Катастрофы в природе: вулканы. Гипотезы, факты, причины, последствия

В противоположность пифагорейцам древнегреческий учёный Аристотель не веря в существование подземного огня источником силы считал Солнце. Он полагал, что атмосферные вихри внедряются в подземные пустоты, где они усиливаются, а когда прорываются на поверхность, то вызывают землетрясения и извержения вулканов.

Согласно космологии Аристотеля огню во Вселенной отводилось место над сферой воздуха. Он утверждал, что сухое, дымообразное испарение, является причиной образования в атмосфере ветров. Оно не только проникает в земные пустоты извне, но и зарождается в её недрах. Когда же это испарение, стремясь вырваться наружу, встречает на пути препятствие, например, в виде моря, это приводит к гигантскому сдвигу земных пластов и сотрясению суши. Здесь важным было то, что одним из первых Аристотель начал искать объяснение наблюдаемых явлений не в действии сверхъестественных сил, а в материальном устройстве мира.

Древнегреческий географ и историк Страбон считал вулкан Сольфатара около Неаполя входом в Ад. По его мнению, вулканы были клапанами для выпуска скапливающихся в земных недрах паров, предохраняющих Землю от частых и сильных землетрясений.

Под впечатлением от сильного землетрясения разрушившего Помпеи в 62 (63) году римский философ Луций Сенека вслед за Аристотелем полагал, что причиной землетрясений и ураганов являются не испарения из глубин, а движущийся воздух, попавший в подземные пустоты, сжатый и ищущий выхода на поверхность.

«Ты спросишь, чего ради я поместил землетрясения в тот же раздел, что и громы и молнии? Дело вот в чем: землетрясение происходит от духа; дух же есть приведенный в движение воздух, который проникает под землю, но рассматривать его следует, тем не менее, не под землей, а там, где ему положено быть по природе». Сенека «О громах и молниях» 62—63 годы.

В своих письмах к Тациту Плиний Младший рассказывает об извержении Везувия в 79 году, свидетелем которого он был: «24-го августа около часа дня в стороне Везувия показалось облако необычайной величины… по своей форме оно напоминало дерево, именно сосну, ибо оно равномерно вытянулось вверх очень высоким, стволом и затем расширилось на несколько ветвей. Спустя некоторое время на землю› стал падать дождь из пепла и куски пемзы, обожженные и растрескавшиеся от жары; море сильно обмелело. Между тем из Везувия в некоторых местах вырывалась, широкие языки пламени и поднимался огромный столб огня, блеск и яркость которых увеличивались вследствие окружающей темноты».

Вулканические извержения и землетрясения тесно увязывались между собой, поскольку считались родственными явлениями, но не всегда. Плиний Младший называет Этну, Химеру в Ликии и другие вулканы горящими связывая их с такими явлениями, как горение нефтяных источников или залежей битума и серы. Он полагал, что ветер во время сильной бури нагнетается в земные недра, где уплотняется и, откуда пытается вырваться на поверхность. Из-за этого земная поверхность сотрясается на огромных участках. Когда давление увеличивается настолько, что земная кора не может его выдержать, ветры вырываются наружу, порождая бури и дожди из искр и пепла.

«Когда мощный поток движущегося воздуха заполнит пустоты в глубине земли и начнёт метаться в поисках выхода, он всё чаще и чаще сотрясает своды своего убежища, над которыми иногда могут располагаться города. Они тоже сотрясаются: иногда падают дома, иногда же удары настолько сильны, что падают стены, поддерживающие кровлю подземной полости, обрушиваясь в это подземелье и увлекая за собой в немыслимую глубину целые города». Луций Сенека «О землетрясении», 62—63 годы.

Сменившее Пантеон языческих богов единобожие с христианской идеей об Аде не способствовало развитию представлений об устройстве мира. Вплоть до Средних веков догадки греко-римских мыслителей древности о физической природе вулканических процессов уступали религиозным догматам, были забыты и не принимались во внимание.

Только в XVII веке основатель классической механики английский учёный Исаак Ньютон объясняя вулканизм пришёл к идее выдвинутой римскими учёными за тысячу лет до него. Он обнаружил, что соединение железа и серы приводит к выделению большого количества тепловой энергии и, следовательно, эта реакция лежит в основе вулканической активности.

Тем не менее, многие современники Ньютона, такие как философ и математик Рене Декарт (1596—1650), а затем Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646—1716) продолжали развивать теорию о божественном происхождении материи и мировых вихрях. Они считали, что материки и моря, горы и долины создаются разломами в земной коре окружающей некий центральный огонь внутри планеты.

По Лейбницу вскоре после образования земной коры произошло её растрескивание. Внутрь Земли по трещинам с поверхности проникла вода. Её соприкосновение с раскалёнными недрами вызвало глобальную катастрофу. Земные пласты опрокинулись, а наводнения намыли осадки на поверхности. Лейбниц рассматривал сейсмическую и вулканическую активность Земли как продолжение этой вселенской катастрофы.

