Отношение диаметра к глубине кратера. Отношение глубины кратера к высоте центральной горки

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:

Собственные опыты к гипотезе падения.

Из приведенной выше литературы видно, что представление о подробностях явлений падения страдает еше большой неопределенностью, что и является причиной частых недоразумений и противоречивых взглядов. Неопределенность эта объясняется почти полным отсутствием наблюдений над происходящими при падении явлениями и образующимися при этом формами. Немногие опыты, сделанные до сих пор в этой области, совершенно несистематичны и вряд ли могут служить опорой гипотезе. Чтобы восполнить этот пробел, я произвел зимою 1918/19 г.г. в Марбургском Физическом Институте систематический ряд опытов над кратерами падения, и сейчас вкратце изложу полученные результаты 3).

Материалом для опытов служил мне цементный порошок— как для основной, так и для падающей массы. Употребление такого рыхлого порошка представлялось удобным потому, что бросался он рукою, и, значит, живая сила падающего тела была чрезвычайно мала по сравнению с процессами на луне. Чтобы в таких условиях все-таки получить сходные результаты, нужно, конечно, соответственно уменьшить преодолеваемую этой живой силой молекулярную силу сцепления того вещества, которое подвергалось ударам. Этим и объясняется, почему был взят такой рыхлый порошок.

Было бы поэтому неверно сделать из моих опытов тот вывод, что поверхность луны состоит из порошковидного вещества: порошок в опыте соответствует твердым породам на луне, схожим с земными породами. Цемент был особенно удобен потому, что получавшиеся в нем кратеры можно было зафиксировать без изменения формы; для этого нужно было только осторожно окропить поверхность водой и на следующий день, когда она отвердевала, пропитать водой весь препарат. Для набрасывания порошка я всегда пользовался столовой ложкой; на большинство кратеров пошло пол-ложки, а на самый крупный, 12-ти см. в диаметре, пошла полная ложка с верхом. Когда основная масса бывала слишком плотно утрамбована, кратеров не получалось. Но когда она бывала достаточно рыхлой, всегда получалось кратеровидное углубление.

Вначале я получал таким путем только кратеры без центральной горки; но под конец показывались и хорошие центральные горки в тех опытах, при которых основная масса случайно находилась в очень плоских бумажных коробках и поэтому была не толще, чем в 3/2 или 1 см. Это привело к установлению того важного факта, что центральная горка появлялась всегда, когда толщина слоя основной массы не превышала, примерно, 1/10 диаметра кратера. Так как эти тонкие куски цемента при затвердевании большею частью лопались, то снизу подкладывался еще один слой цемента, толщиною в несколько сантиметров, плотно прижатый наложенным на него куском бумаги и служивший, в таком виде, твердой подставкой. На нее затем насыпался рыхлый слой, толшиною в 1/2 см., который и представлял собою основную массу. Из такой основной массы получился ряд кратеров с центральной горкой, обнаруживающих, с первого же взгляда, большое сходство с лунными кратерами, как это видно на рис. 3 и 4.

Чтобы исследовать это сходство и в числовом отношении, был тщательно измерен профиль 18 таких кратеров с центральной горкой, что привело к следующим величинам для диаметра d, высоты кольцевого вала го, дна кратера Ь и центральной горки г; высоты взяты по отношению к уровню окружающей кратер площади (см. таблицу на стр. 30, где все величины даны в миллиметрах).

Отношение диаметра к глубине кратера ~ в общей средней нашего ряда равно 6,2; для более мелких кратеров, в среднем в 53 млм. в диаметре, оно несколько меньше, именно — 5,6, для более крупных, в 82 млм. в диаметре, оно несколько больше, именно — 6,9. В семи случаях мы имеем величину, большую 7, максимальная величина равна 10,3. У лунных кратеров наименьшая величина для этого отношения есть 7, в девяти случаях она ниже 10, чаще всего она равняется 17. Наибольшая величина этого отношения на луне равна 70; но такие большие числа встречаются только для кратерных морей или таких цирков, у которых глубина кратера сравнительно сильно была уменьшена наполнившей его лавой. Эти образования, в которых играют роль явления плавления, не могут, конечно, непосредственно сравниваться с нашими опытными кратерами. Это особое положение больших лунных кратеров характеризуется также открытой Э б е р т о м закономерностью, в силу которой глубина кратера всегда стремится у них к постоянной, независимой отразмеров кратера, величине в 3,5 клм.,—величине, которая явным образом соответствует изостатической разности высот между твердой корой луны и уровнем жидкой лавы, аналогично разности уровней между'континентальными глыбами и дном морей на земле. С более мелкими лунными кратерами, которые не были заполнены лавой, наши опыты согласуются вполне удовлетворительно, и, в частности, отношение — возрастает и на луне вместе с величиной кратера

