Согласно базовой
теории современной геофизики, теории
тектоники литосферных плит, материки
представляют собой огромные литосферные
плиты способные под воздействием внешних
сил совершать дрейф по Земной поверхности.
Так вот причиной
рокового цикла Сепкоски – Мюллера – Роде
являются приливные литосферные волны,
возникающие под гравитационным
воздействием звёздных скоплений, в период
сближения. Точно также как возникают
приливные волны в мировом океане под
гравитационным воздействием Луны. [См.
например, [8]].
Рис.2
Произведём
обоснование и количественные оценки выше
изложенного.
Рассчитаем
величину силы, необходимую для того, что бы
вызвать подвижки Земной поверхности при
приближении Солнечной системы к звёздному
скоплению. Предварительно напомним
основные положения теории тектоники
литосферных плит. "По астеносфере Земли
перемещаются, как единый ансамбль (выделено
автором), плиты литосферы – верхней,
наиболее холодной, а поэтому твёрдой и
хрупкой планетарной оболочки, включающей
земную кору и часть мантии. Астеносфера –
слой мантии, подстилающий литосферу и
способный к вязкому или пластическому
течению. Толщина литосферы меняется в
широких пределах от единиц километров в
рифтовых трещинах дна океана до 200 км. и
более под древними щитами и платформами
материков. Крупных литосферных плит
немного – всего 8 – 10. … Эти плиты все
вместе занимают более 85% площади земной
поверхности”. [12]. Для оценки величины силы,
вызывающей подвижку литосферных плит,
примем в рассматриваемой задаче наиболее
жёсткие условия - сухое трение или трение
скольжения. Для того, что бы литосферная
плита пришла в движение, необходимо
превышение силы притяжения плиты к
скоплению над силой трения между
литосферной плитой и подстилающей её
мантией.
(1)
Силу притяжения
определим из закона всемирного тяготения
Ньютона:
(2)
В (2): 
[14] – гравитационная постоянная;
-
масса скопления 1-й величины, равная 
масс Солнца, [16];
Масса Солнца
равна 
[14]; 
-
масса литосферной плиты; 
-
расстояние от скопления до Земли. Это
расстояние определяем как расстояние от
вершины до центра грани ячейки. Величину
ребра ячейки принимаем в 200 млн. св. лет.
Световой год равен 
[14].
Силу трения между
плоскостью литосферной плиты и плоскостью
подстилающей мантии определим по формуле: 
(3). [13, формула 12.1]. В (3) 
-
коэффициент трения. "Коэффициент трения,
для умеренно жёстких поверхностей обычно
меньший единицы.” [13]. Учитывая, что мы
делаем оценки в рамках космологических
масштабов и точности, то даже в случае
изменений коэффициента трения в рамках от
0.1 до 10, значение =1
является хорошим усреднением; 
-
нормальная сила, равная весу литосферной
плиты. Вес литосферной плиты определяем по
закону Ньютона:
(4).
В (4) 
- масса Земли [14]; 
- радиус Земли [14].
С учетом
зависимостей (2), (3) и (4) запишем равенство (1).
Равенство в (1) соответствует силе, с которой
начинается подвижка литосферных плит.
(5).
Отметим тот факт,
что в (5) масса литосферной плиты стоит в
обеих частях равенства и сокращается. Это
означает, что момент начала подвижки плит
не зависит от массы плит. Этим и объясняется
движение литосферных плит как единого
ансамбля. Правда, это возможно при условии,
что коэффициенты трения у всех плит
одинаковы. Конечно, коэффициент трения
локально по поверхности подошвы плиты
может меняться в широких пределах, в
зависимости от местных условий. Но с учётом
больших размеров литосферных плит
усреднение по поверхности выравнивает
коэффициенты трения для больших плит.
Исходя из (5)
вычислим значение коэффициента трения.
Посмотрим, насколько вычисленное значение
будет соответствовать условиям сухого
трения, при которых коэффициент трения
имеет значение близкое к единице.
(6)
Таким образом, в
расчёте получена величина коэффициента
трения в 
меньшая чем требуется по условиям задачи
для обеспечения дрейфа литосферной плиты.
