Наука Плоского мира Пратчетт Терри
– Да.
– А ты хорошо подумал?
– Да.
– У меня возник еще один вопрос, – сказал Ринсвинд.
– Пожалуйста.
– Ты действительно в этом уверен?
– Да! – рявкнул Думминг. – А хоть бы и были, они же все равно нематериальны.
– Но не для меня.
– И для тебя тоже! Я же все объяснил! Даже если за тобой огромная зубастая тварь погонится, это тебе ничем не угрожает.
– Еще один вопрос.
– Ну?
– В этом костюме предусмотрена уборная?
– Нет.
– Потому что если огромная зубастая тварь погонится за мной, уборная там точно возникнет.
– В этом случае тебе достаточно будет сказать слово, и мы тут же вернем тебя обратно и проводим в сортир, – сказал Думминг. – Пожалуйста, не волнуйся. Вот этот джентльмен поможет тебе… эээ… влезть в костюм. А потом мы начнем…
Пока на сопротивляющегося профессора натягивали мерцающий, потусторонний костюм, Аркканцлер рассеянно подошел поближе.
– Я вот о чем подумал, Тупс… – произнес он.
– О чем, сэр?
– По-видимому, нет ни единого шанса, что где-то там, в Проекте, существует жизнь?
Думминг изумленно посмотрел на Аркканцлера.
– Ни единого, сэр! Этого просто не может быть. Там имеется лишь косная материя, подчиняющаяся нескольким довольно необычным правилам, и только. Возможно, этого достаточно, чтобы получить предметы… даже крутящиеся и красиво взрывающиеся, но нет никакой возможности развить что-нибудь сложно организованное вроде…
– А Казначея, к примеру, можно?
– Боюсь, Казначея тоже не получится, сэр.
– А он ведь не слишком-то и сложен, между нами говоря. Если бы только удалось отыскать попугая, разбирающегося в арифметике, можно было бы отправить старину Казначея на пенсию.
– Нет, сэр. Там нет ни казначеев, ни даже травки с муравьями. С таким же успехом можно пытаться настроить пианино, кидаясь в него булыжниками. Жизнь не возникает с бухты-барахты, сэр. Это вам не камни, нарезающие круги в пустоте. Но зато и чудовищ там не встретится.
Две минуты спустя Ринсвинд осторожно приоткрыл глаза и обнаружил, что они, то есть глаза, находятся где-то в совершенно другом месте. Они смотрели на что-то красное и зернистое. А еще там было тепло.
– По-моему, ничего не получилось, – сказал он.
– Ты должен увидеть ландшафт, – шепнул Думминг ему на ухо.
– Вокруг только краснота.
Послышался приглушенный шепот, а затем голос произнес: «Извини, профессор. Плохо прицелились. Подожди-ка, сейчас мы вытащим тебя из кратера вулкана».
В лаборатории факультета Высокоэнергетической Магии Думминг Тупс отодвинул слуховую трубку от уха. Остальные волшебники слышали лишь жужжание, словно там застряло какое-то рассерженное насекомое.
– Какой странный язык, – с легким удивлением сказал Думминг. – Ну что ж, давайте вытащим Ринсвинда и немного подкрутим время…
Он снова приставил трубку к уху, прислушался и объявил:
– Говорит, там дождь накрапывает.
Глава 18
Воздух и вода
ВСЕ ЖЕ УДИВИТЕЛЬНО, как жестокие физические законы позволяют существовать такому изменчивому явлению, как жизнь. Нельзя осуждать наших волшебников за то, что они не смогли предугадать появление на голых камнях Круглого мира живых существ. Однако Здесь Внизу не слишком отличается от Там Наверху, как может показаться с первого взгляда. Прежде чем рассуждать о жизни, нужно обсудить еще две особенности нашей планеты, а именно – атмосферу и океаны, без которых жизнь, наверное, не могла бы возникнуть. Впрочем, если бы не сама жизнь, атмосфера и океаны были бы совсем другими.
Существование атмосферы Земли неразрывно связано с ее океанами на всем протяжении ее истории. Действительно, океаны при желании можно рассматривать как наиболее плотный слой атмосферы. Океаны и атмосфера развивались вместе, оказывая друг на друга взаимное влияние, и даже сегодня такое чисто атмосферное явление, как погода, во многом зависит от происходящего в океанах. Одним из новейших веяний в прогнозе погоды стал учет возможности океанов поглощать, переносить и отдавать тепло и влагу. В каком-то смысле то же самое можно сказать и о материках, которые эволюционировали и существуют в тесном взаимодействии с воздухом и морями. Но связь между океанами и атмосферой сильнее.
Земля и ее атмосфера совместно конденсировались из того же первичного газопылевого облака, что и Солнце со всей остальной планетарной системой. Грубо говоря, наиболее плотные материалы погрузились в центр сжимающегося сгустка материи, став нашим нынешним приютом, а более легкие – остались сверху. Конечно, было и есть много всего иного, так что Земля – это не просто серия концентрических оболочек, расположенных в порядке от тяжелой к легкой, тем не менее в принципе общее представление о закономерном распределении твердых, жидких и газообразных веществ имеет смысл. По мере того как остывали расплавленные земные породы, зарождающаяся планета оказывалась окутанной первичной атмосферой.
Почти наверняка она сильно отличалась от нынешней, представляющей собой смесь газов (главными из которых явлются азот, кислород и инертный аргон), а также их соединений (углекислый газ и водяной пар). Изначальная атмосфера отличалась от облака, из которого она сконденсировалась, это не было всего лишь типичным образцом окружающей планету среды. Тому нашлось несколько причин. Вопервых, твердая планета и газовое облако удерживают различные газы. Вовторых, планета может с помощью химических или ядерных реакций, а также других физических процессов самостоятельно генерировать газы, которые также накапливаются в атмосфере.
Изначальное облако было представлено в основном водородом и гелием, то есть самыми легкими химическими элементами. Скорость, с которой движутся молекулы, зависит от ее массы: увеличивая массу в 100 раз, молекула начинает двигться примерно в десять раз медленнее. Все, что движется со скоростью, превышающей вторую космическую скорость (для Земли это составляет свыше 7 миль в секунду, или 11 км/с), может преодолеть притяжение планеты и унестись в космическое пространство. Следовательно, молекулы, чья молекулярная масса (сумма атомных весов всех атомов, составляющих молекулу) меньше 10, должны были исчезнуть из атмосферы Земли. Молекулярная масса водорода – 2, гелия – 4, поэтому сложно рассчитывать, что эти элементы обнаружатся где-то неподалеку, хотя в космосе они распространены повсеместно. Другими наиболее широко представленными типами молекул в первичном газовом облаке являлись метан, аммиак, вода и неон, чьи молекулярные массы превышают 10. Похожую картину мы можем наблюдать в окрестностях таких газовых гигантов, как Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Разница в том, что они куда массивнее Земли, поэтому вторая космическая скорость там выше, а следовательно, в их атмосфере задерживаются и такие легкие газы, как водород и гелий. Правда, у нас нет полной уверенности, что четыре миллиарда лет назад атмосфера Земли состояла из метана и аммиака, поскольку точно неизвестно, как именно конденсировалось первичное облако, однако нам совершенно очевидно, что если даже древняя Земля и обладала подобной атмосферой, почти вся она была утеряна. Сегодня в ее атмосфере почти нет ни метана, ни аммиака, да и те биологического происхождения. Кислорода в атмосфере новорожденной Земли было очень мало. Однако около 2 миллиардов лет назад его доля внезапно возросла до 5 %. Наиболее вероятной, хотя вряд ли единственной причиной этого стало развитие фотосинтеза. В какой-то момент, примерно 2 миллиарда лет назад, океанские бактерии освоили фокус использования энергии солнечного света для превращения воды и углекислого газа в сахар и кислород. Так же поступают и современные нам растения, использующие те же молекулы, что и древние бактерии, а именно – хлорофилл. Животные пошли по противоположному пути получения энергии: они используют кислород для окисления пищи и вырабатывают углекислый газ. Те древние фотосинтезирующие бактерии, питавшиеся сахаром, быстро размножились, но кислород для них являлся лишь ядовитым отходом, испускавшимся в атмосферу. Затем уровень кислорода долго оставался практически неизменным, но около 600 миллионов лет назад он резко вырос примерно до современного значения и достиг 21 %.
