ГРИГОРЕНКО А.М. МЫ ВО ВСЕЛЕННОЙ ОДНИ

ГРИГОРЕНКО А.М.

МЫ ВО ВСЕЛЕННОЙ ОДНИ

В этой книге последовательно рассматривается процесс развития нашей Вселенной. Высказывается ряд гипотез. При этом, подсчитывается вероятность тех процессов, которые приводят к возникновению разумной жизни. В результате подсчета общей вероятности делается вывод о том, что мы во Вселенной одни. Книжка небольшая - 112 страниц, но имеет много цветных иллюстраций. Рекомендуется широкому кругу читателей, от школьников, до ученых.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Небо над нами и нравственный закон внутри нас.
И.Кант

         Среди многих проблем, которые волнуют человечество, есть одна, представляющая особый интерес. Наверное, столько, сколько существует человек, его волновал вопрос – одни ли мы во Вселенной. Мнения по этому поводу существовали самые разные. А иногда борьба этих мнений становилась столь острой, что стоила жизни тем, кто не соглашался с общепринятым мнением. Примером тому может быть судьба Джордано Бруно.
            И даже сейчас, когда наука достигла в изучении тайн Вселенной невероятных высот, окончательного ответа на этот вопрос нет. Действительно, и до настоящего времени проблемы существования внеземных цивилизаций волнуют не только практически всех, но и в научных кругах считаются актуальными. Работа ведётся множеством научных коллективов и отдельными учёными, в том числе и в рамках программы CETI - Communication with Extraterrestrial Intelligence , что значит – связь с внеземным разумом. Хотя многие учёные, например академик Шкловский И.С., полагают, что человеческая цивилизация скорее всего уникальна.
            Вполне естественно, что в человеческой культуре проблема внеземной разумной жизни отражается весьма широко. Нет числа разного рода фантастическим романам, кинофильмам и прочим произведениям искусства, посвящённым этой проблеме.
В книге, которую уважаемый читатель держит в руках, изложены некоторые соображения, позволяющие полагать, что мы, всё-таки, во Вселенной одни. Для того чтобы это показать, автору пришлось изучить немало научной литературы. Тем не менее, полагая, что книга может быть интересна широкому кругу читателей, материал излагается достаточно просто. Приводятся некоторые расчёты, но они, как правило, не выходят за рамки курса средней школы. Тем не менее, в необходимых случаях приводятся пояснения. Многие мнения, положения, данные взяты из опубликованных работ. Учитывая, что далеко не все знакомы с вопросами, которые в книге будут рассмотрены, кратко и как можно более популярно они излагаются. Поэтому, если мнения, которые я здесь высказываю, кому-то покажутся спорными, то, по крайней мере, благосклонный читатель сможет почерпнуть здесь немало интересной информации.
        Никто не обязан всё что здесь будет сказано принимать на веру. Давайте поспорим, подумаем вместе. Ведь это такое приятное занятие, отвлечься от обыденности, от проблем нашего бренного бытия и подумать, помечтать, по рассуждать о звёздах, о иных мирах, о братьях по разуму … Поэтому отвлекитесь, дорогие мои братья по разуму, от ваших мирских забот и окунитесь вместе со мной в нирванну интеллектуальных утех!

ГЛАВА 1. «ВНЕЗЕМНАЯ ЦИВИЛИЗАЦИЯ», ЧТО ЖЕ ЭТО ТАКОЕ

И сказал Бог: Сотворим человека по образу Нашему, по подобию Нашему.
Библия

        Прежде чем перейти к рассмотрению вопроса о возможности существования во Вселенной «братьев по разуму», попытаемся понять, а что же они могут собой представлять. Существовали разные воззрения на этот вопрос. Например, иногда говорят о таких формах жизни, как кристаллическая, плазменная и прочие. Но главным считается то, что они обладают разумом. Поэтому прежде всего остановимся на понятии разум. Говорят, что у человека разум есть (хотя иногда и возникают на этот счёт некоторые сомнения), а у животных его нет. Почему? Наверное, прежде всего потому, что никакие живые существа не говорят. Нет у них речи. Не знают они слов.
        А что такое слово. Слово это знак, это понятие. Когда мы говорим другому человеку «колесо», он представляет себе нечто круглое со ступицей. Когда мы о чем-либо размышляем, то как бы разговариваем сами с собой. Животные так не могут. Они не только не могут говорить, они не могут и размышлять. А откуда взялась эта наша способность. Исключительно от того, что человек существо общественное. Древний наш предок, высокоразвитый примат жил в стаде. Физически слабее многих животных, особенно хищников, он должен был как то выживать. И единственный путь выживания был путь единения в стаде. Несколько особей должны были действовать как одно существо. А это могло быть только при условии достаточно эффективного общения – обмена знаками, которые при увеличении их числа и разнообразия становились понятиями. Таким образом, разум есть эволюционно, в процессе естественного отбора, выработанная у высших приматов способность оперирования понятиями.
      В эволюционном плане разум такое же средство приспособления к условиям данной экологической ниши, как и хобот у слона. Но сама возможность оперировать понятиями при разговоре с самим собой не раскрывая рта, то есть думать, позволяет человеку моделировать процесс своих действий. На основе анализа моделей выбирать наиболее эффективный. Благодаря этому, а также наличия у человека рук (которые, кстати, также сыграли исключительно важную роль в процессе формирования разума), человек получил возможность создавать орудия труда.
       Таким образом, для возникновения разума необходим ряд условий. По крайней мере существо, претендующее на приобретение разума, должно создаваться как продукт эволюции в борьбе за выживание, должно иметь некоторые биологические предпосылки (развитый мозг, относительную свободу верхних конечностей, на которых имеются ладони с пальцами) и стадную форму жизни.
       Человек есть высший продукт биологической эволюции. Он не мог бы появится без того, чтобы появилась жизнь как таковая. А может ли появиться какая либо иная жизнь кроме биологической? Рассмотрим теперь, что же есть жизнь.
       Как известно, всё что мы видим вокруг себя, есть вечно движущаяся материя. В процессе этого движения элементы материи сталкиваются и разлетаются. При этом, если энергия объединившихся элементов меньше, чем сумма энергий элементов до объединения, такое объединение становится устойчивым.
       Так из элементарных частиц возникают атомы, из атомов молекулы. Из атомов и молекул – звёзды, планеты, кристаллы и т.д. Иногда могут в особых условиях возникать очень крупные молекулы. Но чем крупнее молекула, тем она менее устойчива, поэтому быстро и распадается.
       Однако возможна такая ситуация, когда молекула может быть как шаблон, на котором собираются атомы и формируется такая же молекула. В таком случае количество таких молекул может возрасти до такой величины, что станет вполне вероятно возникновение других подобных молекул с некоторыми, свойствами приближающими процесс к возникновению жизни
       Таким образом, жизнь это прежде всего самовоспроизведение сложных молекул, или репликация. Можно привести более развёрнутое определение жизни, например, как предложил академик Троицкий В.С.: Жизнь – это высокоорганизованное самовоспроизводящееся состояние материи, поддерживаемое обменом с внешней средой вещества, энергии и информации, кодируемое состоянием молекул.
       Какие же основные условия должны быть, чтобы был возможен процесс репликации. Во-первых, молекула должна быть линейной, такой чтобы был свободным доступ других атомов или молекул к любой части данной молекулы. Этому в наибольшей степени соответствуют полимерные молекулы. Как известно из химии, из всех атомов, которые могут формировать полимерную цепь, известны только углерод и в меньшей степени - кремний. В связи с рядом обстоятельств, кремний не может быть основой полимерных молекул, возникающих естественным путём и обеспечивающих возможность репликации. Во-вторых, должна быть среда, в которой атомы и молекулы перемещались и активно взаимодействовали. И этой средой может быть только вода. Кроме того, должны быть определённые температура и давление. В воде должны быть растворены все вещества, необходимые для полимеризации и репликации молекул.
       Как видим, условия довольно ограниченные. При этом можно понять, что (по крайней мере в нашей Вселенной) возникновение процесса репликации невозможно ни в кристаллической форме вещества, ни, тем более, в плазменной, а возможно только в виде полимерных углеводородных молекул. То есть жизнь может быть только органической.
       Таким образом, разум есть продукт эволюционного развития органической жизни. Существом, претендующим на приобретение разума, может быть только высший примат. Поэтому носителем разума может быть только антропоморфное существо. Такой подход в научной среде общепринят.
       Высказываются, однако, такие мнения, что предками людей не являются древние приматы. А кто же? Не будем останавливаться на том мнении, что человек был создан Богом из глины семь тысяч лет назад. Тот, кто твёрдо придерживается этой гипотезы, вряд ли будет читать эту книгу. Что касается гипотезы панспермии, то есть того мнения, что предки человека были занесены из космоса (здесь разные мнения – то ли человек уже в современном виде, то ли сама жизнь на каком то этапе), то мы здесь можем задать следующий вопрос: а там, в космосе, как она появилась? Если сама по себе, то там должны быть условия чем-то лучше, чем на Земле, а чем неизвестно. Если и туда жизнь или человек были занесены, то опять же откуда, и мы впадаем в дурную бесконечность.
      Есть мнения, что мы предки космических пришельцев. Ну, во-первых, здесь мы тоже попадаем в дурную бесконечность. А во-вторых, элементарный анатомический, физиологический, цитологический и прочие анализ нашего тела не говорит, а кричит, что мы плоть от плоти и кровь от крови часть нашей живой природы.
      Есть некоторые, которым очень не нравится осознавать, что мы и человекообразные обезьяны имеем общего предка. Ну, что можно сказать по этому поводу. Вам не нравится, что они покрыты шерстью? А спросите обезьян, нравимся ли мы им без шерсти. Наверное, им видеть нас без шерсти то же, что нам видеть человека без кожи.
Да и вообще, чем мы собственно лучше. Ведь более зловредного, жадного, жестокого существа на Земле нет. Ведь было же сказано – «человек шагает по земле и за ним остаётся пустыня».
        Нет ни одного живого существа на Земле, которое бы с таким остервенением, ненавистью и удовольствием истребляло бы в бесконечной череде войн массы себе подобных. Да и в короткие периоды мира не стремилось при первом удобном случае сделать ближнему какую либо пакость. Так что не будем обижать наших братьев меньших совершенно не обоснованным презрением.
        У многих возникают сомнения в происхождении человека от высших примат в связи с тем, что они внешне (это называется фенотипом) сильно отличаются от человека. По всей видимости, это происходит от того, что не просто осознать огромность того промежутка времени, который нас разделяет и ту гибкость, которая обеспечивает изменчивость внешнего вида живых существ в процессе эволюции. Действительно, посмотрите на домашних животных. Все они выведены человеком, но по своему внешнему виду настолько отличаются от своих диких предков, что стали как бы другими видами. Например, комнатная собачка болонка практически ничего не имеет общего с волком, а современный конь - с лошадью Пржевальского.
       История человека, по археологическим и палеонтологическим данным, охватывает период в сотни тысяч лет. А находка Л.Лики черепа зиджантропа и каменных орудий возле него удлинила человеческую историю, доведя её почти до 2 000 000 лет.
       Таким образом, в качестве вывода по этой главе, определимся, что если мы ищем некую внеземную цивилизацию, то мы ищем антропоморфное существо, а попросту говоря – человека, достигшего такой степени разумности, что он создаёт цивилизацию.
            Причём, под цивилизацией мы понимаем определённую ступень организации разумной жизни, по существу новый живой организм, состоящий из множества особей, образующих социальную форму движения материи, социальный разум. Или, по определению В.С.Троицкого, цивилизация - это общность разумных существ, использующих обмен информации, энергии и массы для выработки действий и средств, поддерживающих свою жизнь и прогрессивное развитие.
       Конечно, мы не можем искать эти самые внеземные цивилизации так, как ищут грибы в лесу. Но мы можем, по крайней мере, подумать о том, а могут ли существовать внеземные цивилизации вообще. Точнее, могут ли вне Земли быть такие условия, чтобы цивилизация могла появиться.

ГЛАВА 2. КАК МЫ БУДЕМ ОПРЕДЕЛЯТЬ ВОЗМОЖНОСТЬ СУЩЕСТВОВАНИЯ ВНЕЗЕМНЫХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ

Человек – мера всех вещей.

