«Земля расширяется, магнитное поле скоро исчезнет»: Самые известные страшилки из интернета глазами физика из МГУ

Солнце излучает громадный поток энергии. Носителями этой энергии являются разные типы частиц: фотоны, электроны, протоны и ядра химических элементов. Всё это называется солнечные космические лучи.

Фото: Shutterstock

«Земля расширяется, растет изнутри». «Землетрясения берутся от Луны». «Магнитное поле нашей планеты скоро исчезнет, и мы все погибнем». Вот только некоторые идеи и страшилки, которые мы почерпнули в Сети. Правда ли, что человечество в прямом смысле «теряет почву» под ногами? Земля – не надежная твердь, мир рушится?

Говорим об этом со старшим научным сотрудником НИИ Ядерной физики МГУ Борисом Левченко.

СПРАВКА КП

Борис Левченко закончил аспирантуру Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау АН СССР. Работал в таких мировых центрах, как институт им. В. Гейзенберга общества М. Планка (Мюнхен), университет г. Марбург, ускорительный научный центр DESY (Гамбург), CERN, Швейцария. Был научным редактор трудов международной конференции по физике высоких энергий «High Energy Physics and Quantum Field Theory» проводимой МГУ. Увлекается спортивным горным туризмом, поднимался на горы Тянь-Шаня, Памира, Кавказа, Альп.

КАКОВО ЭТО: ОСТАТЬСЯ БЕЗ МАГНИТНОГО ПОЛЯ?

Легенда из Интернета: скоро магнитное поле Земли изменит полярность, и на время исчезнет. Человечество ждет гибель.

- Начнем с глобального вопроса. Как вообще образуется магнитное поле?

- Недра Земли - все ещё «чёрный ящик». Извне ящик «сообщает» лишь, что магнитное поле – есть, а внутри – горячо (вулканы и лава). Геология подсказывает, что недра разогреты уже миллиарды лет как, и не остывают.

Узнать что-то больше – сложно. Сейсмические волны от землетрясений и искусственных взрывов дают лишь косвенную картину, а непосредственно до недр не добраться.

Современная наука предполагает, что в самом центре планеты – внутреннее железно-никелевое ядро. Оно твердое благодаря высокому внутреннему давлению. Возможно, в него вморожено древнее (затравочное) магнитное поле. Возможно, нет. Это очень важный момент, как мы увидим далее. Но его-то мы и не знаем.

Внешнее ядро – или жидкое, или полужидкое. Дальше – мантия, из силикатных пород, она точно жидкая.

- Отчего Земля горяча внутри? В школе нам рассказывали, что Землю греет радиоактивный распад, как в атомном реакторе.

- Но лава не радиоактивна! Значит, недра Земли не могут нагреваться через распады радиоактивных элементов. Получается, недра Земли греет что-то привносимое извне. Из космоса.

- Как именно? Ведь космос «снаружи».

- Рассмотрим такой сценарий.

Солнце излучает громадный поток энергии. Носителями этой энергии являются разные типы частиц: фотоны, электроны, протоны и ядра химических элементов. Всё это называется солнечные космические лучи. Солнечная радиация привносит в атмосферу Земли электрические заряды разных знаков, но также ионизует атмосферные газы. В магнитном поле Земли такие заряды разделяются, движутся по разным направлениям, и проникают через кору и мантию к ядру либо «громко» (молнии), либо «тихо» (полярные сияния). Не удивляйтесь: и кора планеты, и мантия электропроводны.

Итак, в жидкую мантию и внешнее ядро извне проникают заряды огромной величины. Это происходит благодаря большой разнице электрического потенциала между ядром и верхней атмосферой. Земля вращается вокруг своей оси. Расплав мантии и внешнего ядра вовлекаются в конвективные потоки, как вода в нагреваемой кастрюле. Движение заряженного вещества – это токи, токи – это магнитное поле. Часть энергии внутренних электрических токов трансформируется в тепло, поддерживая мантию в жидком состоянии. Существует ли только одно это поле, или внутреннее ядро несет в себе древнее, «вмороженное» поле, мы достоверно не знаем.

