Человек в границе. Слой жизни

...Мы живем... лишь в слое реальности.

Человек наносит рану, а рубец – от бога.

А. Битов

Человек живет на суше. Нет, он обитает на ней, точнее – на ее поверхности. Говоря «обитает», мы хотим подчеркнуть, что речь идет о нормальных генетически нормированных условиях его существования, условиях, согласованных с его биологическим статусом. Это биологическая ниша человека.

Площадь суши составляет около 29% от всей поверхности земного шара и равна приблизительно 149 млн кв. км. Если принять, что численность населения Земли близка к 6 млрд, то нетрудно вычислить, что в среднем на 1 кв. км суши живет около 40 человек. На самом деле средняя плотность населения гораздо больше, так как из 149 млн кв. км следует исключить площадь Антарктиды, островов морей Северного Ледовитого океана, многих территорий с тундровым ландшафтом и тайгой, пустыни, солончаковые степи и высокогорные области.

Не будем здесь заниматься «точными» подсчетами, не в них наша цель. Заметим только, что скорее всего мы не сильно ошибемся, если примем среднюю плотность равной 100 человек на 1 кв. км. А это означает, что на одного жителя Земли в среднем приходится где-то около 1 гектара нормальной, т.е. пригодной для обитания, площади суши. Согласитесь, что это совсем немного. Если же учесть, что реальное распределение плотности народонаселения существенно отличается от среднего, то для целых крупных регионов уже можно говорить о перенаселении. Про города, да еще города-гиганты, мегаполисы, вряд ли следует и напоминать.

Таким образом, сегодня границу океан–суша–атмосфера уже нельзя рассматривать без человека. Человек – часть этой границы. Он принадлежит ей. Он ее формирует. Он живет в ней.

Реальная поверхность границы обитания человека как биологического вида чрезвычайно сложна и во всех деталях навряд ли может быть описана с помощью каких-то формальных приемов. Однако эта сложность существенно уменьшается при переходе от крупномасштабного к мелкомасштабному изображению, когда особенности рельефа Земли рассматриваются для достаточно обширных территорий и тем более для всей планеты.

Вспомните глобус, или физико-географическую карту полушарий, или картинки в географических атласах, знакомые нам по школьным курсам географии. Становится ясным, что в масштабе Земли детали рельефа, даже самые экзотические, практически не просматриваются. Они также исчезающе малы при обозрении Земли целиком, как малы неровности на оконном стекле, а может быть, и на полированном зеркале. Например, что значат средняя высота Европы, равная 300 м, или Азии, равная 950 м, или их максимальные высоты над уровнем моря (гора Монблан – 4807 м, вершина Джомолунгма – 8848 м) или даже самая большая глубина океана (Марианская впадина – 11022 м) в сравнении, скажем, с длиной береговой линии этих материков (100 тыс. км) или длиной береговой линии Мирового океана (более 250 тыс. км). Да что там длина береговой линии или длина экватора (около 40 тыс. км), если от Санкт-Петербурга до Москвы и то более 600 км.

В сравнении с этими расстояниями, характеризующими истинные размеры Земли, даже средняя толщина слоя воды в мировом океане (приблизительно 3,7 км) или средняя толщина тропосферы (около 10 км), содержащей, кстати, почти 90% всей воздушной массы атмосферы, кажутся тончайшими пленками. Но ведь нормированная, биологическая ниша человека гораздо тоньше – около 2 км. Сравнивая эту цифру со средним радиусом Земли (около 6371 км), мы вдруг начинаем осязать космический масштаб наших реалий: слой нашей «взаправдашней» нормальной жизни просто ничтожно тонок, он почти невидим. Он составляет всего лишь 0,03% от радиуса Матери-Земли. Если вы хотите наглядности, представьте себе 0,3 мм на метровой линейке или 3 см на 100-метровой беговой дорожке стадиона.

Теперь посмотрим, как устроен этот тончайший слой, как он функционирует. Главное его предназначение – разделять. Он отделяет, как говорили древние, Небо от Земли, не дает им смешиваться, не позволяет им исчезнуть друг в друге, он их индивидуализирует, гарантирует их автономность. В этом состоят запретительные функции слоя жизни. Конечно, речь идет не об абсолютном запрете. Любая граница немного «прозрачна». Она способна пропускать, но принципиально меньше того, что система вырабатывает и содержит. Запрет – это реальная возможность слабой диссипации (рассеяния).

Однако этот слой представляет собой открытую, а не изолированную систему: он взаимодействует как с Землей так и с Небом. И такая способность наделяет его еще одним не граничным, а скорее пограничным качеством. Наш слой разрешает взаимодействовать, как бы общаться через себя, тем геосферам, которые сам разделяет, буфером для которых он является. Таким образом, граница, в которой человек живет, обладает двумя взаимоисключающими качествами: она способна разделять и одновременно обеспечивать взаимодействие тех сред, которые разделяет.

