В геологии до сих пор существуют две диаметрально противоположные теории: профессиональная геологическая и математическая. Первая опирается на старые, исторические воззрения о том, что Земля некогда была огненным, расплавленным шаром, а атмосферу составляла раскаленная смесь воздуха и водяного пара. Атмосфера постепенно охлаждалась, вместе с тем образовывались твердая земная кора и моря, которые из-за частичного поднятия и опускания коры покрыли ее почти повсеместно осадочными породами. Эти постоянные колебания коры вызывались внутренними силами, проявления которых мы и сейчас наблюдаем в деятельности вулканов. Сэр Уильям Томсон, лорд Кельвин, вместе с другими английскими физиками выдвинули против этой теории ряд весьма веских аргументов. Лорд Кельвин установил, что земной шар должен обладать плотностью большей, чем сталь, так как в противном случае, в соответствии с вычислениями, образующиеся под действием лунного и солнечного притяжения приливные силы в обязательном порядке сопровождались бы колебаниями земной коры, что делало бы сами морские приливы невозможными. Дж. Томсон[272] поддержал эти доводы, приведя известный физический факт, в соответствии с которым температура плавления тел, расширяющихся при затвердении, при увеличении давления понижается, а сжимающихся, напротив, повышается. А поскольку силикаты, по его мнению, при кристаллизации сжимаются на 20 %, то давление по мере увеличения глубины должно расти, несмотря на высокую температуру, и это должно препятствовать расплавлению каменных масс. Напротив, такое давление будет способствовать тому, что массы эти будут приобретать все большую твердость.
Примечательно, что две эти противоположные точки зрения о происхождении Земли вот уже много лет существуют бок о бок и не вызывают никаких дискуссий, хотя речь в них идет об основах всей практической геологии. Геологи, как я уже сказал, продолжают считать, что недра Земли пребывают под корой в жидком или газообразном состоянии, а математики поддерживают теорию жесткой Земли лорда Кельвина, не слишком заботясь о трудностях физического объяснения наблюдаемого строения земной поверхности.
Для того чтобы разрешить это противоречие, я попытался доказать, что физические основы расчетов Томсона вызывают недоверие. В первую очередь уже само утверждение Бишофа[273] о том, что плотность силикатов при переходе из жидкого состояния в твердое увеличивается примерно на 20 %, очевидно неверно, поскольку известно, что твердые силикаты плавают в расплавленных, если имеют примерно равную с ними температуру. Затем я показал, что лорд Кельвин в своих расчетах не принял во внимание время, которое необходимо вязкой Земле для того, чтобы под действием притяжения Луны или Солнца изменить свою форму. При таких изменениях формы должно происходить глобальное движение масс, распространяющееся на все тело Земли и передаваемое от молекулы к молекуле. Такому движению требуется много времени, поэтому общая приливная волна, движущаяся вместе с вращением планеты, возникнуть не может либо волна земной коры должна быть крайне незначительна. Эти доводы против математической теории твердой Земли пока не были никем опровергнуты, следовательно, при исследованиях, посвященных вопросу образования земной поверхности, можно исходить из предположения, что ядро нашей планеты жидкое или газообразное.
Что касается самого формирования земной поверхности, здесь не геолога особенно интересуют возвышенности, покрывающие почти всю землю рыхлые континентальные отложения, землетрясения и извержения вулканов. Я попытался дать всем этим явлениям физико-механическое объяснение, которое, кажется, отвечало всем моим требованиям, но традиционные (требования?) часто конфликтуют с ними и поэтому мои доводы часто просто игнорируют. По этой причине я прежде всего должен объявить несостоятельным мнение, лежащее в основе всех геологических теорий, о том, что некогда Земля находилась в огненно-жидком состоянии и была окружена раскаленной атмосферой, состоявшей из смеси газов и водяных паров. Причины, которые привели меня к такому выводу, станут ясны, если мы перейдем к той далекой эпохе, когда происходило формирование земной массы. Ее элементы тогда распределялись равномерно, и уплотнение их происходило из-за взаимного притяжения газообразных частиц. А выделение более легких веществ могло происходить только при предельном уплотнении, когда газ переходил в жидкое и твердое состояние. В ходе процесса из затвердевающей зоны начали выделяться более летучие газообразные вещества. Однако такое выделение из расплавленных недр могло происходить только очень медленно, так как более легкий удельный вес был единственной силой, которая выталкивала к периферии эти вещества. Насколько велика была разница плотности вещества в недрах Земли, точно сказать нельзя, поскольку наши знания об отношениях веществ при такой высокой температуре и при таком давлении, какие там существуют, все еще крайне незначительны. Однако кажется очевидным, что выделение нашей атмосферы и наших океанов из земной массы было делом многих геологических периодов, и оно до сих пор еще не завершено, судя по