Солнечная радиация привносит в атмосферу Земли электрические заряды разных знаков, но также ионизует атмосферные газы.

Фото: Shutterstock

Другими источниками слабых глобальных магнитных полей Земли являются устойчивые океанические течения. Они перемещают ионы растворенных солей, порождая электрические токи и магнитные поля.

- Из данных геологии мы знаем, что раз в несколько десятков тысяч лет магнитное поле меняет полярность. В чем причина?

- Если «переполюсовки» действительно случались в прошлом, то причина может быть в том, что внутреннее ядро Земли «кувыркалось».

У трехмерного тела произвольной формы - три главных момента инерции вокруг трех осей. Вращение вокруг 1-й и 3-й оси устойчиво, а вокруг 2-й оси нет. И твердое тело периодически кувыркается вокруг 2-й оси («эффект Джанибекова»), сохраняя после переворота направление вращения.

СПРАВКА КП

Советский космонавт Владимир Джанибеков наблюдал, как в невесомости гайка, равномерно вращаясь вокруг начальной оси, вдруг резко переворачивается в пространстве. Эффект объяснили так: «переворачивающий импульс» медленно копится, но потом молниеносно разряжается. Многочисленные «теории заговора» гласят, что так перевернется вся Земля. Но геологи не согласны: ось нашей планеты ни разу за миллиарды лет не дергалась резко. Мы обсуждаем не переворот Земли в целом, а только его ядра внутри планеты.

КОНЕЦ СПРАВКИ

Ситуация с магнитным полем после такого переворота зависит от той роли, которую играет центральное ядро. Если ядро служит только сердечником, как в обычном трансформаторе, то есть лишь усиливает поле, которое есть и без него, «кувырок» ядра мало что изменит.

Но если магнитное поле «вморожено» в ядро «с начала времен», тогда поле, порождаемое в мантии и внешнем ядре, и поле самого ядра начинают ослаблять друг друга. Но одновременно с началом «кувырка», на центральное ядро начинает действовать громадная сила, стремящаяся вернуть его на место.

Скорее всего, современное вращение ядра происходит вдоль устойчивой оси. Это значит, что магнитное поле по жесткому сценарию не изменится.

Есть и другие возможности для изменения уровня магнитного поля, помимо переворота ядра. Солнечная система при движении по орбите вокруг центра Галактики, время от времени может пересекать межзвездные газовые облака. Если (когда) такое случается, на Земле может наступить ледниковый период («большой» или «малый»). Межзвездный газ частично поглощает лучистую энергию Солнца на пути к Земле. Это также отражается на магнитном поле – ведь, как мы уже с вами поняли, источником активности недр, а значит, и поля во многом является солнечная радиация.

- Некоторые данные говорят, что при этом магнитное поле на несколько столетий или тысячелетий исчезает. Будут ли последствия этого?

- К таким данным надо относить с осторожностью. Тем не менее, при ослаблении магнитного поля будет много последствий.

Во-первых, животные (птицы, киты, рыбы, черепахи) отчасти ориентируются при помощи «внутреннего компаса». Они не найдут дорогу домой. На севере появятся птицы южного полушария и наоборот, а, поскольку все они – переносчики тех или иных болезней, могут возникнуть эпидемии. Вредители, не дождавшись тех, кто их съест, расплодятся.

Во-вторых, многие виды техники потребуют перенастройки или замены.

Сам человек изменения поля почти не чувствует. Можно спокойно переехать с «крайнего магнитного юга» (Кольский полуостров), на «крайний север» (Новая Зеландия), и ничего. Но есть нюанс. Красные кровяные тельца крови человека несут слабый отрицательный заряд, а поток крови в сосудах порождает слабый электрический ток. Этим и объясняется чувствительность к «магнитным бурям».

