Рудольф Баландин
100 великих открытий российской науки
Хребет Черского и Эльгыгытгын
На физико-географической карте Северо-Востока Российской империи были нанесены, отчасти условно, только некоторые реки и возвышенности. По сути, тут оставалось огромное белое пятно.
Это может показаться странным. Ведь миновал «золотой век» русской культуры (включая науку). Однако невелик был интерес правительства и предпринимателей к познанию природных условий труднодоступных территорий. Освоение их требовало немалых капитальных вложений при неопределённости результатов и малых надежд на выгоду. Проще было разрабатывать известные месторождения полезных ископаемых, а недостающие природные ресурсы закупать на Западе.
Печальные результаты такой недальновидной стратегии проявились в начале Первой мировой войны: в стране возник дефицит ряда видов различного сырья, в том числе стратегического. По предложению академика В.И. Вернадского в 1915 году была создана Комиссия по изучению естественных производительных сил России (КЕПС). Наиболее активная её работа развернулась при Советской власти.
С.В. Обручев
Вскоре после Гражданской войны была организована научная экспедиция для изучения неведомой территории Северо-Востока страны. Возглавил её Сергей Владимирович Обручев (1891–1965), сын исследователя Сибири академика В.В. Обручева. Ему довелось сделать одно из наиболее крупных географических открытий ХХ века. Была обнаружена и частично нанесена на карту гигантская горная страна протяжённостью около полутора тысяч километров и шириной до 400 км.
Как сказано в Википедии, хребет Черского состоит из двух самостоятельных цепей: Билибина и Обручева. Их разделяет Момо-Селенняхская впадина и долина реки Индигирка. В таком случае получается два хребта. А при чём тут Черский? Тем более что в действительности это обширная горная страна с не одним десятком больших и малых горных гряд.
Проясняет недоумение история изучения этого региона.
Здесь прокладывали первые маршруты ещё землепроходцы. Но они шли вдоль рек или по северной окраине региона, по низменностям и предгорьям, примыкающим к Северному Ледовитому океану. В эту неизведанную горную страну летом 1891 года направился маленький отряд Российской академии наук. Возглавлял его литовец Ян (Иван) Дементьевич Черский (1845–1892).
В Сибирь он попал как ссыльный – за участие в польском восстании 1863 года, с конфискацией имущества и лишением дворянского звания. Служил денщиком и много времени проводил в библиотеке, изучая основы биологии, геологии, географии. На это подвигло его знакомство с другим ссыльным, ставшим исследователем Сибири, А.Л. Чекановским (1833–1876), открывшим на Нижней Тунгуске месторождения угля и графита, а также с географами Г.Н. Потаниным и А.Ф. Миддендорфом.
Черского приняли в Сибирский отдел Русского географического общества. Он переехал в Иркутск, женился на Мавре Павловне Ивановой, ставшей помощницей в его экспедициях. В 1876 году за географические исследования он был удостоен Малой золотой медали Русского географического общества, а через десять лет его наградили золотой медалью Ф.М. Литке за геологические исследования в Восточной Сибири.
Итак, отряд Черского (его жена Мавра, двенадцатилетний сын Александр и якутский казак Степан Расторгуев, проводник) вышел из Якутска в Оймякон, а оттуда в Верхнеколымск. За два с половиной месяца они преодолели более полутора тысяч километров через таёжную глухомань. Пересекли горы на водоразделе рек Колымы и Индигирки, Оймяконское плоскогорье, отбирая геологические образцы. Черский уточнил расположение трёх горных хребтов.
После зимовки в Верхнеколымске отплыли на лодках вниз по Колыме. Несмотря на плохое самочувствие и больное сердце, мужественный учёный решил продолжить исследование. Вряд ли он надеялся вернуться живым. 20 июня у него не было сил даже вести дневник.
Мавра Павловна проводила метеорологические и геологические наблюдения, не забывая заботиться о муже и сыне. Запись 25 июня: «Всю ночь мой муж не мог уснуть: его мучили сильные спазмы… Пристать к берегу нельзя, потому что крутые яры».
Наконец, вышли к устью речки Прорвы. Черский скончался в тот же день. Из-за бури путешественники оставались на месте двое суток. Наконец, 28 июня приплыли к устью Омолона, правого притока Колымы. Здесь Черский был похоронен. Жена продолжила работу, и все материалы передала в Академию наук. Через полвека с ними ознакомился Сергей Обручев, подготавливая экспедицию в неизученные регионы Северо-Востока СССР.