        Как мы уже говорили, чтобы могла возникнуть цивилизация, нужны соответствующие условия. Где-то эти условия могут быть, а где- то нет. Вообще говоря, это дело случая. А случайности имеют некоторую вероятность. Вопросы вероятности, это целая наука. Но для наших целей всю эту науку изучать нет особой необходимости. Тем не менее, для тех, кто с этой наукой совершенно не знаком, кое какие вопросы мы рассмотрим.
       Итак, возьмём монетку. Подбросим её и посмотрим, выпал орёл, или решка. Может быть орёл, а может и решка. Мы предугадать это не можем. События равновероятны. Как говорят, фифти - фифти, или пятьдесят на пятьдесят. Шансы равны. В теории вероятности говорят, что в этом случае вероятность выпадания, например, орла, равна ½.
       Ну а если мы решили купить лотерейный билет, какая вероятность того, что мы сможем выиграть, скажем, автомобиль. Нам известно, например, что лотерейных билетов выпущено миллион. А автомобилей разыгрывается двадцать. Поделим двадцать на один миллион и получим вероятность того что мы выиграем автомобиль, если купим один лотерейный билет. То есть, вероятность такого события равна 20/1 000 000, или2/100 000. Что бы эти цифры были более компактны, их записывают так: 2×10^-5. Здесь ( -) значит – знаменатель. А (5 ) – сколько раз нужно умножить 10 само на себя, чтобы получить 100 000. Если 1000, что равно 10³, умножить на 100, что равно 10², то получится 100 000, или 10⁵. То есть, если умножаются числа в виде степеней от 10, то показатели их степеней складываются. Или: 10³×10²=10⁵.
        Если мы купим 50 лотерейных билетов, то вероятность нашего выигрыша возрастёт и будет равна: 50×2×10^-5 = 100×10^-5 = 10²×10^-5= 10^-3. То есть один шанс из тысячи. Вероятность нашего выигрыша возросла в пятьдесят раз. Если бы разыгрывался один автомобиль, и мы бы скупили все лотерейные билеты, автомобиль (если это конечно честная лотерея, а не надувательство) был бы, конечно наш. То есть, вероятность нашего выигрыша стала бы равна единице.
      Теперь допустим, что лотерея разыгрывается в два этапа. Всего выпушено миллион билетов, из которых тысяча билетов дают право участвовать во втором туре, где собственно и разыгрываются 20 автомобилей. Введём обозначения: В₁ – вероятность выигрыша билета, дающего право участия во втором туре, В₂ – вероятность выигрыша автомобиля во втором туре.
      Чтобы получить общую вероятность, нужно значения вероятностей В₁ и В₂ сложить. Для этого вероятности В₁иВ₂ умножаются (как это не странно звучит «чтобы сложить, надо умножить»). То есть, В = В₁×В₂. Действительно, В₁= 10³/10⁶ = 10^-3. В₂= 20/10³ = 2×10^-2. В = В₁×В₂= 10^-3×2×10^-2 = 2×10^-5. То есть, та же вероятность, что и при розыгрыше лотереи в один тур.
      Вот так, примерно, мы и будем определять вероятность возникновения цивилизации, складывая вероятности возникновения отдельных условий, без которых цивилизация никак возникнуть не может.
      Пожалуй, основной формулой для всей проблемы внеземных цивилизаций является простое соотношение, получившее название «формулы Дрейка»

где N – число высокоразвитых цивилизаций, существующих во Вселенной вместе с нами, n – полное число звёзд во Вселенной, P₁ – вероятность того, что звезда имеет планетную систему, P₂ – вероятность возникновения жизни на планете, P₃ – вероятность того, что эта жизнь в процессе эволюции станет разумной, P₄ - вероятность того, что разумная жизнь сможет создать цивилизацию, t₁ – средняя продолжительность существования цивилизации, T – возраст Вселенной.
Формула проста. По существу, это формула сложения вероятностей и мы знаем, как это делать. Сложно определить величины, которые в неё входят, особенно перечисленные вероятности. По мере развития науки наблюдается отчётливо выраженная тенденция к уменьшению множителей в формуле Дрейка. Точно их, конечно, определить нельзя. Очень хорошо, если мы сможем определить их хотя бы примерно. С точностью до порядка, то есть, в десять раз больше или меньше. Но и для этого нам придётся очень хорошо поработать. А начнём мы с того, что ознакомимся хотя бы немного со Вселенной, галактиками, звёздами, планетами, своей Землёй и жизнью на ней. Так что наберёмся мужества, терпения и пойдём дальше.

ГЛАВА 3. ЭТА НЕИСТОВАЯ ВСЕЛЕННАЯ

Над нами бездна звезд полна,
Звездам числа нет, бездне дна.
М.В.Ломоносов

Кто в ясную, безлунную ночь, да ещё где-нибудь подальше от больших городов, не испытывал благоговейного восхищения, всматриваясь в бездонную пропасть Вселенной, усеянную мириадами звёзд. Кажется, что картина эта вечна и неизменна. Но на самом деле Вселенная живёт своей таинственной, но бурной, а иногда и драматичной жизнью.


Фото 1

Открытия последних десятилетий позволяют нам более-менее полно представить картину мироздания, которую мы здесь кратко и опишем. Итак, мы живём на планете Земля. Она входит в систему планет, обращающихся вокруг Солнца. Солнце – одна, и в общем то рядовая звезда, которая входит в число звёзд, составляющих местную систему звёзд, образующих галактику Млечный путь. Таких (да и не только таких) галактик много. Одна из ближайших к нам – галактика Туманность Андромеды . Названа она так потому, что когда галактики ещё не были открыты, они считались туманностями. И находится она в созвездии Андромеды. Галактики бывают эллиптические, спиральные и неправильные. Наша галактика и галактика Туманность Андромеды относятся к спиральным галактикам (Фото1). Глядя на Туманность Андромеды, можно представить, что это наша галактика. Тогда мы находимся примерно там, где изображён кружочек. Несколько десятков ближайших галактик составляют местную систему. Затем огромные просторы пустоты. Дальше обнаружены другие системы галактик. Размещены они как бы по пчелиным сотам. На Фото 2 показан снимок, буквально усеянный галактиками. И так до предела возможностей наших астрономических инструментов.

Фото 2

Говорят, что пространство, а значит и Вселенная, бесконечны. И время не имеет ни начала, ни конца. Трудно здесь что либо возразить. Наверное, так оно и есть. В этом случае и число цивилизаций бесконечно. А здесь как бы и говорить не о чём. Тем не менее, есть основания поискать некоторые пределы в пространстве и времени, которые позволят говорить по крайней мере о Нашей Вселенной. И такие пределы есть. Но чтобы понять сущность этих пределов, нам придётся отвлечься немного, чтобы познакомиться с понятием красного смещения. А для этого сначала вспомним, что такое спектральный анализ и эффект Доплера.

Спектральный анализ. Нет такого человека, который не видел бы радугу. И из школьного курса физики мы знаем, что, если пропустить свет через стеклянную призму, тоже можно увидеть радугу (Рис.1). Считают, что первым такие опыты ставил Ньютон. Мы помним, наверное, присказку, которая описывает расположение цветов в радуге: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». И мы, конечно, знаем, что это потому, что свет – это электромагнитные волны. В принципе это такие же волны, как и радиоволны, благодаря которым мы смотрим телевизор и слушаем радио, но гораздо с большей частотой, или с гораздо меньшей длиной волны.

Когда какое-либо тело сильно нагревается, оно тоже испускает свет, то есть электромагнитные волны светового диапазона. Мы знаем, что тела состоят из атомов и молекул. А атом состоит из ядра и вращающихся (если попросту сказать) вокруг него электронов. Так вот, при нагревании атомы приобретают кинетическую энергию, всё быстрее двигаются и некоторые электроны переходят на другие орбиты, где требуется большая энергия.

Рис.1

Если прекратить нагрев, то тело остывает. При этом электроны испускают излишнюю энергию в виде маленького кусочка электромагнитной волны, называемый квантом, и возвращаются на старую орбиту. Собственно и при нагреве тело излучает энергию. Поэтому, чтобы поддерживать свечение, например электролампочки, через неё нужно постоянно пропускать ток. Радугу, о которой мы говорили, в более широком смысле учёные называют спектром и образуется она потому, что волны с разной частотой по разному отклоняются при преломлении. Наверное мы помним, что это явление называется дисперсией.

Когда электрон переходит с орбиты на орбиту, он или поглощает, или испускает квант строго определённой длины волны. Эта длина волны зависит от того, какую орбиту занимает электрон и вообще от того, сколько электронов у атома, то есть от того, какому элементу в таблице Менделеева он принадлежит.

Например, у кислорода длины волн будут одни, а у натрия совсем другие. Когда мы смотрим на радугу, мы её видим как непрерывный переход из одних цветов в другие. Это потому, что процесс излучений и переизлучений очень сложный и нам трудно выделить отдельные составляющие спектра. Такой спектр называется непрерывным. Но если принять некоторые меры, то можно обнаружить в спектре отдельные линии. Тогда спектр называется линейчатым, а сами линии называются спектральными линиями. Спектральные линии каждого химического элемента совершенно индивидуальны. Поэтому, посмотрев на спектр, полученной от звезды с помощью телескопа, можно совершенно точно сказать какие химические элементы там есть, а по их яркости и оценить относительное их количество.
     Спектральные методы стали одними из основных, как в астрономии, так и в астрофизике. Широко они применяются и в различных земных технологиях.
     Эффект Доплера. Этот эффект в школе мы проходили, тем не менее я напомню тем, кто забыл. Каждый, наверное, помнит, что кода едешь на поезде, и навстречу идёт другой поезд, машинист которого сигналит, то мы слышим сначала звук высокого тона, а когда локомотив мимо нас проедет, то тон становится ниже. Это потому, что когда источник звука (или других колебаний, в том числе и электромагнитных) движется навстречу наблюдателю, частота принятых колебаний становится больше, а когда источник движется от наблюдателя – меньше.
       В световом диапазоне электромагнитных колебаний это проявляется в смещении спектральных линий в спектре, полученном от объекта.
       Красное смещение. В 1912 г. В.Слайфер (США) начал получать спектры удалённых галактик. На протяжении нескольких лет были получены спектры 41 объекта. Оказалось, что в 36 случаях линии в спектрах смещены в красную сторону. Представлялось наиболее естественным объяснить этот сдвиг эффектом Доплера. В случае, если линии спектра смещаются в красную сторону, то частота полученных спектральных линий уменьшается, а значит галактики от нас удаляются. Этот эффект назвали красным смещением.
       В конце 1923 г. Хаббл оценил расстояние до Туманности Андромеды, а вскоре и до других галактик. После этого он сделал попытку найти зависимость между скоростью удаления галактики и расстоянием от неё. В 1929 г. на основании данных о 36 галактиках Хабблу удалось установить, что скорости галактик (или соответствующие им красные смещения в спектрах) возрастают прямо пропорционально расстоянию до них. После ряда уточнений, сделанными другими учёными, в том числе и в количественном плане, факт разбегания галактик стал общепризнанным. Он говорит о том, что наша Вселенная расширяется.
       Однако из того факта, что галактики разбегаются от нас во всех направлениях, вовсе не следует, будто наша Галактика занимает какое-то центральное положение во Вселенной. Убедиться можно на весьма простом примере. Возьмём резиновую нить и завяжем на ней узлы. Растянем нить вдвое. В результате этого и расстояние между каждыми двумя соседними узлами также увеличится вдвое. При этом каждый из узлов является равноправным и по отношению к нему скорость движения остальных при растягивании нити была тем больше, чем дальше они находились друг от друга. Аналогичным образом ведут себя и галактики.
       Если галактики разбегаются, то это значит, что раньше они были ближе друг к другу. А когда-то, вся Вселенная вообще была сжата если не в точку, то в нечто очень маленькое. А потом последовал какой-то грандиозный взрыв, или как принято его называть среди учёных – Большой взрыв. Зная скорость разбегания галактик, можно подсчитать и время, которое прошло со времени Большого взрыва.
       Проблема подсчёта этого времени не так уж и проста. Там масса своих проблем. Желающие могут ознакомиться с ними в литературе. Например в той, что приведена в конце книги. Здесь скажем, что точное значение не знает никто, но в общем учёные сходятся на времени от 13 до 20 миллиардов лет. Вот уже и есть одна из важнейших исходных данных для задачи определения возможного числа цивилизаций.
       Зная примерно возраст нашей Вселенной, мы можем определить и её примерные размеры. Кроме того, есть и другие возможности примерно ограничить размеры Вселенной.
       Во-первых, чем дальше от нас галактика, тем быстрее она от нас убегает, тем больше сдвигается её спектр в красную сторону, и в конечном счёте галактика становится невидимой ни в области света, и даже инфракрасного излучения.
        Во-вторых, нашлась и ещё более интересная возможность оценить масштаб нашей Вселенной.
         Космические монстры. После второй мировой войны, когда уже были изобретены радиолокаторы, в астрономии тоже стали использоваться радиотелескопы. С их помощью были открыты различные радиоисточники, в том числе к 1963 г. стали известны пять точечных источников космического радиоизлучения, которые сначала назвали «радиозвёздами». Однако, вскоре этот термин был признан не очень удачным, и эти источники радиоизлучения были названы квази-звёздными радиоисточниками, или, сокращённо, квазарами.
       Исследуя спектр квазаров, астрономы выяснили, что квазары вообще самые далёкие из известных космических объектов. Сейчас известно около 1500 квазаров. Самый далёкий из них удалён от нас примерно на 15 миллиардов световых лет. (Напомню, что световой год, это расстояние, которое проходит свет за один год. Скорость света примерно равна 300 000 километров в секунду.) Одновременно он и самый быстрый. Он убегает от нас со скоростью, близкой к скорости света. Поэтому мы можем принять, что размеры нашей Вселенной ограничиваются радиусом в 15 миллиардов световых лет, или 142 000 000 000 000 000 000 000 километра.
       Раз уж мы заговорили о квазарах, то немножко расскажу о них подробнее. Даже рядовой квазар излучает свет в десятки и сотни раз сильнее, чем самые крупные галактики, состоящие из сотен миллиардов звёзд. Характерно, что квазары излучают во всём электромагнитном диапазоне от рентгеновских волн до радиоволн. Даже средний квазар ярче 300 миллиардов звёзд. Неожиданно оказалось, что блеск квазаров меняется с очень маленькими периодами – недели, дни и даже минуты. Поскольку в мире нет ничего быстрее света, то это значит, что размеры квазаров очень малы. Ведь раз весь квазар меняет свою яркость, значит это единый процесс, который по квазару не может распространяться со скоростью большей скорости света. Например, квазар с периодом изменения яркости в 200 секунд должен иметь поперечник не более радиуса земной орбиты и при этом излучать света больше чем 300 миллиардов звёзд.
       Единого мнения о природе квазаров ещё нет. Однако, они находятся от нас на таком расстоянии, что свет до нас доходит за время до 15 миллиардов световых лет. А значит мы видим процессы, которые у нас происходили примерно 15 миллиардов лет назад, то есть после Большого взрыва.
       Вот теперь мы можем сказать, что радиус нашей Вселенной примерно 15 миллиардов световых лет. Как мы отмечали выше, исходя из этого и возраст её примерно 15 миллиардов лет. Так написано в литературе. Правда, у меня лично есть на это сомнение. Действительно, квазар, чтобы послать нам луч света, уже должен быть там, где мы его видим. Поэтому, если сам он двигался со скоростью света, от точки Большого взрыва должен лететь в течение тех же 15 миллиардов лет. Поэтому возраст вселенной должен быть, по крайней мере вдвое больше, То есть – 30 миллиардов лет.
      Нужно отметить, что измерения характеристик объектов, находящихся на краю Вселенной, производится на пределах возможности астрономических инструментов. Кроме того, споры между учёными ещё далеки от завершения. Поэтому точность приведенных цифр весьма относительна. В связи с этим, для дальнейших наших расчётов мы используем цифры, которые упоминаются в большинстве публикаций, с учётом моего замечания в предыдущем абзаце. А именно: радиус Вселенной – 10 миллиардов световых лет, возраст – 20 миллиардов лет.
      Что дальше за этими пределами, мы не знаем. Возможно не узнаем никогда. Поэтому для нас все равно, что там есть. И можно считать, что нет ничего. Поэтому наша Вселенная и есть вселенная вообще.
       Теперь, когда мы определились с размерами и возрастом нашей Вселенной, кратко посмотрим что её наполняет. В общем она почти пуста. В невероятно огромном пустом пространстве изредка вкраплены скопления галактик (Фото 2).Сегодня крупнейшие телескопы позволяют зарегистрировать галактики по всей Вселенной, и подсчитано, что в ней около двухсот миллионов (некоторые полагают, что до полутора миллиардов) галактик, каждая из которых состоит из миллиардов звёзд. Группы скопления и сверхскопления галактик расположены главным образом в сравнительно тонких слоях или цепочках. Слои и цепочки пересекаются, соединяются друг с другом и образуют колоссальные ячейки неправильной формы, внутри которых галактик практически нет.
      Мы уже говорили, что галактики бывают эллиптические, спиральные и неправильной формы. Есть мнение, что эллиптические это молодые галактики, спиральные – среднего возраста, а неправильной формы – старые. Есть и другие мнения.
      Тут есть повод по рассуждать, но прежде мы остановимся на понятии чёрная дыра.
        Чёрные дыры. Понятие «чёрные дыры» во многом базируется на теории относительности Эйнштейна. Но теория эта не так уж и проста, поэтому попытаемся объяснить это понятие как-то попроще.
       Прежде всего, мы знаем, что такое гравитация. По крайне мере знаем, что если бросить стакан, то он упадёт на землю. Земля его притягивает. Вообще все тела, обладающие массой, притягиваются друг к другу. Свет тоже обладает массой. Ещё Столетов определил, что свет давит на освещённое тело. Действительно, свет это электромагнитная волна, которая обладает энергией. А энергия, согласно уравнению Энштейна - Е = mс², обладает массой m. Поэтому свет также притягивается массой. Например, если луч света пролетает мимо планеты или звезды, то он отклоняется в её сторону. Причём, чем больше звезда притягивает свет, тем больше он отклоняется.
      Может быть такое сильное гравитационное притяжение, что свет не только упадёт на звезду, но даже квант светового излучения не сможет её покинуть. И не только свет, но и вообще ничего не сможет покинуть тело с такой мощной гравитацией. Всё на неё будет только падать. Это называется гравитационный коллапс. Тело такое называется отон (от аббревиатуры ОТО – общая теория относительности) или попросту - «Чёрная дыра».
       Тем не менее есть, всё-таки, процессы при которых что-то чёрную дыру покидает. Здесь мы уже вторгаемся в область квантовой механики. Вообще говоря, квантовая механика это набор формул, которые позволяют математически описать некоторые не очень понятные физические явления в области физики элементарных частиц. Сама же природа этих явлений не очень понятна и самим физикам.
      В принципе, эффекты квантовой механики происходят из-за того, что элементарные частицы являются как бы одновременно и частицами, и волнами. Причём, чем меньше частица, тем больше она проявляет волновые свойства. Мало того, очень маленькие частицы вовсе не похожи на маленькие шарики. Они как бы могут с определённой вероятностью быть в разных местах. Причём, никакие преграды их не останавливают. Но чаще всего они находятся в некотором одном месте. Этот эффект, называемый «Туннельный эффект», используется в технике. Например в стабилитронах. Это специальный полупроводниковый диод, применяемый часто в стабилизаторах напряжения, есть в блоке питания любого компьютера или телевизора. Так вот, размеры чёрной дыры сравнительно небольшие, а масса там огромная. Поэтому очень маленькие элементарные частицы в силу своей квантовой природы могут оказаться вне чёрной дыры и больше туда не возвращаются. Это называется испарение чёрной дыры. Поскольку чёрная дыра имеет своё гравитационное поле, а также магнитное и электрические поля и быстро вращается, то испаряющиеся частицы не образуют сферически симметричной оболочки вокруг чёрной дыры, а формируют как бы струи в двух противоположных направлениях.
       Если чёрная дыра небольшая, то испаряется она очень быстро. Если же очень большая, и приток новой падающей на чёрную дыру массы (это называется – аккреция) компенсирует испарение, то чёрная дыра может существовать очень долго. При этом, масса вещества, появляющегося вокруг чёрной дыры за счёт её испарения, в свою очередь компенсирует массу, падающую на чёрную дыру. Именно огромные чёрные дыры и являются основой галактик.
        Галактики. Как мы ранее упоминали, галактики, в основном, бывают трёх видов: эллиптические, спиральные и неправильной формы, показанные на фото 3, 4 и 5. Бывают и галактики и весьма причудливых форм, показанные на Фото 6.
       Есть разные мнения о возникновении и развитии галактик. Я изложу одну из них, с которой многие учёные согласны и которая мне лично нравится.