Такой высокий процент кислорода в современной атмосфере вряд ли возможен без наличия живых организмов, которые не только производят его в огромных количествах, но и поглощают, в том числе преобразуя в углекислый газ. Просто поразительно, насколько не сбалансирована наша атмосфера в сравнении с той, которая существовала бы при исчезновении жизни и наличии лишь неорганических химических процессов. По геологическим стандартам количество кислорода в атмосфере изменяется чрезвычайно быстро, всего лишь в течение сотен, а не миллионов лет. Например, если какая-нибудь катастрофа убьет все растения, но пощадит животных, то всего лишь через пятьсот лет доля кислорода снизится наполовину, достигнув уровня вершин современных Анд. Такое же развитие событий, по мнению Карла Сагана, ожидает нас в случае «ядерной зимы»: облака пыли, поднявшиеся в атмосферу после применения ядерного оружия, сделают ее непроницаемой для солнечного света. В таком случае некоторые растения смогут влачить свое существование, однако им не удастся поддерживать фотосинтез, они будут поглощать кислород, подобно различным микроорганизмам, питающимся мертвыми растениями.
Подобный эффект может возникнуть и в случае извержения небывало большого количества вулканов сразу, а также в результате падения на Землю большого метеорита или кометы. Когда комета Шумейкеров – Леви столкнулась в 1994 году с Юпитером, удар был эквивалентен взрыву полумиллиона водородных бомб.
«Приходно-расходная книга» для кислорода, как и связанного с ним, но обладающего собственным «бюджетом» углерода, до сих пор неясна. Между тем этот вопрос – один из наиважнейших, поскольку именно он является краеугольным камнем дискуссии о глобальном потеплении. Человеческая деятельность, такая, как электростанции, промышленность, использование автомобилей или даже такое простое действие, как дыхание, – все это производит двуокись углерода. Углекислый газ – это так называемый парниковый газ, задерживающий солнечные лучи подобно стеклу теплицы, и если мы произведем его слишком много, планета чрезмерно нагреется. Это приведет к некоторым нежелательным последствиям, начиная с наводнений в прибрежных низменных регионах вроде Бангладеш и заканчивая глобальным изменением ареалов обитания насекомых, способных нанести серьезный вред посевам. Вопрос заключается в следующем: действительно ли человеческая деятельность увеличивает уровень углекислого газа или же наша планета может его каким-то образом регулировать? От ответа на него зависит, нужно ли накладывать строгие ограничения на образ жизни людей в развитых и развивающихся странах или можно оставить все как есть. В настоящее время все согласны, что имеются четкие, хотя и косвенные доказательства того, что в результате человеческой деятельности уровень углекислого газа в атмосфере повышается. Именно поэтому были подписаны важные международные протоколы о снижении выбросов углекислого газа. Впрочем, одно дело пообещать, и совсем другое – выполнять на практике.
Дать однозначный ответ на этот вопрос сложно. У нас нет достоверных сведений об уровне углекислого газа в прошлом, поэтому современные показатели просто не с чем сравнивать. Впрочем, благодаря кернам, взятым во льдах Арктики и Антарктики, законсервировавшим образцы древней атмосферы, картина проясняется. Если даже глобальное потепление идет полным ходом, оно не обязательно выразится только в повышении температуры (а следовательно, само название эффекта несколько неудачно). Прежде всего речь идет о климатических нарушениях. Несмотря на то, что в Англии рекордно теплое лето за весь прошлый век восемь раз пришлось на 90е годы, это не значит, что на планете становится жарче и глобальное потепление можно считать доказанным. В любом случае климат нашей планеты меняется самым непредсказуемым образом. И неизвестно, изменилось бы что-нибудь, если бы нас здесь не было?
Попытка разобраться с взаимодействием кислорода и углерода в глобальном масштабе путем создания замкнутой экосистемы, то есть системы, не получающей извне ничего, кроме солнечного света, и ничего не передающей наружу, была предпринята в ходе эксперимента, получившего название «Биосфера II». Это был гигантский футуристический сад с растениями, насекомыми, птицами, млекопитающими и людьми, живущими в нем. Идея заключалась в том, чтобы поддерживать экосистему, выбрав такую модель поведения, при которой все отходы перерабатывались бы.
Проблемы начались почти сразу, и для продолжения эксперимента пришлось начать добавлять кислород извне. Экспериментаторы пришли к выводу, что он каким-то образом терялся. В каком-то смысле так и происходило, только не в буквальном. Несмотря на то, что главной целью эксперимента было наблюдение за химическими и другими изменениями в замкнутой системе, ученые не рассчитали, сколько именно углерода они поместили в систему перед началом ее работы. Это неудивительно, учитывая невероятную сложность таких подсчетов, поскольку потребовалось бы рассчитать вес углерода исходя из веса живых растений во влажном состоянии. Из-за того, что было неизвестно, сколько именно углерода находилось под куполом в начале эксперимента, невозможно было отследить изменение в содержании угарного и углекислого газа. Впрочем, утечку кислорода можно было бы заметить по росту углекислоты, исследователи могли бы просто-напросто замерять ее уровень и следить, чтобы он не рос.
Короче говоря, «пропажа» нашлась: никакой утечки не было, кислород превращался в углекислый газ. Почему же никто не заметил его роста? Никто из экспериментаторов не знал, что углекислота накапливалась в бетоне, из которого были построены сооружения. Каждый архитектор в курсе, что этот феномен длится десять и более лет после закладки бетона, но для архитектуры это несущественно. Экологи же ничего об этом не знали, поскольку эзотерические особенности бетона не изучаются на курсах экологии, а между тем это знание оказалось для них очень важным.
В основе неверных предположений, сделанных по поводу «Биосферы II», лежало правдоподобное, но иррациональное суждение, что, раз для образования углекислоты требуется кислород, следовательно, эти газы – антагонисты. То есть в «приходно-расходной книге» кислорода сам он записывается в статью «доходов», а углекислый газ – в статью «расходов». Когда углекислота исчезает, это трактуют как погашение долга, то бишь – «доход». В действительности же, поскольку углекислый газ содержит кислород, то с исчезновением углекислого газа он тоже исчезнет. Однако если вы следите лишь за концентрацией углекислоты, небольшую потерю кислорода вы просто не заметите.
