Движение материков отслеживает телескоп

Любого человека, независимо от того, объездил он все страны и континенты или вообще не покидал своего дома, можно назвать бывалым пассажиром. Все мы с огромной скоростью вместе с Землей летим вокруг Солнца, с Солнечной системой — вокруг центра нашей Галактики, а вместе с нашей Галактикой и вовсе в неизведанные глубины космоса. А вдобавок еще и медленно, всего по нескольку сантиметров в год, дрейфуем по земному шару вместе с тектоническими плитами, на поверхности которых живем.

Зачем нужны космические маяки?

Каждая из тектонических плит занимает несколько тысяч квадратных километров поверхности с расположенными на ней лесами, степями, пустынями… Движутся они за счет взаимодействия различных сил как внутри Земли, так и вне ее.

Дрейфуют эти блоки земной коры, составляющие верхнюю оболочку Земли — литосферу, в разные стороны. Какие-то уходят от прежних соседей, а какие-то сближаются с ними чересчур близко. В результате на границах плит возникают напряжения, проявляющиеся в какой-то момент бурным выходом энергии. В материковой или океанической части коры происходят разнообразные, порой колоссальной силы сдвиги, разломы, сбросы, выбросы, которые оборачиваются землетрясениями, цунами, извержениями вулканов и прочими природными катастрофами.

Люди издавна старались предугадать время наступления таких стихийных бедствий. Существенных результатов достигнуть пока не удалось, и поэтому ученые продолжают работать над новыми методами прогнозов. В последние годы в этот процесс включились и астрономы.

Вспомним: секстант и логарифмическая линейка позволяют штурману корабля достаточно точно определять свои координаты, «привязываясь» при этом к постоянной точке, которая хорошо видна невооруженным глазом, например, к яркой звезде. Почему бы не определять аналогичным образом координаты движущейся материковой плиты? Правда, скорости плит гораздо меньше, чем у корабля, потому точность измерений должна быть несравненно выше.

Что в этом случае может послужить инструментом для измерения, куда и на какое расстояние перемещается зафиксированная точка на земной поверхности? Радиотелескоп, уверены астрономы, точнее, сообща работающая сеть радиотелескопов, оснащенных сложнейшей электроникой и специальными компьютерными программами. А что может сыграть роль реперных точек? Далекие внегалактические радиоисточники — квазары и активные ядра радиогалактик. Относительно этих космических радиомаяков движение той точки поверхности, на которой стоит радиотелескоп, можно отследить с точностью до миллиметра.

Этим занимается геодинамика — новый раздел в науке о Земле, который находится на стыке астрономии, геодезии и геофизики.

Мы едем, едем, едем в далекие края…

Чтобы получить картину движения литосферных плит на всем земном шаре и определить места со слабыми или сильными тектоническими явлениями, десять лет назад ученые разработали международную программу «Геодинамика». Для участия в ней в единую радиоинтерферометрическую сеть объединились радиотелескопы Великобритании, Италии, Швеции, Норвегии, Германии, Финляндии, Китая, Испании, Австралии, Бразилии, США, Японии и Украины.

От нашей страны в этот элитный клуб под названием «Радиоастрономическая станция Simeiz» вошел радиотелескоп РТ-22 Крымской астрофизической обсерватории (КрАО) Министерства образования и науки Украины. Расположен телескоп, оснащенный полноповоротным параболическим зеркалом диаметром 22 метра, на южном побережье Крымского полуострова около поселка Симеиз. Те, кто бывал в Крыму, могли видеть изящную белую чашу зеркала в Голубом заливе.

Благодаря работающим здесь астрономам мы теперь точно знаем, куда движется Крым, расположенный на Евразийской тектонической плите. Он медленно, но верно дрейфует вместе со всей Украиной на северо-восток со скоростью около 32 миллиметров в год. Знать это тем более важно, что всего в 300 километрах южнее Крыма проходит граница Евразийской плиты, которая отмечена Северо-Aнатолийским разломом. Это как раз то место, где происходит подспудная борьба сразу трех тектонических плит: Евразийской, Африканской и Аравийской.

В результате Анатолийский блок движется вдоль разлома на запад, а Аравийския и Африканская плиты толкают его на север. Под этим мощным воздействием южная часть Евразийской плиты претерпевает деформацию. В целом она дрейфует на северо-восток, но в разных ее местах различается и скорость движения, и его направление. Например, относительно центра Евразийской плиты, расположенного возле Бонна, некоторые районы Италии стоят на месте, а некоторые движутся в противоположную от общего движения сторону, на юго-запад.

Литосферные плиты перемещаются не только по горизонтали, но и по вертикали, а также меняют свой наклон. Так, некоторые участки Евразийской плиты возле Венеции опускаются, причем с относительно большой скоростью, а некоторые северные области, например, территория Германии и Швеции, поднимаются. Украина, скорее всего, тоже поднимается на несколько миллиметров в год, во всяком случае, Крым — в этом ученые уверены.