Для того, чтобы получить коэффициент трения
близким к единице необходимо в (6) принять
массу скопления в большую
чем принята сейчас по светимости звёзд в
скоплении. Мы столкнулись с уже ставшей
традиционной для космологии проблемой,
проблемой скрытой массы (тёмной материи).
Эта проблема возникает каждый раз, когда
предпринимается попытка решения
динамических задач на сверх больших
расстояниях. Причём чем больше расстояние,
тем разительнее разница между массой
полученной по светимости звёзд и массой
требуемой по динамическим уравнениям.
Сошлёмся в этом вопросе на авторитет
выдающегося астронома 20-го века Я.Э. Эйнасто
и информацию, изложенную в [16]. Так для
Солнечной системы, несмотря на
продолжающиеся споры, убедительной разницы
между видимой и скрытой массой не
обнаружено. Для Галактик скрытая масса,
полученная из динамических уравнений, в 10
раз превышает массу, полученную по
светимости звёзд. Для звёздных скоплений
это различие уже в 100 раз. Все попытки найти
носителей скрытой массы, которые
продолжаются в течение нескольких
десятилетий, не дают результата. Для
рассматриваемой нами задачи, в которой
расстояния сравнимы уже с линейными
размерами самых больших структур Вселенной,
требуется скрытая масса в (в
сто триллионов) раз большая чем подсчитана
по светимости звёзд. Поиск такой "скрытой”
массы выходит за грань благоразумия.
"Но, может быть,
нуждаются в уточнении законы физики? Именно
такую возможность предложил рассмотреть
американский астрофизик М. Милгром (Mordehai
Milgrom).
Он предположил, что закон всемирного
тяготения Ньютона справедлив лишь на "малых”
расстояниях. Если расстояние между
взаимодействующими массами достаточно
велико, то сила взаимного притяжения будет
обратно пропорциональна расстоянию не в
квадрате, а в некоторой меньшей степени,
которая при расстояниях, стремящихся к
бесконечности, приближается к единице”. [16].
Вычислим
выражение (6) для случая, когда расстояние в
знаменателе будет в первой степени:
(6а)
На этот раз масса
скопления оказалась в 
(в
десять миллиардов) раз больше чем требуется
по условиям задачи. Но в (6а) мы взяли формулу
Милгрома для случая бесконечного
расстояния. У нас же хоть и большое, но
конечное расстояние. Согласно Милгрому в
нашем случае расстояние в знаменателе (6а)
должно быть в дробной степени, между
двойкой и единицей. Найдём значение степени
для расстояния в знаменателе (6), которое
будет соответствовать условиям нашей
задачи, то есть случаю, когда =1.
(7)
Прологарифмируем
(7), определим из полученного
логарифмического уравнения значение
степени и вычислим: 
(8)
Отсюда уравнение
Милгрома (закон всемирного тяготения),
отвечающее условиям нашей задачи будет
иметь вид: 
(9)
В рассматриваемой
задаче подход М. Милгрома с очевидностью
предпочтителен.
Рис.3
Теперь, когда мы
убедились, что на подходах М. Милгрома,
рассматриваемая модель образования
литосферных приливных волн может работать,
рассмотрим процессы и события, которые
ожидают Землю при приближении Солнечной
системы к звёздному скоплению на
критическое расстояние. Для звёздного
скопления (сверхскопления) первой величины
критическое расстояние на Рис.2 обозначено
как 
, для
скопления второй величины как 
.
Схема, позволяющая уяснить эволюцию
процессов и событий при приближении Земли к
звёздному скоплению (сверхскоплению) на
критическое расстояние, определяемое
соотношением (1), изображена на Рис.3. Силы
сдвига Земной поверхности, возникающие под
действием сил притяжения звёздного
скопления, стягивают литосферные плиты к
единому полюсу. Назовём его литосферным
полюсом. Литосферный полюс это точка на
земной поверхности, через которую проходит
линия, соединяющая центр Земли и
сверхскопление. Сила сдвига в каждой точке
земной поверхности определяется как
проекция силы притяжения на касательную
плоскость к поверхности Земли в данной
точке. 