Между тем ошибка подобного рода может иметь куда более серьезное значение, чем судьба «Биосферы II». Таким глобальным примером важности соотношения между углеродом и кислородом являются тропические леса. Тропические леса Амазонки уничтожаются с угрожающей скоростью, они расчищаются и выжигаются. Против этого можно найти множество веских аргументов: разрушение ареала различных организмов, выброс углекислого газа при сжигании, гибель индейской культуры, и так далее, и тому подобное. Но вот рефреном звучащая в этом контексте фраза: «Тропические леса – это легкие планеты», здесь совершенно неуместна. Имеется в виду, что «цивилизованные», читай – индустриально развитые, страны производят большую часть углекислого газа, тогда как нетронутые тропические леса овевают нас легким, но стабильным кислородным бризом, поглощая излишки углекислоты, сварганенной всеми этими омерзительными людишками и их вонючими машинами. Ведь так и должно быть, верно? Леса – это растения, а растения вырабатывают кислород.
Нет, все не так. Баланс кислорода, произведенного лесами, равен нулю. Ночью, когда останавливается фотосинтез, деревья начинают «выдыхать» углекислый газ. Да, из кислорда и углерода они синтезируют сахар, но когда умирают, выделяется углекислый газ. Хотя леса могут опосредованно поглощать углекислоту, изымая из нее углерод и превращая его в каменный уголь или торф. В этом случае кислород действительно вернется в атмосферу. Но, по иронии судьбы, это именно те материалы, которые люди используют для производства большей части углекислоты. Мы добываем полезные ископаемые и заново сжигаем их, используя то же количество кислорода, которое было произведено деревьями.
Если теория, что нефть – это останки растений каменноугольного периода, верна, получается, что и наши автомашины сжигают все тот же углерод, бывший когда-то частью растения. Даже если окажется справедлива набирающая популярность альтернативная теория и нефть – это продукт жизнедеятельности бактерий, проблема все равно никуда не исчезнет. Конечно, сжигание тропических лесов приводит к одноразовому выбросу углекислоты в атмосферу, но это не уменьшает способность Земли производить новый кислород. Если вы хотите уменьшить количество углекислого газа в атмосфере планеты раз и навсегда, а не просто на короткий период, то вам надо собрать у себя дома огромную библиотеку, «заперев» углекислоту в бумаге, или заасфальтировать как можно больше дорог. Не слишком похоже на природоохранную деятельность, да? И тем не менее это так. Можете потом ездить исключительно на велосипеде, если вам так будет спокойнее.
Другим важным компонентом атмосферы является азот. «Подбить бюджет» этого газа намного проще. Живые организмы, в особенности растения, нуждаются в азоте для роста, о чем прекрасно осведомлены все садоводы. Однако они не способны поглощать его непосредственно из воздуха. Для этого он должен быть связан, то есть входить в состав химических соединений, потребляемых организмом. Некоторое количество азота находится в азотной кислоте, выпадающей вместе с дождями во время гроз, но большая его часть фиксируется биотическим путем. Множество простейших форм жизни «фиксируют» азот в качестве компонента для построения своих аминокислот. Последние могут быть использованы для синтеза белков других живых существ.
Земные океаны содержат много воды: около трети миллиарда кубических миль (1,3 миллиарда км). Мы не знаем, сколько воды было на ранних стадиях развития планеты и как она распределялась по поверхности, но наличие окаменелостей возрастом около 3,3 миллиарда лет показывает, что вода уже была и, вполне вероятно, в немалых количествах. Как мы уже объясняли, Земля вместе с Солнцем и всей планетной системой сформировалась из обширного газопылевого облака, состоящего в основном из водорода. Водород легко вступает в реакцию с кислородом, образуя воду, но он также может объединяться с углеродом, образовывая метан, и с азотом, образовывая аммиак.
В атмосфере первобытной Земли имелось большое количество водорода и значительное количество водяного пара, но в начале своего существования планета была слишком горяча для жидкой воды. По мере того как Земля остывала, температура ее поверхности опустилась ниже точки кипения воды. Возможно, температура кипения тогда несколько отличалась от нынешней (поскольку она вообще непостоянна, так как зависит от давления и многих других обстоятельств). При этом атмосфера не только остыла, но из-за вулканической деятельности, в результате которой в нее попали подземные газы, она изменила свой химический состав.
Решающим фактором стало воздействие солнечного света, расщепляющего атмосферный водяной пар на кислород и водород. Поскольку магнитное поле Земли было слабым, водород улетучился из атмосферы, соответственно доля кислорода росла, в то время как количество водяного пара уменьшалось. Это привело к росту температуры, при которой происходила конденсация водяного пара. То есть, пока атмосфера медленно остывала, температура конденсации пара соответственно увеличивалась. Наконец атмосфера охладилась ниже точки кипения воды, и водяной пар начал превращаться в жидкую воду. И тогда впервые пошел дождь.
Хотя мы полагаем, он полил как из ведра.
Едва коснувшись раскаленных камней, вода снова стала паром, но при этом она остудила поверхность. Кстати, тепло и температура – это не одно и то же. Тепло является эквивалентом энергии: когда что-то нагревается, оно получает дополнительную энергию. Температура – способ проявления внутренней энергии, то есть движения молекул, и чем быстрее они движутся, тем выше температура. Обычно при нагревании какой-либо субстанции температура поднимается: дополнительное тепло выражается в усилении колебания молекул. Тем не менее при переходе от твердого состояния к жидкому или от жидкого к паро– или газообразному дополнительное тепло идет на изменение состояния нагреваемой субстанции, а не на увеличение температуры. То есть, затратив кучу энергии на нагрев, вы вместо более горячей материи получите изменение ее состояния, так называемый фазовый переход. И наоборот, если в результате фазового перехода материя охлаждается, то тепло из нее высвобождается. Таким образом, в результате охлаждения водяного пара в верхние слои атмосферы вернулось большое количество тепла, которое в дальнейшем могло уйти в космос в виде излучения и пропасть. Горячая поверхность камней не только заново превратила воду в пар, но и сама внезапно остыла. За весьма непродолжительное по геологическим меркам время горные породы охладились ниже точки кипения воды, и теперь дождь, или по крайней мере добрая его часть, больше не превращался в пар. Такой дождь мог идти многие миллионы лет. Поэтому ничего удивительного, что Ринсвинд его заметил.
Благодаря силе тяжести вода падает вниз, так что весь выпавший дождь накапливался в низинах неровной поверхности Земли. Поскольку в атмосфере содержалось большое количество углекислого газа, первобытные океаны были насыщены растворенной углекислотой, и вода в них была немного кисловатой. Возможно, в ней также содержались соляная и серная кислота. Они разъедали горные породы, в результате чего в океан попали минералы. Так морская вода стала соленой.
Вначале доля кислорода в атмосфере росла медленно, так как влияние солнечног света было невелико. Но потом в дело вступила жизнь, выдавая на-гора кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза. Он начал вступать в реакцию с водородом, оставшимся в атмосфере как в виде свободного элемента, так и в виде метана, образовывая воду, и ее количество возрастало. Она, в свою очередь, выпадала в виде дождей. Уровень океана рос, росло количество бактерий, а вместе с ними и объем кислорода. Так продолжалось до тех пор, пока не закончился весь доступный водород.