Хотя движение плит по вертикали вызывается комплексом различных факторов, в последние годы в этот процесс немалую лепту вносит глобальное потепление. Таяние огромных массивов льда нарушает установившийся баланс между силами давления льда на земную кору и силами, направленными из мантии Земли. В результате ситуация в местах стыков различных плит меняется, провоцируя изменения климата, гравитационных характеристик планеты, а также возрастание тектонической активности.

Телескоп, дальномер, GPS

— Александр Евгеньевич, к роли космических маяков подходят любые квазары и радиогалактики? — спрашиваю руководителя программы лаборатории радиоастрономии КрАО, кандидата физико-математических наук А.Вольвача.

— Нет, не все. Годятся только компактные космические объекты со стабильным сигналом, которые имеют столь малые собственные движения, что для земного наблюдателя могут выступать в качестве абсолютной математической точки. Поэтому мы исследуем различные квазары и радиогалактики и производим их отбор на своего рода профпригодность: обладающие нужными характеристиками заносятся в специальные международные каталоги.

— Как происходят наблюдения за движением плит с помощью сети радиотелескопов?

— Наводим зеркало радиотелескопа на определенный радиоисточник и записываем исходящий от него сигнал на магнитные ленты. В течение одной 24-часовой сессии, которые проводятся 10—12 раз в год, мы наблюдаем до 200 компактных источников, более или менее равномерно распределенных по небу. И так делает каждый из входящих в сеть радиотелескопов. Затем ленты всех участвовавших в сессии радиотелескопов отсылаются в один из корреляционных центров — Институт Макса Планка в Бонне, Хайстекскую обсерваторию или Военно-морскую обсерваторию США, где производится их техническая обработка. Данные передаются затем в центр анализа, один из которых находится в Главной астрономической обсерватории (ГАО) НАН Украины в Киеве. Здесь полученные результаты анализируют, передают в центр данных, после чего они становятся доступными всем пользователям Интернета.

— Судя по вашему рассказу, это сложная, трудоемкая и кропотливая работа.

— …для выполнения которой необходим радиотелескоп с высоким качеством зеркала, современное оснащение и высококвалифицированный персонал. Чтобы начать наблюдения по международным геодинамическим программам, десять лет назад РТ-22 был модернизирован в рамках сотрудничества между Украиной (КрАО и ГАО) и США (NASA).

— В сеть входят 19 радиотелескопов, которые расположены по поверхности земного шара по принципу то густо, то пусто. Например, на территории России нет ни одного. Влияет ли эта ситуация на результаты исследований?

— Конечно, наличие данных о движении плит в той или иной точке земного шара зависит от того, есть там соответствующие антенны или нет. Действительно, в России сейчас нет антенн, которые работали бы по этой тематике, их ввод только планируется. И если можно сказать, что Крым движется в сторону Новороссийска, то куда движется сама Россия, пока неизвестно.

— А нельзя ли использовать вместо дорогого и сложного метода радиоинтерферометрии другие способы измерений движения земной коры?

— Можно, но эти методы применяются не «вместо», а «в дополнение» — для мониторинга локальных эффектов движения земной коры и регистрации скачкообразных отклонений. РТ-22 является сейчас единственным высокоточным инструментом для этих работ как в Украине, так и странах бывшего СССР. Именно привязка к нему дает возможность использовать другие, менее точные, но более дешевые и простые инструменты. Это лазерные дальномеры и GPS — система глобального позиционирования, которая использует для определения местоположения искусственные спутники Земли. Побережье Турции, например, хорошо оснащено приемниками GPS.

— А как обстоят дела у нас?

— У нас сейчас есть РТ-22, две лазерные станции и пост измерения уровня моря — все это вместе взятое образует геодинамический полигон «Симеиз—Кацивели». О такой концентрации измерительных инструментов мечтают многие зарубежные институты. В Украине разработана программа «Региональная система геодинамического и экологического мониторинга Крыма» (научный руководитель академик НАН Украины Я.Яцкив). В соответствии с ней в Евпатории, в Симферополе и еще в нескольких местах Крыма намечено ввести в строй GPS-станции. После этого полуостров будет одной из самых изученных в этом отношении территорий.

Проблема Крыма состоит в том, что хотя в общем он движется на северо-восток, не исключено, что разные его части конфликтуют между собой. Но выяснить это можно будет только в результате дополнительных комплексных исследований. Тогда мы приблизимся к возможности прогнозирования на территории полуострова землетрясений и оползней и решению вопроса о возможности строительства здесь атомной электростанции.

* * *

Сейчас для построения планетарной геодинамической модели движения литосферных плит данных не хватает. Однако ученые не сомневаются, что через какое-то время она будет создана. И тогда мы узнаем, когда и где ожидать проявления тектонической деятельности Земли и как изменится во времени облик ее материков и океанов.