CC BY
73
Электронное научное издание Альманах Пространство и Время. Т. 4. Вып. 1 • 2013 Специальный выпуск СИСТЕМА ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ
In memoriam In Memory / in Gedenken
УДК 551.556.464
Вершинина Ю.В.*, Шмакин В.Б.**
Методологические и эвристические особенности «Лика Земли» Г.Н. Каттерфельда и его значимость для развития глобальных геодинамических концепций
Вершинина Юлия Васильевна, аспирант, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет
E-mail: [email protected]
Шмакин Виктор Борисович, кандидат геолого-минералогических наук, доцент, главный инженер ООО «НПО Энергога-зизыскания», член Комиссии Планетологии СССР, Санкт-Петербург
E-mail: [email protected]
Анализируются три характерные черты, два методологических подхода и пять основных положений монографии Г.Н. Каттерфельда «Лик Земли» (1962) — одного из основополагающих трудов по астрогеологии. Прослежена судьба идей монографии за полвека и проанализированы новые открытия в направлении этих идей.
Ключевые слова: антисимметрия, асимметрия, астрогеология, аксиома, геоид, дедукция, Земля, кардиоид, Луна, методология, прилив, пульсация, ротация, трёхосность.
Прошедший год был ознаменован целой серией памятных дат, связанных с именем профессора Геннадия Николаевича Каттерфельда. 50 лет он возглавлял Комиссию планетологии СССР, созданную им же совместно с несколькими единомышленниками семью годами ранее (в 1955 г.). 50 лет прошло также с выхода известной монографии Геннадия Николаевича «Лик Земли» (август 1962), ставшей одним из краеугольных камней новой науки — астрогеологии. Наконец, в декабре 2012 г. Геннадий Николаевич отметил свой 85-летний юбилей, который был широко отпразднован в Санкт-Петербурге и Москве. Юбиляр встретил поздравления с присущей ему энергией и творческим энтузиазмом (и даже вносил поправки в некоторые приветствия и доклады на посвященном ему торжественном заседании Комиссии планетологии в Военмехе).
После юбилея, в начале 2013 г., Геннадий Николаевич продолжал выступать с публикациями. Но вот в апреле его не стало... Символично, что явившуюся причиной смерти травму он получил, торопясь на юбилейное для него заседание Комиссии планетологии, а скончался — в ночь на День Геолога. Это большая утрата для отечественной науки, а для Комиссии планетологии — практически невосполнимая.
данной статье предпринята попытка анализа методологических и эвристических особенностей первой крупной, несмотря на свой не очень большой объем, монографии Геннадия Николаевича «Лик Земли и его происхождение», изданной в 1962 г. [Каттерфельд 1962].
Эта книга имела и имеет аксиоматический, основополагающий характер, она создала почву для целого ряда новых научных обобщений и направлений в планетологии, геодезии и глобальной геологии на десятилетия вперёд. О международном признании вклада данной монографии в мировую геологическую науку и говорит скорый перевод «Лика Земли» на английский язык и издание в США расширенного варианта книги. В значительной мере продолжительность научной жизни и влияния идей «Лика Земли» явилась следствием глубокой фундаментальности, методологической обоснованности и эвристической продуманности монографии. Именно эти атрибуты «Лика Земли» являются главным объектом настоящей статьи. В наше время, когда многие исследователи пренебрегают методологической обоснованностью своих работ, сводя их к частным эмпирическим выводам, значимость осмысления монографии Г.Н. Каттерфельда, в
Ю.В. Вершинина В.Б. Шмакин
Special issue 'The Earth Planet System' Spezialausgabe 'System Planet Erde
Вершинина Ю.В., Шмакин В.Б. Методологические и эвристические особенности «Лика Земли» Г.Н. Каттерфельда
И ЕГО ЗНАЧИМОСТЬ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ГЛОБАЛЬНЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ КОНЦЕПЦИЙ
том числе в качестве методологического образца для научных обобщений, за истекшие полвека только возросла.