Раньше считалось, что океаны растворяли прибрежные породы, накапливая минеральные соли и становясь все более солеными, пока концентрация солей не достигла современного значения в 3,5 %. Доказательством этому служит тот факт, что процент содержания соли в крови рыб и млекопитающих составляет величину, близкую к 1 %. По сути, считалось, что кровь рыб и млекопитающих – это не что иное, как «внутренний» океан. И сейчас еще можно услышать выражение, что в нашей крови течет древний океан. Скорее всего, это неправда, однако спор до сих пор не разрешен. Да, наша кровь солона, как и морская вода, но биологии известно немало способов откорректировать содержание солей. Этот самый 1 % может быть всего лишь уровнем соли, наиболее подходящим для того или иного организма. Соль, или, точнее, ионы натрия и хлора, на которые она распадается, выполняют кучу биологических функций: например, наша нервная система не может без них функционировать. Таким образом, вопреки правдоподобной версии, что эволюция воспользовалась наличием солей в море, совершенно не обязательно, что уровень соли в крови должен сохраняться неизменным. С другой стороны, есть веские основания предполагать, что первые живые клетки представляли собой крошечные организмы, привольно плававшие в океане. На первых порах они не были достаточно развитыми, чтобы компенсировать разницу между внутренним и внешним содержанием солей, поэтому остановились примерно на том же самом уровне, что и морская вода. Но единожды сделав это, сохранили его.
Можно ли понять что-нибудь еще, если взглянуть на океаны вооруженным взглядом? Оказывается, океаны могут как терять соль, так и накапливать ее. Моря могут пересыхать, вспомните, к примеру, Мертвое море в Израиле, или соляные месторождения, являющиеся остатками древних пересохших морей. Живые существа, бактерии, могут не только превращать углекислый газ в кислород и сахар, но и извлекать из морской воды растворенные в ней минералы. В состав раковин, накапливающихся на океанском дне после безвременной кончины своих хозяев, входят кальций, углерод и кислород. Просто всему свое время. Считается, что химический состав океанов, в том числе содержание соли, сформировался примерно от 2 до 1,5 миллиарда лет назад. Доказательством этому служит химический состав осадочных пород, представляющих собой отложения тех самых раковин и других твердых останков организмов, который, как выяснилось, не слишком-то изменился за все это время. (Хотя в 1998 году Пол Кнаут представил доказательства того, что первый океан мог быть куда солонее, чем сейчас: где-то в 1,5–2 раза. Его расчеты показывают, что соль не могла начать откладываться раньше 2,5 миллиарда лет назад.) Простые вычисления, основанные на количестве химических веществ, растворенных в речной воде, и скорости течения, показывают, что существующий объем океанской соли мог быть получен из растворенных материковых пород всего за период в 12 миллионов лет, – буквально глазом не успеешь моргнуть с точки зрения геологии. Если бы соль продолжала накапливаться с той же скоростью, сейчас океаны сплошь состояли бы из соли, а не из воды. Таким образом, океаны – это не просто бассейны, куда стекаются растворенные минералы, не улица с односторонним движением, откуда несчастным минералам уже нет возврата. Они своего рода горно-обогатительный комбинат. Сходство между древними и современными осадочными породами доказывает, что входящий и исходящий потоки в значительной степени уравновешивают друг друга.
И все же, сохранилась ли в нашей крови капля древнего океана? В каком-то смысле – да. Соотношение магния, кальция, калия и натрия в точности такое же, как в древних морях, из которых, вполне возможно, и возникла наша кровь. Однако живым клеткам, похоже, больше пришлась по душе концентрация соли в 1 %, а не в 3.
Глава 19
И был прилив…
– А ВЕДЬ ОН НЕ ВРЕТ НАСЧЕТ ДОЖДЯ, – сказал Главный Философ, глядя в вездескоп. – Там снова облака собираются. А вулкановто, вулканов!
– Сейчас я его чуток передвину… Упс! Теперь Ринсвинд говорит, что сейчас ему темно, холодно и голова заболела…
– Прямо скажем, так себе описание, – сказал Декан.
– Он утверждает, что голова просто раскалывается.
ГЕКС выдал очередной листок.
– Ой! Он у нас под воду попал, – сообщил Думминг. – Прошу прощения, боюсь, я немного промахнулся с позиционированием. Никак не удается вычислить, какого же размера он там должен быть. А если так?
Из слуховой трубки донеслось бульканье.
– Говорит, все еще под водой, но уже видна поверхность. Думаю, что лучше, чем сейчас, у нас все равно не получится. Ты просто иди вперед, Ринсвинд.
Волшебники разом посмотрели на скафандр. Он висел в воздухе, в нескольких дюймах над полом. Под их взглядом фигура внутри него начала делать робкие шажки.
Погоду никак нельзя было назвать чудесной.
Дождь все лил, но уже не так сильно. В самом начале первого тысячелетия временами наблюдались кратковременные осадки, а в последние двадцать лет – проливные дожди. И вот десять тысяч рек в едином порыве устремились к морю. В свете серенького дня пляж казался скучным, бесцветным и еще – мокрым. Очень мокрым.
Не раз мировые религии возникали, окрыленные образом человека, словно по волшебству выходящего из моря. Тем не менее сложно представить, какой странный культ мог бы вдохновиться тем, что вылезало сейчас из воды. Хотя наверняка можно предположить, что полное воздержание от спиртных напитков, а также, скорее всего, морепродуктов стало бы наиглавнейшей заповедью.
Ринсвинд огляделся.
Песка под ногами не было. Волны лизали широкую полосу застывшей пупырчатой лавы. Не было ни водорослей, ни птиц, ни маленьких крабиков – словом, ничего потенциально опасного.
– Не сказал бы, что тут кипит жизнь, – произнес Ринсвинд. – Везде одно и то же.
– Скоро рассвет, – послышался в ухе голос Думминга. – Нам бы хотелось узнать о нем твое мнение.
«Странная манера задавать вопросы», – думал Ринсвинд, наблюдая за восходящим солнцем. Оно спряталось за облаками, но его серовато-желтый свет кое-как пробивался к земле.
– Да все в порядке, – ответил он. – Только небо какого-то грязного цвета. Где это я? Лламедос? Герген? А почему ракушек нет? Был высокий прилив, что ли?
Волшебники загомонили все разом.
– Но я же не могу думать сразу обо всем, сэр!
– Да любой болван знает о приливах!
– Может, подойдет какой-нибудь механизм опускания и поднятия морского дна?
– Кстати, господа, раз уж об этом зашла речь, а что вызывает приливы тут, у нас?
– А может быть, вы прекратите орать?
Все притихли.
– Так-то, – сказал Чудакулли. – Слушаем тебя, мистер Тупс.
Думминг перелистал свои бумаги.
– Я… Это самое… Наверное, это прозвучит странно, сэр, но в Круглом мире море просто налито, и все. Никаких краев, через которые оно могло бы переливаться, там нет.
– Люди всегда верили, что море каким-то образом притягивается луной, – задумчиво пробормотал Главный Философ. – Ну, знаете, тянется к ее безмятежной красоте и все такое прочее…
Все задумались. Наконец Думминг произнес:
– Но никто же не говорил мне о луне.
– К твоему сведению, луна просто необходима, – отрезал Чудакулли.
– Наверняка это будет совсем несложно, – сказал Декан. – Наша Луна обычно вращается вокруг Диска.
– Но куда мы ее поместим? – спросил Думминг. – Ведь у нее должны иметься светлая и темная сторона, нам придется как-то поворачивать ее, чтобы сменялись фазы, и, наконец, по размеру она должна быть примерно равной солнцу, а как мы уже наем, если пытаешься сделать предмет величиной с солнце, он солнцем и становится.
– Наша луна ближе, чем солнце, – сказал Декан. – Потому-то и случаются затмения.
– Всего на девяносто миль, – возразил Думминг. – Поэтому она вся и обгорела с одной стороны.