(10). В (10) 
определяется из (9); 
-
угол между вектором силы притяжения к
звёздному скоплению и касательной
плоскостью в данной точке поверхности
земли. Сила сдвига меняется от нуля в
литосферном полюсе и в диаметрально
противоположной ему точке земной
поверхности до максимального значения, в
точках, где касательная совпадает с
вектором силы притяжения. Совокупность
точек земной поверхности, в которых силы
сдвига имеют максимальное значение,
назовём литосферным экватором. Это линия на
поверхности земли, которая получается при
пересечении плоскостью, проходящей через
центр Земли перпендикулярно радиусу,
соединяющему центр Земли и литосферный
полюс. Литосферный экватор делит Земной шар
на два полушария. Одно полушарие направлено
в сторону звёздного скопления, другое,
противоположное всегда направлено в
сторону центра нашей Галактики.
Когда силы
притяжения переходят некоторое
критическое значение, происходит кольцевой
разрыв литосферы в областях примыкающих к
литосферному экватору. Формируется мировая
система рифтов и разломов, представляющая
собой совокупность рифтовых долин срединно
– океанических хребтов и внутри
материковых рифтов, опоясывающих весь
земной шар. (См. например, [1]). Рифты имеют
линейно вытянутую (на несколько сотен и
тысяч километров) щелевидную или
ровообразную структуру растяжения земной
коры, шириной от нескольких десятков до
нескольких сотен километров, ограниченных
разломами. Все литосферные плиты,
охваченные кольцевым разрывом и обращённые
к звёздному скоплению, стягиваются к
литосферному полюсу. Этот полюс расположен
в районе восточного Тибета. Наряду со
стягиванием к Тибетскому литосферному
полюсу, происходит на обратной стороне
Земли, начиная от литосферного разрыва,
сжатие Американского материкового пояса, в
соответствии с закономерностями
гравитационных приливных волн.
Расположение литосферного полюса между 30-й
и 40-й параллелями обусловлено наклоном
земной оси к направлению действия силы
притяжения звёздного скопления, стало быть
к плоскости солнечной орбиты и плоскости
Галактики. Причём по мере сближения с любым
из 8-ми скоплений (см. Рис. 2), литосферный
полюс всегда ориентирован на звёздное
скопление. Положения литосферного полюса
между параллелями может измениться только
с изменением пространственной ориентации
оси вращения Земли. Литосферный полюс в
принципе мог бы сформироваться на любом
меридиане между 30-й и 40-й параллелями. То,
что он закрепился в районе восточного
Тибета, носит случайный характер и вызвано
характером распределения литосферных масс
в начальный период формирования литосферы
более 4-х миллиардов лет назад. Когда Земля
давным давно начала остывать (а воздействие
скоплений было и тогда), то возникали
неравномерности в размерах островков
остывшей и кристаллизовавшейся массы. Были
и есть неравномерности и в вязкости
подстилающего слоя. Всё это и привело к
разности воздействий и обособлению
литосферы в разных полушариях. Если за этот
период менялось положение земной оси, то
это приводило к изменению положения
литосферного полюса и по параллели и по
меридиану, а Тибетский литосферный полюс
имеет меньший возраст.
Стягивание
литосферных плит к тибетскому полюсу
вызывает явление спрединга (расширение
ложа океанов) в рифтах и субдукцию (затягивание)
холодных, а потому более тяжёлых
океанических плит под континентальные
литосферные плиты. Это приводит к
сдавливанию внутренних областей мантии,
что сопровождается выходом магмы в
рифтовых трещинах и вызывает вулканическую
активность в зонах субдукции. Время жизни
океанических плит не превышает 100 – 200
миллионов лет, так как они погружаются и
растворяются в континентальной мантии.
Континенты, хотя и растут и меняют свою
форму, но существуют на поверхности Земли
на протяжении 3 – 4 миллиардов лет. Таким
образом, примерно за один галактический год
литосферное ложе океанов сменяется
полностью. Если мы посмотрим на горные
системы Евразии, то они имеют ясно
выраженную тенденцию кольцевыми дугами
опоясывать Тибет. Такую же картину даёт
карта напряжений земной коры [4].
