Дефекты облегчают атомам металла перескакивание с места на место под влиянием внешнего давления, ведь ясно, что для перемещения атома в дырку нужно приложить меньше энергии, чем для того, чтобы протиснуть его между плотно сидящими атомами. Так вот, когда гуляющие в металле протоны заскакивают под верхнюю электронную оболочку атома и атом сжимается, то ему, маленькому, становится легче протискиваться среди сородичей. Появление в металле большого количества свободных протонов, которые периодически ужимают мириады атомов в узлах кристаллической решетки, приводит к тому, что такая решетка становится "мигающей", подвижной, пластичной…
Вот такое объяснение пластичности дал физикам-твердотельцам Ларин. И был немедленно поднят на смех. Ему было сказано, что диффузной пластичности при комнатной температуре не бывает… Что при комнатной температуре бывает только пластичность, основанная на дефектах кристаллической решетки. Наверное, при большом давлении просто больше дислокаций образуется, вот он и потек, этот ваш TiH…
Казалось бы, какая разница, если эксперимент все равно подтвердил правоту Ларина? А чем уж там объясняется аномальная пластичность гидридов при высоком давлении… Да не все ли равно!
Но разница была. Ларину очень хотелось, чтобы протоны проникали внутрь атома, потому как ему нужно было объяснить, отчего внешнее ядро планеты, состоящее из металла с растворенным водородом, гораздо плотнее окружающей его металлосферы, где водорода практически нет. Он полагал, что именно из-за проникновения протонов в "шевелюру" атомов – под первую электронную оболочку.
– Ну а как доказать, что верно мое объяснение, а не ваше? – спросил Ларин физиков.
– Если докажете, что работает именно диффузный механизм водородной пластичности!
"Докажу!" – подумал Ларин. И пошел на помойку…
Глава 5
Бриллиантовый дым
На помойке всегда валяется множество отличных вещей. Ларину приглянулась старая чугунная батарея. Он отколол от нее кусок и, довольный, пошел домой. Идея была проста, как все гениальное, – вырастить в батарее алмазы.
Чугун – это твердый раствор углерода в железе, в котором углерода больше 2% (если углерода меньше 2% , твердый раствор называется сталью – вы теперь, как металлурги, должны это знать). Из литературы известно, что присутствие в металле водорода уменьшает растворимость в нем углерода. То есть если "нагазировать" чугун водородом, вытесненный углерод должен из раствора выпасть так же, как выпадает соль из перенасыщенного рассола – в виде кристалликов. А что такое кристаллики углерода? Правильно…
А что означает рост кристаллов? Это означает, что ранее расположенные по отдельности, растворенные во всем объеме образца атомы углерода сбежались в кучу. Причем сбежались не по жидкому расплаву чугуна, а по твердому металлу! Таким образом будет доказано, что водород резко облегчает диффузию атомов в кристаллической решетке – что и просили физики.
Но вот можно ли вырастить алмазы в батарее – это вопрос!… Вообще-то выпадение углерода в чугуне бывает. Если при плавке чугуна в нем получается слишком много углерода, то его потом под микроскопом можно найти на отполированном срезе в виде графитовых шариков, которые, кстати говоря, называются так же, как протопланетные туманности – глобулы. Теоретически графит начинает превращаться в алмаз, начиная примерно с 750°С и при давлениях от 35 килобар. Но при этих условиях алмазы никто не синтезирует: они растут так медленно, что роста ждать придется годами. Алмазы синтезируют при температурах выше 1200°С. Это хлопотнее, но зато быстро и приятно.
Однако Ларин собирался получить алмазы именно при 750°С. Если алмаз получится, значит, он с помощью водорода ускорил диффузию в твердом теле. Что и требовалось доказать.
Кусок бывшей батареи вместе с источником водорода заложили в установку высокого давления, нагрели и несколько минут подержали. Всего несколько минут. А не месяцев и не лет. Дальнейшее было делом техники – образцы кидают в кипящую царскую водку, чтобы растворить железо, и остается только небольшая темная кучка, состоящая из примесей, карбида железа, графита… Этот порошок помещается под микроскоп и внимательно разглядывается.
"Навозну кучу разгребая…" Приникший к микроскопу экспериментатор осторожно шевелил стальной иглой дорожку темного мусора, когда в глаза ему сверкнул переливающийся всеми цветами радуги прозрачный октаэдр. Сначала один. Потом другой, третий, десятый… Алмазы были крохотные – от 0,3 до 0,7 мм, но они были! В присутствии водорода скорость роста алмазов, то есть диффузии углерода сквозь кристаллическую решетку металла, выросла в тысячи раз. Это ли не прекрасно?