«Лик Земли» был уже третьей книгой с таким названием. Наиболее известен одноименный монументальный труд Э. Зюс-са (1883—1889, кардинально переработан в 1909), ставший в условиях научной революции конца XIX в. первым опытом синтеза в геологии (и вообще в науках о Земле) и отправной точкой для многих последующих идей глобальной геологии.
«Лик Земли» Г.Н. Каттерфельда также был создан в революционную эпоху в науках о Земле. Развитие науки, образования, исследование природных ресурсов шли тогда опережающими даже по сравнению с семимильными шагами советской экономики темпами, и государство не жалело на это средств. Достаточно вспомнить создание в конце 1950-х гг. Сибирского отделения АН СССР. Учёный стал одной из самых уважаемых фигур в обществе. Тиражи научных изданий исчислялись многими тысячами, научно-популярных книг — десятками и сотнями тысяч, а журналов — миллионами экземпляров.
В это время бурно началась и космическая эра (от запуска первого спутника до полёта Ю.А. Гагарина прошло всего
3,5 года). Уже были получены из космоса первые фото- и телеснимки Земли и Луны, в том числе её обратной стороны, показавшие грандиозные перспективы этого направления космических исследований. Первые аппараты нацелились на Марс и Венеру. Планетология получила, таким образом, совершенно новое направление своего развития.
В науках о Земле это время также было революционным. Прошли Всемирный геофизический и Всемирный полярный год. Геофизические исследования охватили весь Мировой океан, что, в частности, окончательно похоронило одну из главных идей Э. Зюсса об «обрушении» континентов в океаны. Впервые проводились широкие инструментальные исследования современных движений земной коры, сопровождаемые детальными гравиметрическими. Развивалась палеомагнитология, уверенно стали реконструироваться миграции магнитных полюсов за геологическое время. Активно внедрялись новые методики исследования вещества, позволившие делать надежные экстраполяции в пространстве и времени — вплоть до детальных палеоклиматических реконструкций и гипотез о составе нижней мантии и ядра Земли. Большие успехи делали созданные В.И. Вернадским геохимия и радиогеология, что позволило сформулировать цельные энергетические гипотезы об эволюции Земли (радиационный разогрев, зонная плавка и т.д.). Наконец, возродились на новом фундаменте, идеи А. Вегенера, что положило начало тектонике плит. Для научных обобщений огромное значение имели завершение в это время создания опорных геодезических сетей 1—2 класса и топографической съемки всей территории СССР масштаба 1:100 000, а также широкий разворот геологической съемки масштаба 1:200 000.
Вот в этой атмосфере и появляется монография молодого ученого Г.Н. Каттерфельда.
The Face of the Earth and its Origin
Kjltei'feliL (.J.N,
Геннадий Николаевич Каттерфельд (1927—2О13)
Обложка и титульный лист первого (1962 г.) издания «Лика Земли и его происхождения»
№№ ТЬк Н •‘ии: (Ь* 1спм1 Ын Ж еотет
Обложка издания «Лика Земли» на английском языке (NASA, 1969)
«Лик Земли», наряду с более поздними монографиями М.В. Стоваса, Б.Л. Личкова и большим сборником «Проблемы планетарной геологии» [Проблемы планетарной геологии 1963], стал одним из краеугольных камней нового направления в науках о Земле — астрогеологи и. Эта новая отрасль научного знания родилась из систематизации данных о влиянии планетарных и астрономических факторов на земные процессы, из применения к Земле дедуктивного подхода со стороны более общих законов планетологии — ещё одного молодого в те годы научного направления, бурно эволюционировавшего в связи с развитием космонавтики.
Как указывалось выше, «Лик Земли» Г.Н. Каттерфельда, несмотря на небольшой объём (12 п.л.), отличается фундаментальностью, главными чертами которой являются: 1) глубочайший информационный поиск, 2) аксиоматически-дедуктивный подход и 3) неангажированность и объективность.