– О, боги! Тупс, ты меня в гроб вгонишь, – сказал Аркканцлер. – Твое идиотское солнце выглядит непропорционально здоровенным даже с такого расстояния. Да воткни ты луну поближе к планете, и дело с концом.
– Между прочим, у нас как раз завалялся кусок, который отколол Декан, – напомнил Главный Философ. – Я приказал студентам поместить его рядом с Мишенью.
– Какой еще мишенью? – удивился Думминг.
– Это та здоровущая планета в разноцветную полоску, – пояснил Главный Философ. – Я сказал, чтобы они перетащили все планеты к… новому солнцу, потому что они нам мешали. Сейчас, когда они там вертятся всем скопом, хотя бы понятно, откуда их ждать.
– Скажи-ка, Декан, а студенты до сих пор пробираются сюда по ночам, чтобы играться в свои игрушки? – поинтересовался Чудакулли.
– Я это решительно пресек, – доложил Декан. – Короче, сейчас вокруг солнца крутится целая куча камней и снежков. Огромная масса всего. Форменное расточительство!
– Значит, мы сможем отыскать тот кусок, да побыстрее.
– ГЕКС может манипулировать чувством времени Ринсвинда, – сказал Думминг. – Для нас время в Проекте летит со страшной скоростью… В общем, мы должны получить луну еще до перерыва на кофе.
– Ринсвинд, ты меня слышишь?
– Ага. Как насчет небольшого перекуса?
– Мы принесем тебе пару сэндвичей. Скажи, ты хорошо видишь солнце?
– Ну, тут такой туман. Но в общем, да, вижу.
– Можешь ли ты мне сказать, что происходит, если я сделаю… вот так?
Ринсвинд прищурился, глядя в серое небо. По земле быстро побежали тени.
– Только не говори, что ты вызвал солнечное затмение.
До Ринсвинда донеслись приглушенные вопли восторга.
– Ты абсолютно уверен, что это затмение? – спросил Думминг.
– А что ж еще? Черный круг закрывает солнце, и птиц не слышно.
– Оно правильного размера?
– Что за дурацкий вопрос?
– Хорошо, хорошо. А вот и твои сэнд… Что? Как? Извини, Ринсвинд… Ну что там еще?
Оказалось, что, пока Думминг разговаривал, пожилые волшебники вновь пришли в замешательство, о чем и оповестили его тычком в бок. Волшебники как никто другой умеют обратить на себя внимание точно рассчитанным тычком.
– …А луна там, как сам видишь, всего одна, – уже в третий раз произнес Главный Философ.
– Ладно. А как вам такое толкование… – предложил Думминг. – Предположим, что в этом мире есть два вида воды. Первая любит луну, а вторая ее на дух не переносит. Если и той и другой воды примерно равное количество, то это вполне объясняет тот факт, что высокие приливы происходят на обоих полушариях одновременно. Думаю, Декан, от Теории Невидимой Луны мы сможем отказаться, несмотря на всю ее красоту.
– Такое объяснение мне подходит, – сказал Чудакулли. – Довольно элегантно, Тупс.
– Но это только предположение, сэр.
– А для физики этого вполне достаточно.
Глава 20
Огромный скачок для… лунатиков
ЧЕЛОВЕЧЕСТВО ВСЕГДА ПОНИМАЛО, как важна Луна. Она частенько светит нам по ночам, что бывает крайне полезно. Кроме того, она изменяется, а в небесах редко что меняется. Некоторые верят, что там до сих пор живут наши предки. Последнее утверждение вряд ли выдержит экспериментальную проверку, но в целом люди не ошибаются. Луна протянула к нам свои невидимые щупальца – гравитацию и свет. Она даже может быть нашим защитником в определенных обстоятельствах.
Волшебники не зря беспокоятся о том, что забыли дать Круглому миру луну, хотя они, как обычно, беспокоятся вовсе не о том, о чем следует.
Луна – спутник Земли: мы кружимся вокруг Солнца, а Луна кружится вокруг нас. Она находится там давным-давно, и исподволь, как бы незаметно, выполняет множество различных дел. Луна притягивает к себе людей точно так же, как и черепашат, главным образом она делает это, вызывая приливы. У нее есть и иные, менее очевидные способы продемонстрировать нам свою власть. Существует множество поверий, связанных с Луной, хотя большая их часть с научной точки зрения довольна спорна. Например, женский менструальный цикл повторяется примерно каждые четыре недели, то есть приблизительно столько же, сколько требуется Луне, чтобы обогнуть земной шар. Кстати, обратите внимание, что слово «месяц» – это еще одно название Луны. Согласно распространенному суеверию, это совпадение не случайно (отсюда проистекает народное название менструации – «месячные»). В общем, Луна – это воплощенная предсказуемость, она надежна, как дата Рождества, чего никак нельзя сказать о менструальном цикле[40]. А еще под Луной приятно вздыхать, сидя на скамейке, когда ты влюблен… Другой укоренившийся предрассудок утверждает, что во время полнолуния люди сходят с ума, а некоторые особо к тому предрасположенные индивидуумы даже превращаются в волков.
Так, легенда о вервольфах лежит в основе романа «К оружию! К оружию!». Большую часть времени констебль Ангва, служащая в страже Анк-Морпорка, – это фигуристая платиновая блондинка. Однако едва на небе появляется полная луна, она тут же превращается в волчицу, которая может почуять цвет предмета и играючи перекусить чью-нибудь яремную вену. Из-за этих небольших отклонений у Ангвы не заладилось с личной жизнью: «Отрастающие каждое полнолуние клыки и шерсть были непростой проблемой. Несколько раз в прошлом она думала, что вот наконецто ей повезло… но потом оказывалось, что немногим мужчинам нравится поддерживать отношения с женщиной, которая вдруг обрастает шерстью и начинает выть на луну»[41]. По счастью, эти ее периодические трансформации не смутили лейтенанта Моркоу. Ему нравятся девушки, получающие удовольствие от длительных ночных прогулок.
Луна – весьма необычна, и вполне вероятно, что, не будь ее, не было бы и нас. Не потому, правда, что влюбленным негде было бы вздыхать, они бы нашли подходящее местечко. Луна защищает Землю от неблагоприятных воздействий, которые в противном случае помешали бы появлению жизни на планете, или по крайней мере заморозили бы ее развитие на уровне примитивных форм. Луна необычна не потому, что она – спутник: луны имеются у всех планет Солнечной системы, за исключением Меркурия и Венеры. Но наша Луна отличается от них тем, что она – большая по сравнению с матушкой-Землей. Лишь спутник Плутона Харон, открытый в 1978 году Джимом Кристи, имеет аналогичный размер относительно своей планеты. Так что выражение «Мы живем на половинке двойной планеты» отчасти оправданно.
Мы знаем, что Луна по всем своим параметрам сильно отличается от Земли. Гравитация Луны слабее, и если бы у нее была атмосфера, она не смогла бы ее удерживать. Так что сейчас никакой атмосферы там нет. Поверхность Луны – это сплошной камень, покрытый каменной же пылью. Морей нет, поскольку вода, испаряясь, тоже легко преодолевает ее гравитацию. Впрочем, в 1997 году НАСА обнаружило заметное скопление водяного льда на лунных полюсах, в тени кратеров, куда не достигают лучи Солнца. Это хорошая новость для будущих лунных колоний, которые станут базой для дальнейшего исследования Солнечной системы. В самом деле, начинать такую миссию лучше всего с Луны, для старта с которой космическим кораблям потребуется намного меньше топлива. Чего не скажешь о Земле, сила притяжения которой гораздо больше. Выбрать столь неудобное место для эволюционирования… Это так характерно для нас, людей!