Впоследствии, не снижая температуры, Ларин снизил давление в установке с 35 до 16 килобар. И все равно алмазы упрямо росли, хотя в теории уже давно должен был выделяться только графит. Алмазы были чертовски красивые – и чистой воды, и разноцветные, а некоторые даже в виде звездочек – с лучиками!
Надо сказать, этот способ сулит большие барыши, поскольку существенно удешевляет процесс производства искусственных алмазов за счет снижения давлений и температур. И потому Ларин не устоял. Он решил заняться производством дешевых алмазов, захватить рынок, выйти на международный уровень… Увы! Коммерческой жилки ему не хватило. Попытка геолога "срубить деньжат по-легкому" закончилась печально – предупредительным выстрелом из пистолета в личный "Запорожец", в котором ехал производитель алмазов. Выковыряв из машины пулю, Ларин решил, что каждый должен заниматься своим делом, и вернулся в науку. Слава богу, она не понесла утраты…
Нет, деньги, конечно, хорошее дело. Но наука сама по себе может служить изрядным утешением пытливому уму. И Ларин быстро утешился, поскольку надо было решить один мелкий вопрос из разряда тех вредных фактов, которые вынуждают на старую теорию ставить очередную заплату, а новой должны объясняться легко и сходу.
Умные люди геофизики, изучая распространение сейсмических волн внутри мантии, давно обратили внимание на тот странный факт, что скорость их резко меняется на глубинах 400, 670 и 1050 километров. Сие означает, что на этих глубинах есть резкие переходы от менее плотной породы к более плотной. "Староверы" предположили, что по мере роста давления кристаллические решетки пород переходят в другое фазовое состояние – более плотное. Какие там породы, что за состояния – пёс его знает, дело темное, не подлезешь, не посмотришь, но объяснение вроде дано…
Зато металлогидридная теория без всяких комплексов тыкает пальцем (ведь есть же у нее палец?) в график, полученный американскими физиками. Американцы – люди любопытные, и денег у них до хрена, вот они и испытывают все что ни попадя – давят, плющат, растворяют… Взяли и зачем-то начали исследовать сжимаемость кремния, сдавливая его на алмазных наковальнях. Получили график, положили на полку – авось кому-нибудь когда-нибудь пригодится. Пригодилось Ларину. Потому что на графике он обнаружил аккурат три скачка в плотности кремния при росте давления.
Планета наша, если вы еще не забыли, состоит на 45% из кремния, на 31% из магния и на 12% из железа. Соответственно, металлосфера (мантия по-старому) состоит на шесть частей из MgSi, на три части из Si и на одну часть из FeSi. To есть из соединений кремния и чистого кремния.
Можно спросить, а чем, собственно, заплатка на старой теории хуже новой теории, ведь обе говорят одно и то же – что скачки плотности происходят из-за давления?
Бес в мелочах! Во-первых, из старой теории три скачка плотности совершенно не вытекают и для них нужно придумывать специальное объяснение. А из новой теории они прямо следуют. Во-вторых, геофизики знают, на рубеже 400 километров скорость звука не просто скачком возрастает, но и дальше растет с опережающим ускорением. Это значит, что после границы перехода сжимаемость вещества увеличивается с глубиной. Старая теория, согласно которой мантия состоит из силикатов и окислов, этого никак не объясняет: подобное поведение силикатам и окислам не свойственно. А вот если мантия состоит из металлов и кремния, то на переходе "полупроводник – металл" такое случается сплошь и рядом.
Аналогичная история происходит и на рубеже 1000 километров. После этой глубины скорость распространения сейсмических волн тоже ведет себя совсем не так, как она должна была бы себя вести в силикатах. Ее распространение на этих глубинах поразительно напоминает распространение волны в металлах при больших давлениях.
Ну и, наконец, последний аккорд. Кремний при больших давлениях может уплотняться в два раза. То есть на глубине 1200 км его плотность будет равна 4,66 г/см. А плотность мантии в этих слоях, определенная методами геофизических исследований, равна 4,67 г/см. Какое поразительно совпадение! И кто бы мог подумать?…
Дорогой читатель! Быть может, ты уже подустал, сердешный, от всей этой кристалло-металлографической премудрости и раздраженно спрашиваешь себя: а где же обещанные сенсационные выводы, которые вытекают из теории металлогидридной Земли и которыми автор обещал потрясти меня, шокировать, перевернуть всю мою картину мироздания и заставить расстаться с женой?
Ща все будет!
Часть 2
Какое надувательство!