Сейсмические пояса восточного полушария
охватывают Тибетский полюс. С востока
Китайский сейсмический пояс и далее
Российский дальний восток, обусловлены
притяжением тихоокеанской литосферной
плиты. Сейсмический пояс Юго-восточной и
Южной Азии вызван движением Индо-австралийской
плиты. Западный сейсмический пояс Южной
Европы и Кавказа – притяжением к
литосферному центру Африки. Северный
сейсмический пояс Средней Азии и юга Сибири
вызван притяжением северных литосферных
масс Евразии к Тибету. Необходимо отметить,
что напряжения в литосфере суммируются и
нарастают в направлении к литосферному
полюсу, что и вызвало общее горное поднятие
в этой области Земли и сформировало
сейсмические пояса. Суммированное
напряжение, в области сейсмических поясов
начинает превосходить предел прочности
литосферных плит, что и приводит к
землетрясению. По мере приближения к
звёздному скоплению не исключена ситуация,
когда после определённого порога начнётся
общая непрерывная подвижка литосферных
плит. Это может привести к формированию
двух больших материков: одного в восточном
полушарии, другого в западном полушарии. Но
на более ранних стадиях можно предвидеть
закрытие Гибралтарского пролива и
превращение Средиземного моря во
внутренний водоём, отвечающий своему
названию. Это связано с тем, что Африка не
только линейно притягивается к Тибету, но и
поворачивается по часовой стрелке. На это
указывают наличие срединно-океанического
рифта в Индийском океане, протянувшемся с
юга на север и процесс раскрытия Красного
моря. Необходимо обратить внимание на
периодический (с периодом земных суток)
характер воздействия сил тяготения
звёздных скоплений, который вызван
вращением Земли вокруг своей оси. С одной
стороны этот факт вроде бы снижает силовое
воздействие, с другой периодические
нагрузки могут способствовать снижению
коэффициента трения и тем самым усиливать
воздействие. Может возникнуть вопрос, а
почему Солнце и центр Галактики
оказывающие на Землю гораздо более сильное
гравитационное воздействие не вызывают
подвижки земной поверхности? Ответ
достаточно прост. Эти воздействия
уравновешиваются центробежными силами,
вызванными круговым вращением и Земля
испытывает по отношению к Солнцу и центру
Галактики невесомость, так же как космонавт
на орбите Земли. Так же как Луна, вызывая
приливные океанические волны на Земле, сама
по отношению к Земле находится в
невесомости. По отношению к звёздному
скоплению ни Галактика, ни Солнечная
система, ни Земля не совершают кругового
движения и поэтому воздействие скоплений
не скомпенсировано. Мы уже отмечали, что
всего при движении по орбите Солнца
Солнечная система за один оборот
испытывает 4-е воздействия скоплений 1-ой
величины с периодичностью в 62 миллиона лет
и 4-е сверхскопления 2-й величины, которые
протекают в промежутках между первыми. Так,
что Сепкоски тоже прав, указывая на более
частую периодичность катастроф.
Отметим один
аномальный момент в форме кольцевой
мировой линии рифтов наблюдаемый возле
Северного полюса. (См. Рис.2 или [1]). Казалось
бы, что рифтовая трещина должна проходить
не с Российской стороны полюса, а с другой
стороны, со стороны Канады. Это можно
объяснить воздействием центробежных сил,
вызванных вращением Земли вокруг оси.
Центробежные силы ослабляют притяжение
скоплений и силы сдвига на Канадской
стороне и усиливают на Российской.
Обратим также
внимание на различие в воздействии сил
скоплений в восточном и западном (условно)
положении литосферной плиты при вращении
Земли. На западе вектор силового
воздействия совпадает с вращением, а на
востоке обратно направлен. В результате
воздействие на востоке на разрыв
подстилающего слоя больше чем на западе.
Этим можно объяснить значительное различие
в величине ложа Тихого и Атлантического
океанов. Это также способствует к сбиванию
литосферных плит в группу.