действующим гейзерам и горячим ключам. Поэтому мы вынуждены принять «гейзеровский период» как особую геологическую эпоху, которая последовала после образования твердой земной коры, когда вулканы и гейзеры в бесчисленных местах застывшей земной поверхности извергали более легкие вещества, в основной массе – воду и воздух, и посредством переменных океанских течений образовывали слоевые отложения. Теория поднятия гор внутренним давлением одинаково не согласуется с предположением об огненном или газообразном состоянии недр Земли, по которым плавает земная кора. Они могли произойти только под действием подъемных сил, который и сейчас иногда поднимают части земной поверхности. Эти силы образовались из-за постепенного охлаждения недр планеты, поскольку плотный свод коры обязательно был бы раздавлен силой собственной тяжести, если бы исчезла жидкая масса, которая поддерживает его изнутри. Феномен извержения вулканов не требует гипотезы о существовании внутреннего давления, более сильного, чем то, которое соответствует весу твердой земной коры. Нужно учесть, что более молодые слои отвердевшего камня при дальнейшем охлаждении трескаются, и это ощущается нами как землетрясения. Ясно, что эти трещины передаются сопредельным, уже остывшим слоям земной коры, которые тоже не раз подвергались разрывам в прежние геологические периоды, и тем самым устанавливается прямая связь между расплавленным ядром Земли и ее поверхностью. В эти трещины должна проникать жидкая масса, но, будучи горячей, она легче давящих на нее каменных пород, поэтому она извергается наружу, образуя горы, высота которых тем выше, чем больше разница удельного веса составляющих ее элементов. Вместе с уменьшением давления на проходящую через трещины раскаленную массу из нее освобождаются газы и пары, что еще больше уменьшает удельный вес жидкой массы, и этим вполне объясняется, почему огненная масса в вулканах поднимается так высоко. Значит, нет никакой необходимости предполагать, что в недрах Земли существует некое особое давление, нарушающее гидравлическое равновесие.
Удивительно, что профессиональные геологи уже более десятилетия оставляют без опровержения все эти, отличные от общепринятых, взгляды и даже вообще стараются их не замечать и не рассматривать.
В статье «О свете пламени» я описал ряд экспериментов над излучением света газообразными телами, частично проведенных в Дрездене вместе с моим братом Фридрихом при помощи сооруженных им специальных больших регенеративных стекловаренных печей. Из этих опытов выяснилось, что постоянные газы[274], очищенные от пыли, не светятся даже при очень высокой температуре. Зато они дают сильное тепловое излучение, поэтому можно предположить, что при дальнейшем нагревании они все-таки начнут светиться, поскольку световые лучи отличаются от тепловых лишь большей частотой, с уменьшением которой всегда падает и интенсивность излучения. В любом случае световое излучение свободных от пыли газов настолько незначительно, что свет от пламени должен сильно отличаться от света, излучаемого газами при горении. Независимо от света, порождаемого горением содержащихся в газе примесей, свет пламени есть, несомненно, электрический процесс, тесно связанный с химической перегруппировкой молекул сгоревших газов. Соответственно свет пламени можно так же считать электрическим, как и свет озоновой или гейслеровой трубки[275].
Интересный спор с астрономами, в котором принял участие, издав свой труд «On the conservation of the solar energy»[276], мой ныне покойный брат Вильгельм, пробудил во мне интерес к Солнцу, результатом которого стала работа «О возможности изменения электрического потенциала солнечной энергии и его значении для объяснения земных явлений». Мы знаем, что электрические явления производятся за счет разделения электричества на положительное и отрицательное. Если это относится и к Солнцу, то солнечный потенциал может проявиться лишь тогда, когда одно электричество будет с него удалено. Теория моего брата, утверждавшего, что солнечная материя в результате вращения Солнца уходит в космическое пространство, делала предположение о существовании солнечного потенциала возможным. Астрономы возражали, что космическое пространство не может содержать ни малейшей доли вещества, так как этим тормозилось бы движение планет, но я попытался опровергнуть их, указав, что солнечное вещество само должно вращаться вокруг Солнца с планетарной скоростью и поэтому не может мешать их движению. Я также поддержал мнение моего брата, что солнечный свет возникает в результате горения поднимающейся вверх солнечной массы, но я не совсем был согласен с ним относительно того, что источником солнечного света является горящая атмосфера, которая окружает твердую или жидкую поверхность Солнца и которая по мере сгорания отделяется от него, рассеивается под влиянием света в пространстве и затем снова притягивается Солнцем. Я полагал, что в процессе сгорания принимает участие вся газообразная масса Солнца, а отделяющаяся масса имеет лишь незначительное значение для экономии солнечного тепла, но играет при этом ключевую роль в вопросе электрического заряда светила.
