взрывов, проводимых опять-таки в особых камерах, в свое время были получены из графита первые промышленные алмазы, сейчас завершена серия исследований свойств серы при высоких давлениях. Этот химический элемент, представляющий собой в обычном состоянии почти идеальный диэлектрик, под давлением переходит в металлическое состояние, более того — приобретает сверхпроводящие свойства.

Эта работа имеет большое фундаментальное и практическое значение. Возможно, что с помощью металлической серы будет создано новое поколение сверхпроводящих сплавов, работающих при высоких температурах.

Сейчас исследователи готовятся к следующему шагу в познании глубинных тайн Земли. Вскоре должно стать ясно, как ведут себя различные вещества при тех давлениях, которые царствуют в самом центре Земли.

Эта проблема чрезвычайно важна с познавательной точки зрения. Сейсмические волны показывают, что в глубинах залегают плотные вещества. Какие?

Об этом шел многолетний спор. Многие исследователи считали, что ядро Земли слагают породы с очень богатым содержанием железа. Причем одни полагали, что ядро это жидкое, другие считали его твердым. Истина, пожалуй, где-то посередине.

Если бы ядро Земли было жидким, то процессы, происходящие внутри нашей планеты, напоминали бы скорее атмосферные явления — смерчи, торнадо… На практике же ученые видят сходство этих процессов с океаническими — тихими, плавными и спокойными.

В общем, скорее всего, ядро нашей планеты по вязкости напоминает застывающее стекло или… густой мед. Более точные выводы можно будет сделать, когда исследователи создадут в лаборатории условия, сравнимые с существующими в недрах планеты. Кроме того, очередные эксперименты, бесспорно, дадут много новых сведений о возможном состоянии вещества не только в ядре нашей Земли, но и в недрах Юпитера, Сатурна, других планет.

Владимир БЕЛОВ