Фото 3 Фото 4 Фото 5

Фото 6

        Итак, в начале Большого взрыва вся материя была в виде излучения, то есть квантов очень высокой частоты и энергии. По мере расширения они стали образовывать элементарные частицы, из которых стали образовываться атомы водорода. Плотность газа была ещё очень высока, но за счёт гравитационной неустойчивости газ стал разделяться на отдельные уплотнения. Стали образовываться сверхмассивные звёзды, которые быстро стали эволюционировать (об эволюции звёзд мы расскажем в следующем разделе) и сжиматься до такой степени, что превратились в чёрные дыры.
      За счёт туннельного эффекта чёрная дыра стала испаряться. Вокруг неё стало образовываться облако элементарных частиц, которые объединяясь, образуют атомы водорода. Гравитационное уплотнение газа приводит к возникновению звёзд, которые совместно с чёрной дырой и образуют галактику.
      Несмотря на огромную массу, размеры чёрной дыры небольшие и звёзды, окружающие чёрную дыру делают её невидимой. Поэтому увидеть чёрную дыру невозможно. В процессе начального расширения Вселенной в ней происходили очень бурные процессы. В связи с чем, газовые уплотнения, породившие чёрные дыры, вращались. По мере их сжатия они вращались всё быстрее. Этот эффект, наверное, все видели когда фигурист, прижимая руки, вращается быстрее. В конечном счёте, чёрная дыра, как правило, вращается очень быстро, и ведёт себя как всем известный волчок. Кто в детстве играл с волчком, тот, наверное, помнит, что если пытаться наклонить его, то как ни странно волчок не слушается и наклоняется не в ту сторону, куда вы его пытаетесь наклонить, а под углом в девяносто градусов. Этот эффект называется прецессией.
       Так вот, чёрная дыра за счёт механического взаимодействия с порождённым ей же веществом, медленно поворачивается. Поэтому и струи истекающей от неё массы также медленно поворачиваются. Поэтому и образуется спиральная структура галактик.
        Вообще говоря, в определённых пределах размеры чёрной дыры, скорость её вращения, характеристики электрических и магнитных полей могут сильно отличаться, что порождает большое разнообразие внешнего вида галактик. Отличается в среднем внешний вид галактик и от расстояния от нас, потому что мы видим чем дальше, тем более ранние процессы во Вселенной. В частности, квазары, вполне возможно, это процессы зарождения чёрных дыр. Именно такого рода галактики показаны на Фото 6.
        Галактики мы видим потому, что они излучают свет, то есть энергию. Поэтому, теряя всё больше энергии и вещества, галактики стареют. Со временем баланс падающего на чёрную дыру вещества и испарившегося нарушается. Чёрная дыра теряет массу, со временем испаряется полностью, и тогда мы видим галактику неправильной формы. Галактика умирает.

ГЛАВА 4. МИР ЗВЁЗ

В задачу этой книжки не входит подробное рассмотрение физики звёзд. Здесь мы приведём общий обзор процессов, которые происходят в них.
          Уже с детства мы привыкаем к тому, что окружающий нас звёздный мир удивительно многообразен. Исследование его с помощью телескопов показывает, что это многообразие является ещё более впечатляющим. В основном это разнообразие определяется, во-первых, тем, в каком возрасте мы их видим, во-вторых, какова масса звезды. Так массы могут различаться от сотых долей массы Солнца, до десятков масс Солнца.
             В принципе, жизнь звёзд одинакова. Сначала образуется уплотнение межзвёздного газа и пыли (в основном водорода), затем, за счёт гравитационного сжатия, образуется огромный водородный шар (Рис.2А). По мере его сжатия, давление в центре этого шара увеличивается и одновременно увеличивается температура. Этот эффект всем знаком, кто накачивал ручным насосом велосипедную или футбольную камеру, а некоторые, наверное, и из школьного курса физики помнят, что такое адиабатическое сжатие.
            Когда температура достигнет величины порядка сотни миллионов градусов, ядра атомов водорода начинают объединяться и превращаться в гелий (так называемая реакция протон-протонного цикла).Начинается термоядерный синтез и загорается звезда (Рис.2 Б и В). Это основное состояние звезды, в котором она находится, пока весь водород не выгорит. В таком состоянии находится и наше Солнце.

А	Б	В	Г	Д
Рис.2

Когда водород в основном выгорит, звезда ещё более сжимается, температура в её центре ещё возрастает и начинается реакция синтеза углерода из гелия. Затем гелий соединяется с углеродом и образуются ядра кислорода, затем всё более тяжёлые элементы вплоть до образования железа. Железо – устойчивый элемент. Энергия не выделяется ни при синтезе, ни при расщеплении. Поэтому жизнь звезды на этом и заканчивается. Однако характер прохождения этих процессов сильно отличается в зависимости от того, какова масса звезды.

Фото 7

Если масса звезды меньше 0,85 от массы Солнца, то водород в ней выгорает в течение десятков миллиардов лет. Поэтому даже те из них, что появились после образования нашей галактики, горят сейчас и будут гореть ещё очень долго. Звёзды от 0,85 до 5 масс Солнца с разной скоростью проходят эволюцию, в конце которой сбрасывают оболочку в виде планетарной туманности (этап Г на Рис.2 и Фото 7) и превращаются в белого карлика (Рис.2Д). Что касается сравнительно малочисленных массивных звёзд, с массой более пяти масс Солнца, то характер их эволюции (значительно более быстрый, чем у их маломассивных коллег) будет принципиально отличаться от описанного выше. Большинство из них окончат своё существование грандиозным взрывом, который изредка наблюдается астрономами как явление вспышки сверхновой звезды.

В результате такого взрыва образуются нейтронные звёзды и, реже – чёрные дыры, которые довольно быстро испаряются. Пример последствий такого взрыва показан на Фото 8. В обоих случаях, вещество, выброшенное взрывом, превращается в туманность. Туманности довольно быстро рассеиваются в окружающем пространстве. Состоят эти туманности в основном из водорода. Итак, звёздное население нашей Галактики, как и других галактик, состоит из двух основных классов звёзд – звёзд переходного типа и устойчивого типа.