Предложенная
модель подвижки литосферных плит позволяет
объяснить возникновение аморфной
астеносферы в теле кристаллической мантии
и подтверждает предположение о природе
магматических процессов, вызванных
плавлением вскипанием кристаллического
мантийного вещества при возникновении
трещин в теле мантии под воздействием
напряжения и как следствие резком снижении
пластового давления в трещинах.
Астеносфера, из-за суточных возвратно-поступательных
силовых воздействий звёздных скоплений (по
причине вращения Земли), постоянно
находится с состоянии образования в её теле
трещин и вскипания (магмообразования). Этот
процесс и приводит к вязкости и аморфности
вещества астеносферы. Астеносфера видимо
не только по физическому состоянию, но и по
химическому составу отличается от верхних
и нижних соседних слоёв мантии. Плавятся и
вскипают при падении пластового давления в
трещинах в первую очередь породы из
легкоплавких элементов. Они с повышенным
процентным соотношением и должны
присутствовать в астеносфере.
Самыми спокойными
областями Земли при протекании описанных
выше процессов будут в первую очередь
Антарктида и Арктика, включая приполярный
север России, Гренландию и большую часть
Канады. Хотя новые горные системы могут
возникать в самых неожиданных местах в
зависимости от местных условий (локального
коэффициента трения и местной структуры
недр).
Когда Солнечная
система приближается к звёздному скоплению
на кратчайшее расстояние и силовое
воздействие гравитационного поля
скопления становится максимальным, то для
обитателей Земли наступает период самых
суровых условий для существования.
Происходит практически непрерывная серия
сильных разрушительных землетрясений,
горообразования и активная вулканическая
деятельность, сопровождающаяся выбросом
огромных масс пепла и газов. Рифтовые
трещины океанов раскрываются до огромных
площадей. Обнажившееся раскалённое
внутреннее вещество Земли вызывает
разогрев океанов до высоких температур,
несовместимых с жизнью (за исключением,
быть может, термальных бактерий) на
огромных площадях океанов. Перегрев воды
вызывает, с одной стороны, таяние ледников и
затопление огромных площадей суши, с другой
приведёт к интенсивному испарению воды и
вызовет непрерывные ливни, которые будут
вызывать постоянные наводнения и оползни,
смоют плодородный почвенный слой.
Напряжения и деформации земных недр
вызовут выброс на поверхность Земли
огромных масс природного газа и нефти, если
люди к этому времени не успеют их выжечь в
своих топках и моторах. Это приведёт к их
неизбежному возгоранию. Наряду с
интенсивной вулканической деятельностью,
это может вызвать критические изменения в
составе атмосферы. Неизвестно какие
сюрпризы приготовит под воздействием
звёздных скоплений Солнце. Во всяком случае,
возрастание его активности в большую
сторону, в сравнении с многолетними
наблюдениями, в последние годы отмечается.
С учётом того, что этот период будет
достаточно длительным (возможно десятки, а
то и сотни тысяч лет), то по совокупности
воздействий создаются условия для
реализации самых мрачных сценариев
Апокалипсиса. Есть одна малая надежда. Во-первых,
расширение Вселенной увеличивает
расстояние до звёздных скоплений и,
следовательно, раз за разом снижается сила
их гравитационного воздействия. Во-вторых,
Земля остывает, следовательно, растёт
коэффициент трения, и всё труднее
происходит сдвиг литосферных плит. Но это
малая надежда для космологических и
геологических масштабов предстоящего
явления. Хотя в этих процессах есть, видимо,
какой-то порог.
Самый спокойный
период для обитателей Земли от
геологических потрясений наступает на
участке Солнечной орбиты между звёздными
скоплениями. После ослабления силового
воздействия скоплений, некоторый видимо
также достаточно длительный период ещё
происходят подвижки литосферных плит в
обратную сторону, от тибетского полюса к
литосферному экватору. Это тоже особенно на
ранних стадиях, неспокойный период. Затем
всё успокаивается и происходит новый
расцвет жизни. Но до этого ещё далеко.