И.Д. Черский
Сергей Обручев с юности работал в геологических партиях, а с 1912 года вёл самостоятельные исследования. С 1926 по 1933 год он провёл две экспедиции в бассейнах рек Индигирки и Колымы, на Чукотском полуострове, изучая природу огромного края в тяжелейших условиях.
Первая экспедиция была особенно трудна и опасна. Они двигались на верховых лошадях, оленях, местных утлых лодках и пешком. Пересекали горные гряды, давая им названия, сплавляясь по рекам через бурные пороги, и наносили на карту неизвестные до той поры долины, хребты, нагорья. Во время долгих маршрутов приходилось полагаться только на самих себя.
В среднем течении реки Индигирки, где предполагалась низменность, Сергей Обручев обнаружил «громадные горы с пятнами снега на вершинах высотой не менее чем две тысячи метров». Он первым очертил контуры гигантского горного массива, назвав его именем первопроходца этих мест Черского.
«Глядя на бесконечные горные гряды, преграждающие горизонт на севере и юге, я понял, что мы находимся в сердце огромного хребта».
Поисками золота он не занимался, хотя периодически опробовал речные наносы. Нередко встречал мелкие золотинки (знаки). Он был не прочь открыть золотоносные залежи, но на это у него не было ни времени, ни жгучего желания.
За несколько лет путешествий он пришёл к выводу, что в бассейне реки Колымы могут быть встречены многочисленные месторождения золота. Эти общие соображения следовало подкрепить конкретными данными геологической разведки. Такую задачу и выполнил Ю.Н. Билибин (о нём речь впереди). Первая же Колымская экспедиция 1928–1929 годов дала блестящие результаты.
Завершал Сергей Обручев свои исследования на северо-востоке, используя самолёты, аэросани, моторные лодки. «Север из заброшенной окраины… – писал он в 1945 году, – давно стал неотъемлемой частью Союза; авиалинии связывают его с центральными районами; бывшие глухие углы Севера сделались индустриальными центрами».
В центре Чукотского полуострова на Анадырское плоскогорье Сергей Обручев во время самолётных маршрутов открыл странную воронку огромных размеров – до 15 км в диаметре – среди невысоких гор: озеро Эльгыгытгын глубиной 165 м. Он выразил свои впечатления так: «Сегодня был зловещий восход: пять полос красных облаков, мрачная впадина, полная туманом, безмолвие, странное, жуткое место! Когда я буду писать роман о жизни на Луне, я помещу героев в такой кратер».
…На берегу Эльгыгытгына мне довелось побывать через 30 лет после Сергея Владимировича, в 1960 году в составе геолого-географической экспедиции. Поразила величественная красота пустынных гор и поистине лунный пейзаж. Отдельные конусы сопок вокруг котловины – потухшие вулканы. Сразу мысль: здесь произошёл чудовищный вулканический взрыв, оставивший такую воронку. Но где его следы? Почему нет остатков излившейся лавы? Да и по форме озёрная котловина похожа на сглаженный по углам прямоугольник. Значит, она могла образоваться в результате более или менее медленного погружения участка земной коры.
Есть и другая версия: кратер возник при падении и взрыве крупного метеорита. Обнаружены кристаллы особой разновидности кварца, для рождения которой необходимо огромное давление, – как при метеоритном ударе… или при вулканическом взрыве.
Странно: космический гость попал точно в центр Анадырского плоскогорья. Хотя, конечно, в мире всякое бывает. Так или иначе, загадка Эльгыгытгына сохраняется.
…Можно было бы долго пересказывать занимательные эпизоды, случившиеся с С.В. Обручевым во время его экспедиций. Для исследователя всяческие природные препятствия, опасные переправы через стремительные потоки, встречи с медведями и прочая «экзотика» – досадные помехи в работе. Так считал Сергей Владимирович Обручев. Ему посчастливилось одному из немногих совершить в ХХ веке крупное географическое открытие – первым обследовать огромную территорию, нанося на карту горные гряды, реки, озёра.
СП-1
В 1930‐е годы Советский Союз активно осваивал окраины державы, в частности Арктику. Для этого проторяли Северный морской путь, изучали движение льдов и погодные условия в Северном Ледовитом океане.
Проект первой в мире дрейфующей научной станции предложил советский полярный исследователь В.Ю. Визе. Научного руководителя экспедиции Отто Юльевича Шмидта (1891–1956) можно считать куратором Советской Арктики: он был директором Всесоюзного арктического института, начальником главного управления Севморпути, руководил экспедициями на ледоколах «Седов», «Сибиряков», «Челюскин».