Но как же появилась Луна? Может, сформировалась из первичного газопылевого облака вместе с Землей? Или сконденсировалась независимо от нее, а потом была поймана гравитацией планеты? Что такое лунные кратеры? Остывшие вулканы или следы от врезавшихся в Луну небесных тел? О Луне мы знаем намного больше, чем о других объектах Солнечной системы, потому что мы там были. В апреле 1969 года Нил Армстронг шагнул на ее поверхность, робормотал несколько слов и… вошел в историю. С 1968 по 1972 год десять американских кораблей из серии «Аполлон» слетали к Луне и обратно. При этом «Аполлоны» 8, 9 и 10-й вообще не были приспособлены к посадке. «Аполлон11» совершил первое прилунение, а 13й сесть не смог, взорвавшись в полете и став протагонистом замечательного фильма.
«Аполлоны» под номерами с 11 по 17й совершили посадки и вернулись на Землю, доставив в общей сложности 800 фунтов (400 кг) лунного грунта. Большая его часть находится в Хьюстоне, в лаборатории Космического центра имени Линдона Джонсона НАСА. Значительная часть лунного грунта никогда серьезно не анализировалась, однако те образцы, которые исследовались, дали нам множество сведений о происхождении и природе Луны.
Луна находится от Земли на расстоянии примерно в четверть миллиона миль (400 000 км). В среднем ее плотность чуть меньше, чем у Земли, и приближается по значению к плотности земной мантии, – вполне возможно, это не случайное совпадение. Несмотря на незначительные колебания, Луна всегда повернута к Земле одной и той же стороной. Темные пятна на ее поверхности называются «морями», хотя никакие это не моря, конечно, а просто пыльные каменные равнины, бывшие когда-то потоками жидкой лавы, вытекшей из вулканов. Почти все кратеры являются следами от врезавшихся в Луну метеоритов. Их великое множество, потому что в космосе – великое множество камней, а у Луны нет атмосферного щита, в котором они сгорали бы от трения. Нет на Луне и климатических явлений, воздействие которых могло бы сровнять кратеры с поверхностью. Тогда как земная атмосфера прекрасно нас защищает, хотя геологи отыскали 160 ударных кратеров, что весьма интересно, поскольку они исчезают в результате эрозии под действием ветра и дождя. Мы еще к ним вернемся, когда будем писать о динозаврах.
Сейчас Луна всегда обращена к нам одной стороной. Это означает, что период ее обращения вокруг своей оси составляет один месяц, то есть ровно столько, сколько ей требуется для одного оборота вокруг Земли. (Если бы Луна вообще не вращалась, она всегда бы смотрела в одну сторону, но не по отношению к Земле. Представьте, что кто-то ходит вокруг вас по кругу, все время глядя, скажем, на север. Он не всегда будет оказываться к вам лицом, напротив, вы сможете рассмотреть этого человека со всех сторон.) Однако Луна не всегда была обращена к Земле одной стороной. За сотни миллионов лет приливные силы замедлили вращение и Луны, и Земли. Когда вращение Луны синхронизировалось с ее обращением вокруг Земли, система наконец стабилизировалась. Прежде Луна находилась немного ближе к Земле, но с течением времени она отодвинулась подальше.
В период между XVII и XX веком были сформулированы три теории происхождения Луны, последовательно входившие в моду и забывавшиеся. Сторонники первой считали, что Луна образовалась в одно время с Землей, в процессе конденсации газопылевого облака, сформировавшего Солнечную систему (Солнце, планеты, их спутники – словом, все одним махом). Но, как и остальные теории происхождения Солнечной системы, эта «срезалась» на угловом моменте: Земля, как и Луна, вращается слишком быстро, чтобы считать Луну порождением газопылевого облака. (Заметим, ранее мы ввели вас в заблуждение, утверждая, что теория газопылевого облака объясняет происхождение спутников. Она объясняет происхождение большинства из них, но вовсе не нашей загадочной Луны. Сейчас пришло время отложить в сторону «враки детям» – вы уже готовы к следующему уровню сложности.)
Вторая теория считает Луну куском, отколовшимся от Земли в те времена, когда планета была совершенно расплавленной и вращалась много быстрее. Эта отправилась в мусорное ведро потому, что никто так и не смог объяснить, каким путем что-то, хотя бы отдаленно соответствующее Луне, может отделиться от вращающейся расплавленной Земли, даже если подождать, пока все это немного остынет.
Согласно третьей теории, Луна сформировалась в другой области Солнечной системы и блуждала себе, пока не попала в гравитационный захват Земли. Эта точка зрения была очень популярной, несмотря на то что гравитационный захват – чрезвычайно тонкая операция: представьте, что вы должны так ловко стукнуть по мячику для гольфа, чтобы он стал вращаться по краю лунки. Обычно же или мячик падает внутрь (то есть Луна сталкивается с Землей), или, к огорчению гольфиста, на миг попадает внутрь, а потом вылетает обратно (Луна уходит, вырвавшись из гравитационного захвата).
Образцы породы, доставленные «Аполлонами», лишь подлили масла в огонь тайны происхождения Луны. По некоторым характеристикам, лунные камни похожи на земные. Если бы они были похожи больше, можно было бы сделать вывод об общности их происхождения, и мы могли бы под иным углом взглянуть на теорию, согласно которой оба небесных тела сконденсировались из одного и того же пылевого облака. Однако лунные камни похожи только на земную мантию. Современная концепция, сформулированная в 80х годах прошлого века, полагает, что Луна – это осколок земной мантии, отделившийся от нее не в процессе вращения, а в результате того, что около четырех миллиардов лет назад ее задело гигантское небесное тело, сравнимое по размеру с Марсом. Компьютерные расчеты показывают, что подобное столкновение при определенных условиях может оторвать от Земли большой кусок мантии и словно бы размазать ее в окружающем пространстве. На все про все потребуется около 13 минут. (Классные у нас компьютеры, не правда ли?) Затем выброшенная расплавленная мантия начинает собираться в кольцо камней различных размеров. Некоторые из них конденсируются в огромные глыбы, своеобразную прото-Луну, к которой быстро притянется большая часть остальных камней. Излишки тоже не исчезают так просто, но в течение ста миллионов лет почти все врезаются в Луну или Землю, притянутые их гравитацией.
Первые модели, пытавшиеся доказать эту теорию, имели один общий недостаток: в частности, для получения реального углового момента Луны они датировали столкновение очень ранними этапами формирования Земли. Но если бы катастрофа произошла так давно, то и Луна аккумулировала бы в результате дальнейших столкновений большое количество железа, как это случилось с Землей. Но ни на поверхности Луны, ни в ее недрах железа почти нет. Позднейшие работы показали, что и более поздняя датировка времени столкновения может сохранить нужный угловой момент Луны и избежать этой проблемы. Согласно им, около 80 % врезавшегося в Землю небесного тела должно было стать Луной. Для того чтобы Луна походила на земную мантию, это гипотетическое тело также должно было обладать мантией, подобной наземной.
Однако такое направление уводит в сторону, потому что сама теория столкновения создавалась в первую очередь для объяснения сходства двух небесных тел. Любая теория, требующая объяснения того, почему «нападавший» был похож на земную мантию, типа «небесное тело сформировалось на том же расстоянии от Солнца, что и Земля», может быть с успехом применено и к самой Луне без привлечения дополнительных сущностей. Может быть, и Луна, и земная мантия были вырваны чем-то откуда-то еще в результате какого-то другого столкновения.