Фото 8

          К первым относятся гиганты, ко второму типу звёзды основного класса (аналогичным нашему Солнцу), красные карлики с массами значительно меньшими чем у Солнца, белые карлики и нейтронные звёзды.
          Звёзды первого класса существуют настолько короткое время, что влияния на возникновение планетных систем никакого не оказывают. Поэтому мы не будем останавливаться на их рассмотрении.
          На звёздах второго класса остановимся несколько подробнее. Итак, красные карлики это в принципе такие же звёзды как и наше Солнце, но значительно меньше его по массе. Там выгорает водород, превращаясь в гелий. Но процессы этого превращения идут гораздо медленнее, поэтому время их жизни таково, что до сих пор ещё светятся даже те из них, которые образовались еще незадолго после Большого взрыва. Они также вряд ли могут принимать заметное участие в образовании планетных систем.
          Звёзды, аналогичные нашему Солнцу, являются основным населением галактики. Считают, что они составляют порядка 90% от всех звёзд. Время их жизни, примерно 15 миллиардов лет. Возраст нашего Солнца – примерно 7 миллиардов лет. До взрыва его в виде новой звезды осталось еще около 7 миллиардов лет. Так что нам вряд ли стоит опасаться такой катастрофы в ближайшее время.
Радиус Солнца – 696 000 км, масса – 1,99 × 10³³ г, средняя плотность 1,41 г/см³. Температура на поверхности Солнца – 5806 К (К - градусы по Кельвину. 0 градусов по Кельвину равен -273 градусов по Цельсию).
           Когда термоядерные реакции в звезде закончатся железом, происходит последний аккорд её жизни – она взрывается и превращается в белый карлик, нейтронную звезду или чёрную дыру в зависимости от начальной массы. Наше Солнце превратится в белого карлика, образовав при этом планетарную туманность.
           Белый карлик состоит в основном из железа. Он сильно сжат. Радиус его составляет примерно 5000 км, то есть он по размерам примерно равен нашей Земле. При этом плотность его составляет около 4×10⁶ г/см³, то есть весит такое вещество в четыре миллиона больше, чем вода на Земле. Температура на его поверхности – 10000К. Белый карлик очень медленно остывает и остаётся существовать вплоть до скончания мира.
            Нейтронная звезда сжата до такой степени, что ядра атомов сливаются в этакое суперогромное ядро. Поэтому она и называется нейтронной. Она как бы состоит из одних нейтронов. Радиус её – до 20 км. Плотность в центре – 10¹⁵ г/см³. Масса её, а следовательно, и гравитационное поле несколько больше Солнца, но размеры – примерно с небольшой астероид.
            Что касается чёрных дыр, то они довольно быстро испаряются. Что с ними происходит дальше, науке недостаточно известно. Будем полагать, что испарившись, она просто исчезает и на возможность образования планетных систем никак не влияет.
            Белые карлики и нейтронные звёзды, в связи с их малыми размерами и относительно низкой температурой, трудно обнаружить, поэтому общее число звёзд можно примерно подсчитать по звёздам основного класса подобным Солнцу. Подсчитано, что наша Галактика имеет диаметр 100 000 световых лет. Средняя толщина её – 6000 световых лет. При этом, число звёзд достигает – 10¹⁰. Галактика делает один оборот вокруг центра за 180 миллионов лет. Средняя скорость движения звезды относительно других звёзд примерно 30 км/с.
            Сейчас количество галактик во Вселенной оценивается числом в 200 миллионов. Таким образом, число звёзд во Вселенной можно оценить числом в 2×10⁸×10¹⁰, или в 2×10¹⁸. Учитывая, что со времени Большого взрыва прошло около 20 миллиардов лет, а время жизни звезды основного класса – 15 миллиардов лет, можно полагать, что первое поколение звёзд уже превратилось в белые карлики. И тогда количество белых карликов можно также принять те же 2×10¹⁸. Количество звёзд с массой, достаточной для образования нейтронных звёзд, составляет меньше 10% от звёзд средних размеров. Но они проходят свой эволюционный путь за время на порядок быстрее. Поэтому можно полагать, что число нейтронных звёзд примерно столько же, сколько и белых карликов.
            Среднее расстояние между звёздами зависит от её положения в Галактике. В центральной области плотность звёзд гораздо выше, чем в спиралях. Если рассмотреть содержимое воображаемой сферы, в центре которой находится наше Солнце, с радиусом в 50 световых лет, то мы можем насчитать около тысячи известных нам звёзд. Несложно подсчитать, что среднее расстояние между ними равно примерно пяти световым годам. Это, конечно, очень приближённые цифры. Но для наших целей можно ориентироваться и на них.
           А теперь перейдём к рассмотрению проблемы возникновения планетных систем.

ГЛАВА 5. ПЛАНЕТНАЯ СИСТЕМА

            Сама по себе планетная система Солнца изучена очень хорошо. И не только методами наблюдательной астрономии, но и прямыми исследованиями с помощью межпланетных автоматических станций. Как она устроена, мы знаем очень даже неплохо. Но что касается того, как она возникла, единого мнения нет до сих пор. А ведь с точки зрения поиска внеземных цивилизаций это очень важный вопрос.
            На протяжении последних триста лет, начиная от Рене Декарта (1596 - 1650), было высказано несколько десятков космогонических гипотез, в которых рассмотрены самые разнообразные варианты ранней истории Солнечной системы. Теория, рассматривающая происхождение планетной системы, должна объяснить следующее: 1) почему орбиты всех планет лежат практически в плоскости солнечного экватора, 2) почему планеты движутся по орбитам, близким к круговым, 3) почему направление обращения вокруг Солнца одинаково для всех планет и совпадает с направлением вращения Солнца и собственным вращением планет вокруг своих осей, 4) почему 99,8% массы Солнечной системы находятся на Солнце, и лишь 0,2% на планетах, тогда как планеты обладают 98% момента количества движения всей солнечной системы, 5) почему планеты делятся на две группы, резко различающиеся между собой средней плотностью, 6) почему вещество планет обладает таким большим относительным количеством химических элементов от железа и более тяжёлых, включая и уран, 7) почему до сих пор надёжно не обнаружены планетные системы у других звёзд?
            Чаще всего приводятся три гипотезы:
    1)планеты образуются из того же газопылевого облака, что и Солнце (Кант),
    2)это облако было захвачено Солнцем при его обращении вокруг центра Галактики (О.Ю.Шмидт), и
    3)оно отделилось от Солнца в процессе его эволюции (Лаплас, Джинс и др.). Однако ни одна из этих гипотез на все вышеприведенные вопросы не отвечает. Поэтому попробуем и мы изобрести свою гипотезу.
         Как известно, порядка 30% звёзд входят в кратные системы, чаще всего двойные. Мы можем допустить, что 7 миллиардов лет назад сформировалась двойная звёздная система, где меньшей звездой было Солнце. Другая звезда была значительно больше, поэтому она быстро прошла свой путь эволюционного развития и взорвалась, вспыхнув сверхновой звездой и оставив вместо себя нейтронную звезду. Затем эта нейтронная звезда почему-то разрушилась. Единственной причиной её разрушения было столкновение с достаточно плотным объектом, которым вряд ли было другое тело, кроме как белый карлик – железная звезда.
         Белый карлик проходил настолько близко мимо системы Солнце – нейтронная звезда, что был захвачен их гравитационным полем. При этом, в процессе их взаимного вращения, нейтронная звезда и белый карлик настолько сблизились, что или столкнулись, или гравитационное поле нейтронной звезды настолько деформировалось, что она потеряла устойчивость. Последовал грандиозный взрыв.
Разрушились и нейтронная звезда, и белый карлик. Возможно, при этом и Солнцу досталось. Часть его короны была сорвана. Безусловно, что продукты взрыва приобрели такие скорости, что 99% процентов их покинули окрестности Солнца. И только около одного процента центральной области взрыва осталось в области гравитационного влияния Солнца, образовав диск обломков, разной величины, и газа.
            Далее, под действием солнечного ветра газовая составляющая была оттеснена на периферию диска. Обломки сначала двигались по разным эллиптическим орбитам. Но, сталкиваясь и объединяясь с другими обломками, стали приобретать орбиты всё более близкие к круговым. А объединяясь, обломки стали формировать планеты. Далее по гипотезе Шмидта. В конечном счёте, сформировались планеты. Причем, более дальние образовались конденсацией водорода и его соединений (метана) и азота на твёрдых небольших периферийных планетах.
            Такая гипотеза отвечает на все вопросы, поставленные выше. В том числе и на вопрос об аномально высоком содержании тяжёлых элементов в веществе планет. Действительно, белый карлик состоит в основном из железа. И мы имеем много железа в недрах планет. Нейтронная же звезда, разрушаясь, порождала весь спектр элементов таблицы Менделеева, в том числе и уран. Эта гипотеза объясняет и происхождение метеоритов, а также комет. Известно например, что метеориты представлены двумя основными видами – железные метеориты (5,7%), каменные хондриты (85,7) и каменные ахондриты (7,1%). Причём железные метеориты имеют кристаллическую структуру, которая может сформироваться в недрах объекта радиусом 100-200 км. То есть быть крупными астероидами. Такими же размерами обладали и объекты, из которых образовались и каменные хондриты. То есть они образовались из тел, которые в свою очередь образовались из остатков белого карлика и нейтронной звезды.
            Такая катастрофа, как описанная выше, исключительно редкое явление. Несколько позже мы подсчитаем вероятность такого события. По крайней мере и сейчас мы можем понять почему планетные системы так редко могут встречаться, что, до настоящего времени они ещё надёжно не обнаружены.
            Сейчас (не в масштабе) планетная система имеет примерно такой вид, который изображён на Рис.3. Обломки разрушившихся звёзд располагались в области от Меркурия до Юпитера, где и сформировались планеты земного типа.

Рис.3

            Дальше, на основе небольших железокаменных планет конденсировалась газовая составляющая, оттеснённая на периферию системы солнечным ветром. После взрыва не все, конечно, остатки звёзд приобрели орбиты в области эклиптики. Но большая часть, сталкиваясь в течение почти миллиарда лет и образовав планеты, определила орбиты планет, лежащих в среднем в плоскости эклиптики. А небольшая часть до сих пор вращается по самым разным орбитам, формируя сферу комет.
            В области между Марсом и Юпитером, обломки до сих пор, в силу законов небесной механики, не смогли сформировать планету, а образовали пояс астероидов.
            То, как происходили столкновения обломков взорвавшихся звёзд, можно наблюдать и до сих пор. Ведь до сих пор продолжается падение на Землю метеоритов и пыли. Что же творилось на земле пять миллиардов лет назад, можно только представить. В зависимости от соотношения скоростей и масс обломков, они не только объединялись в планеты, но и разрушались, порождая небольшие метеориты. Зародышами планет, по всей видимости, были наиболее крупные обломки белого карлика, размером от сотен до тысячи километров. Даже сформировавшись, планеты двигались по орбитам не совсем круговым (да и сейчас они не очень круговые, а быстрее эллиптические). Поэтому они могли подходить довольно близко друг к другу. По всей видимости это явилось причиной появления Луны, но на этом мы остановимся несколько позже. Теперь остановимся подробнее на том, что населяет нашу планетную систему.
          Меркурий. По своим размерам эта ближайшая к Солнцу планета лишь немногим больше Луны. Её радиус равен 2437 км. Движется она вокруг Солнца по вытянутой эллиптической орбите. Поэтому он то приближается к Солнцу на расстояние 45,9 млн. км, то удаляется от него до 69,7 млн. км, совершая полный оборот за 87,97 суток. Сутки на Меркурии равны 58,64 земных суток, а ось вращения перпендикулярна к плоскости её орбиты.

Фото 9

В полдень температура на экваторе достигает 420°С, ночью она уменьшается до -180°С. Средняя плотность Меркурия равна 5,45 г/см². Атмосферы практически нет. Поверхность Меркурия щедро усеяна кратерами (Фото 9). В общем, Меркурий очень похож на Луну. Конечно, нет никаких оснований предполагать, что на этой планете возможна жизнь.
Венера. Это ближайшая к нам планета, плотно укутанная облаками, долго была планетой загадок. Сейчас мы о ней знаем следующее: средний радиус – 6052 км; масса в долях массы Земли – 0,815; среднее расстояние от Солнца 108,21 млн. км, или 0, 723 астрономической единицы (астрономическая единица равна среднему расстоянию от Земли до Солнца – 149,6 млн. км); период обращения 224,7 земных суток; период вращения вокруг оси – 243,16 суток, то есть сутки на Венере несколько больше, чем год. Интересно, что при её максимальном сближении с Землёй, Венера оказывается повёрнутой одной и той же стороной к Земле. Кроме того, направление её вращения вокруг оси обратно направлениям вращения других планет. Установлено, что атмосфера планеты состоит на 97,3% из углекислого газа. Азота здесь меньше 2%, кислорода – меньше 0,1%, водяного пара – менее 1%. Температура вблизи поверхности составляет 468 ± 7°С, давление – 93 ± 1,5 атм. Толщина облачного покрова достигает 30 – 60 км. Магнитное поле у Венеры отсутствует. Воды на поверхности, естественно, нет. Но есть горы и масса кратеров. Поверхность её мы можем видеть, благодаря снимкам, сделанным с помощью станции «Венера-9» (Фото 10).

Фото 10

                Наличие кратеров говорит, во-первых, о том, что они образовались в ту эпоху (на заре формирования планет), когда атмосферы ещё не было. Во-вторых, что процессы эрозии поверхности планеты выражены очень слабо. Всё это говорит о том, что жизни на Венере нет и никогда не было.
            Далее. О Земле мы будем говорить отдельно, а дальше посмотрим на Марс.
            Марс.    Планета Марс почти вдвое меньше Земли по размерам (экваториальный радиус Марса равен 3394 км) и в девять раз – по массе. На среднем расстоянии 228 млн. км от Солнца она обращается вокруг него за 687 земных суток. Сутки на Марсе почти такие же как на Земле – 24 часа 37 минут. Плоскость экватора наклонена к плоскости орбиты планеты под углом 25° , благодаря чему здесь происходит регулярная смена времен года, похожая на земную.

Фото 11

Две трети поверхности Марса занимают светлые области, получившие в прошлом название материков, около одной трети – тёмные участки, названные морями. Вблизи полюсов осенью образуются белые пятна – полярные шапки, исчезающие в начале лета. Температура на экваторе планеты колеблется от +30°С в полдень до -80°С в полночь. Вблизи полюсов она достигает -143°С. Установлено, что давление у поверхности Марса в среднем в 160 раз меньше, чем давление на уровне моря для Земли. Атмосфера планеты в основном состоит из углекислого газа – 95%, а также 2,7% азота и пр.
            Основная составляющая почвы Марса – кремнезём, содержащий примесь (до 10%) гетитов – гидратов окислов железа. Именно они придают планете красноватый оттенок. Поверхность Марса во многих отношениях напоминает лунный пейзаж (Фото 11). Его огромные территории усеяны кратерами, как метеоритными, так и вулканическими. Вулканическая деятельность давно закончилась. Когда вулканическая деятельность была активной, была более плотная атмосфера и образовывалась вода, отчего до сих пор остались руслоподобные образования. Этот период был относительно кратким и недостаточным для образования жизни. Поэтому жизнь на Марсе не обнаружена, в том числе и с помощью станций «Викинг». По всей видимости её там никогда и не было.
            Юпитер.Это крупнейшая планета Солнечной системы. Находится она в 5,2 раза дальше от Солнца, чем Земля, и получает от него в 27 раз меньше тепла. Масса Юпитера вдвое больше массы всех остальных планет вместе взятых, в 317,84 раза больше массы Земли и в 1047,6 раза меньше Солнца. Экваториальный радиус Юпитера равен 71400 км. Поскольку сутки на экваторе Юпитера длятся всего 9 часов 50 минут, действие огромной центробежной силы привело к тому, что полярный радиус Юпитера почти на 2500 км меньше экваториального, и это сжатие планеты при наблюдениях весьма заметно.
            Средняя плотность Юпитера (как и других планет гигантов) порядка 1г/см³. Отсюда следует, что в основном он состоит из водорода и гелия. В атмосфере Юпитера содержится 60% молекулярного водорода, около 36% гелия, 3% неона, около 1% аммиака и столько же метана. Отношение концентрации гелия и водорода соответствует составу солнечной атмосферы.
            Характерной особенностью Юпитера является большое Красное Пятно, размеры которого 13 000 - 40 000 км, которое уже наблюдается по крайней мере 200 лет. Полагают, что это мощный атмосферный вихрь. Вид Юпитера по снимкам, сделанным автоматической межпланетной станцией «Вояджер-1» показан на Фото 12.