1. Глубочайший информационный поиск, проведенный автором (свыше 250 наименований на 4 языках, в том числе полемика с И. Кантом). Геннадий Николаевич практически открыл для науки новых малоизвестных, авторов, в том числе столетней давности. Такой базис позволил ему осуществить, подобно Э. Зюссу, не только анализ, но и синтез
Вершинина Ю.В., Шмакин В.Б. Методологические и эвристические особенности «Лика Земли» Г.Н. Каттерфельда
И ЕГО ЗНАЧИМОСТЬ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ГЛОБАЛЬНЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ КОНЦЕПЦИЙ
идей, и каждое выдвигаемое положение в книге обретает основательность и обоснованность. Это стремление к достоверности и обоснованности источниковой базы было характерно для Геннадия Николаевича, требовавшего в своих отзывах на статьи коллег находить ссылки даже на работы XVII в.
2. Аксиоматитически-дедуктивный подход, заключающийся в общем построении и стиле монографии. Под термином «подход» здесь понимается системное единство задач и методов исследования, целесообразный подбор и обоснование методов. «Аксиоматически-дедуктивным» мы в данном случае называем подход, при котором новые логические высказывания (умозаключения, гипотезы, теории) выводятся из небольшого количества более общих максимально надежных положений, которые можно считать аксиоматическими. Следствия из аксиоматических положений последовательно выводятся при таком подходе, как теоремы, по стандартным нормам аристотелевой логики и геометрии и постепенно развиваются до уровня гипотез и теорий, подтверждаемых соответствующими расчетами или иными аналитическими выводами. В дальнейшем эта аналитика становится основой последующего синтеза.
Как показано ещё Г.П. Щедровицким и В.В. Грузой, дедуктивный подход оказывается наиболее надежным из применяемых к сложно-системным, принципиально наблюдаемым, но малоизученным объектам [Щедровицкий 1997; Груза 1977] (см. также [Тарский 1948]), каковым является планета Земля [Круть 1978]. Теории, выдвигаемые в отношении таких объектов, помимо стандартных общенаучных требований верифицируемости и фальсифицируемости, должны удовлетворять следующим требованиям:
— эвристичность (предоставление способов выведения большего числа теорем и проверяемых гипотез из меньшего числа ранее доказанных);
— альтернативность (по поводу ненаблюдаемых свойств и качеств — возможность выбора из ограниченного числа гипотез) [Шмакин 2002].
Лежащая в основе дедуктивного подхода опора на небольшое число максимально надёжных оснований диаметрально противоположна типичному сегодня (к сожалению) индуктивному перцептуализму, то есть стремлению к бесконечным «объяснениям» фактического материала неоднородной добротности, сочетающегося нередко с апологетикой единственного догматического (априорно постулируемого) решения.
Отметим, что среди всех наук о Земле «Лик Земли» является едва ли не наиболее ранним научным трудом со столь выраженным аксиоматически-дедуктивным подходом. Даже в классических трудах В.И. Вернадского дедуктивный подход, как правило, сочетается с неполно-индуктивным [Вернадский 1983]. Аналитически-дедуктивный подход (как более широкая форма аксиоматически-дедуктивного) стал характерным и для всех последующих трудов по астрогеологии. Это выгодно выделяет последнюю, и «Лик Земли» в частности, из массы литературы по глобальной тектонике, изобилующей и тогда, и по сию пору частностями, предположениями и объяснениями по большей части ад hoc.
3. Неангажированность автора и его стремление к объективности тесно связана с основной чертой монографии — вышеописанным аксиоматически-дедуктивным подходом. Геннадий Николаевич не стремится любой ценой отстоять именно свои идеи, ударяясь, как это часто бывает, в субъективную полемику, а взвешенно излагает только логически выводимые и доказуемые идеи, теоремы, обобщения и гипотезы.