Поскольку на Земле имеется такой феномен, как погода (а в ее прошлом вот уж была погода так погода!), все ударные кратеры подверглись эрозии и исчезли. На Луне погодных явлений нет, и почти все лунные кратеры остались на своих местах. Привлекательность этой теории еще и в том, что она одним ударом объясняет все странности Луны: сходство с земной мантией; тот факт, что четыре миллиарда лет назад, судя по всему, ее поверхность резко и сильно нагрелась; наличие кратеров; размер, вращение, даже «моря», образовавшиеся в результате медленного охлаждения прото-Луны. На ранних этапах своего существования Солнечная система была не слишком приятным местом.
В общем, неудавшееся «солнце» Декана может вполне еще пригодиться…
Мы точно знаем пару-тройку способов, с помощью которых Луна влияет на земную жизнь, а вполне возможно, существует еще десяток, о которых мы пока имеем весьма смутное представление.
Наиболее очевидное влияние Луны на Землю выраается в приливах и отливах, повергших наших волшебников в ступор. Как часто случается в науке, происхождение приливов не так просто, как можно решить исходя из элементарного здравого смысла. Здравый смысл утверждает, что гравитация Луны притягивает Землю, особенно ту ее часть, которая расположена ближе к Луне. Когда в этой части располагается суша, ничего особенного не происходит, но когда там находится вода, занимающая более половины поверхности Земли, то она начинает подниматься. Такое объяснение – всего лишь очередные «враки детям» и не соответствует реальности. Оно подводит нас к мысли, что прилив начинается тогда, когда Луна находится прямо у нас над головой, ну, или по крайней мере в наивысшей точке своей орбиты. Получается, что прилив должен происходить каждый день или, точнее, каждые 24 часа 50 минут, если принять во внимание, что система Земля – Луна все-таки несколько сложнее.
Между тем приливы происходят дважды в день с интервалом в 12 часов 25 минут. То есть в точности вдвое чаще.
И это еще не все: притяжение Луны на поверхности Земли составляет всего лишь одну десятимиллионную от гравитации самой Земли, а притяжение Солнца – около половины. Даже если сложить вместе эти две силы, их не хватит для того, чтобы поднять всю массу воды на высоту 70 футов (21 м), а именно такова высота самого большого прилива, происходящего в заливе Фанди между Новой Шотландией и Нью-Брансуиком.
До тех пор, пока Исаак Ньютон не открыл закон всемирного тяготения и не сделал необходимые расчеты, правдоподобное объяснение приливов совершенно ускользало от человечества. Впоследствии его идеи были усовершенствованы, однако основу заложил именно он.
Отбросим для простоты все, кроме Земли и Луны, и предположим, что Земля полностью состоит из воды. «Водяная» Земля вращается вокруг своей оси, на нее оказывает влияние центробежная сила, и вода будет скапливаться в районе экватора. Но кроме центробежной, на нее будут оказывать влияние еще две силы: земная гравитация и лунная.
Форма, которую принимает вода под воздействием всех этих сил, определяется свойствами жидкости. В нормальных обстоятельствах поверхность воды горизонтальна, ведь в противном случае вода, расположенная выше, просто стечет вниз. То же самое происходит и под воздействием дополнительных сил: поверхность воды располагается под прямым углом к точному направлению объединенных сил.
Если рассмотреть в деталях все три силы, то станет понятно, что вода принимает форму элипсоида, форма которого близка к форме сферы, но слегка вытянутой, причем вытянется она в направлении Луны. Центр элипсоида совпадает с центром Земли, то есть вода «встает на дыбы» не только на ближнем к Луне полушарии, но и на противоположном. Такое изменение формы только частично обусловлено влиянием лунной гравитации, притягивающей к себе близкорасположенную воду. В действительности движение происходит по большей части в стороны, а не вверх. Эти сторонние силы выталкивают воду в одни области Мирового океана, забирая ее в других. Общий эффект почти незаметен, поверхность воды поднимается и опускается всего на 18 дюймов (50 см).
Побережье, где море встречается с сушей, создает гораздо большие приливно-отливные движения. Большая часть воды движется вдоль (а не вверх), и ее движение обусловлено формой побережья. В некоторых местах вода попадает в узкие проливы и поднимается там намного выше, чем в других. Именно это происходит в заливе Фанди. Эффект усиливается тем, что прибрежные воды неглубоки, и вся энергия, перемещающая воду, концентрируется в тонком ее слое, создавая быстрые и хорошо заметные движения.
Теперь вернем в нашу модель Солнце. Его воздействие такое же, как и Луны, только вдвое слабее. Когда Солнце и Луна выстраиваются в одну линию с Землей (если они находятся по одну сторону Земли, то у нас будет новолуние, если по разные – полнолуние), их гравитационное воздействие увеличивается. Это приводит к так называемому сизигийному приливу, когда прилив намного выше обычного, а отлив – ниже. Несмотря на то, что в английском языке подобный прилив называется «весенним», ничего общего со временем года он не имеет. Когда же Солнце и Луна образуют прямой угол с Землей, мы видим половинку Луны, сила притяжения Солнца частично компенсируется. Возникает так называемый квадратурный прилив, при котором приливы и отливы меньше обычных. (Намека на существование квадратурного времени года тоже, вероятнее всего, нет.)
Таким образом, если учесть все эти эффекты и вспомнить о прошлых приливах, можно предсказывать время высоких и низких приливов, а также высоту подъема воды в любом месте Земли.
Процессы, аналогичные приливам, наблюдаются и в земной атмосфере, и на суше (в первом случае – больше, во втором – меньше). Приливные эффекты возникают и на других объектах в Солнечной системе и за ее пределами. Считается, что спутник Юпитера Ио, поверхность которой в основном состоит из серы и где имеются многочисленные вулканы, нагревается в результате повторяющегося сжатия приливными силами Юпитера.
В середине 90х годов Жак Ласкар открыл еще одно воздействие Луны на Землю: стабилизацию земной оси. Земля вращается как волчок, и в каждый конкретный момент через ее центр можно провести прямую, вокруг которой она вращается. Эта прямая называется осью. Земная ось ориентирована наклонно относительно плоскости ее вращения вокруг Солнца. Именно этот наклон вызывает смену времен года. Временами Северный полюс оказывается ближе к Солнцу, чем Южный, а через полгода они меняются местами. Когда северный конец оси наклонен в сторону Солнца, на Северное полушарие попадает больше солнечного света, чем на Южное, то есть на севере наступает лето, а на юге – зима. Шесть месяцев спустя, когда ось наклоняется в другую сторону относительно Солнца, времена года меняются.
В течение существенно более длительных периодов времени земная ось получает новую ориентацию. Вроде того, как раскачивается крутящийся волчок, при раскачивании Земли примерно за 26 тысяч лет ее ось делает полный оборот. При этом ось всегда сохраняет наклон в 23° к плоскости, перпендикулярной орбите. Это медленное движение называется прецессией, и оно оказывает небольшое влияние на смену времен года: за те самые 26 тысяч лет она смещается на один год. В общем, ничего особенного, учитывая, что большинство других планет, кроме того, меняют угол к плоскости орбиты. Например, Марс, похоже, меняет угол наклона на 90° каждые 10–20 миллионов лет, что вызывает резкие изменения климата на нем.