Своей головушки повыше
легко в юнцах я прыгнуть мог -
да вот теперь, похоже, вышел
запас нечуянности ног!Но я, покинув класс "салага",
от недоскока не бешусь,
и к гравитации, как к благу,
жизнь понимая, отношусь:спасибо, говорю я, сила,
что идеальной быть смогла -
и в землю напрочь не вдавила,
и в небе сгинуть не дала…Борис Влахко
Людям всегда было интересно: а велик ли мир? Сколько нужно ехать, чтобы попасть в Тридевятое царство? Где находится край света?… Одной из причин, что увлекли Александра Македонского в его великий поход, было желание увидеть край света, о котором будущему полководцу так много рассказывал учитель – Аристотель. Любовь к науке Александр Великий сохранил до последних дней своей жизни. Не зря же в обозе его войска болталась целая толпа ученых мужей. Как она болталась потом в египетском походе Наполеона… Умеют европейцы сочетать приятное с полезным!…
Но первым человеком, который научно рассчитал величину мира, был греческий ученый Эратосфен. Как и положено древним ученым, он занимался всем на свете – математикой, философией, музыкой, поэзией, астрономией, филологией, географией. Эратосфен переписывался с Архимедом, который исправно посылал ему свои математические опусы. И не зря посылал: в научном мире Эратосфен Киренский был в большом авторитете. И должность занимал немалую: он работал ректором Мусейона – Александрийской академии наук, как мы сейчас сказали бы.
Родившись в 276 году до нашей эры в африканском Кирене, Эратосфен рано почувствовал тягу к знаниям. И как Ломоносов с рыбным обозом в Москву, так Эратосфен с торговым караваном прибыл в Александрию – учиться. Впрочем, может быть, дело обошлось и без каравана, а просто – надел сандалии да пошел, в Африке с этим просто, нос морозцем не прихватит…
Напитавшись знаниями в Александрии, Эратосфен понял, что уровень образования в столице Египта его не устраивает и нужно ехать в центр мировой научной мысли – Афины. Сандалии были наготове, корабли плавали регулярно, и Эратосфен на всех парусах отправился в Элладу.
Афины приняли аспиранта неплохо. Стихосложению Эратосфен учился у поэта Каллимаха, философии у платоника Архесилая и стоика Аристона. Кто учил парня математике и астрономии – неизвестно. А жаль, потому что именно эти дисциплины и принесли ему мировую славу, докатившуюся до наших дней.
Эратосфену шел уже четвертый десяток, когда он получил личное приглашение от потомка Александра Македонского – Птолемея III, правившего Египтом, вернуться на родину и возглавить Мусейон, частью которого была Александрийская библиотека. Пустить Эратосфена в знаменитую, к тому времени еще ни разу не горевшую Александрийскую библиотеку – это было все равно, что пустить козла в огород. С той только разницей, что Эратосфен рукописи не ел. Разумеется, он согласился!
Тем более, что ученые, работавшие в Мусейоне, получали из египетской казны твердые оклады и не занимались в жизни более ничем – только наукой. Для этого им были созданы все условия. И условия неплохие: жили они практически во дворце, поскольку Мусейон был составной частью дворца египетских правителей.
Страбон описывал тогдашнюю Академию наук так:
"Мусейон является частью помещений царских дворцов; он имеет место для прогулок, экседру и большой дом, где находится общая столовая для ученых, состоящих при Мусейоне…" Экседра – полуоткрытое помещение для диспутов и чтения лекций, которое выходило во дворик с колоннадой. Далее тянулась тенистая аллея, предназначенная для неспешных прогулок и умных бесед.
Заседания ученого совета Мусейона исправно протоколировались, а на обсуждении чисто научных вопросов часто лично присутствовал правитель страны – тогда слово ученых очень ценилось.
Вот такое славное научное учреждение возглавил Эратосфен. Причем возглавив сей достойный институт, он не почил на лаврах, как многие современные директора институтов и вузов, а продолжал научные изыскания. Сочинения Эратосфена полностью не сохранились, до нас дошли только отдельные обрывки и названия его трактатов.
"Удвоение куба" и трактат "О среднем" были посвящены проблемам геометрии и математики. "Хронология" – первый в истории труд по научной хронологии (именно в нем Эратосфен установил год Троянской войны). "Катастеризмы" были посвящены описанию созвездий. А трехтомник "География" описывал географические открытия того времени, а также содержал некоторые математические выкладки, связанные с проблемами картографирования.
Но главным научным подвигом Эратосфена является определение размеров Земли – ее диаметра и окружности (то, что Земля – шар, придумал не Эратосфен, это люди понимали за сотни лет до него). Эратосфен, как житель Египта, прекрасно знал, что город Сиена (ныне Асуан) находится на Тропике Рака или, как его еще называют, Северном Тропике. Северный Тропик – это параллель, над которой в день летнего солнцестояния солнце находится в зените, то есть в высшей точке небесного купола. Севернее Тропика Рака такого не бывает никогда. Да и в Сиене это явление случалось буквально на одно мгновение – ровно в полдень. В этот миг солнце находится прямо над городом и освещает дно самых глубоких колодцев.