В самом начале монографии её автор выделяет три основные группы гипотез формирования «Лика Земли», в рамках которых ведущая роль в становлении этого «Лика» отводится различным источникам — пульсации, ротации и дифференциации, — и указывает на их конкурентность в становлении будущей теории Земли. С точки зрения геолога такая классификация огромного множества глобальных гипотез выглядит, казалось бы, чрезмерно упрощенной. Однако с позиций логики и методологии она верна, поскольку построена по одному принципу — ведущего физического процесса для той или иной концепции.
При этом автор справедливо заключает, что в одной гипотезе могут сочетаться в разной пропорции два или даже три основных источника становления лика Земли и в итоге делает вывод, что «наиболее правильна в методологическом отношении и наиболее перспективна в научном обобщении ротационно-пульсационная гипотеза» [Каттерфельд 1962, с. 5].
Объективность Г.Н. Каттерфельда тесно связана с его неангажированностью и позволяет повторить за ним весь ход рассуждений и проверить выводы. Она является скрепляющим звеном всех изложенных методологических особенностей монографии и обеспечивает ее фундаментальность
Содержательной базой книги Г.Н. Каттерфельда и её аксиоматически-дедуктивного подхода является, на наш взгляд, чёткая формулировка небольшого числа исходных, на первый взгляд несложных, но бесспорных и надёжных эмпирических обобщений и соответствующих научных положений — аксиом.
Принципиальными являются следующие аксиомы
1. Кардиоидная форма тела Земли и её закономерная эволюция.
2. Чёткое понятие ядра Земли, механически отличного от вышележащих толщ планеты, и также рассматриваемого во временной динамике.
3. Закономерная связь ротационных параметров Земли между собой и с термодинамическими параметрами планеты.
4. Огромная энергия ротационных процессов
5. Асимметрия Земли как закономерный результат однонаправленности её вращения.
Special issue 'The Earth Planet System' Spezialausgabe 'System Planet Erde
Вершинина Ю.В., Шмакин В.Б. Методологические и эвристические особенности «Лика Земли» Г.Н. Каттерфельда
И ЕГО ЗНАЧИМОСТЬ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ГЛОБАЛЬНЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ КОНЦЕПЦИЙ
Кардиоид как модель Земли в целом является очередным шагом Г.Н. Каттерфельда в ряду последовательных приближений моделей формы Земли к реальности: диск — шар — двухосный эллипсоид вращения — трехосный эллипсоид с взаимно перпендикулярными осями — кардиоид (рис. 1).
N
Сущность кардиоида как модели — различна длина северной и южной полуосей фигуры Земли. Это неравенство полуосей в целом возражений в современной высшей геодезии не вызывает [Закатов 1976] и учитывается в нескольких современных геоидах, однако следствия из данной особенности формы Земли практически никем не формулируются.
Г.Н. Каттерфельд кладет именно кардиоидность в основу всей дальнейшей логической цепочки, причем, что важно, кар-диоидность Земли понимается им не как сформированная изначально, а как результат длительных процессов эволюции Земли. Из первоначальной осевой асимметрии просто и ясно выводятся многие фундаментальные закономерности лика Земли, например, правило Ремье и антиподальность материков
Так же во временной динамике рассматривает Г.Н. Каттерфельд и ядро Земли. Понимание ядра у него чисто механическое — это внутренняя часть тела Земли, кинематически, динамически и реологически отличающаяся от более внешних оболочек. Таким образом, он четко следует требованиям учения о геосферах В.И. Вернадского [Вернадский 1983], выделяя ядро по строго определённому и, главное, известному набору оснований классификации.
Очень важно высвечена Г.Н. Каттерфельдом физически закономерная и неизбежная связь ротационных и термодинамических параметров Земли, например, радиуса Земли, соотношения полуосей (степень трехосности и кардиоидности) с температурой недр и угловой скоростью вращения. В то время это было одним из первых упоминаний данных взаимозависимостей и вероятно, первым её целенаправленным использованием в системе с другими положениями.
