Читать книгу 100 великих открытий российской науки - Рудольф Баландин - Страница 5

Первые сведения о вечной (вековой) мерзлоте были получены от землепроходцев. В середине ХѴІІ века якутский воевода Пётр Головин доложил в Москву: «А в Якуцком-де, государь, по сказкам торговых и промышленных людей, хлебной пашни не чаять; земля-де, Государь, и среди лета вся не растаивает».

Никакого интереса это сообщение не вызвало. Для землепроходцев познание окружающей природы имело практическое значение. Во время губернаторства генерала Матвея Кровкова в Якутске начали рыть колодец. Пробились в мёрзлой земле до глубины 30 метров, а воды не встретили. В Москву сообщили: «А колодезя, великие государи, в Якуцком сделать никоими мерами нельзя, потому что земля летом только тает в полтора аршина, а больше двух аршин земли никогда не тает, а в исподи на дне бывает земля всегда мёрзлая» («Дополнения к актам историческим, собранным и изданным Археографической комиссией», 1869, т. XI).

Василий Никитич Татищев – историк, географ, государственный деятель – первым использовал научное понятие о многолетнемёрзлых горных породах. В 1725 году в своей статье о мамонтах он писал, что их бивни и целые тела «находят в многолетнемёрзлой подпочве». Спустя десятилетие, он сделал обобщение: «В северной оной стране от 59 градуса почитай во многих местах земля глубже полу-аршина никогда не растаивает и плода приносить не может».

Однако труды Татищева были опубликованы сравнительно поздно, а на Западе они были неизвестны. То же можно сказать о замечательном прозрении М.В. Ломоносова, который исходил из своих представлений о морозном слое атмосферы: «Обширные сибирские стороны, а особливо к ледовитому морю лежащие… землю в глубину около двух или трёх футов во всё лето замёрзлую имеют. И хотя сие приписано быть может зимнему холоду, летний жар преодолевающему, что сии места, одно ради близости холодного климата, другое для высокого положения к студёному слою атмосферы поднявшегося, лишаются краткого небес действия…»

Российский академик Иоганн Георг Гмелин, изучавший в первой половине ХѴІІІ века главным образом флору Сибири, упомянул о том, что в Якутске почва оттаивает лишь на глубину 1,2 м и сослался на якутский колодец, пробитый в мёрзлых грунтах, а также на свидетельства землепроходцев. В научной среде подобные сведения воспринимали без особого интереса или скептически.

Немецкий геолог и геоморфолог Леопольд фон Бух, почётный член Петербургской академии, не мог поверить в существование зоны вечной мерзлоты: «Я вполне убеждён, что должно считать совершенно ненадёжным все известия, в которых утверждается, будто на глубине нескольких футов земля даже и летом была находима замерзшею в странах, где произрастают кустарниковые растения, и что известия Гмелина о том, что в Якутске при рытье колодца нашли мёрзлую землю до 100 футов, не следовало повторять в учебниках, как доселе делается. Показания казаков не должно было бы употреблять для подкрепления столь странного и неверного факта».

Бух в своих общих представлениях о геологических процессах и строении земной поверхности был плутонистом (от имени греческого бога подземного царства). Так называли учёных, отдающих в геологических процессах преимущество глубинным силам Земли. По этим представлениям сравнительно неглубоко под земной корой залегает расплавленная магма. В таком случае подземный жар не должен допустить промерзание земли летом.

Российские натуралисты последовательно изучали так называемую вечную мерзлоту, широко распространённую в Сибири. В первой четверти ХІХ века русский адмирал барон Фердинанд Петрович Врангель писал: «В Нижне-Колымске на глубине четырёх с половиной сажень (в сажени 213 см) я нашёл землю ещё замёрзшей. В более высоких местах я часто находил трещины и пещеры, в которых на глубине четырёх сажен нижний слой земли содержал ещё большее количество льда, чем верхний».

