Планета-пустыня: подробный анализ Земли без гидросферы

Что, если с Земли мгновенно исчезнет вся вода? Эта мысль породила множество мифов, наиболее популярных у рисующих нашу планету людей, которые видят её в виде уродливой планеты, усыпанной каньонами и горами камней. В этом материале мы, применяя научный подход и расчёты, разберёмся, как на самом деле изменится облик, климат и геология Земли, и почему реальность одновременно, проще и гораздо сложнее, чем общепринятые представления.

Новый рельеф: что скрывается под водой?

Исчезновение океанов обнажит гигантскую часть земной коры, которая до этого была скрыта. Это приводит к появлению новых, поражающих воображение ландшафтов.

• Срединно-океанические хребты. Сегодня это подводные горные цепи. Без воды Срединно-Атлантический каньон станет самой длинной горной системой на планете, протянувшейся через весь «Атлантический каньон» с севера на юг. Его вершины поднимаются на 2-3 километра выше уровня бывшего дна.
• Глубоководные желоба. Марианская, Тонга, Филиппинские впадины превратятся в колоссальные каньоны, стены которых будут опускаться вниз на многие километры. Они делают знаменитый Гранд-Каньон в США, похожим на небольшую трещину.
• Абиссальные ограничения. Огромные участки океанского дна, похожие на абиссальные условия, превращаются в промышленные образцы и начинаются с европейских территорий на планете. Эти территории, покрытые многокилометровыми слоями осадочных пород, простираются на тысячи километров.
• Подводные вулканы и гайоты. Тысячи подводных вулканов станут новыми горами. Гайоты со срезанными вершинами — будут выглядеть как гигантские столовые горы или плато.

Континенты же, например, соединяются сухопутными мостами там, где сейчас расположены мелководные шельфы: между Азией и Северной Америкой (Берингов пролив) или Великобританией и Европой.

Атмосфера и климат: вечная жара и ледяная ночь.

Исчезновение гидросферы наносит сокрушительный удар по климатической системе. Вода — это ключевой регулятор температуры и элемента атмосферы.

Температурные качели. Океан обладает колоссальной теплоёмкостью. Он получает солнечное тепло днём ​​и медленно отдаёт его ночью, плавно сглаживая дневные и сезонные изменения температуры. Без этого буфера на планете устанавливаются экстремальные условия, как в пустынях или на планетах без плотной атмосферы. Днём экваториальные воды будут раскаляться до +100°C и выше, а ночью остывать ниже нуля.

Изменение атмосферного давления. Масса всей гидросферы Земли составляет примерно 1,4 x 10²¹ кг. Масса атмосферы — около 5,15 x 10¹⁸ кг. Хотя вода находится «под» атмосферой, водяной пар является её запирающей частью. Он составляет около 0,25% массы атмосферы в среднем. Это ведёт к незначительному падению общего давления, но главное не в этом. Изменится состав воздуха: он станет абсолютно сухим.

Без испарения воды не будет облаков, туманов, дождя, снега или града. Понятие «погода» в привычном для нас смысле перестанет существовать. Единственным метеорологическим явлением будут ветра. Из-за гигантских перепадов температуры появятся постоянные ураганные ветры, переносящие пыль и песок по всей планете.

Геологические процессы: тектоника на сухом ходу

Вода играет роль не только на поверхности, но и в земной коре. Её отсутствие серьёзно повлияет на геологическую деятельность.

Движение тектонических плит. Вода действует как своего рода «смазка» в зонах субдукции, где одна тектоническая плита уходит под другую. Океаническая кора, насыщенная водой, плавится при низких температурах, что способствует вулканизму и плавному движению плиты.

Без воды этот процесс может замедлиться или измениться. Трение между плитами из- за отсутствия воды приведёт к накоплению большого напряжения, что спровоцирует более мощные и разрушительные землетрясения.

Вулканизм. Тип вулканизма изменится. «Мокрые» вулканы расплавляются, образуя вулканические дуги (как на Камчатке или в Японии). Геометричность сохраняется в основном в регионах среди океанических хребтов и самых высоких точек (как Гавайи).

Эрозия. Без рек, ледников и дождей прекратится водная эрозия. Ветер станет единственным скульптором ландшафта, медленно стачивая горы и засыпая низины песком. Процессы формирования осадочных пород, таких как песчаник или известняк, останавливаются.

Цифры и расчёты: масштабы гидросферы

Чтобы окончательно понять, что вода не имеет значения для формы планеты, но важна для её экосистемы, необходимо провести еще несколько расчётов:

Начнём с основных цифр. Общий объём воды на планете составляет примерно 1,386 миллиардов кубических километров. Это включает в себя все океаны, моря, озера, реки, подземные воды, ледники и водяной пар в атмосфере

Для сравнения: объём всей Земли составляет примерно 1083 триллиона кубических километров. Простой расчёт показывает, что вода составляет всего 0,128% от общего объёма планеты. Это очень маленькая доля.

Распределение воды выглядит так:

• Океаны и море — 96,5% всей воды (1 338 млрд км³)
• Ледники и полярные шапки — 1,74% (24 млн км³)
• Подземные воды — 1,69% (23,4 млн км³)
• Озера, реки, болота — 0,013% (176 тыс. км³)
• Атмосферная влага — 0,001% (12,9 тыс. км³)

Глубина океанов в масштабах планеты

Средняя глубина Мирового океана составляет 3 688 метров, или около 3,7 километра. Самая глубокая точка — Марианская впадина в Тихом океане — достигает 10 994 метров (почти 11 километров).