Вывод: без магнитного поля жить несладко. Когда нас это ждет, и ждет ли, мы не знаем, потому что плохо понимаем строение земных недр. Не верьте тем, кто «понимает».

Борис Левченко

Фото: Личный архив

ЗЕМЛЯ РАСШИРЯЕТСЯ? ВОЗМОЖНО, ДА

Легенда из интернета: Земля постоянно растет. Из-за этого и расползаются материки, а не из-за «тектоники плит». Внутри Земли образуется вещество «из другого измерения».

- Зайду с козырей. Земля в самом деле расширяется?

- Чтобы Земля расширялась, требуется прирост массы и объема коры. И такой прирост есть: Земля захватывает вещество из космоса (космическая пыль, метеориты, вещество, выбрасываемое Солнцем, космические лучи). При подводных извержениях лавовые массы, охлаждаясь водой, образуют пористые структуры: легкие, прочные и большого объема. Это способствует росту и расширению материковой части планеты. Но есть и обратный процесс: в зонах активных сейсмических процессов плиты (платформы) затягиваются друг под друга.

- И что в итоге?

- Зависит от баланса этих конкурирующих процессов и притока космического вещества.

- Хорошо! Но в центре Земли в самом деле может рождаться вещество «из другого измерения»?

- Земля улавливает «волны пространства-времени», или гравитационные волны, это доказано. Земля также их излучает. Но сказать что-то больше на современном уровне знаний пока нельзя.

- А правда, что ядре Земли могут производиться новые элементы?

- Могут. Если под новым элементом подразумевается химическое соединение известных элементов, синтезируемое при высоком давлении и температуре. А вот для полноценного синтеза, как в недрах звезд, условий нет. Но можно пофантазировать. Скажем, космическое нейтрино сверхвысокой энергии провзаимодействует с веществом в ядре планеты и, передав ему почти всю энергию, породит «плазменную струю». Этот сгусток энергичных частиц создает ударную волну сжатия, а она запускает некий экзотический процесс синтеза. В результате мы получим «микро Солнце» в недрах нашей планеты. Почему именно нейтрино? Из известных частиц проникнуть в центр Земли способно только оно. Оно и в центр Солнца проникнет.

Вывод: Земля может расти, улавливая энергию и вещество извне и даже производя некие новые элементы внутри себя. Но у нас пока маловато данных, чтобы говорить об этом уверенно.

ПО КОМАНДЕ С ЛУНЫ

Легенда из Интернета: хотите предвидеть землетрясение – смотрите в небо. Именно Космос дает Земле команду трястись.

- В землетрясениях есть какая-то периодичность, намекающая на космический фактор?

- Есть. Если построить график, сколько и в какие дни высвобождается энергии во время сильных землетрясений, периодичность улавливается. Природа этой закономерности неизвестна.

- Что именно в космосе может «запускать» землетрясения?

- Давайте разбирать. Солнечные пятна? Связи не выявлено.

Луна, ее приливное воздействие? Точно установлено: ее тяготение «помогает» сбросить часть энергии, накопленной в разломах коры или в точках контакта плит. Это напоминает, как похрустывают наши хрящевые связки, когда тянешься утром. Луна тянет… кора хрустит. Но так получится только малое землетрясение.

Данных пока недостаточно, чтобы установить единую «космическую» причину землетрясений. Ведь прогноз хорош, когда ты указываешь место и время события. Для этого нужен глобальный мониторинг и очень много датчиков.

- Разве в наше время, когда все в Сети, это проблема? Да и датчики можно поставить сколько угодно и где угодно.

- Да, большие вычислительные мощности и технологии обработки данных позволяют отслеживать сейсмическую ситуацию в режиме реального времени. Но требуется достоверная модель сейсмогенеза на планете, то есть причин, приводящих к значимым землетрясениям.

Модель должна включать как сведения о бывших ранее землетрясениях, так и очень большой массив данных о повторяющихся небесных явлениях. И выявлять связи. Подобные модели уже есть, например, у нас – программа «Эйдос», разработанная в Кубанском аграрном университете на основе алгоритма Натальи Чередниченко.