Фото 12

            Температура поверхности Юпитера равна - 170°С. По-видимому, Юпитер состоит из небольшого силикатного ядра, твёрдой водородно-гелиевой оболочки и мощной протяженной атмосферы, в нижней части которой водород и гелий могут быть в жидком состоянии. У Юпитера 13 спутников, из которых четыре – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто – были открыты ещё Галилеем и по своим размерам и массе, они похожи на Луну. Остальные в 50 – 100 раз меньше.
           Вполне категорично можно заявить, что жизни на Юпитере нет.
            Сатурн. Сатурн (Фото 13) является вторым по величине гигантом среди планет Солнечной системы. Его экваториальный радиус равен 59 900 км, а масса в 95 раз больше массы Земли. Отсюда следует, что средняя плотность Сатурна составляет всего 0,7 г/см³. Это свидетельствует о том, что планета в основном состоит из водорода с примесью гелия. Один оборот вокруг оси Сатурн совершает за 10,25 часа. Поэтому он сплюснут. Так как Сатурн находится на расстоянии 9,58 астрономических единиц от Солнца, то поток солнечной энергии, приходящийся на единицу его поверхности, в 90 раз меньше, чем на Земле, и поэтому поверхность планеты на грета до температуры всего -180°С.

Фото 13

           Сатурн имеет 10 спутников и систему колец, состоящих из инея. Шестой по счёту, спутник Сатурна – Титан имеет диаметр 5830 км и является крупнейшим спутником в планетной системе. Он окружён атмосферой из метана и аммиака. Жизни ни на Сатурне, ни на его спутниках конечно нет.
            Уран.Уран обращается вокруг Солнца как бы лёжа: наклон оси его вращения к плоскости орбиты составляет 8° . Поэтому направление вращения и самой планеты и её спутников является как бы обратным. Температура планеты не превышает величины -200°. Аммиак при такой температуре находится уже в твёрдом состоянии. Поэтому атмосфера планеты состоит из метана и водорода.
            Расстояние от Урана до Солнца – 19,14 астрономической единицы. Период обращения вокруг Солнца – 84 земных года. Средний радиус 24 540 км, масса в долях массы Земли – 14,59.
            Жизни на Уране, естественно, нет.
            Нептун.Радиус Нептуна равен 25 270 км, масса в долях массы Земли – 17,25. Расстояние от Солнца 30,2 астрономической единицы. Время обращения вокруг Солнца – 164 года. Атмосфера состоит из водорода и метана. Температура поверхности меньше -200°С. Имеется спутник Тритон с радиусом около 3000 км, обращается вокруг Урана в обратном направлении.
            Плутон. Радиус Плутона 1280 км. Средняя плотность – 1,25 г/см³. Расстояние от Солнца – 40 астрономических единиц. Период обращения вокруг Солнца 248 лет. По существу это снежный ком из аммиака, метана и водорода. У него есть спутник, снежный ком поменьше. О жизни здесь и говорить нечего.
            В последнее время пытаются выдавать как сенсацию тот факт, что размеры Плутона относительно малы и вообще это как бы огромный ком снега, а потому, дескать, это и вовсе не планета. И соответственно планет не девять, а восемь. Ну это, знаете ли, дело вкуса. Считайте как хотите. Но безусловно, что за Плутоном Солнечная система не кончается. И дальше есть какие-то комки замерзшего газа. Когда то их откроют, и будут кричать, что окрыли десятую, а затем одиннадцатую и т.д. планеты. Ну да Бог с ними. Главное, что сути дела это не меняет.
           Конечно, по приведенным цифровым данным трудно представить истинные масштабы Солнечной системы. И даже нарисовать её в масштабе весьма затруднительно. Но чтобы хотя бы примерно представить как реально выглядит Солнечная система, сделаем вот что. Представим, что Солнце имеет размер футбольного мяча. Тогда Меркурий будет величиной с маковое зёрнышко на расстоянии 30 метров от Солнца. Венера будет величиной со спичечную головку, на расстоянии 50 метров. Земля, также величиной со спичечную головку, на расстоянии 75 метров. Марс, в половину спичечной головки, на расстоянии 100 метров. Юпитер, величиной с вишню, на расстоянии 300 метров. Сатурн, чуть поменьше вишни, на расстоянии 750 метров. Уран, с вишнёвую косточку, на расстоянии полутора километров. Нептун, такой же как Уран, на расстоянии более двух километров. И, наконец, Плутон, величиной опять же с маковое зёрнышко, на расстоянии трёх километров. И это еще не всё. Если в таком же масштабе представить куда залетают кометы, то это будет километров до тридцати.
            Теперь, мы представляем себе, что такое Солнечная система. В ней столько разнообразия и различных особенностей, что совершенно невозможно понять как появились эти особенности, если исходить из того, что система планет возникла из газопылевой туманности. Обилие комет, метеоритов, различия в направлениях и скоростях вращения планет и т.д. просто кричит о том, что в начале формирования планетной системы происходили процессы катастрофического характера.
После того, как мы ознакомились с планетной системой в целом, перейдём к нашей дорогой планете Земля, нашему общему дому.

ГЛАВА 6. НАША ДОРОГАЯ ЗЕМЛЯ

           Сначала о форме Земли. Мы немного ошибаемся, когда говорим, что она имеет форму шара. Экваториальный радиус Земли равен 6378,16 км, её полярный радиус – 6356,78 км, то есть на 21,38 км меньше. Это значит, что Земля имеет несколько сплюснутую форму, близкую к эллипсоиду вращения. Масса Земли составляет 5,98 х10²⁷ г, средняя плотность Земли – 5,52 г/см³. Как устроена Земля, мы представляем неплохо. Есть разные методы изучения её недр. Во-первых, это изучение пород, лежащих на поверхности. Во-вторых, изучение пород в шахтах, на разломах, при глубоком бурении. Так можно изучать недра до глубины порядка 10 км. По составу пород, выбрасываемых при вулканических извержениях, можно изучать состав веществ до глубины в сотни км. Структуру планеты на больших глубинах определяют при помощи сейсмических исследований.
            Принцип сейсмических исследований состоит в том, что звуковые волны по разному проходят в породах разного состава и в зависимости от того, находятся породы в жидкой, или твёрдой фазе. Кроме того, на границах фаз и плотностей они отражаются и преломляются. Источником звуковых колебаний являются землетрясения. Смещения земной поверхности регистрируются чувствительными приборами – сейсмографами, установленными на сейсмических станциях во всех концах земного шара. На каждой станции фиксируется точное время начала события. Это позволяет составить точную картину распространения сейсмических волн в недрах Земли.
            На основании подробного анализа таких измерений и сделаны выводы о свойствах вещества глубоких земных недр, о строении Земли в целом. Составными частями нашей планеты являются (Рис. 4):

Рис.4

    -внутреннее ядро радиусом около 1300 км, в котором вещество, по всем данным, находится в твёрдом состоянии;
    - внешнее ядро, радиус которого равен примерно 3400 км; здесь в слое толщиной около 2100 км, окружающем внутреннее ядро, вещество находится в жидком состоянии;
    - оболочка, или мантия, толщиной около 2900 км;
     - кора, толщина которой равна 4-8 км под океанами и 30-80 км под материками.
    Кора и мантия разделены поверхностью Махоровичича, на которой плотность вещества земных недр резко возрастает от 3,3 до 5,2 г/см³. Пока нет единого мнения о характере распределения химических элементов в недрах Земли. В целом, учёные склоняются к тому мнению, что ядро Земли состоит из железа с примесью серы и никеля, тогда как мантия – из окислов кремния, магния и железа.
            Температура в центре порядка 6000 градусов, давление 3 миллиона атмосфер, плотность 12 г/см³. В связи с происходящими в недрах Земли процессами распада радиоактивных элементов (урана, тория и др.) в отдельных местах мантии происходит плавление вещества. При перемещениях глубинных масс расплавленное вещество, магма, по каналам, диаметры которых достигают 10 км, а высота 60-100 км, поднимается на поверхность Земли. Тогда происходят извержения вулканов.
            Теперь – о минералогическом составе земной коры. В земной коре содержится 47% кислорода, 25,5% кремния, 8,05% алюминия, 4,65% железа, 2,96% кальция, по 2,5% - натрия и калия и 1,87% магния. В сумме эти восемь химических элементов составляют 99% вещества земной коры.
            Горные породы. Горные породы на Земле состоят из различного сочетания минералов – химических соединений, однородных по составу и строению (всего их известно более 4000). Важное место среди них занимают магматические (извержённые) породы. Они образовались из расплавленных силикатных магм, которые поднимались из недр Земли к поверхности и которые состоят преимущественно из силикатов и алюмосиликатов. Наиболее важными породообразующими окислами в ней является кремнезём (SiO₂) и глинозём (Al₂O3). Магматические породы называются глубинными (интрузивными) или излившимися (эффузивными) в зависимости от того, где произошло застывание магмы – на глубине или на поверхности Земли. Среди глубинных пород выделяются прежде всего перидотиты и пироксениты, в которых содержание кремнезёма меньше 40%, а содержание окислов железа и магния относительно велико. Подразделяются эти, так называемые ультраосновные, породы по содержанию в них оливина (твёрдого раствора Fe₂SiO₃ + Mg₂SiO₄ в любых пропорциях), общая формула которого имеет вид (Fe,Mg)₂SiO₄. Общая формула для пироксенов – (Ca,Fe,Mg)₂Si₂O₆. Это значит что пироксены являются смесью компонент Ca₂Si₂O₆ (минерал салит), Fe₂Si₂O₆ (ферросалит), Mg₂Si₂O₆ (энстатит), CaFeSi₂O₆ (геденбергит), CaMgSi₂O₆(диопсид)в различных пропорциях. Одним из широко распространённых пироксенов является авгит Ca(Ma,Fe,Al)[(Si,Al)₂O₆]. Магматические породы, в которых окисла SiO₂ содержится от 40 до 52%, называются основными. При этом глубинные породы называются габбро, излившиеся – базальтами. В целом они на 70-90% состоят из полевых шпатов, которые представляют собой алюмокремниевые соли калия, натрия и кальция. Минерал KalSi₃O₆ называется ортоклазом. Более распространёнными являются плагиоклазы (Ca,Na)(Al,Si)₄O₈, представляющие собой твёрдые растворы альбита NaAlSi₃O₈ и анортита CaAl₂Si₂O₈ в различных процентных соотношениях. Минерал, состоящий из анортита с примесью оливина, называется анортозитом. В базальтах содержится также около 5% ильменита – FeTiO₃. Эта книга не является учебником по минералогии. Поэтому вспомним еще такие горные породы, как граниты, андезиты, сиениты, диориты и на этом знакомство с азбукой минералогии закончим
            Гидросфера и атмосфера Земли. Жидкая оболочка Земли, которая покрывает 70,8% её поверхности, называется гидросферой. Главными резервуарами воды являются океаны. Они содержат 97% мировых запасов воды. Существующие в океанах течения переносят тепло от экваториальных областей к полярным и тем самым в определённой степени регулируют климат Земли. Так, течение Гольфстрим, начинающееся от берегов Мексики и несущее тёплые воды до берегов Шпицбергена, приводит к тому, что средняя температура северо-западной Европы значительно выше температуры северо-восточной Канады.
              По современным представлениям, наличие больших водоёмов на Земле сыграло решающую роль в возникновении жизни на нашей планете. Часть воды на Земле, общим объёмом около 24 млн.км³, находится в твёрдом состоянии, в виде льда и снега. Льды покрывают примерно 3% земной поверхности. Если бы эту воду превратить в жидкое состояние, то уровень мирового океана поднялся бы на 62 метра. Ежегодно снегом покрывается около 14% земной поверхности. Снег и лёд отражают от 45 до 95% энергии солнечных лучей, что, в конечном итоге, приводит к существенному охлаждению больших участков поверхности Земли. Подсчитано, что если бы снегом укрылась вся Земля, то средняя температура на её поверхности понизилась от существующей сейчас +15°С до -88°С.
           Средняя температура поверхности Земли на 40°С выше той температуры, которую должна иметь Земля, освещённая солнечными лучами. Это опять-таки связано с водой, точнее, с водяным паром. Дело в том, что солнечные лучи, отражаясь от поверхности Земли, поглощаются водяным паром и снова отражаются на Землю. Это называется парниковым эффектом.
            Воздушная оболочка Земли, атмосфера, уже изучена достаточно подробно. Плотность атмосферы у поверхности Земли составляет 1,22 × 10^-3 г/см³. Если говорить о химическом составе атмосферы, то главный компонент здесь является азот; его процентное содержание по весу равно 75,53%. Кислорода в атмосфере Земли 23,14%, из других газов наиболее представительным является аргон – 1,28%, углекислого газа в атмосфере всего 0,045%. Этот состав атмосферы сохраняется до высоты 100-150 км. На больших высотах азот и кислород находятся в атомарном состоянии. С высоты 800 км преобладает гелий, а с 1600 км – водород, который образует водородную геокорону, простирающуюся на расстояние до нескольких радиусов Земли.
            Атмосфера предохраняет всё живущее на Земле от губительного воздействия ультрафиолетового излучения Солнца и космических лучей – частиц высокой энергий, движущихся к ней со всех сторон с почти световыми скоростями.
            Земля – огромный магнит, причём магнитная ось наклонена к оси вращения под углом 11,5°. Напряженность магнитного поля на полюсах составляет около 0,63 эрстеда, на экваторе – 0,31 эрстеда. Силовые линии магнитного поля Земли образуют своеобразные «ловушки» для движущихся в них потоков электронов и протонов. Задержанные магнитным полем Земли, эти частицы образуют огромные радиационные пояса, охватывающие нашу планету вдоль геомагнитного экватора. Заряженные частицы, источником которых в значительной степени является Солнце, «скользя» вдоль магнитных силовых линий, проникают в атмосферу у полюсов Земли. Сталкиваясь с атомами и молекулами атмосферы, они возбуждают свечения, наблюдаемые на высоких широтах в виде полярных сияний.
            Этим мы ограничим наш краткий рассказ о Земле – одной из планет солнечной системы, являющейся песчинкой в безграничном океане Вселенной, и в то же время, - колыбелью разума, постигающего законы её строения и развития.