Теперь давайте сравним эти цифры с размерами Земли. Средний диаметр планеты равен 12 742 километра. Если мы уберём всю воду, то максимальный перепад высот составит примерно 11 километров (от вершины Эвереста до дна Марианской впадины).

Рассчитать процентное соотношение:11 км ÷ 12 742 км x 100% = 0,086%

Это означает, что даже самые большие неровности на поверхности Земли составляют менее одной десятой процента от диаметра планеты.

Форма Земли: влияние рельефа

Земля по форме не является шаром. Из-за магнитного поля планета слегка сплюснута у полюсов. Экваториальный диаметр составляет 12 756 километров, полярный — 12 714 километров. Разница равна 42 километра, или 0,33% от среднего диаметра.

Это сжатие в несколько раз больше, чем высота самой высокой горы или глубины океанских впадин. Получается, что естественное сжатие Земли от электромагнита влияет на форму планеты гораздо сильнее, чем наличие или отсутствие воды.

Расчёт изменения поверхности

Давайте посчитаем, насколько сильно изменится площадь поверхности Земли, если убрать всю воду.

Площадь поверхности Земли сейчас: S = 4πR² = 4 x 3,14159 x (6 371)² = 510 млн км²

Средний радиус Земли — 6 371 километр. Если убрать воду со средней глубины 3,7 километра с 71% поверхности, новый средний радиус в этой точке уменьшится до 6 367,3 километра.

Но это изменение затронет всего 361 миллион квадратных километров (площадь океанов). На остальных 149 миллионах квадратных километров расстояние остается прежним.

Расчёт показывает, что изменение среднего радиуса планеты составляет всего 2,6 километра, или 0,04% от исходного значения. Это настолько мало, что визуально увидеть такую ​​разницу было бы невозможно даже из космоса.

Как горы принимают форму планеты

Самая высокая гора на Земле — Эверест (Джомолунгма) — возвышается на 8 849 метров над уровнем моря. Это впечатляющая высота для человека, но как она соотносится с размерами планеты?

8,849 км ÷ 12 742 км x 100% = 0,069%

Даже Эверест составляет менее одной пятнадцатой валюты от диаметра Земли. Если бы вы держали в руках глобус диаметром 30 сантиметров, то высота Эвереста на его поверхности была бы всего 0,2 миллиметра. Такую неровность вы бы даже не почувствовали пальцами.

Эти цифры показывают, что для Земли гидросфера — лишь тончайшая плёнка на поверхности. Но именно эта плёнка делает возможным всё то, что мы называем жизнью.

Неузнаваемая, но всё ещё Земля

Планета Земля без воды не превращается в бесформенный обломок. Она сохранит свою идеальную сферическую форму и будет выглядеть из космоса как гладкий шар серо-коричневого цвета. Однако её поверхность и климат изменятся до неузнаваемости.

На месте океана возникнут гигантские пустыни и самые обширные на планете горные хребты. Воздух станет сухим, погода сведётся к периоду ураганных ветров, образовавшихся из-за колоссальных перепадов температуры. Геологическая активность замедляется и меняет свой характер. Земля превращается в безжизненный, враждебный мир, больше похожий на Марс или Меркурий, чем на знакомую нам голубую планету.

Но наши расчёты однозначно показывают: удаление всей воды с Земли практически не изменило бы форму планеты. Земля осталась бы близкой к сфере со сжатием у полюсов. Океанские впадины глубиной 3-4 километра и даже Марианская впадина глубиной 11 километров — это крохотные царапины на поверхности планеты диаметром почти 13 тысяч километров.

Цифры говорят сами за себя:

• Вода — 0,128% объема Земли
• Средняя глубина океанов — 0,029% диаметра планеты
• Максимальный рельеф — 0,086% диаметра планеты
• Масса воды — 0,023% массы Земли

Популярные изображения «бугристой» Земли без воды — это художественное преувеличение. В реальности наша планета останется удивительно гладкой, и вода не будет играть значительной роли в формировании её общей формы.

Однако это не умаляет значение воды для жизни. Именно эта тонкая плёнка создаёт условия для существования всех живых организмов на планете.

Источники:

1. Сколько воды на Земле? (USGS) — Фундаментальные данные Геологической службы США по общему содержанию и распределению воды на планете. Подтверждает расчеты объема и массы.
2. Факты об океане (НОАА) — Сводка фактов об океане от управления океаническими и атмосферными исследованиями США, включая данные о среднем исследовании.
3. Какова форма Земли? (NASA SpacePlace) — Научно-популярное объяснение НАСА о существующей форме Земли (сплюснутый сфероид) и ее гладкости.
4. Как вода смазывает колеса тектоники плит (Колумбийская климатическая школа) — Статья, подробно объясняющая роль воды в процессах субдукции и движении тектонических плит.
5. Земля под волнами (Студия научной визуализации НАСА) — Страница с классической визуализацией НАСА, показывающей рельеф Земли при постепенном «выведении» воды из океанов. Отлично иллюстрирует, как выглядит обнажённое дно.