big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Образование светлых лучей

Одной из особенностей лунной поверхности являются лучистые кратеры, число которых на видимой стороне достигает трехсот. Особенно богатые системы лучей обнаружены у кратеров Тихо, Аристарх, Коперник, Кеплер, Прокл и др.

Лучи как бы нанесены тонким покровом поверх самых различных пород, слагающих окрестности кратеров. Они не отбрасывают теней, что, по-видимому, свидетельствует о небольшой их мощности. Лучи имеют преимущественно радиальное направление и простираются на весьма большие расстояния, иногда превышающие 1000 км. Они могут равномерно покрывать окрестности кратеров либо иметь преобладающее направление. Как правило, лучи имеют более светлую окраску. Происхождение лучей не имеет общепризнанного объяснения, но наиболее часто их принимают за следы брызг или мелко измельченные породы, выброшенные в процессе образования кратеров.

Все эти особенности лучей, как и их происхождение, находят удовлетворительное объяснение, если причиной вулканизма являются мощные выбросы водных растворов минеральных веществ из дренажной оболочки Луны.

Как известно, вулканические извержения происходят в порядке многократных актов. Одни из них более интенсивны, другие менее, но в среднем каждый вулкан имеет свои отличительные особенности как по силе, так и по выбрасываемому материалу. В соответствии с различной интенсивностью выброса струя растворов в условиях поверхности Луны может уходить на весьма большие расстояния, которые несоизмеримы с расстояниями, достижимыми в земных условиях. Критическое давление водяных паров равняется 225 атм. Такое давление способно выбросить струю воды со скоростью свыше 200 м/сек. В земных условиях струя воды выбрасываемая таким и значительно более высоким давлением не преодолеет расстояния, превышающего первые сотни метров. Совсем иные расстояния при этой же начальной скорости будут преодолевать тела в условиях Луны, причем независимо от их плотности и формы, ибо они не будут встречать сопротивления отсутствующей там атмосферы.

Максимальная дальность выбросов, образующихся как при вулканическом извержении, так и при ударе метеорита, зависит от начальной скорости, а также от угла, под которым выброс направлен. Как известно, угол максимальной дальности выбросов на плоскости равен 45°, но при выбросах на Луне, когда дальность соизмерима с радиусом шара, этот угол определяется отношением критической, круговой скорости к начальной скорости выброса. В условиях Луны, где притяжение Земли и особенно совместное притяжение Земли и Солнца в полнолуние существенно уменьшают круговую скорость, которая также зависит от расстояния от Луны до Земли, максимальная дальность изменяется и в зависимости от изменений круговой скорости.

Колебания значения круговой скорости от перечисленных факторов, по подсчетам, достигают 300—400 м/сек.

В табл. 40 приведены максимальные дальности выбросов в зависимости от начальной скорости как для Земли, так и для Луны. Расчет угла максимального выброса сделан по формулам.

Если рассматривать образование кратеров и цирков Луны как результаты выбросов водных растворов из дренажной оболочки, то важно знать, возможны ли необходимые начальные скорости выбросов, происходящих под давлением водяных паров, нагретых до 374—450° С. Давление паров воды, нагретой в замкнутом пространстве до критической температуры (374° С), равняется 225 атм. Давление паров над растворами, нагретыми до ~450° С, по-видимому, превосходит 300 атм. Скорости истечения жидкости, если их считать по уравнению V=√2gh, в зависимости от давления достигают следующих значений:

Как показывают эти данные и данные табл. 40, для образования вулканических кратеров и даже наибольших цирков начальные скорости должны быть равны 300—400 м/сек. Такие скорости выброса обеспечиваются давлениями 300—500 атм, которые могут существовать в дренажной оболочке Луны и могут длительно поддерживаться температурой и проницаемостью оболочки во время извержения. Для образования светлых лучей, длина которых превышает 1000 км, необходима начальная скорость истечения жидкости до 1000 м/сек (см. табл. 40). Такая скорость обеспечивается давлением 5000 атм. Если дренажная оболочка Луны находится, как и в недрах Земли, на глубине 15—30 км, то в ней давление в 5000 атм невозможно, поскольку вес слоя пород в 15 км при плотности 3 г/см3 создает давление в условиях Луны только 750 атм. Однако появление светлых лучей вокруг крупных и наиболее молодых цирков можно объяснить и не прибегая к допущению о наличии в дренажной оболочке давления свыше 250—300 атм. Приведенные в табл. 40 начальные скорости посчитаны для случаев истечения жидких растворов в зависимости от давления. Но кроме жидких растворов из устья вулкана выбрасываются массы твердого вещества в виде глыб и осколков различных размеров, которые могут во много раз превышать размеры глыб, выбрасываемых земными вулканами. Такие выбросы, конечно, могут образовать то множество средних и мелких воронок, которое всюду обнаруживается на Луне.

Наряду с жидким и твердым веществом из вулканического жерла выбрасываются также и массы газообразного вещества и водяных паров. Начальные скорости масс газопаровых выбросов при давлениях до 200—300 атм могут превышать 2000—2500 м/сек, и, следовательно, паровые выбросы в принципе могут уходить от устья кратеров не только на расстояния 1000—1500 км, но и достигать первой и второй космических скоростей. Но если твердые и даже жидкие выбросы в условиях полного вакуума могут уходить на любые, определяемые начальной скоростью, расстояния, то выбросы паров и газов вследствие вакуума не могут сохранять начальную скорость и уходить на расчетную дальность. Газовые и особенно паровые выбросы, уходя от устья вулкана, претерпевают большое расширение, и, по-видимому, даже при выбросах масс, измеряемых сотнями и тысячами тонн, только некоторая часть паров, охладившаяся до жидкого состояния и до замерзания, продолжает движение по направлению выброса.

Но чтобы эти далеко уходящие растворы могли образовать систему светлых лучей, необходимо движение определенных порций выбрасываемых масс по радиальным направлениям вместо более естественного вертикального.

Одной из наиболее вероятных причин образования радиальных струй при вулканических извержениях представляются случаи остановки выбрасываемых из глубин огромных каменных глыб.

Такие глыбы могут останавливаться в самом верху и, почти полностью закрывая выход пару, направлять его струями сквозь относительно небольшие зазоры и щели по радиальным направлениям. Чисто паровые струи в результате расширения и охлаждения превратятся в относительно небольшое количество мелкого порошкообразного остатка, который, выпадая на поверхность Луны, оставит на ней тонкий слой частиц, состоящих преимущественно из щелочных силикатов, которые являются наиболее растворимыми в водяном паре. Такой покров должен обладать повышенной отражательной способностью и, следовательно, он удовлетворяет требованию повышенной светимости, которой обладают лучи, обрамляющие кратеры.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.