Эратосфен соорудил астрономический прибор типа астролябии, с помощью которого определил, что в тот момент, когда в Сиене солнце в зените, в Александрии оно отстоит от вертикали на 7° или на 1/50-ю долю окружности. Поскольку Сиена и Александрия находятся на одном меридиане и расстояние между ними известно, задача имеет решение. (Расстояние между Александрией и Сиеной было измерено египетскими землемерами еще при фараонах и равнялось примерно пяти тысячам стадий.) Таким образом, дуга у нас есть, угол, который она стягивает, есть. Осталось умножить…
Согласно Страбону и Теону Смирнскому, у Эратосфена получился результат в 252 000 стадий. Правда, Клеомед приводит немного другую цифру – 250 000 стадий, но, думаю, он просто маленько округлил. Если взять первую цифру и перевести ее "на наши деньги", то получится, что по Эратосфену длина земной окружности составляет 39 690 км. Современные книжки и учебники дают длину экватора чуть больше 40 000 км. Ошибся древний грек на самую малость. Бывает.
Или просто Земля за это время немного подросла?…
Глава 1
Континенты расползаются как тараканы
С тех пор, как люди более-менее научились составлять приличные карты, открыли основные континенты и прикидочно нарисовали очертания их берегов, они обратили внимание на одну странную деталь… Замечали эту деталь наверняка многие, но для истории ее впервые озвучил английский философ Фрэнсис Бэкон в начале далекого XVII века:
– А не кажется ли вам удивительным, господа, что очертание западного побережья Африки точь-в-точь совпадает с очертаниями восточного побережья Южной Америки? – спросил он современников.
– Кажется, кажется, батюшка, – наверняка покивали внимающие. И перекрестились…
Прошло 300 лет, и в ту же "кажимость" уперся немецкий метеоролог Альфред Вегенер. С именем этого человека связано начало целой эпохи в науке о Земле… Я назвал его метеорологом. Ну да, он работал метеорологом, хотя по образованию был астрономом. А в истории остался как геолог… Просто после получения диплома астронома Альфред стал работать у родного брата, который занимал пост в Линденбергской аэрологической обсерватории. Братья были шаловливые, и в перерывах между нудными метеорологическими замерами занимались более интересными вещами. Так, например, в 1906 году, когда Ленин, дыша альпийским воздухом, писал в Женеве свои агитки о революции и разрушении старого мира, братья Вегенеры тоже устроили маленькую революцию, техническую: поставили рекорд по продолжительности полета на аэростате – 52 часа налетали над теми же Альпами.
Не знаю, какой получился бы из Вегенера астроном, но метеоролог вышел знатный. Говорят, его труд "Термодинамика атмосферы" кое в чем не устарел и по сей день.
Жизнь Альфреда складывалась вполне удачно. Работа, женитьба на профессорской дочери, две удачные экспедиции в Гренландию, работа в университете… Война, правда, все перекосила. Пришлось надеть погоны и несколько лет повоевать. Однако военный период его жизни закончился удачно – думаю, во времена, когда миллионы людей погибают, контузию и два ранения можно посчитать за удачу. А в целом военную лямку Вегенер оттянул от звонка до звонка – с 1914 года и до самого конца Первой мировой.
После войны пошла размеренная профессорская жизнь, но покоцанное ранениями здоровье не ослабило неуемного духа Вегенера. Он достал где-то большой ящик, наполнил его мягкой глиной и начал швырять туда камни. Таким образом исследователь изучал Луну, точнее, процесс образования на ней знаменитых кольцевых кратеров: Вегенер предполагал, что это следы от ударов метеоритов. Видимо, в жизни Вегенера настало время разбрасывать камни…
А параллельно всем остальным занятиям Вегенер работал над главной проблемой своей жизни. Интерес к ней возник у Альфреда задолго до увлечения лунными кратерами, он пронес его через всю войну, госпитали, гренландские экспедиции… Как и английский философ когда-то, Вегенер еще в юном возрасте обратил внимание на поразительное совпадение контуров материков: если вырезать из карты и сложить Африку с Южной Америкой, они сложатся точь-в-точь, как две ложки. Таких совпадений не бывает! Это явно не случайность! Они были когда-то вместе, а потом разошлись!… С другой стороны, континенты не плоты, чтобы плавать по океану.
Или плоты?…