О значении этого проекта говорит уже то, что доклад о нём Шмидт сделал на совещании в Кремле в присутствии Сталина и других членов Политбюро.
Начальником станции назначили И.Д. Папанина – уроженца Севастополя, строителя первой радиостанции в Якутии, руководителя зимовок на двух полярных станциях. С ним были астроном и магнитолог Е.К. Фёдоров, гидролог и биолог П.П. Ширшов и радист Э.Т. Кренкель (в 1930 году он установил мировой рекорд дальности радиосвязи: из Арктики – с американской станцией в Антарктиде).
Для этой уникальной экспедиции изготавливали специальное оборудование и снаряжение. Создали радиостанцию, приспособленную для работы в полярных условиях, ещё одну аварийную и самый лёгкий в мире ветряной двигатель весом 54 кг. Разработали и приготовили богатые витаминами концентраты общим весом 5 т. Их заложили в 135 бидонов, в каждом из которых – запас продовольствия на 10 дней. Каркас палатки (2х4 м, высота 2,5 м) сделали из разборных алюминиевых труб, тройные брезентовые стены с двумя слоями гагачьего пуха, пол резиновый надувной.
Летом 1936 года ледокол «Русанов» и пароход «Герцен» отправились на Землю Франца-Иосифа, где на острове Рудольфа построили промежуточную базу, а на леднике – взлётно-посадочную полосу для тяжёлых самолётов.
В начале мая 1937 года ледовую разведку в районе Северного полюса совершил П.Г. Головин, обнаружив льдину площадью 15 кв. км. 21 мая 1937 года на эту льдину совершил посадку четырёхмоторный самолёт АНТ-6 «Авиаарктика» конструкции Туполева, пилотируемый М.В. Водопьяновым. За ним последовало ещё три самолёта.
Через две недели самолёты вернулись на Большую землю, оставив в полярной пустыне четырёх зимовщиков и пса по кличке Весёлый.
Первая в мире дрейфующая научная станция СП-1, расположенная близ Северного полюса, приступила к работе. Четыре отважных полярника, преодолевая тяготы зимовки, ежедневно проводили научные исследования: вручную лебёдкой измеряли глубину океана, вели регулярные метеорологические наблюдения, определяли температуру и солёность воды на разных глубинах, изменения магнитного поля.
На дрейфующей станции СП-1
Новый, 1938 год начался тревожно. Они уже давно миновали район Северного полюса, откуда все пути ведут на юг. Льдина дрейфовала в Гренландском море, пройдя от Северного полюса более 2 тысяч км. На Большую землю пришла радиограмма:
«В результате шестидневного шторма в 8 утра 1 февраля в районе станции поле разорвало трещинами от полкилометра до пяти. Находимся на обломке поля длиной 300, шириной 200 метров. Отрезаны две базы, также технический склад… Наметилась трещина под жилой палаткой. Будем переселяться в снежный дом. Координаты сообщу дополнительно сегодня; в случае обрыва связи просим не беспокоиться».
Небольшой размер льдин исключал посадку самолёта. На спасение экипажа СП-1 отправились ледоколы «Мурман» и «Таймыр».
Последняя радиограмма с дрейфующей научной станции завершалась так:
«В этот час мы покидаем льдину на координатах 70 градусов 54 минуты нордовой, 19 градусов 48 минут вестовой и пройдя за 274 суток дрейфа свыше 2500 км. Наша радиостанция первая сообщила весть о покорении Северного полюса, обеспечила надёжную связь с Родиной и этой телеграммой заканчивает свою работу».
Благодаря экспедиции СП-1, удалось определить глубины океана в районе Северного полюса и выяснить местную метеорологическую обстановку. Оказалось, что сюда проходят атлантические циклоны. Были получены данные о дрейфе льдов в этой части Северного Ледовитого океана. Впервые был успешно использован метод арктических исследований с дрейфующей научной станции.
Из Википедии: «Научные результаты, полученные в уникальном дрейфе, были представлены Общему собранию АН СССР 6 марта 1938 года и получили высокую оценку специалистов. Всем участникам экспедиции были присвоены учёные степени докторов географических наук.
За выдающийся подвиг в деле освоения Арктики всем четырём полярникам было присвоено звание Героя Советского Союза. Также это звание было присвоено лётчикам, доставившим экспедицию на Северный полюс, А.Д. Алексееву, П.Г. Головину, И.П. Мазуруку и М.И. Шевелёву.
