История науки: большие глубины и высокие широты

6 января 1912 года Альфред Вегенер выступил с докладом, содержащим положения теории континентального дрейфа. О человеке, который хотел стать астрономом, а занимался метеорологией и геофизикой, об ученом, которого в равной мере интересовали литосферные плиты и верхние слои атмосферы, и путешественнике, которого изучение погоды привело в Гренландию, откуда он не вернулся, рассказываем в нашей ежедневной рубрике «История науки».

В 1905 году выпускник берлинского Университета имени Фридриха Вильгельма, изучавший астрономию и метеорологию, Альфред Вегенер защитил диссертацию и получил степень доктора философии. После защиты он оставил астрономию как науку, в которой «в основном уже все разработано, и только особый математический талант и немного более совершенное техническое оснащение обсерваторий могут привести к новым научным достижениям».

Его работа в области метеорологии была продуктивной и привлекала внимание: для изучения верхних слоев атмосферы Вегенер и его коллеги не только запускали змеев, но и сами отправлялись в рискованные экспедиции на аэростатах. Одна из них стала рекордной по продолжительности — 52,5 часов.

Тот же интерес к метеорологии привел ученого и в Гренландию. В ходе первой экспедиции Вегенера путешественники поставили метеостанцию, откуда можно было запускать змеев и привязные аэростаты для изучения атмосферы. В Гренландии Вегенер наблюдал полярное сияние. Причины его возникновения уже были известны, и теперь оно служило нуждам науки: его спектральный анализ позволял изучать верхние слои атмосферы, почти не исследованные на тот момент.

После возвращения Вегенер начал преподавать в Марбургском университете и издал несколько научных работ. В конце 1910 года произошло то, что побудило ученого заняться изучением геофизики. Из его писем: «Мой сосед по комнате, доктор Таке, получил к Рождеству большой настольный атлас Андрее. Мы часами с восхищением рассматривали его великолепные карты. И тут мне пришла в голову одна мысль. Пожалуйста, взгляните на карту мира: разве не совпадает по своим контурам восточный берег Южной Америки с западным берегом Африки настолько точно, что кажется, будто раньше они составляли единое целое? Это совпадение проявляется еще лучше, если посмотреть на карту глубин дна Атлантического океана и сравнивать между собой не современные границы континентов, а бровки крутых подводных уступов, обрывающихся к глубокому ложу океанов. Этой идеей я должен заняться».

Осенью 1911 года Вегенеру попалась работа, содержащая обоснование исторической связи между Африкой и Южной Америкой с точки зрения палеонтологии. Свои размышления на тему прошлого континентов и их движения Вегенер (который к тому моменту не опубликовал ни одной научной статьи) представил в виде доклада Германской геологической ассоциации 6 января 1912 года. «Выступление одного человека против всего мира», как его описали на сайте Института полярных и морских исследований, носящего сейчас имя Вегенера.

Конечно, он был не первым, кто заметил, как похожи между собой очертания Африки и Южной Америки. В XVI веке это отметил фламандский картограф, автор первого географического атласа современного типа Абрахам Ортелий и в качестве объяснения предположил, что континенты могут передвигаться: «Следы разделения проявляются, если взглянуть на карту мира и сравнить очертания трех континентов (имеются в виду атлантические побережья Евразии, Африки и Северной и Южной Америки — Indicator.Ru)». На то же сходство обращали внимание философ Фрэнсис Бэкон, теолог Теодор Лилиенталь, географ и натуралист Александр фон Гумбольдт, допускал подобное и Михаил Ломоносов. Попадались и довольно интересные теории. Французский географ Антонио Снидер-Пеллегрини полагал, что трещина, проходящая по дну Атлантического океана, является местом, где выходили на поверхность вулканические газы, что привело к сжатию Земли. Воды океанов обрушились на материки — и вот он, Всемирный потоп. А британский астроном Джордж Говард Дарвин (второй сын великого Чарлза Дарвина) высказал идею о том, что впадина Тихого океана и разломы коры — это следствие отделения от Земли ее спутника, Луны.

И вот Альфред Вегенер стал тем, кто представил предположения о возможности движения континентов в форме более-менее обоснованной и цельной теории (оставив в стороне потоп и Луну). Он впервые использовал и сам термин «континентальный дрейф». В работе 1915 года «Происхождение континентов и океанов» и ее переизданиях в течение 1920-х годов он собрал вместе обоснования своей теории из различных областей науки. Придя к своим заключениям практически самостоятельно, Вегенер позднее отмечал вклад многих исследователей в изучение движения континентов. Исследователь доказывал, что когда-то материки образовывали суперконтинент Пангею, которая затем делилась и дробилась. Обоснованием этому служили в том числе сходства флоры и фауны (и их ископаемых останков) Европы и Америки. Движение материков он объяснял вращением Земли, а также притяжением Солнца и Луны. Сближение массивов суши, например Европы и Африки, столкновение Декана и Азии послужило причиной возникновения горных массивов в этих областях.

Гипотеза Вегенера не только не нашла понимания, но и вызвала волну возмущения и обвинения в «фантастичности и дилетантизме». В чем-то критики были правы: представленная тогда теория не объясняла механизмы движения континентов, кроме того, Вегенер значительно переоценивал скорость движения материков (в сто раз — 250 см вместо принятых сегодня 2,5 см в год). Другие возражения и общее восприятие идей были менее обоснованы: их причиной стали недопонимания (в том числе из-за необходимости перевода) и неприятие самого ученого (что понимает метеоролог в геофизике?).

Пока шли обсуждения и споры, Вегенер воевал на полях Первой мировой, вернувшись, заинтересовался палеоклиматологией, стал преподавать в Грацком университете и предпринял еще две экспедиции в Гренландию. Во время одной из них, при переходе из одной станции к другой, исследователь погиб.

Прошло еще немало лет, прежде чем теория Вегенера получила подтверждение и развитие. С 1950-х годов начинались исследования мантии Земли, перемещения масс вещества внутри нее и изучение магнитных аномалий вдоль океанических хребтов. Новые открытия в геологии, новые данные подтверждали предположения Вегенера и его единомышленников. Теория движения литосферных плит, или мобилизм, получила-таки всеобщее признание.