Еще более полное совпадение обнаруживается при сравнении других найденных величин. Для отношения глубины кратера к высоте вала которое у земных вулканов, разумеется,

Далее, отношение глубины кратера к высоте центральной горки у в наших опытах равно 3,3, т-е. центральная горка подымается только до нижней трети глубины кратера. Для луны это отношение, по Э б е р т у, равно 2,9. Отдельные величины варьируют у нас от 1,8 до 6,4, на луне>—от 1,5 до 9, 4. Но в обоих случаях центральная горка никогда не достигает высоты вала, а над уровнем окружающей местности поднимается—на луне в шести случаях (из 19), а в наших опытах в трех случаях (из 18); в среднем ее вершина и там, и здесь оказывается значительно ниже этого уровня. Замечание Эберта: «таким образом, вершина центральной горки не всегда оказывается ниже среднего уровня, как предполагалось раньше» (ср. Sch m kit, «Der Mond> S. 60), относится, следовательно, в такой же мере и it нашим опытным кратерам.

Для правильной оценки этих почти полных числовых совпадений важно заметить, что опыты производились нами без знания чисел Эберта, которые были привлечены только после окончательного выяснения результатов опытов. При таких условиях эти опыты являются сильной опорой для воззрения, что лунные кратеры образовались, благодаря падению тел.

Ряд специальных опытов должен был, далее, выяснить, что делается с падающей массой, и каково строение центральной горки. Для этой цели в качестве падающей массы был взят гипсовый порошок, который хорошо отделяется от се рого цементного порошка основной массы. В получавшихся при этом кратерах гипсовый порошок покрывал всю их внутрен ность, до гребня кольцевого вала, замкнутым, равномерно тонким слоем. Сам кольцевой вал состоял из цемента, ра- диально вытесненного кнаружи; гипсовый слой выстилал только его внутренний склон и оканчивался наверху изломом, который указывал, что кольцевой вал при своем возникновении был выше, но его верхняя часть была выброшена нарул{у. Это подтверждалось многочисленными отдельными кусочками гипса, которые лежали далеко за пределами кратера прилипшими к более крупным кускам цемента. Эти факты объясняют, почему у кратеров падения избыток кольцевого вала в общем равен изъяну кратера, как это уже было установлено Шрэтером для лунных кратеров. Падающая масса—именно потому, что она распространяется тонким слоем—играет самую незначительную роль и приблизительно компенсируется выбросами. Смотря по преобладанию того или другого, что зависит, между прочим, и от скорости падения, может преобладать избыток или изъян. Взгляд Эб ер та, что частое преобладание изъяна является веским доводом против гипотезы падения, лишен поэтому основания. Он нашел, что из 92 лунных кратеров у 28 преобладает избыток, а у 64—изъян. Я сомневаюсь, чтобы отсюда можно было сделать другой вывод, кроме того, что избыток и изъян приблизительно уравновешивают друг друга, как этого и следует ожидать при гипотезе падения.

На строение центральной горки наши опыты тоже проливают свет. При рассечении некоторых опытных кратеров только что описанного рода оказалось, что гипсовый слой внутри кратера был почти везде одинаковой толщины, в частности, и на центральной горке он был лишь немного толще. Значит, последняя не образовалась целиком из вещества падающего тела, но состояла из цемента основной массы и была лишь прикрыта гипсовым слоем. Далее выяснилось, однако, что на ее образование пошел только верхний, рыхлый слой основной массы, но никак не нижний, плотно сжатый слой цемента; это было доказано последующими опытами, при которых между этими двумя слоями основной массы был насыпан слой киновари (см. разрез на рис. 5). Этот слой киновари лежал нетронутый под центральной горкой.«В самой же нижней кольцеобразной части кратера рыхлый верхний слой был удален нацело, так что здесь гипс лежал прямо на киновари. Это дает нам возможность вполне отчетливо представить себе происхождение центральной горки. Вертикально ниспадающая масса теряет при ударе свою прежнюю связность, ее частицы получают радиальные ускорения и целиком удаляют из самой нижней кольцеобразной области кратера рыхлую часть основной массы; сама же центральная горка, имеющая вид конуса, состой! из той части этого рыхлого слоя, которая, благодаря своем]- центральному положению, не получает радиального ускорения, а только сжимается. Это сразу объясняет нам, почему центральная горка в среднем остается даже ниже уровня окружающей поверхности; дело в том, что она образована из существовавшего материала, а не насыпана сверху. Так объясняется одно валшое свойство лунных кратеров, которое в точно таком же виде появлялось и в наших опытах.