Луна

Луна – спутник Земли, который оказывал и оказывает огромное влияние на все процессы на нашей планете. Поэтому мы обязательно должны познакомится с ней поближе.
Радиус Луны равен 1737 км, масса в 81,3 раза меньше массы Земли, а средняя плотность (3,35 г/см³) в полтора раза меньше плотности Земли. Температура на лунном экваторе колеблется от +130°С в полдень до -170°С в полночь, причем продолжительность лунных суток составляет 29,5 земных. Уже невооруженным глазом на Луне хорошо различаются светлые области - «материки», занимающие около 60% лунного диска, и темные «моря» (40%) (Фото 14). Наиболее эффектными деталями лунной поверхности являются кратеры. На видимой стороне Луны кратеров с диаметром от одного до ста километров насчитывается около 300 000. Пять кратеров имеют размеры больше 200 км.

Фото 14

     Подавляющее большинство кратеров имеет, несомненно, ударное происхождение. При этом, с течением времени, наступает «динамическое равновесие»: процесс образования новых кратеров сопровождается разрушением старых, которые «перепахиваются» и стираются с лица Луны. Некоторые кратеры, по мнению селенологов, имеют вулканическое происхождение. Поэтому по аналогии с земными «образцами» на Луне выделяют: 1) маары - мелкие (диаметром до 5 км) круговые впадины, обрамленные более высокими краями, 2) кальдеры - кратеры с плоским дном, расположенные на вершине горы, 3) куполообразные горы с небольшими кратерами на вершине. Моря - это области, заполненные темным веществом, напоминающим застывшую вулканическую лаву. Краевые поднятия на периферии морей называются кордильерами.
            Исследование обратной стороны Луны привело к несколько неожиданному выводу: на ней обнаружено всего три относительно небольших моря. В этом, вероятно, нет ничего удивительного. Ведь так же несимметрична и наша Земля. Почти половину ее поверхности занимает Тихий океан, тогда как материки скучиваются на другой половине. Вместо морей на обратной стороне Луны обнаружены новые образования - талассоиды («мореподобные») - большие впадины, поверхность которых выглядит такой же светлой, как и материки.
            Точные наблюдения за движением искусственных спутников  Луны показали, что над различными участками лунной поверхности спутник движется с неодинаковой скоростью. Так был сделан вывод, что распределение массы в поверхностных слоях Луны (преимущественно вблизи экватора) является неоднородным. На незначительной глубине под большими кольцеобразными морями расположены «концентрации массы», получившие сокращенное название масконов. По-видимому, масконы представляют собой области затвердевшей лавы, плотность которой выше плотности окружающих материковых областей.
        В результате продолжительной бомбардировки лунной поверхности метеоритами на ней образовался рыхлый обломочный покров толщиной около шести метров. Этот слой назван реголитом. Он включает в себя три фракции: кристаллические извержённые породы, брекчии и рыхлый мелкозернистый материал. Анализ структуры кристаллических пород приводит к выводу, что они когда-то были полностью расплавлены, а потом подверглись очень быстрому охлаждению. Среди лунных кристаллических пород найдены образцы габброидного типа. Лунные материки состоят главным образом из анортозитов и базальтов, лунные моря покрыты базальтовыми лавами. Нет сомнения и в том, что в прошлом Луна пережила эпоху интенсивной вулканической активности. Наружный слой реголита представляет собой песчано-пылевой материал темно-серого (или буроватого) цвета толщиной 16—30 см. Он покрыт как бы тонкой пленкой пыли светло-серого цвета.
            Было обнаружено, что возраст лунных пород находится в пределах от 3,13 до 4,4 миллиарда лет. Отсюда следует, что Луна образовалась примерно в то же время, что и Земля, и что вулканические явления прекратились на Луне около 3 млрд. лет назад. На ранней стадии своего развития Луна была почти полностью расплавлена. Это и привело к дифференциации её вещества, причем плагиоклазы как более лёгкие компоненты, всплыли и, затвердев, образовали первичную лунную кору Луны. При измерениях со спутников казалось, что напряжённость общего постоянного магнитного поля Луны примерно в 1000 раз меньше земного. Однако непосредственные измерения приборами, доставленными на ее поверхность, показали, что постоянное поле меняется здесь от точки к точке. Это говорит о том, что в прошлом произошла сильная намагниченность отдельных участков Луны, о причине которой пока судить трудно.
            Был проведен также анализ переменных магнитных полей, которые порождаются электрическими токами, возникающими в недрах Луны при колебаниях интенсивности солнечного ветра. Свойства этих полей определяются проводимостью лунных недр, которая, в свою очередь, существенно зависит от температуры. Так, было установлено, что в глубоких недрах Луны температура не превышает 1500°С. Таким образом, сегодня Луна является относительно холодным небесным телом. Об этом говорит и её относительно низкая сейсмическая активность.
            При рассмотрении внутреннего строения Луны принято выделять кору – внешний слой толщиной около 60 км, верхнюю мантию толщиной 250 км, среднюю мантию, расположенную на глубинах 300-800 км, нижнюю мантию, а также небольшое железное ядро радиусом в несколько сотен километров. Ядро находится в расплавленном или в полурасплавленном состоянии.

ГЛАВА 7. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЗЕМЛИ

            Итак, представим процесс образования нашей планеты и её развития до настоящего времени. Вернёмся к тому моменту, когда к двойной системе Солнца и нейтронной звезды приблизилась звезда белый карлик, и более наглядно представим дальнейшие события.
            Нейтронная звезда, по всей видимости, находилась на расстоянии от Солнца таком же, как и Земля. При этом она играла роль «вампира», то есть часть вещества из короны Солнца перетекала на нейтронную звезду. Белый карлик, со скоростью, меньшей третьей космической скорости (то есть скорости при которой тело навсегда покидает окрестности звезды), вошёл в зону влияния гравитации звёздной пары. Теперь система стала состоять из трёх звёзд. В небесной механике решение задачи трёх тел уже довольно сложное. При этом высока вероятность неустойчивого решения. То есть, в этой пляске Солнца, нейтронной звезды и белого карлика вероятность столкновения белого карлика с нейтронной звездой существенно возрастает. Поэтому, через непродолжительное время такое столкновение и произошло.
            При этом надо отметить, что как нейтронная звезда, так и белый карлик обладают корой, состоящей из сравнительно лёгких элементов – кальция, алюминия и прочих. Поэтому, после того как произошёл взрыв, образовались осколки, состоящие из трёх групп – железных (с примесью никеля), хондритов и ахондритов. Как мы уже говорили, 99% этих осколков приобрели скорость выше третьей космической и покинули окрестности Солнца навсегда. Часть же, образовали целое облако осколков, обращающихся по всевозможным эллиптическим траекториям вокруг Солнца, тем не менее сохраняющих как бы привязку к центру взрыва и сохраняя часть общего момента движения взорвавшихся звёзд. Что и предопределило то, что сейчас планеты вращаются вокруг Солнца в плоскости, близкой с плоскостью вращения Солнца.
            Память об этом взрыве до сегодняшнего дня сохраняется и в орбитах комет. На Рис.5 мы видим эти орбиты. Не правда ли, эта картина очень напоминает взрыв. Размеры осколков были от сотен километров, до размеров пылинки. Кроме того, с этой массой обломков был и газ, оставшийся от того газа, который перетекал с Солнца на нейтронную звезду. Плотность осколков в пространстве была большая, поэтому они часто сталкивались. При этом одни осколки разрушались, уменьшаясь в размерах. Если относительные скорости были не очень большие, то другие осколки объединялись, прежде всего на наиболее больших обломках, начав формирование зародышей планет.

Рис.5

           Постепенно всё большая масса обломков сосредотачивалась в плоскости эклиптики, то есть в плоскости современного положения орбит планет. Газовая составляющая оттеснялась на периферию солнечным ветром, и там начали формироваться планеты гиганты.
            Итак, ядром будущей планеты Земля стал один из наиболее крупных обломков белого карлика, размером около тысячи километров. На него падали более мелкие обломки всех видов, образуя насыпную оболочку, постепенно доведя размер Земли примерно до нынешнего. Процесс формирования Земли (как и остальных планет) от момента столкновения нейтронной звезды и белого карлика занял время порядка миллиарда лет.
            Необходимо отметить, что осколки нейтронной звезды после её взрыва были очень радиоактивными. За миллиард лет короткоживущие изотопы превратились в долгоживущие – не радиоактивные. Но долгоживущие, такие как изотопы урана и тория, к моменту формирования планет ещё сохранились и стали одним из источников разогрева недр Земли.
            Итак, недра Земли начали разогреваться. Кроме радиоактивных элементов, источниками разогрева стали энергия, выделяемая при гравитационном сжатии Земли, и, на первом этапе, энергия падения метеоритов. После того, как температура внутри Земли стала достаточно высокой, недра стали плавиться. При этом более тяжёлые компоненты стали опускаться вниз, соответственно   более лёгкие стали подниматься вверх. Так стали формироваться ядро, мантия и кора. С этого собственно и начинается геологическая история земли.

Пока кора ещё была тонкая, её очень часто прорывала магма, поэтому вся Земля, была покрыта вулканами. На Землю падали как дождь метеориты. Поэтому поверхность Земли была покрыта кратерами. Начала создаваться атмосфера Земли, состоящая в основном из азота, водяного пара, углекислого газа и пр. Кислорода было ещё очень мало. Воды на поверхности ещё не было, она почти вся испарялась. Этот период развития называют лунным. Он длился около 500-700 миллионов лет.
Что бы нам дальше было удобнее проследить ход процессов на Земле, мы должны воспользоваться принятой в науке периодизацией. Виды периодизации приведены на Рис. 6. Итак, за лунным периодом следовала нуклеарная фаза, названная так потому, что в этот период закончилось в основном формирование ядра. Длилась эта фаза тоже примерно 500-700 млн. лет.

Э
т
а
п
ы

Стадии
геологи-
ческой
истории

Геохронологическая шкала

Абс.
прод
млн.
лет

Органический мир

Надэра

Эра
(группа)

Период
(система)

Г
е
о
л
о
г
и
ч
е
с
к
а
я

э
в
о
л
ю
ц
и
я

Г
е
о
с
и
н
к
л
и
н
а
л
ь
н
а
я

Г
е
о
с
и
н
к
л
и
н
а
л
ь
н
о
-
п
л
а
т
ф
о
р
м
е
н
н
а
я

Ф
а
н
е
р
о
-
з
о
й
с
к
а
я

Кайно-
зойская

Антропогеновый

О
р
г
а
н
и
ч
е
с
к
а
я

э
в
о
л
ю
ц
и
я

Неогеновый

Палеогеновый

Мезо-
зойская

Меловой

Юрский

Триасовый

Палео-
зойская

Пермский

Каменноугольный
(карбон)

Девонский

Силурийский

Ордовикский

Кембрийский

К
р
и
п
т
о
з
о
й
с
к
а
я

П
р
о
т
е
р
о
з
о
й
с
к
и
й

П
о
з
д
н
и
й

В
е
н
д

570 млн.лет

1200

П р о с т е й ш и е	В о д о р о с л и
Клетка

Р
и
ф
е
й

С
р
е
д
н
и
й

200-
300

Р
а
н
н
и
й

500-
600

Р
а
н
н
е
г
е
о
с
и
н
к
л
и
н
а
л
ь
н
а
я

А
р
х
е
й
с
к
и
й

2600 млн.лет

1000

Нукле-
арная

3500 млн.лет

500-
700

Х
и
м
и
ч
е
с
к
а
я

э
в
о
л
ю
ц
и
я

ДНК

Предбиологические молекулярные структуры

Протобионты

Коацерваты

Первичный "бульон"

Органические соединения

Неорганические соединения

Лунная

500-
700

Догеологическая эволюция ( до 5 миллиардов лет)

Рис.6

Как мы уже говорили, расплавленная магма находится в движении. Очаги расплава перемещаются снизу вверх, перенося с собой более лёгкие компоненты. Это называется зонной плавкой. В результате происходила дифференциация, то есть разделение, вещества Земли. Иначе этот процесс называется гравитационной дифференциацией. За счёт вынесенных наверх лёгких пород формировалась кора (прежде всего базальтовые породы), высвобождалось большое количество газов и воды. Формировалась атмосфера и гидросфера.