Собственно, так работают, наверное, все границы, даже государственные. Будучи везде «на замке», они открыты на таможенных и контрольных пунктах, открыты, но не во всякое время и не для всех. Иными словами, на границах всегда где-то есть дырки (разрывы) и именно через них по определенным правилам происходит обмен веществом, энергией, информацией и т.д.

Таким образом, фундаментальные свойства граничного слоя, в котором человек живет, можно сформулировать так: запрещать и разрешать, но разрешать не везде и не всегда. Проиллюстрируем это свойство несколькими примерами.

Пример 1.В середине 1970-х годов на поверхности океана была обнаружена так называемая холодная пленка. Увидеть ее существование можно на рис. 1.4 как разрыв температурной кривой. Она была обнаружена при попытках прогнозировать ветровые движения гигантских нефтяных пятен, возникающих при аварийных разливах нефти в связи с разломами крупных танкеров. Оказалось, что так называемый закон Экмана (спираль Экмана) для таких прогнозов «не работает».

Толщина пленки по различным показателям оценивается от 10-20 микрон до 1-2 сантиметров. Для нее характерны очень высокий температурный градиент (2-5°С на 1 см) и неустойчивость водных масс. Для сравнения напомним, что в литосфере средний температурный градиент составляет около 3°С на 100 м глубины. Тепловая и гидродинамическая структура этого тончайшего слоя резко отличается от остальных нижележащих слоев. Это «кожа океана». Она контролирует его вещественный и энергетический обмен с атмосферой. Холодная пленка сохраняет океану жизнь.

Наверное, понимать это надо буквально: как быть или не быть, существовать или исчезнуть.

Однако при возбуждении поверхности океана, появлении на ней волн с гребешками пены на участках обрушения волн пленка рвется, хотя потом восстанавливается довольно быстро – всего за несколько секунд. В возникающих дырах все правила обмена резко изменяются. Обмен активизируется.

Теперь представьте себе бурю на море. Это огромное штормовое пятно. Оно все в барашках волн: есть – нет, есть – нет... – мерцающие разрывы холодной пленки океана. Из маленьких дыр формируется огромная дыра-решето. Она как гигантское сито с перемещающимися и автоматически то открывающимися, то закрывающимися ячейками.

Неправда ли, все это по принципу функционирования напоминает кожу человека. Холодно – и поры сжимаются, жарко – расширяются. Поддерживаются тепловой и водно-солевой режимы организма, регулируются его отношения с внешней средой. По той же схеме регулируется и внутренний тепловой режим.

Пример 2.В качестве аналога поведения холодной пленки океана на суше может быть рассмотрен процесс, получивший в геологии название эрозионно-аккумулятивной деятельности: ветра, рек, водоемов, ледников.

Колебания температуры, атмосферные осадки, ветер, движение водных потоков, льда приводят в действие механизм, который в геологии называют эрозией земной поверхности. Эрозия – размывание, разъедание. Формируются рытвины, овраги, балки, речные и ледниковые долины, различного рода уступы и обрывы. При этом раскрываются находящиеся на глубине слои и геологические тела. Из них на поверхность земли вытекают подземные воды, вынося тепло, растворенные вещества и газы (рис. 1.5).

По существу, вся овражно-балочная, речная и озерная сеть представляет собой сложную систему разрывов (дыр) в самом верхнем слое земной коры. Через них относительно неглубокие области недр нашей планеты взаимодействуют с атмосферой.

Эрозия обязательно сопровождается обратным процессом, называемым в геологии аккумуляцией, т.е. отложением материала. В результате аккумуляции запечатываются прежние разрывы (дыры) на поверхности суши. Одновременно в других местах формируются новые разрывы. Все это очень напоминает штормовое море. Только здесь нет физически реальных волн, и все протекает очень медленно и растянуто во времени. Это естественно, потому что здесь другая по параметрам граница (твердое тело), другой механизм ее изменения. Но... принцип сохранился прежний: разрыв или дыра – есть – нет, ... есть, ... нет и так без конца.

Внешние силы возбуждают границу. Она не выдерживает и, чтобы сохранить свое главное запретительное назначение, дает возможность прорвать себя, но... лишь местами, на отдельных участках. Уступая в частностях, проигрывая отдельные сражения, она выигрывает войну, обеспечивает свое существование. Ломается, но выживает, получает раны, но залечивает их.

Пример 3.На поверхности океана могут возникать дыры и другого рода, в виде смерчей и тропических ураганов. Они изучены довольно хорошо. Разработаны даже их математические модели как природных тепловых машин, в которых нагревателем являются относительно небольшие участки океана, а холодильником служит все окружающее пространство. Представление о структуре тайфуна дает рис. 1.6.

Средняя ширина тропических ураганов достигает нескольких сотен километров, а высота – 6-15 км. Эта природная тепловая машина производит колоссальной интенсивности водообмен между океаном и атмосферой. Она засасывает почти до тропопаузы огромные массы водяного пара, суточный расход которого, судя по интенсивности сопровождающих ураган ливней, близок к годовой норме или даже в несколько раз превышает годовую норму осадков для средних широт.