Первые наиболее значительные сведения о вечной мерзлоте были получены благодаря самоотверженному труду купца Фёдора Шергина, служащего Русско-Американской компании. Он обосновался в Якутске и захотел соорудить колодец во дворе своего дома. Несмотря на то что летом оттаявшая почва нередко была заболочена, питьевую воду приходилось забирать из реки и ручьёв: несмотря на все попытки, никому не удавалось выкопать колодец и получить чистую грунтовую воду.

Шахта Фёдора Шергина в Якутске

Фёдор Шергин решил добиться своей цели. В 1828 году он очертил во дворе квадрат 3 на 3 метра и начал врубаться в мёрзлый грунт. Он знал, что предстоит пройти не менее двадцати метров. Но не мог догадаться, что его труд продлится 9 лет.

Летом эту работу приходилось прекращать; стенки шахты оттаивали, источая неприятные и опасные миазмы, главным образом углекислый газ. За первый год удалось пробиться на глубину 15 метров.

Шахтой Шергина заинтересовался молодой немецкий натуралист доктор физики Георг Адольф Эрман. Он совершал кругосветное путешествие с главной целью – изучение геомагнитного поля Земли. Но в те времена учёных интересовали не только узкоспециальные проблемы, но познание природы в её единстве и многообразии. Эрман рискнул спуститься в шахту (для этого служила деревянная бадья), производя замеры температуры грунта. Она постепенно уменьшалась, и на дне составляла −7,5 °C. По расчётам учёного, встретить подземную воду (когда температура грунта повысится до 0 °C) можно будет на глубине более 180 м.

В 1830 году глубина шахты достигла 30 метров при температуре на дне −1,3 °C. Шергин разуверился в возможности добраться до грунтовых вод и решил прекратить работу. По инициативе Ф.П. Врангеля, дальнейшие расходы на проходку шахты взяла на себя Русско-Американская компания. Так эта горная выработка стала первой в мире, нацеленной на теоретические научные цели.

В 1836 году, когда шахта дошла до глубины 93 метра, Русско-Американская компания отказалась от дальнейшего финансирования работ. Фёдор Шергин продолжил их за свой счёт и через год достиг глубины 116,4 м. Как отмечено в Википедии: «Он сообщил, что затраты составили 1362 руб. 50 коп. Данную сумму Шергину не возместила ни компания, ни Петербургская академия наук, где были заслушаны доклады о проводимых исследованиях. По представлению председателя академии С.С. Уварова император Николай І наградил Шергина золотой медалью и перстнем с бриллиантом».

Как писал сибирский учёный, инженер и мерзлотовед Ростислав Михайлович Каменский: «Академия Наук приняла решение послать своего представителя для проведения геотермических наблюдений по всей глубине шахты… Выбор пал на профессора зоологии Киевского Университета Александра Фёдоровича Миддендорфа (в 1850 г. он был избран академиком). Правда, вначале он должен был выполнить исследования на Таймыре в междуречье Пясены и Хатанги и оценить продуктивность водоёмов, в том числе прибрежных вод Ледовитого океана, а уже затем прибыть в Якутск…

В период своих экспедиционных исследований (1843–1846 гг.) А.Ф. Миддендорф занимался изучением вечной мерзлоты не попутно, а специально, по поручению Академии наук. Он провёл геотермические наблюдения в скважинах и шурфах в 12 пунктах Восточной Сибири, первым обратил внимание на различие в скоростях и глубинах протаивания песчаных и глинистых грунтов и дал этому физическое объяснение.

Главной задачей А.Ф. Миддендорфа в Якутске было измерение температуры пород по всей глубине шахты Шергина. Измерения велись с апреля 1844 г. по май 1846 г. Они позволили А.Ф. Миддендорфу установить геотермический градиент в мёрзлых породах и вычислить мощность мёрзлой толщи для Якутска – 609 футов (185,7 м)…

…Становление геокриологии (мерзлотоведения), как науки, относится к двадцатым годам прошлого столетия, когда её основатель профессор Михаил Иванович Сумгин опубликовал в 1927 году монографию “Вечная мерзлота почвы в пределах СССР”».

Изучение многолетней мерзлоты особенно актуально для России, где она занимает обширные пространства Сибири и Дальнего Востока. В современной РФ – около 60 процентов всей территории.