        Магма поднимается, затем, остыв, опускается. Полный оборот (называемый тектономагматическим циклом) происходит за 200 млн. лет. Таким образом, кора сформировалась примерно 4 миллиарда лет назад.
           В peзyльтaтe зонной плавки (а возможно, и других процессов) нa пoвepxнocти Зeмли вoзникaли кpyпныe кoльцeвыe cтpyктypы, зaпoлнeнныe лaвoй бaзaльтовoгo cocтaвa. Tипичными фopмaми peльeфa были мeтeopитныe кpaтepы paзличныx paзмepoв, являющиecя ocнoвным элeмeнтoм лyннoгo лaндшaфтa. Фopмы пoвepxнocти, coздaнныe в лyннyю эpy, пoлнocтью cтёpты пocлeдyющими гpaндиoзными гeoлoгичecкими пpoцeccaми, cвязaнными нe тoлькo c внyтpeнними, нo и c внeшними cилaми, пpeждe вceгo c вoздeйcтвиeм нa зeмнyю кopy гидpocфepы и aтмocфepы.
          В пpoцecce зoннoй плaвки выдeлилocь 1,6 × 10²⁴ г воды. Этo кoличecтвo пoчти cooтвeтcтвyeт coвpeмeннoмy oбъeмy гидpocфepы. Boдa в видe пapa внaчaлe вxoдилa в cocтaв вyлкaничecкиx гaзoв, кoтopыe coдepжaт тaкжe yглeкиcлoтy, aммиaк, aзoт, вoдopoд, блaгopoдныe гaзы и дpyгиe coeдинeния, типичныe и для coвpeмeнныx вyлкaнoв (HCl, HF, H₂S и дp.). Гидpocфepa oбpaзoвaлacь пocлe тoгo, кaк пoвepxнocть зeмнoй кopы и вepxниx cлoeв aтмocфepы oxлaдилacь нижe +100°C. Пoявившиecя нa пoвepxнocти Зeмли мopя, oзepa, peки нaчaли интeнcивнo paзpyшaть oбpaзoвaвшиecя фopмы peльeфa, в peзyльтaтe нa днe вoдoeмoв вoзникли пepвыe ocaдoчныe пopoды. Taким oбpaзoм ycтaнoвилocь тo взaимoдeйcтвиe эндo- и экзoгeнныx пpoцeccoв, кoтopoe oпpeдeлялo дaльнeйшee paзвитиe и фopмиpoвaниe зeмнoй кopы нa пpoтяжeнии eё длитeльнoй иcтopии.
            B лyннyю cтaдию paзвития Зeмли фopмиpyeтcя и пepвичнaя aтмocфepa, кoтopaя пo cвoeмy cocтaвy пpиближaлacь к вyлкaничecким гaзaм и включaлa вoдяныe пapы, мeтaн, yглeкиcлoтy, aзoт и дpyгиe кoмпoнeнты. Cлeдoвaтeльнo, ecли нaчaлo лyннoй эpы - это нaчaлo фopмиpoвaния зeмнoй кopы, тo кoнцoм eё мoжнo cчитaть вoзникнoвeниe гидpocфepы и пepвичнoй aтмocфepы. B пepвичныx aтмocфepe и гидpocфepe пpoиcxoдилa тa xи-мичecкaя эвoлюция элeмeнтoв, кoтopaя в пocлeдyющeм пpивeлa к вoзникнoвeнию жизни нa Зeмлe и oбpaзoвaнию биocфepы. Дoкaзaтeльcтвoм вoзмoжнocти oбpaзoвaния в xoдe ecтecтвeннoй эвoлюции opгaничecкиx вeщecтв из нeopгaничecкиx являeтcя cинтeз ДHK в лaбopaтopныx ycлoвияx.
         Моря и континенты. Одним из важнейших вопросов развития Земли, является вопрос, в отношении которого определённого ответа нет до сих пор. Это вопрос о том, как сформировались континенты и океаны. Долгое время шёл спор между сторонниками фиксизма и мобилизма. Первые считали, что формирование структур происходило путём поднятия и опускания отдельных участков земной коры. И здесь разработано множество весьма полезных теорий, основной из которых является теория геосинклиналий. Вторые (основоположником теории мобилизма считается австрийский климатолог и геофизик А.Вагенер) не отрицая, вообще говоря, ранее наработанной теоретической базы, полагают, что континенты движутся. Сейчас теория Вагенера уже ни у кого не вызывает возражений.Суть её мы легко поймём сравнив два рисунка: Рис. 7 и Рис.8.
            Исходя из этой теории следует, что когда-то все материки, которые мы видим на нашей планете, представляли собой один материк. Его называют Гондваной. Причём Европа и Азия были представлены отдельными плитами. Известно, что в прошлом они разделялись океаном, остатком срединно-океанического хребта которого являются Уральские горы. Затем континент Гондвана начал разрушаться на отдельные блоки, которые стали дрейфовать в разные стороны и этот дрейф не закончился до сих пор.
            И вот возникает вопрос, каким образом получилось, что с одной стороны планеты образовался огромный материк, а с другой – ещё более огромный океан. Так ведь быть не должно. В процессе гравитационной дифференциации кора должна образовываться равномерно по всей поверхности планеты. Выделяющаяся при этом вода должна покрыть кору равномерным слоем примерно в три километра. При этом условий для возникновения и тем более для развития жизни практически нет. Сочетание суши, океанов и атмосферы для существования жизни на Земле совершенно необходимо.

По всей видимости, произошло какое-то событие катастрофического характера, имеющее, вообще говоря, случайный характер. Пока наука не даёт определённого разъяснения, что это было за событие. Нам же нужно разобраться с этим вопросом, чтобы ответить на наш главный вопрос – одни ли мы во Вселенной.

Рис.7

Рис.8

           Некоторые подсказки можно найти в том, что было изложено выше. Первая подсказка – это Луна. Действительно, Луна повёрнута к нам всегда одной стороной. Это говорит о том, что её центр массы не совпадает с геометрическим центром. Её плотность близка плотности коры Земли и состав пород, из которых она сложена, очень близок составу пород Земли. Структура её поверхности имеет также большое отличие, видим ли мы её сторону, обращённую к нам, или обратную сторону. Есть и другие особенности, которые говорят о том, что Луна, быстрее всего, когда-то была частью Земли. Есть и другая подсказка – это Венера. Венера обращается вокруг Солнца таким образом, что когда, двигаясь по эллипсу, подходит ближе всего к Земле, то обращена она к нам всегда одной стороной.
           Не лишено смысла то предположение, что раньше орбита Венеры была более вытянута, да и орбита Земли, возможно, также. Причём вытянута настолько, что орбиты Венеры и Земли пересекались. При этом, вполне возможно, что планеты настолько сблизились, что часть коры Земли была сорвана. Этому могло способствовать и то, что скорость вращения Земли в начальный период её формирования была значительно больше, чем сейчас. Возможно, где-то около 10 часов. В те времена вулканическая деятельность была значительно более интенсивной, поэтому магма была более жидкой. Кроме того, когда приливные силы со стороны Венеры как бы начали приподнимать кору, давление в магме резко упало, при этом начались реакции, которые приводят к интенсивному выделению газов, то есть произошёл как бы взрыв, который и сбросил часть коры. Что-то в этом роде произошло и на Венере. В связи с этим и у неё появилась некоторая асимметрия.
            Кора с Земли под действием собственного притяжения приобрела форму шара и осталась на орбите у Земли. Что касается Земли, то на том месте, где отделилась кора с частью магмы, образовалась огромная рана. За счёт текучести магмы Земля восстановила свою шарообразную форму. Начала восстанавливаться кора, но поскольку основной процесс дифференциации уже прошёл, то кора стала тонкой, и в настоящее время составляет примерно 4 км. Луна унесла часть момента вращения Земли, поэтому она стала вращаться значительно медленнее – примерно за 20 часов. Несколько изменились и орбиты как у Земли, так и у Венеры.
            Магма, в процессе своего тектоно-магматического цикла, в одних местах поднимается, в других опускается, пройдя вдоль поверхности планеты тысячи километров. Температура магмы постепенно росла. С двух тысяч в лунную эпоху, до четырёх в наше время. Увеличилась её текучесть. В связи с этим двести миллионов лет назад Гондвана, оставшаяся часть коры, раскололась на отдельные части – континенты, которые двигаясь в разные стороны приняли то положение, которое мы видим сейчас.
            Кроме этого, есть и ещё один вопрос, который как-то не очень обращал на себя внимание. А именно, соотношение площадей суши и океанов. В самом деле, отношение площади суши и океанов примерно равно 1/3. При этом, отношение плотности воды и коры тоже примерно равно 1/3. По всей видимости этот факт имеет огромное значение. Действительно, глубина океанов примерно равна 4 км. Равнинные области суши приподняты по отношению к уровню воды в океанах примерно метров на сорок. Чтобы это представить нагляднее, положим, что у нас есть стакан, налитый водой, при этом края стакана выступают над водой примерно на миллиметр. Очевидно, что если совсем немножко добавить воды, то она перельётся через край. То же может случиться и в планетарном масштабе.
            За время геологической истории Земли вода прибавлялась постоянно. Были кратковременные изменения в изменении уровня океанов, но катастрофического потопа не было. В чём здесь может быть причина такой стабильности. Можно принять за истину то соображения, что когда количество воды в океанах становится больше, общее давление на дно океанов возрастает. Магма при этом вытесняется под континенты и их приподнимает. Причём, если соотношение плотностей воды и коры, и соотношение площадей суши и океанов равно 1/3, то суша поднимется настолько, что компенсирует поднятие воды в океанах. То есть превышение суши над поверхностью океана останется тем же, что было и раньше. А вот глубина океана возрастёт.
            Это явление имеет принципиальное значение в вопросе развития жизни на Земле. Действительно, если бы этого не было, то вода уже давно залила бы сушу, и дальше морских организмов процесс развития жизни не пошёл бы. Ни о какой разумной жизни и тем более о цивилизации и речи бы не могло быть. Таким образом, в процессе образования Луны, от Земли должна отделиться именно такая масса, чтобы отношение суши и океанов было именно 1/3. А это уже весьма редкое совпадение, в связи с которым вероятность возникновения цивилизации существенно снижается. В будущем мы попытаемся оценить эту вероятность, а сейчас кратко рассмотрим процесс развития жизни на Земле.

ГЛАВА 8. ЖИЗНЬ

            Обратимся снова к Рис.6 и ознакомимся с основными этапами развития Земли. Существуют различные подходы к периодизации истории нашей планеты. Из них основными являются геологический подход и палеонтологический. Геологический подход делит историю Земли на лунную, нуклеарную и геосинклинальную стадию. Геосинклинальная стадия, в свою очередь, делится на раннегеосинклинальную и геосинклинально-платформенную, в которой важное значение приобретают процессы, связанные с движением платформ, то есть континентов.
           Палеонтологический подход делит историю Земли на этап химической эволюции и этап органической эволюции. Этап органической эволюции на криптозойскую надэру, когда развивались одноклеточные организмы, и фанерозойскую надэру, когда развивались многоклеточные организмы, как животные, так и растения. Фанерозойская надэра делится на палеозойскую (древние животные), мезозойскую (средние животные) и кайнозойскую (современные животные) эры.
           Эры делятся на периоды. Учитывая, что эта книга не учебник по палеонтологии, мы не будем подробно останавливаться на подробном описании процессов развития древнего животного и растительного мира. Прежде всего обратим внимание на те временные масштабы, в которых происходили процессы развития жизни на Земле.
            В конце лунного периода, в процессе вулканической деятельности выделялось большое количество разнообразных химических соединений. Растворяясь в воде они формировали так называемый первичный «бульон», в котором проходили самые разнообразные химические реакции. Интересно, что состав этого «бульона» близок химическому составу живых существ. Возникновению жизни способствовали соответствующие физические условия (давление, температура и т.д.), в результате чего стали возможны реакции полимеризации. Именно в результате этих реакций возникли длинные полимерные молекулы, которые, кроме всего прочего, сами были как бы шаблонами, на основе которых формировались подобные же молекулы. Таким образом возникали процессы репликации. За счёт этого плотность таких молекул в растворе возрастала, в связи с чем возрастала и вероятность возникновения и более сложных и более устойчивых молекул. Таким образом возникали предпосылки для возникновения жизни. Появлением таких молекул заканчивается период химической эволюции. Этот период длился около миллиарда лет.
            В конце этого периода, в первичном «бульоне» были в наличии все составляющие, необходимые для возникновения первых, весьма примитивных клеток. А именно прототипов ДНК, полипептидов, липопептидов и других соединений, из которых могли создаваться оболочки клеток, белки, ДНК и т.д. И конечно, за сотни миллионов лет клетка просто не могла не образоваться. А образовавшись, в течение примерно трёх миллиардов лет, клетка развивалась, совершенствовалась и стала иметь такой вид какой мы знаем сейчас.