Самолёты для экспедиции (5 штук) формально были взяты в аренду у Правительства. По рассказу М.И. Шевелёва, когда после окончания экспедиции обсуждался вопрос, что делать с оплатой самолётов, ему было сказано, что кинофильм «На Северном полюсе», снятый М. Трояновским, принёс доход в валюте, несколько раз покрывающий все затраты на экспедицию, и финансовый вопрос далее не обсуждался».
Первая научная экспедиция на плавучих льдах Арктики завершилась успешно. Прошла она без серьёзных конфликтов, опасных аварийных ситуаций – всего того, о чём любят писать журналисты. Провели трудную и опасную экспедицию профессиональные исследователи, а не любители рекордов и острых ощущений.
Советский океанограф Н.Н. Зубов писал: «Экспедицией установлено, что по пути дрейфа станции никаких земель нет. Изучен рельеф дна на всём протяжении маршрута. Установлено, что тёплые атлантические воды глубинным течением проникают из Гренландского моря к самому полюсу. Опровергнуты положения о почти полной безжизненности приполюсного района. Впервые изучено движение верхних слоёв воды (толщиной до 200 м) под действием ветра. Метеорологические наблюдения разрушили прежние представления о строении и циркуляции атмосферы в приполюсных пространствах».
Учение о почве и природных зонах
Научная гипотеза – это обоснованное предположение; теория – концепция, доказанная на основе фактов. Гипотеза или теория относятся к конкретной научной дисциплине.
Реальный природный объект можно исследовать методами разных наук. Так, в индийской притче слепые стараются понять, что такое слон. Один решил, что он похож на столб, другой отметил сходство со шлангом, третий – с сухим деревом, четвёртый – со змеёй. Каждое мнение зависело от того, какую часть животного ощупал слепец.
Учение раскрывает суть природного объекта с использованием сведений (теорий) из разных наук.
…Василия Васильевича Докучаева принято у нас называть основателем почвоведения. Это не совсем верно. Он создал учение о почве.
Плодородный верхний слой земли – почву – люди стали обрабатывать с эпохи неолита, 11 тысячелетий назад. Тогда в некоторых районах Ближнего Востока возникло мотыжное земледелие. Основы агротехники осваивали на практике, в основном, методом проб и ошибок.
Как важный элемент сельского хозяйства почвоведение возникло давно. Во времена Античности, при зарождении естествознания и расцвете философии, почву воспринимали как землю, которую надо обрабатывать для выращивания растений, начав собирать и обобщать сведения о её обработке, использовании, улучшении (мелиорации).
С эпохи Просвещения стали детально изучать свойства почв. Обобщил эти сведения шведский минералог и медик Юхан Готтшальк Валлериус в монографии «Химические основы земледелия» (1761). Более обстоятельное четырёхтомное исследование опубликовал немецкий медик и аграрий Альбрехт Даниель Тэер: «Принципы научного сельского хозяйства» (1809–1812). Он дал такое определение: «Поверхность нашей планеты, состоящая из рыхлой искрошенной материи, именуемой нами почвой, слагается из смеси чрезвычайно разнообразных вещества». Вслед за Валлериусом он отметил, что в почве остатки жизни питают новую жизнь.
В России упоминали о почвах В.Н. Татищев (в рамках земледелия), М.В. Ломоносов (с позиций естествознания). К середине ХІХ века было накоплено много сведений о почвах, их свойствах, строении, химическом составе – почти исключительно в приложении к практике земледелия. Не сформировалось научное представление о жизни почв, их происхождении, развитии, деградации; о существовании почвы как особого природного тела.
Российское царское правительство было озабочено всё более частыми неурожайными годами, периодическим обмелением рек Европейской части страны. Основанное в 1765 году крупными российскими землевладельцами Вольное экономическое общество (ВЭО), в которое входили видные отечественные учёные, поручило географу и геологу Василию Васильевичу Докучаеву изучить чернозём по разработанной им программе.
За два лета (1877–1878) учёный вместе со своими учениками проехал свыше 10 000 км, обследуя всю чернозёмную полосу Европейской России. На заседании ВЭО он сделал доклад «Итоги о русском чернозёме», критикуя существовавшие теории происхождения чернозёма – морскую, болотную, растительно-наземную, а также практику изучения свойств почв от характера почвообразующих горных пород. Тогда же им была опубликована «Картография русских почв».