В 1650 году первое обстоятельное описание вулканов на Земле привёл голландский географ Бернхард Варен в трактате «Geographia Generalis» (Всеобщая география). Ему удалось составить систематизированное описание земного шара на основе имевшихся на тот момент данных. Варен рассматривал земной шар как жилище человека и стремился дать его максимально точное, научно-достоверное описание, а также показать связь между отдельными явлениями природы в их географическом распространении.

По книге Варена в Англии Исаак Ньютон читал курс географии и дважды её издал в своей редакции. В 1718 году книга Варена издана в Москве по указанию российского императора Петра I как учебник для геодезистов и морских штурманов Навигацкой школы.

Раскрытие тайны возникновения вулканов стало возможным только после появления научных представлений о внутреннем строении Земли. Оно дало ключ к пониманию происходящих на земной поверхности геодинамических явлений, горообразования и тектонического процесса. Исследования в области геохимии, литологии, тектоники плит и термодинамики в первой половине XX века в общих чертах объяснили происхождение земного вулканизма. В свою очередь, регистрация сейсмических колебаний от землетрясений позволила построить модель внутреннего строения Земли, определить места концентрации очагов землетрясений которые совпали с зонами активной тектоники и вулканической деятельности.

Свой отсчёт изучающая вулканы наука – вулканология ведёт с момента открытия в 1842 году первой в мире вулканологической обсерватории на Везувии. В 1911 году обсерватория создана на вулкане Килауэа на Гавайских островах, а затем они появились в Индонезии и Японии. В 1934 году Академия наук СССР приняла решение организовать вулканологическую станцию на Камчатке.

В России во многом интерес к исследованию вулканов Сибири, Дальнего Востока, Сахалина и Камчатки связан с научной, общественной и писательской деятельностью академика Владимира Обручева. Он автор научно-фантастических книг «Плутония» и «Земля Санникова», повествующих об экологических нишах образовавшихся внутри Земли и на вымышленном вулканическом острове в Северном Ледовитом Океане.

В 1962 году был образован Институт вулканологии ДВНЦ АН СССР в Петропавловске-Камчатском. В 1976 году в распоряжение Института вулканологии поступило научно-исследовательское судно «Вулканолог» для исследования подводного вулканизма и сейсмической активности в Тихом океане. Морские научные экспедиции судна привели к важным открытиям. Было исследовано морское дно Курило-Камчатского региона, составлены тектонические карты, обнаружены и описаны сейсмоактивные разломы на морском дне. Был открыт Массив Вулканологов около Командорских островов и обнаружен действующий подводный вулкан Пийпа.

В середине прошлого века научная и популяризаторская деятельность французского геолога, вулканолога, писателя и кинооператора Гаруна Тазиева способствовала пробуждению общественного интереса к вулканологии. К этому времени она уже была признана как отдельная отрасль науки, ведущая свои исследования на стыке географии, геологии, геоморфологии, тектоники, геофизики, геохимии, петрографии и других наук.

По сравнению с прошлым арсенал средств изучения Земли сегодня значительно расширился. Вулканические образования исследуются различными методами с использованием мощных вычислительных средств. Находящиеся на земной орбите приборы позволяют осуществлять глобальный мониторинг состояния атмосферы, биосферы, гидросферы и поверхности Земли. Наземные, воздушные, подводные автоматические системы дали возможность исследовать ранее недоступные для непосредственного наблюдения вулканические образования, а видеотехника получить представление об их форме и расположении.

Беспилотные аппараты – дроны позволяют осуществлять аэрофотосъёмку вулканов с высоким качеством цветных изображений и др. Спутниковый мониторинг позволяет оценивать экологическую ситуацию на обширных территориях, отслеживать последствия землетрясений, извержений вулканов, обвалов, оползней, селей, снежных лавин, абразии, эрозии, состояние ледяного покрова планеты и многое другое. Его эффективность доказана многолетними работами на пилотируемой орбитальной станции «Мир» (1986—2001), Международной космической станции (действует с 1998 года) и автоматическими космическими станциями ЕС, Китая, России, США и Японии.

Спутниковые изображения выполняются в различных частях электромагнитного спектра. Так, оптико-электронные спутниковые системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) позволяют получать пространственную информацию о земной поверхности и способны распознавать пассивное отраженное излучение земной поверхности в видимом и инфракрасном диапазонах. С помощью радарной съёмки (SAR) строятся различные карты рельефа не только земной поверхности, но и других планет Солнечной системы. Этот метод позволяет наблюдать состояние поверхности сквозь облачность и в тёмное время суток, что особенно важно для мониторинга ледовой обстановки во время полярной ночи и др.

Спутниковые системы навигации типа GPS (Global Positioning System), пройдя сложный путь от военных разработок, сегодня дают возможность определять местоположение объектов на земной поверхности и в околоземном космическом пространстве. Проводить исследование современных движений земной коры и многое другое.