- Вообще, наука когда-нибудь сможет предсказывать землетрясения?

- На это есть две противоположные точки зрения.

Согласно первой, сможет, но не загодя и не точно. Ведь каждое отдельное событие в пределах сейсмических зон случайно, или, говоря математически подвержено распределению Пуассона. Это распределение дает нам вероятность, но не дает железобетонного «здесь и сейчас».

Согласно второй, сможет и точно, и достоверно. Найти бы только причины, выстроить цепочки взаимосвязанных событий.

Но страшно за такое браться. Власти последуют прогнозу, эвакуируют людей, ничего не произойдет – суд. Поэтому дело идет медленно.

Вывод: космические события, скорее всего, провоцируют землетрясения, но мы не знаем точно, как и какие. Пока подозрение падает на Луну.

Скорее всего, современное вращение ядра происходит вдоль устойчивой оси. Это значит, что магнитное поле по жесткому сценарию не изменится.

Фото: Shutterstock

ВСЕ ПОД НАМИ ХОДУНОМ ХОДИТ. И ЭТО НОРМАЛЬНО

Легенда из Интернета: ядро Земли сорвалось со своего места и принялось самостоятельно двигаться. Не иначе, конец света.

- Ядро Земли в самом деле обладает собственным движением и вращается с некоторым отклонением от вращения планеты в целом. А, собственно, почему?

- Наша планета запустила свое «динамо», то есть стала производить магнитное поле, еще на заре времен, когда она только формировалась. Благодаря этому появились и мы – по крайней мере, в нашем нынешнем виде. «Динамо» не запустилось бы без движения ядра Земли.

Потоки энергии от Солнца поддерживают работу этого механизма. Мы об этом говорили. А вот как он запустился изначально, остается большим вопросом.

Мы часто забываем, что Земля – лишь часть сложной системы, Солнечной системы. Вместе с нами в гравитационном поле Солнца движутся Луна и планеты. И все они так или иначе влияют на ядро Земли, которое движется в жидкой мантии. Происходит «болтанка» твердого ядра относительно жидкой, но вязкой оболочки.

- Таким образом, нас, людей, и биосферу, и вообще все, что мы видим на Земле, сформировал космос в целом?

- Я бы сказал не «сформировал», а сохраняет и поддерживает. Мы пока не до конца понимаем всех тонкостей. Чаще всего вспоминаем гравитацию. Но есть и другие инструменты воздействия – например, потоки радиации. Насколько они важны, мы сегодня постарались показать.

Вывод. Когда читаете, что ядро Земли «сорвалось с орбиты», не верьте. Оно никогда не было в покое, и благодаря этому мы живы. Тверь – не твердь у нас под ногами.

КСТАТИ

А что влияет на Землю, кроме Солнца и планет?

Мы так часто говорим о солнечно-земных связях, что забываем простой факт. Солнце вместе со своей «свитой» движется вокруг центра Галактики. Галактика посылает нам свою гравитацию и радиацию, как правило, жесткую, но потоки солнечного ветра ее в значительной степени ослабляют. Наши «координаты в центурии», то есть галактический адрес – где-то между рукавами Стрельца и Персея. Солнце является частью локальной системы, состоящей из звезд, газа, и «газовых пузырей» - очень интересные структуры. Солнечная система постоянно пересекает облака молекулярного газа и пыли. Сегодня Солнце покинуло «опасные» области, богатые газом, и движется так, что не образует ударной волны, в отличие от многих звезд рядом с нами. Это хорошо: так нам жить спокойнее.

ВОПРОС-РЕБРОМ

И, в заключение, ответ на вопрос из заголовка:

- Нет, Солнце не может взорвать Землю изнутри! Расстояние между Солнцем и Землей обеспечивает тот оптимальный приток излучения, чтобы недра не перегрелись.

СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ

Доказательства того, что Марс был обитаем, обнаружены марсоходом «Персеверанс» (подробнее)