Научным итогом экспедиционных исследований стал фундаментальный труд Докучаева «Русский чернозём» (1883). В нём были детально рассмотрены область распространения, способ происхождения, химический состав чернозёма, принципы классификации и методы исследования этой почвы. «Русский чернозём» прославил учёного на весь мир. За свой труд Докучаев получил от ВЭО особую благодарность, а от Петербургской АН – полную Макарьевскую премию.
В этой работе и последующих статьях Докучаев определил основы учения о почве, выделив главные факторы почвообразования и их тесную взаимосвязь: климат, материнские горные породы, растительный и животный мир, возраст, рельеф местности, природные воды. Позднее к ним была добавлена ещё и хозяйственная деятельность человека. Самим учёным, а также его коллегами и учениками позднее было развито географическое направление, изучающее почвы с точки зрения их происхождения и в тесной связи с окружающими условиями (П.А. Костычев), и агрономическое, исследующее вопросы взаимоотношения почвы и растительности и почвенное плодородие (В.Р. Вильямс).
В 1886 году Докучаев дал первую в мире научную классификацию почв и составил первую мировую почвенную карту. Основой классификации почв учёный считал их происхождение. Докучаев обращал внимание на способы обработки почв и севооборот, на меры по сохранению влаги, на распыление зернистой структуры чернозёмов и ухудшение водного и воздушного режимов, на эрозию.
Он дал такое определение почвам: «Это суть поверхностно лежащие минерально-органические образования, которые всегда более или менее заметно окрашены гумусом; эти тела всегда имеют своё собственное происхождение; они всегда и всюду являются результатом совокупной деятельности материнской горной породы, живых и отживших организмов (как растений, так и животных), климата, возраста страны и рельефа местности; почвы как всякий живой организм, всегда имеют известное строение, нормальную толщину и нормальное положение».
В.В. Докучаев в 1898–1899 гг.
Может показаться странным уподобление почвы живому организму. А мысль верная. У почвы не только сложная организация, но и своя жизнь, в отличие от косных тел природы, например от продуктов выветривания горных пород.
Французский почвовед Жан Булэн отметил: «В отличие от своих предшественников, Докучаев видит и заставляет видеть новым объект, который он изучает глобально, с применением оригинального метода; в результате вместо неясно образующегося объекта путём «выветривания пород» (и поэтому являющегося областью геологии) возникает новое представление о почве. Человек, создавший такую концепцию, становится в ряды великих натуралистов века».
Свою последнюю лекцию Докучаев начал так: «Я буду беседовать с вами о царе почв, о главном богатстве России, стоящем неизмеримо выше богатств Урала, Кавказа, богатств Сибири, – всё это ничто в сравнении с ним; нет тех цифр, какими можно было бы оценить силу и мощь царя почв, нашего русского чернозёма. Он был, есть и будет кормильцем России.
Есть чернозём и в Венгрии, но там он не тот: это солонцеватый чернозём-«окост», а наш, русский чернозём «сладок». Есть он и в Североамериканских Соединенных Штатах, но там он или того же типа, что и в Венгрии, или же значительно беднее органическими и другими питательными веществами, чем в России.
Он, чернозём, напоминает нам арабскую чистокровную лошадь, загнанную, забитую. Дайте ей отдохнуть, восстановите её силы, и она опять будет никем не обогнанным скакуном. То же и с чернозёмом: восстановите его зернистую структуру, и он опять будет давать несравнимые урожаи».
Пыльные («чёрные») бури наносили непоправимый ущерб сельскому хозяйству. Например, пыльная буря 1928 года унесла с полей Украины (с площади 1 млн кв. км) более 15 млн т чернозёма, осевших в Прикарпатье, Румынии и Польше. Мощность чернозёмного слоя тогда уменьшилась на 10–15 см и стала одной из причин неурожая 1931–1932 годов.
Открытый Докучаевым закон мировой зональности почв («К учению о зонах природы») утверждал, что распространение почв на Земле подчиняется закону природной широтной зональности, и каждой природной зоне соответствует свой тип почвы – преобладающий, но не единственный.
Русский учёный выделил семь мировых зон: бореальную, северную лесную, лесостепную, степную, сухих степей, аэральную зону пустынь и субтропическую. Это был новый взгляд на географию как на науку о ландшафтах.
Докучаев создавал учение о зонах природы в неразрывной связи с деятельностью человека. Подчеркивал: неразумное хозяйничанье создаёт даже в благодатных краях «пустыню Сахару». Он заложил основы комплексного изучения земной природы и учения о биосфере, разработал которое его ученик В.И. Вернадский.