Яркой иллюстрацией работы такой «машины» могут служить наблюдения за ураганом «Элоиз» (сентябрь 1975 г.). Скорость его поступательного движения составляла около 30 км/ч. Внутренние инерционные волны, вызванные им в водных массах океана, увеличили слой перемешивания с 20 до 60 м и спустя 8 суток достигли максимальной амплитуды (на глубине 500 м она составляла 65 м). Температура поверхности океана в зоне действия этой «машины» понизилась на 1,5°С и в течение еще двух суток поддерживалась на 0,5°С ниже обычной.

Нетрудно увидеть, что тропические ураганы создают на поверхности океана дыры регионального масштаба с планетарным резонансом. В их образовании есть своя периодичность, пространственная привязка и физическая индивидуальность. Но все равно, как и ранее, речь идет о разрывах границы, возникающих при ее возбуждении, хотя уже не ветровом, а тепловом и более мощном, чем штормы и бури.

По своим масштабам и силе тропические ураганы чем-то напоминают извержения вулканов, только они выбрасывают пары воды, а вулканы – в основном магму, пепел, газы и другой материал недр Земли.

Пример 4.Вулканизм – это сложное и многообразное явление природы, с которым человек знаком, как говорят, с незапамятных времен. Но если о крупных ураганах прошлого мы можем судить лишь на основе исторических документов, то результаты прежней вулканической деятельности сохранила сама Земля. Хотя и на протяжении человеческой истории разрушительных для человека извержений было немало.

Для нашего разговора важным является то, что вулканическая деятельность Земли имеет определенную цикличность, связанную с активизацией недр, энергетическим их возбуждением, приводящим к возникновению новых и оживлению старых вулканических дыр в литосфере и выбросу через них расплавов, твердого материала, газов и паров. Представление о строении вулканов дает рис. 1.7.

На рисунке показаны зона возникновения магмы в мантии и неглубоко расположенные резервуары, в которых накапливается магма и которые периодически то увеличиваются в объеме, то сжимаются по мере нарастания и падения активности. Перед извержением лавы происходит подъем земной поверхности и увеличивается ее наклон во внешнюю сторону; после извержения происходят опускание и изгиб поверхности внутрь [Макдональд, 1961].

Как и тайфуны, извержения вулканов – явление впечатляющее, для человека почти космическое. Оно завораживает своей первозданной мощью и ощущением нашей детской незащищенности перед Творцом (рис. 1.8).

В заставке к этому разделу использована блок-диаграмма гейзера Олд-Файтфул в Йеллоустонском национальном парке, иллюстрирующая теорию извержения гейзеров. Здесь иной, чем у вулканов, механизм взаимоотношений между твердой корой Земли и атмосферой, но принцип тот же: дыра открывается, дыра закрывается. И причина прежняя – возбуждение приграничного слоя: нагрев, избыток пара и давления, снятие напряжения с помощью выброса излишков материала.

Возникновение глубинных напряжений в недрах Земли и их снятие имеют разнообразные формы и масштабы. Пожалуй, наиболее известный и грозный для человека механизм такой разрядки связан с землетрясениями. По этому вопросу существует обширная литература, и, при желании, читатель всегда сможет к ней обратиться.

Здесь же, чтобы не выходить за рамки темы, мы только укажем, что земная кора как верхняя часть литосферных плит буквально раздроблена на куски. Трещины и разломы в ней постоянно залечиваются, но затем либо опять открываются, либо являются свидетелями возникновения новых трещин и разломов в ближайших окрестностях. О масштабах развития современных землетрясений можно судить по рис. 1.9, на котором точками показаны их эпицентры.

Представление о древней вулкано-тектонической деятельности на нашей планете может дать рис. 1.10, на котором показаны так называемые нуклеары и крупные кольцевые структуры, выделяемые в последние годы геологами на основе космических снимков, геолого-геофизических и геолого-морфологических данных. Это своего рода каркасные элементы сложных кольцевых структур, обладающие центральной симметрией в плане и сформировавшие первые так называемые сиалические (Сиаль – от слов силициум (кремний) и алюминий – означает преимущественный кремнеалюминиевый состав.) ядра материков.

В их происхождении и формировании еще много нерешенных вопросов. Тем не менее мы решились здесь упомянуть о них, так как геологи «увидели» их на Земле после того, как космические аппараты обнаружили такого рода структуры на других планетах Солнечной системы.

Таким образом, как и следовало ожидать, Земля развивалась по общепланетарным законам и ее взимоотношение с окружающим пространством, с праатмосферой, осуществлялось по кольцевым правилам, вероятно, по правилам возникновения дыр в границе.

По-видимому, принцип формирования дыр, обнаруженный нами для живого слоя, в котором обитает человек, является наследственным и эта наследственность уходит своими корнями в глубины Вселенной.