Рис.9

             Посмотрим на клетку (Рис.9). Устроена она конечно не просто. Сразу такое образование, конечно, возникнуть не могло. Такая клетка есть продукт длительного эволюционного развития. Мало того, если приглядеться, то у нас может появиться сомнение в правильности названия того, что мы видим одноклеточный организм. Действительно, в состав клетки входят ядро с ядрышками, рибосомы, митохондрии, лизосомы и прочие органеллы (как их вообще называют). Вполне создаётся впечатление, что перед нами сообщество клеток, объединённых общей оболочкой. Кроме такой, как показана на рисунке, существуют масса разных других, значительно проще клеток – бактерий, вирусов, бактериофагов, плазмидов и т.д.
            Есть клетки, которые не имеют ядра, есть такие, которые не имеют клеточной мембраны и т.д. Но все клетки имеют ДНК. Правда и ДНК бывают разными, например есть подобные ДНК образования, называемые РНК. Это говорит о том, что в процессе сотен миллионов лет создавались всевозможные варианты молекул живых клеток. Некоторые оказались не очень эффективными и навсегда исчезли. Некоторые оказались полезны для тех или иных функций и заняли своё место в клетках. При этом разные клетки имели разную судьбу, некоторые объединялись, образуя всё более сложные клетки, другие приобретали такие свойства, которые обеспечивали им возможность выживания.

Так появились например вирусы. Вирус имеет очень короткую ДНК. То есть он имеет предком клетку, которая появилась на очень раннем этапе клеточной эволюции. По-разному организовывались и процессы в клетках. Одни приобрели способность пользоваться энергией света и так появились одноклеточные водоросли, предки растений, грибы, сине-зелёные водоросли, клетки, усваивающие белковые молекулы, которые сначала потребляли их из окружающей среды, а затем захватывая другие клетки. Существуют даже клетки, питающиеся различными минералами.

Рис.10

Рис. 11

            Таким образом, ранняя история развития жизни, это бурный процесс случайных проб и ошибок, процесс быстрых мутаций и естественного отбора в огромной биомассе одноклеточных существ. Ведь и сейчас биомасса одноклеточных организмов больше, чем всех остальных живых существ.Но главным стержнем существования клеток (как и всего живого) является размножение или, как мы говорили, репликация. Причём, если на раннем этапе зарождения жизни размножение копированием (то есть репликация) было свойством живой материи вообще, то с возникновением простейших клеток это стало свойством главной, но не единственной молекулы клетки – ДНК.
           Что же такое ДНК. Она имеет структуру, похожую на верёвочную лестницу, завитую в правую спираль (Рис.10). Она напоминает штопор, но штопор двойной. Азот истые основания четырёх сортов, в последовательности которых заключена генетическая информация, называются нуклеотидами и подобны одному из них – тиминмонофосфату, показанному на Рис.11. Всего их четыре и они обозначаются буквами – А,Т,Г и Ц. Причём, в одной перекладине их два, связанных по принципу комплементарности, или дополнительности: против А должно быть Т, против Г должно быть Ц.
            На фото 15 показана модель участка ДНК, а на фото 16 её фотография, выполненная с помощью электронного микроскопа.
             В определённых условиях, параллельные цепи ДНК могут разделяться, и на каждой из них может собираться новая цепь. На фото 16 видно, как на концах ДНК разделяется на две цепи. Таким образом и осуществляется репликация. Если цепочка короткая, то этот процесс не очень сложен, но если длинная, то существует масса сложных механизмов, с помощью которых осуществляется репликация. Мы не будем углубляться в этот вопрос. Нам достаточно того, чтобы понять, что зарождение процесса репликации могло происходить и естественным путём.
            Мало того, если существовали соответствующие условия, то такой процесс должен возникнуть неминуемо. То есть, возникновение жизни есть не вероятностный процесс. Случайность в возникновении жизни состоит в случайности возникновения соответствующих условий.

С момента возникновения клеточной жизни до формирования многоклеточной прошло примерно три миллиарда лет. Этому периоду соответствуют Архейская и Протерозойские эры. Как же возникли многоклеточные формы жизни. Прежде всего скажем, что возникновение многоклеточных форм жизни есть естественный и закономерный процесс. Действительно, одноклеточные организмы, размножаясь, как правило остаются там же, где и появились, формируя колонии. При этом условия в центре и на периферии колонии существенно отличаются. Это не могло не привести к тому, что в процессе приспособления к этим условиям появилась определённая специализация отдельных клеток. А специализация в клеточном сообществе и есть, собственно, возникновение многоклеточных организмов.

Фото 15

Фото 16

Многоклеточные организмы. В возникновении многоклеточных организмов большую роль сыграли одноклеточные и в том плане, что они способствовали значительному изменению физических факторов на планете. В первую очередь, в преобразовании первичной атмосферы в азотно-кислородную. При этом, решающая роль принадлежит фотосинтезу, который изменил биосферу, так как кислород нёс в себе огромные запасы химической и биохимической энергии. С кислородом связано большинство окислительно-восстановительных процессов, протекающих в природе: образование озонового слоя в атмосфере, развитие биосферы, накопление органогенных пород.
           По последним данным, уже в конце архея, кроме бактерий и одноклеточных водорослей, начинают появляться и многоклеточные водоросли, полипы и другие примитивные многоклеточные организмы.
            В конце протерозойской эры существовали ещё только водные животные и растения. В морях были распространены медузы, червеобразные, мягкие кораллы. Расцвет же многоклеточных организмов наступает в фанерозое, который делят, как мы говорили, на три эры: палеозойская, мезозойская и кайнозойская, длившиеся вместе в течение примерно шестисот миллионов лет. Значительно меньше, кстати, чем время, в течение которого царствовали одноклеточные организмы.
            В органическом мире кембрийского периода, начале палеозоя, появляются археоциаты (Рис.12) и древнейшие членистоногие – трилобиты (Рис.13), брахиоподы, строматопороидеи.
            В ордовикском и силурийском периодах появляются первые позвоночные – безчелюстные рыбообразные организмы. К концу силура сокращается роль трилобитов, появляются новые роды кораллов, брахиопод, первые настоящие челюстные рыбы. Конец силура – время выхода на сушу высших растений, прежде всего псилофитов. Распространение наземных   растений явилось важным шагом в завоевании суши и животными.

Рис.12

В девоне получили распространение головоногие моллюски аммониты и белемниты (Рис.14), гигантские раки, потомки трилобитов, рыбы (панцирные, двоякодышащие и кистепёрые). Кистепёрые рыбы – предки появившихся в девоне первых земноводных – стегоцифалов. Довольно широкое распространение в девоне получила наземная растительность. Это прежде всего риниофиты, расцвет которых приходится на средний девон. К концу позднедевонской эпохи риниофитовая флора вымирает, на смену ей приходят папоротникообразные и некоторые представители голосеменных. До появления человека остаётся около трёх сот миллионов лет.
Для флоры карбона наиболее типичны наземные растения, населяющие увлажнённые приморские равнины, болота, мелководные водоёмы. Это плауновые, хвощи, папоротники, голосеменные. Плауновые представлены мощными древовидными формами высотой до 40 метров и диаметром ствола до 2 метров – лепидодендронами и сигилляриями. Примерно такие же размеры имели примитивные голосеменные – кордаиты. В верхнем карбоне появляются хвойные.

Фауна карбона по сравнению с девонской отличалась большим разнообразием: разнообразные иглокожие, мшанки, брахиоподы, которые имели большие размеры и многочисленные иглы на раковинах. Широко распространены головоногие, пластинчатожаберные и брюхоногие моллюски.
Появляются и достигают большого разнообразия (свыше 1000 видов) насекомые, в том числе и гигантские, с размахом крыльев до 70 см. Из позвоночных в морях обитали рыбы, особенно акуловые. Амфибии представлены панцирноголовыми (стегоцифалами), похожими на ящериц, змей, крокодилов, длина их составляла около 2 метров. В среднем карбоне появляются первые рептилии, среди которых были хищные, растительноядные и насекомоядные.

            Процессы развития растительного и животного мира сопровождались и в значительной мере определялись изменением климата. Изменение климата, в свою очередь, определялось как изменением тектонических процессов, поскольку гравитационная дифференциация подходила к своему завершению, так и движением континентов. В частности, в связи с тем, что Антарктида заняла своё место на южном полюсе, движение океанических течений стало затруднено и климат стал более контрастным.
            В связи с широким распространением пустынных ландшафтов в пермском периоде сокращается количество влаголюбивых хвощей, папоротников и плаунов. Их место занимают голосеменные растения: хвойные, цикадовые, гинкговые. Существенные изменения происходят в составе морской и наземной фауны. К концу перми вымирают физулиниды, табуляты, четырёхлучевые кораллы, некоторые головоногие, моллюски, иглокожие, полностью исчезают трилобиты, древние лучепёрые рыбы, отдельные группы кистепёрых и двоякодышащих рыб. Резко сокращается количество хрящевых рыб. Наряду с этим широко распространяются рептилии, причём, если одна их ветвь дала начало предкам мезозойских рептилий, то другая имеет черты сходства с первыми млекопитающими. Вымирание к концу палеозоя большинства видов палеозойских организмов было обусловлено, по-видимому, как общими законами эволюционного развития, так и изменением условий существования. Итак, наступал мезозой. До нашего времени оставалось двести пятьдесят миллионов лет.
            В органическом мире триаса, первом периоде мезозоя преобладают мезозойские формы, но вместе с тем еще существенную роль играли представители палеозойской фауны и флоры. Из морских позвоночных характерны костистые рыбы, а также двоякодышащие, рептилии – ихтиозавры (Рис.15) и плезиозавры (Рис.16). Позвоночные суши пополняются динозаврами – бронтозаврами (Рис.17),тарбозаврами (Рис.18), трицератопсами (Рис.19), протоцератопсами (Рис.20), стегозаврами (Рис.21), зауролофами (Рис.22), пинакозаврами (Рис.23) и пр. Рептилии осваивают воздушное пространство, в начале юрского периода появляются птеранодоны (Рис.24), сордесы (Рис.25), лонгисквамы (Рис.26). Роль амфибий постепенно сокращается. В конце юрского периода появляются мезозавры (Рис.27), первые птицы, например археоптериксы (Рис.28) и первые млекопитающие, вроде триконодона (Рис.29). Среди растений в юрском периоде господствовали голосеменные.
            В течение мелового периода существенно изменяется органический мир Земли. Уже в начале раннемеловой эпохи появляются покрытосеменные растения, которые к концу периода полностью вытесняют голосеменные, и флора приобретает облик кайнозойской эры, в которой мы и живём.

            К концу мелового периода вымирают крупные динозавры. Дальнейшее развитие получают птицы, млекопитающие, костистые рыбы. Часто факт вымирания крупных динозавров облекается некоторой таинственностью. Однако, нужно учитывать, что процесс их вымирания продолжался миллионы лет. Причины же, вообще говоря, не так уж и загадочны.
            Во-первых, это время, когда на смену голосеменным растениям приходят покрытосеменные. Их листва значительно более жёсткая, чем у более ранних видов растений. Физиология травоядных динозавров не могла приспособиться к новой пище.
            Во-вторых, климат становился более контрастным. При ночном холоде рептилии коченели и становились лёгкой добычей теплокровных животных.
            В-третьих, у крупных динозавров и яйца крупные. Спрятать и защитить их, особенно ночью, динозавры не могли, поэтому они поедались опять же теплокровными млекопитающими.
            Кроме того, не так уж они и вымерли. И сейчас мы видим их в виде а, например, который по величине больше коровы, и крокодилов, и гигантских анаконд. Кроме того, разнообразие видов, после исчезновения крупных динозавров, не только не уменьшилось, но даже возросло. Их потомками являются и птицы, и млекопитающие, и мы наконец.
            Кайнозойская эра началась около 67 млн. лет тому назад. К этому времени структура земной коры была близка к современной. Обширные территории занимали древние и молодые платформы, геосинклинальный режим сохранился только на отдельных участках Средиземноморского и Тихоокеанского поясов, оформились современные Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый океаны. Однако очертания континентов ещё отличались от современных. Евразия и Северная Америка соединялись сушей в районе Берингова пролива, перемычка существовала между Африкой и Южной Америкой. Австралия, Антарктида, а возможно и Индостан представляли собой единое целое.

Кайнозойская эра подразделяется на палеогеновый (67 – 25 млн. лет), неогеновый (25 – 1 млн. лет) и четвертичный (антропогеновый) периоды. Как уже отмечалось, на границе мезозоя и кайнозоя происходит резкое обновление фауны: вымирают аммониты, белемниты, гигантские рептилии. Наступает расцвет костистых рыб, млекопитающих, птиц. Растительный мир представлен в основном покрытосеменными. На суше господствуют млекопитающие, среди которых выделяются хищные, копытные, хоботные, приматы, а несколько позже грызуны и насекомоядные. Рептилии играют скромную роль и в основном представлены современными формами.
К концу палеогена вымирают древние примитивные хищники и парнокопытные. В неогене появляются древние виды медведей, гиен, носорогов, собак, жираф, человекообразные обезьяны, а к концу неогена в основном все современные животные.

        И наконец, антропогеновый (четвертичный) период. Главнейшей особенностью антропогенового периода является появление человека. Вторая особенность антропогена – его небольшая продолжительность и незавершённость. Для этого периода характерно также широкое распространение материковых оледенений, в связи с которыми происходили колебания уровня Мирового океана. Эти изменения приводили к появлению новых видов животных, приспособленных к холодному климату. Таких как мамонты, шерстистые носороги, олени и т.д. Часть из них вымерло при последующем потеплении.
             Таким образом, со времени появления жизни на Земле, она развивалась непрерывно. Ни природные катаклизмы, ни внутренние причины её не могли остановить. Постоянно увеличивался объём биомассы, количество видов животных и растений, занимались всё новые экологические ниши, усложнялись взаимоотношения между видами и внутри них, возрастала сложность строения животных и растений. Общий поток жизни (животных) показан на Рис.30.
            Предположительно общее число ныне живущих видов растений и животных, по-видимому, достигает не менее 1,5 миллионов. Из них на долю растений приходится около полумиллиона. Виды сравнительно быстро меняются. При изменении условий обитания вида (экологической ниши), вид может приобретать новые видовые признаки, в естественных условиях, буквально за сотни лет. Вот на таком фоне появляется человек.