Из чего всё сделано? Рассказы о веществе - Любовь Николаевна Стрельникова
Хотя на самом деле никто не может утверждать этого наверняка, ведь никто же не видел Большого взрыва. Это всего лишь теория, предположение. Но сегодня все наблюдаемые данные, полученные астрофизиками с помощью «Хаббла» и других телескопов, подтверждают, что сценарий зарождения и развития Вселенной, именуемый «Большим взрывом», очень похож на правду. Впрочем, остаётся много вопросов: а что было до Большого взрыва? Есть ли другие Вселенные, кроме нашей? Будет ли Вселенная расширяться до бесконечности? А если нет, то что с ней в конце концов произойдёт? Возможно, эти вопросы ждут вас, уважаемый читатель. И если вы посвятите свою жизнь исследованию вселенной, то, очень может быть, найдете на них ответы и осчастливите человечество.
Давайте подведём итог. Протоны, нейтроны и электроны, из которых созданы все элементы и вещества, или материя, появились на свет в момент рождения Вселенной, сразу после Большого взрыва. Из них сформировались атомы первых веществ — водорода и гелия, которые по-прежнему остаются самыми распространёнными веществами во Вселенной. А весь остальной набор химических элементов из таблицы Менделеева рождался и продолжает рождаться в звёздах. Здесь при огромных температурах безостановочно протекают реакции распада и синтеза ядер и атомов, здесь рождаются химические элементы, поставляемые, как сырьё, во Вселенную.
Физики утверждают, что количество электронов во Вселенной не менялось с момента Большого взрыва. Это означает, что и количество разных веществ в этом удивительном мире конечно.
Глава 3. Разберём Землю по кусочкам?
Путешествие к центру Земли
Ничего нельзя сделать из ничего, разве что глупость. Вы уже поняли — чтобы собрать молекулу, нужны атомы, а чтобы сконструировать атомы, нужны протоны, нейтроны и электроны. Но ведь нет такого склада, где протоны, электроны и нейтроны разложены по ящичкам, а ящички — по полочкам: приходи и бери, что нужно. И где, спрашивается, всё это взять? Всё это можно получить из других веществ, которые уже существуют. Физики-атомщики умеют разгонять в ускорителях разные атомы до безумных скоростей, сталкивать их и в результате столкновения получать другие атомы и элементарные частицы. А химики, которые неустанно изучают все мыслимые вещества на свете, умеют из одних веществ получать другие с помощью разных химических реакций.
Но вопрос остается — где взять эти самые исходные вещества? Черпать водород, гелий и космическую пыль гигантскими ложками из космического пространства мы ещё не научились. Но пока нам этого и не надо. Ведь у нас есть свой гигантский склад химических реактивов возрастом 4,5 миллиарда лет и весом миллиард триллионов тонн (6*1021 тонн) — наша замечательная планета Земля, которая сплошь состоит из самых разных веществ.
А давайте-ка пробурим гигантский туннель к центру Земли, пустим по нему прозрачный лифт и посмотрим, что там, на этом складе, припасено. Конечно, это чисто умозрительный эксперимент. Самая большая глубина, на которую удалось человеку вгрызться в Землю, пока составляет всего двенадцать с небольшим километров — это наша сверхглубокая скважина на Кольском полуострове. Вроде бы и много. Но для Земли это всё равно, что елочная иголка, впившаяся в кожу слона. Нам-то нужен туннель длиной 6 371 километр, именно таков радиус Земли. Иными словами, надо пробурить подряд 530 скважин таких, как Кольская, чтобы добраться до центра планеты.
И всё же ничто не мешает нам пуститься в мысленное путешествие. Картина, которая должна открыться нашему взору за прозрачными стенками лифта, сегодня подробно описана геофизиками, изучающими строение Земли. И хотя никто из них не щупал содержимого нашей планеты на глубинах больше двенадцати километров и уж тем более не видел сердца Земли — её ядра, внутреннее устройство нашей планеты довольно хорошо известно.
Но как же можно описать то, чего не видел, спросите вы? А ведь мы с вами уже знаем ответ на этот вопрос — по косвенным наблюдениям.
Учёные прослушивают, зондируют и просвечивают нашу планету — ну совсем как врачи, изучающие наш организм. С помощью рентгена, ультразвука и разных зондов, которые порой приходится глотать или пускать в путешествие по кровяному руслу, доктора рассматривают наши внутренности. А с помощью звука, доносящегося из холодного фонендоскопа, который врач прикладывает к нашей груди, — прослушивают лёгкие и бронхи: уж не началось ли там, тьфу-тьфу, какое-нибудь воспаление. Так и геофизики воздействуют на Землю — разными электромагнитными излучениями и сейсмическими волнами. Потом прислушиваются к эху, изучают отклик и делают выводы о том, в каком состоянии находится вещество на той или иной глубине — жидкое оно или твёрдое, каковы его плотность и температура.
Ну вот, мы уже в лифте. Светящийся экран, вмонтированный в пол, отсчитывает километры нашего погружения. Первый и самый короткий участок нашего пути — около 40 километров на равнинных участках Земли — пролегает через слой, который называется земная кора. Земля покрыта корой, как дерево.
Если крутить головой налево и направо, то, честно говоря, всё равно ничего не будет видно — под землёй кромешная тьма. Впрочем, у нас же в лифте есть мощные прожекторы, они нам немного помогут.
После тончайшего слоя почвы и глины мы погружаемся в каменный туннель с гранитными и базальтовыми стенками. Правда, иногда лифт проскакивает через водные, нефтяные и газовые слои, или горизонты, как их называют учёные, поэтому картина за стенами лифта всё же разнообразная. А тем временем становится всё жарче. На десятикилометровой глубине температура уже под двести градусов! А дальше — ещё горячее. Хорошо, что мы предусмотрительно, пусть и мысленно, надели теплозащитные костюмы.
Резкий звук сирены отвлекает нас от разглядывания содержимого земли. На экране под ногами высвечивается надпись: «Всем сесть в кресла и пристегнуть ремни. Через десять минут проходим границу Мохо!» Этим указанием пренебрегать нельзя. На границе Мохо, открытой в 1909 году хорватским геофизиком и сейсмологом Андреем Мохоровичичем, будет трясти как при хорошем землетрясении. Эта зона высокой активности сейсмических волн опоясывает всю Землю на глубине от пяти (под дном океана) до семидесяти километров. Она отделяет земную кору от самой большой части Земли — мантии, на долю которой приходится 67% всей массы и около 83% всего объёма нашей планеты.
Путешествие сквозь мантию долгое и неинтересное — всё тот же гранитоподобный камень, только ещё более плотный и тяжёлый. Можно сказать, что в земной коре сосредоточены относительно легкоплавкие вещества, а в