Теперь мы можем также понять, почему для образования центральной горки необходимо, как это показал эксперимент, чтобы кратер своей нижней частью упирался в твердое основание. В самом деле, не будь последнего, центральная часть основной массы могла бы под влиянием удара опуститься вниз. На луне этим объясняется отсутствие центральных горок у таких кратеров, у которых кора была пробита насквозь, т.-е. у кратерных морей и у самих морей, так как здесь не было твердого основания. Наоборот, кратеры более позднего происхождения, образовавшиеся только после полного затвердения лавовых масс, имеют центральные горки и на морях.

Опыты обнаружили еще другие явления, которые также могут служить подтверждением для гипотезы падения. Иногда появлялся — повидимому, вследствие деления падающей массы—не простой центральный конус, а центральная цепь. В этих случаях следы в окрестностях кратера показывали очень ясно, что перпендикулярно к центральной цепи выбросы были сильнее, чем в ее направлении, так что все образование получало биполярное расположение по схеме рис. 8т в направлении центральной цепи преобладала концентрическая структура—концентрические валы, а в перпендикулярном к ней направлении—радиальная—лучы выбросов.«На рис. 6 изображен один из этих кратеров, на которые я обратил внимание также лишь после окончания опытов. Как известно, такое же явление наблюдается и у лунного кратера Коперник, у которого имеется проходящая с востока на запад центральная цепь: и здесь в направлении от севера к югу преобладает радиальное, а от востока к западу—концентрическое строение.

Другой ряд опытов был проделан с вязкой цементной массой, при чем и здесь падающее тело бралось из того ate вещества. Среди получавшихся кратеров некоторые по внешнему виду были особенно похожи на лунный кратер Архимед. Как у этого последнего, так и здесь кольцевой вал был двойным и состоял в своей внутренней части из вещества упавшего тела, ко- Рис. 8. Схема торое покрывало всю внутренность кратера структуры тонким слоем и заканчивалось в форме внутрен- тера падения, него кольцевого вала. Внешний кольцевой вал состоял, наоборот, из оттесненного в сторону вещества основной массы. Выбрасываний здесь не было никаких. Эти опыты подтверждают, повидимому, и без того весьма вероятное предположение, что кратер Архимед образовался в такое время, когда Море Дождей еще не окончательно затвердело. В том же веществе при очень косом ударе можно было получать грушеобразные кратеры, а при выбрызгивании из ложки—также кратерные ряды и борозды, имеющие большое сходство с соответствующими образова ниями на луне.

Для воспроизведения систем лучей высыпалось пол-ложки (столовой) гипсового порошка на лежащий на полу кусок черного картона. Лучи гипсовой пыли, длиною часто больше, чем в два метра, располагались тогда в форме системы лучей, очень похожей на соответствующие лунные образования (см. рис. 7). Кратера таким путем, правда, нельзя было получить, но другими опытами с пылевыми кратерами уже. были доказаны случаи сильных выбрасываний такого рода

К содержанию книги: Вегенер. Происхождение Луны и лунных кратеров

Последние добавления:

КЛИМАТЫ ПАЛЕОГЕНА И НЕОГЕНА

КАМЕННЫЕ ДОКУМЕНТЫ

СТРАТИГРАФИЯ И ТЕКТОНИКА ТИТОН-ВАЛАНЖИНСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ РАЙОНА БАЙДАРСКОЙ КОТЛОВИНЫ В КРЫМУ

СИХОТЭ-АЛИНЬ

Вегенер. Происхождение континентов и океанов

ЛУНА И ЛУННЫЕ КРАТЕРЫ

Отношение диаметра к глубине кратера. Отношение глубины кратера к высоте центральной горки