Предположим, что ось планеты находится под прямым углом к плоскости ее орбиты. В этом случае смены времен года не будет вообще, и везде, за исключением полюсов, день будет равен ночи. Теперь наклоните немного ось, и тут же появятся смены времен года, а дни станут длиннее летом и короче зимой. Предположим, что ось наклонена на 90°, так что в какой-то момент Северный полюс указывает прямо на Солнце. Полгода спустя на него будет направлен Южный полюс. На обоих полюсах день и ночь будут длиться по шесть месяцев, а смена времен года – совпадать со сменой дня и ночи. Полушария планеты поочередно то полгода поджариваются на Солнце, то замораживаются. Хотя жизнь и может сохраниться в таких условиях, но вопрос о возможности ее возникновения встает ребром. Живые организмы оказались бы чересчур уязвимы для резких перепадов климата, вулканической активности и падений метеоритов.
В течение очень длительных периодов времени, намного превышающих цикл прецессии, земная ось может изменять угол своего наклона, но даже за сотни миллионов лет угол остается почти одинаковым. Почему? Согласно расчетам Ласкара, устойчивость земной оси поддерживается Луной. Так что вполне можно полагать, что жизнь на Земле многим обязана ее небесной сестрице, даже если некоторых она и сводит с ума.
Еще одно воздействие Луны было открыто в 1998 году. Оказалось, что существует четкая связь между приливами и скоростью роста деревьев. Эрнест Цюрхер и МарияДжулия Кантиани измеряли диаметры стволов молодых елей, выращенных в теплицах при постоянном освещении. За период наблюдений они изменялись синхронно приливам. Ученые объяснили этот феноен воздействием лунной гравитации на перемещение соков в стволе. Объяснить подобные колебания влиянием лунного света на процесс фотосинтеза нельзя, так как деревья выращивались при искусственном освещении. Эффект может быть аналогичен тому, который происходит с существами, живущими на берегу моря. Эволюционируя в таком месте, они учатся реагировать на приливы. Эволюция достигает этого путем возникновения внутренней динамики, идущей в ногу с приливами. Если вы перенесете такое существо в лабораторные условия, его внутренняя динамика продолжит следовать за приливами.
Луна выполняет еще одну важную роль. Вавилоняне и древние греки уже знали, что Луна – это шар, потому что смена фаз видна невооруженным взглядом, а небольшие отклонения позволяют людям видеть даже больше, чем половину поверхности Луны. Именно ее большой шар, висящий в небе, а отнюдь не солнечный диск, подсказал нам, что такие «большие шары в небе» куда лучше подходят для описания Земли и ее соседей, чем какие-нибудь «небесные огоньки».
Правда, все это очень далеко и от констебля Ангвы, и даже от женского менструального цикла, однако показывает нам, насколько мы с вами связаны со Вселенной. То, что находится Там Наверху, действительно влияет на нас, находящихся Здесь Внизу, и мы продолжаем чувствовать это всю нашу жизнь.
Глава 21
Тьма в лучах света
ТЬМЫ НЕ БЫЛО. Это обстоятельство настолько потрясло Думминга, что он попросил ГЕКСа проверить еще раз. Ведь там должна быть Тьма! А иначе как можно вообще понять, что там есть свет?
В конце концов он решился рассказать о казусе остальным волшебникам.
– Там должно быть полно этой самой Тьмы, а ее почему-то нет, – уныло повторял он им. – Только Свет, и… Не-Свет. И свет-то какой-то странный.
– В смысле? – поинтересовался Аркканцлер.
– Как вы, конечно же, знаете, сэр,[42] существует обыкновенный свет, который движется примерно со скоростью звука…
– Верно. Достаточно взглянуть, как ползут тени по земле, чтобы это уяснить.
– Именно так, сэр. А еще есть метасвет, который никогда никуда не движется, потому что уже везде присутствует.
– Иначе мы не смогли бы увидеть темноту, – пояснил Главный Философ.
– Точно. Но во вселенной Проекта присутствует лишь один тип света, и ГЕКС полагает, что этот самый свет движется со скоростью сотен тысяч миль в секунду.
– И кому он такой нужен?
– Эээ… В той вселенной просто нет ничего быстрее света.
– Глупости, ведь… – начал было Чудакулли, но Думминг поднял руку. Чего ему сейчас особенно не хотелось, так это начала препирательств.
– Умоляю, Аркканцлер! Эта вселенная делает все, что в ее силенках. Просто доверьтесь мне хотя бы один раз, ладно? Я и сам знаю, что такая скорость совершенно невероятна. Но ТАМ, похоже, это работает. ГЕКС уже исписал на эту тему множество страниц. Почитайте, если кому-нибудь интересно, а меня увольте от ваших вопросов, господа. Договорились? На первый взгляд все кажется абсолютно логичным, но едва вы начинаете задумываться, то сразу ум за разум заходит.
Он просительно сложил руки, после чего постарался принять рассудительный вид.
– Все действительно выглядит так, словно Проект обезьянничает, подражая настоящей вселенной.
– Уук.
– Прошу прощения, – сказал Думминг. – Просто образно выразился.
Библиотекарь кивнул ему и заковылял прочь, постукивая костяшками пальцев по полу. Волшебники проводили его опасливыми взглядами.
– Ты в самом деле думаешь, что эта штука, – Декан кивнул на Проект, – с ее луноотталкивающей водой и мирами, крутящимися вокруг солнца…
– Насколько я смог уяснить, – прервал его Главный Философ, просматривавший записки ГЕКСа о зубодробительной физике Проекта, – если ты со скоростью света путешествуешь в карете и кидаешь вперед мячик, то…
Он перевернул страницу, пробежал глазами несколько строчек, приподнял брови, перевернул страницу еще раз, словно в надежде найти что-нибудь, что прояснило бы недоразумение, и сказал:
– …То твой брат-близнец будет… На пятьдесят лет старше тебя, когда ты вернешься домой. Как-то так.
– К твоему сведению, близнецы всегда одного и того же возраста, – холодно заметил Декан. – Именно поэтому они и близнецы.
– Посмотрите на мир, над которым мы работаем, сэр, – сказал Думминг. – Его вполне можно рассматривать как два склеенных черепашьих панциря. У такого мира нет ни верха, ни низа, но если воспринимать его как двуединый мир с общими солнцем и луной, которым приходится стараться за двоих… По-моему, получается правдоподобно.
И он съежился под испепеляющими взглядами волшебников.
– Ну, в каком-то смысле, – попытался закончить он.
Казначей украдкой сцапал описание физических свойств Круглого мира, соорудил себе колпак из титульного листа и принялся читать остальные…
Глава 22
Вещи, которых нет
ЕСЛИ У СВЕТА ЕСТЬ СКОРОСТЬ, ТО ПОЧЕМУ БЫ ЕЙ НЕ БЫТЬ И У ТЕМНОТЫ?
Резонный, кстати, вопрос. Давайте посмотрим, куда он нас приведет. В 60х годах прошлого века одна компания, поставляющая оборудование для биологических лабораторий, начала рекламу некоего приспособления для микроскопов. Когда вам нужно рассмотреть что-нибудь в микроскоп, вы должны сделать тончайший срез того, что собираетесь исследовать, положить его на предметное стекло, поместить стекло под линзу микроскопа, посмотреть в окуляр на другом конце трубы, чтобы понять, что же такое вы туда положили. Но как сделать такой срез? Хлебный нож тут явно не поможет. Если вам нужно отрезать что-нибудь мягкое (например, печень), задача будет не из тривиальных.