Огромная энергия ротационных процессов, на несколько порядков большая, чем ядерно-радиационных явлений, также была подчеркнута Г.Н. Каттерфельдом одним из первых, наряду с Д.В. Наливкиным [Наливкин 1969]. А ведь даже
В.И. Вернадский роль основного двигателя Земли отдавал радиации.
Наконец, асимметрия и антисимметрия материков и океанов на поверхности Земли — факт, веками наблюдаемый, но всегда вызывавший вопросы у исследователей — закономерно связана Г.Н. Каттерфельдом с вращением Земли и лунноприливными эффектами. Это уже чисто эмпирическое обобщение автора, причем не индуктивно-гипотетическое: однонаправленная ротация кардиоида неизбежно должна вызывать многообразные проявления антисимметрии! Так, с различным влиянием Луны на ближний и дальний сектора (сегменты, по Г.Н. Каттерфельду) пояса прилива, на западные и восточные части материков связаны известные проявления их антисимметрии (рис. 2).
Рис. 1. Соотношение шара, двухосного геои-0° экватор да и кардиоида, по Г.Н. Каттерфельду. 1 — шар, 2 — геоид, 3 — кардиоид.
• • • з
S
90'
Рис. 2. Приливная асимметрия, по Г.Н. Каттерфельду («Лик Земли», рис. 9)
0'
О — центр масс Земли, С-центр масс Земли и Луны. Цифры по экватору: слева — угловые расстояния кругов и центров деформации от меридиана малой оси приливного эллипсоида, справа — от меридиана Гринвича. Стрелками показаны расположение, направление и относительная величина максимальных вертикальных и горизонтальных составляющих приливообразующих сил.
Вершинина Ю.В., Шмакин В.Б. Методологические и эвристические особенности «Лика Земли» Г.Н. Каттерфельда
И ЕГО ЗНАЧИМОСТЬ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ГЛОБАЛЬНЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ КОНЦЕПЦИЙ
Следствием кардиоидной и лунно-приливной асимметрии, с учетом известного факта изменения во времени скорости вращения Земли неизбежно будут: африканско-тихоокеанская (рис.3) и арктически-антарктическая (рис. 4) антисимметрии 1 порядка, экваториальное скручивание глобальных структур (рис. 5 ), и т. д..
Рис. 3. Происхождение глобальной асимметрии в условиях приливной асимметрии и замедления вращения Земли, по Г.Н. Каттерфельду («Лик Земли», рис. 13)
АК — африканское кольцо разломов, ТК — тихоокеанское кольцо разломов
Рис. 4. Двойная асимметрия трехосного приливного кардиоида вращения, по Г.Н. Каттерфельду («Лик Земли», рис. 15).
На рисунке обоснованы происхождение полярной и меридиональной антисимметрии, а также классические критические параллели и меридианы, в традиции астрогеологии.