Учитывая, что океаническая плита полностью
затягивается примерно за 200 миллионов лет,
то есть за семь периодов притяжения и при
этом перемещается на многие тысячи
километров, учитывая, что основные подвижки
происходят при прохождении скоплений 1-й
величины, а на периоде отхода от скопления
имеет место обратная подвижка и длительный
период покоя, то факт раскрытия сегодняшних
рифтов на десятки и сотни километров,
говорит о том, что мы только входим в стадию
нарастания литосферной подвижности. И в
ближайшее по геологическим масштабам время
нужно ожидать только усиления этих
процессов. Уже сейчас отмечается
увеличение скорости подвижки литосферных
плит и усиление тектонической активности.
Будет нарастать частота землетрясений, а
магнитуда землетрясений видимо не будет
превосходить тех максимумов, что
наблюдались до настоящего времени.
Максимальная величина магнитуды
определяется пределом прочности
литосферных плит, а он ограничен и нет
оснований говорить о его возрастании. К
тому же говоря о нарастании частоты
землетрясений мы должны иметь в виду, что
это геологические процессы и масштаб
времени соответствующий, при котором 100 лет
величина пренебрежимо малая. Настораживает
ещё такое обстоятельство. Во время одной из
самых разрушительных катастроф, "катастрофы
пермского периода (около 250 млн. лет назад) с
лица Земли исчезло более 70% всего живого”,
[9]. 250 млн. лет это период обращения Солнца
вокруг центра Галактики и мы сейчас
приближаемся как раз к тому месту на орбите,
которое соответствует пермскому периоду.
Чем можно объяснить, что именно положению
пермского периода на галактической орбите
Солнца соответствуют наибольшие
потрясения? Видимо, наша Галактика
расположена на периферии местного
скопления, не симметрично по отношению к
звёздным скоплениям. То скопление, которое
ближе всего к нашей Галактике и вызывает
пермский период.
Для человечества
наступающее явление уникально, так как его
встречаем впервые. Для планеты Земля, у
которой древнейшие горные породы
насчитывают возраст порядка 4-х млрд. лет и
для Солнечной системы в целом это явление
происходило более сотни раз. А для нашей
Галактики это рядовое космическое явление.
При вращении Галактики, 4-е её сектора
постоянно испытывают воздействие
скоплений 1-й величины и 4-е сектора
испытывают воздействие скоплений 2-й
величины. Это постоянно бегущие по нашей
Галактике волны силового воздействия при
её вращении. (См. Рис.2). Надо заметить, что
это явление универсально для космологии,
так как протекает во всех гранях ячеек,
образующих Вселенную.
В качестве
гипотетических механизмов приведения в
движение континентов в настоящее время
предлагаются тепловая конвекция и гипотеза
расширения - сжатия (пульсации) Земли.
Согласно более признанной и достаточно
интенсивно развиваемой гипотезы тепловой
конвекции, тепло мантии вызывает
вертикальные потоки вещества на
поверхность. Причём принято считать, что
внутри континентов и континентальной
литосферы конвекции нет, так как континенты
тормозят выход тепла из мантии. Поэтому
выход мантийного вещества происходит в
рифтовых трещинах океанов, что вызывает
спрединг, расширение ложа океанов. В свою
очередь спрединг и тепловая конвективная
циркуляция, приводят к субдукции,
затягиванию океанической литосферы под
материки. В настоящее время принята 2-х
ячеистая конвективная модель, объясняющая
стягивание литосферных плит в две большие
группы – группу восточного и группу
западного полушарий. Но, по меньшей мере,
два вопроса вызывают сомнение. Во-первых,
если континенты, занимающие более четверти
земной поверхности, играют роль
своеобразной крышки для выхода тепла из "кипящей
кастрюли” мантии, то конвективные процессы
должны протекать по-другому. Вода в
кастрюле с крышкой закипает быстрее, чем
без крышки и давление кипящей воды под
крышкой больше чем без крышки.
Следовательно, мантийный котёл разогревает
мантийное вещество под континентами до
более высокой температуры и соответственно
давления, чем в океанах. Отсюда логично
предположить, что спрединг должен
возникать из под континентов, а субдукция
должна происходить в срединно-океанических
рифтах, так как именно в океанах происходит
очень интенсивное охлаждение поднятого на
поверхность раскалённого мантийного
вещества. В реальности всё наоборот....