120°
75°
30°
15°
60°
105°
150°
165°
71е
62е
35е
35е
62е
71е
1 ' ! ' 1 1 1 ‘ 1 / / : / / 1 / ** 1 / / : / — Г —-т-7 / 1 / : 1 - - 1 1 1 1 1 I - , ! " ^ 1 / 1 / : / : / | / : / 1 / 1 ; -
: 1 1 ' ^ ! N .. 1 \ Ч к \ v, !\ \ \Ч ' \ V г. \ \ *•1 1 \ •J м ' 1 -| 1 • 1 \ \ ,-1 ^ ч / 1 \ • • 1 / \ ..... \К\ \ V v \ 1 r- { 1 *. 1 1. ' v : \ .„VV--V--*• \ 1 \ \ ■. \ 1 \ \ Ч \ \ \ \ \\\ \ \ 1 \\ \ *. ** 1 *. Ч *. г \ 1 ■J к г. | v. ,4 j/ \ /! \ ! \ • 1 \ *•1 \ \i экватор \ k
I. 1 1 Г. 1*. 1 ч1 ч ! \\ -М-1 ■■■ У ' 1 Ч -><• •. 1 1 *. |Ч ■. ' \ \ \ \ \ \ К\ \ \ 1 Ч ч \ ' 1 -.4 \ \ 1 ••• к__ \ ! Ч **••. \ 1 ^ ■ \ 1 ч * \ 1 \ Ц Г. Г. 1 \ !\;\ \ 1 ч \ . 1 /*. • \ 1 / ч : \ У ^ \ S 1 / ч !■•••■" \ \ 1 - ) 1 : I 1 1 ! ‘ I 1. ( Ч 14 м •. >. \ ‘ 1 \ *. IV 1 4v \ 1 v s4 i ч 1 : 9
1 • 1 : * } 1 : / 1 / * ! 1 : / 1 / 1 •' 1 /
Л : 1 / 1 1 1 1 1 Ч 1 1 ■ -11 1 1 1 . 1 ***h. 1 1 —-Г- " 7 _L •* . 1
62°
62°
Рис. 5. Эффект «кручения», по Г.Н. Каттерфельду ( «Лик Земли», рис. 16)
1— первичные меридиональные линеаменты без учета скручивания; 2 — они же под действием скручивания; 3 — площадные структурные элементы без учета скручивания; 4 — они же под действием скручивания
75°
15°
105°
165°
■ - 3
Вершинина Ю.В., Шмакин В.Б. Методологические и эвристические особенности «Лика Земли» Г.Н. Каттерфельда
И ЕГО значимость для развития глобальных геодинамических концепций
Разумеется, в книге есть немало и других обоснованных положений, но они либо перекликаются с идеями других исследователей (например, о напряжениях и деформациях в связи с «критическими параллелями» и иными ротационными эффектами — рис. 4, 6), либо не столь очевидны, чтобы претендовать на аксиоматичность. В рамках данной статьи нет возможности проанализировать все эти идеи, да и полномасштабная критика «Лика Земли» не входит в наши задачи.
Рис. 6. Итоговые деформирующие силы и их результаты при уменьшении (слева) и увеличении (справа) полярного сжатия Земли, по Г.Н. Каттерфельду («Лик Земли», рис. 6 и 7).
Тонкими стрелками показаны ротационные деформирующие силы, толстыми — результирующие деформации. Обосновано возникновение факультативных близполярных критических параллелей.
В методологическом аспекте достаточно остановиться на развитии вышеперечисленных пяти положений за истекшие 50 лет и посмотреть, насколько они выдержали проверку временем.
1. Форма Земли. За истекшие десятилетия, в связи с развитием космонавтики и особенно космической геодезии, реальная форма Земли изучена с метровой точностью, а локальные аномалии поля силы тяжести — до долей мкГал. Созданы новые геоиды, и даже принципиально новые системы координат (например, геоцентрическая, лежащая в основе систем спутникового позиционирования [Антонович 2005]). Различные модели трёхосных эллипсоидов, аппроксимирующие тело Земли, давно стали общим местом. Весьма убедительны построения об экваториальном скручивании по правилу буравчика (Ю.Н. Шульга, В.Н. Шолпо [Шолпо 1986]). Появились и многочисленные новые исследования, обнаружившие на поверхности и в теле Земли симметрии ку-
ба, октаэдра и иных правильных многогранников, в том числе тетраэдра с вершиной на Южном полюсе [Федоров 2003]. Но, к сожалению, глубокого, парадигмального понимания осевой асимметрии Земли в основной массе геологов, увлеченных различными гипотезами разноячеистых конвекций в мантии, до сих пор нет.
2. Понимание роли ядра для общей механики планеты, в частности, Земли. Здесь определенности гораздо меньше. К сожалению, многие планетологи, особенно американские, стали придавать понятиям ядра и мантии чисто геометрический смысл — так возникли «ядра» у Меркурия и Луны [Righter, Drake 1996; Williams 2007; Weber et al. 2011; Dumberry et al. 2013], хотя динамически эти планеты ведут себя как единое тело. С другой стороны, появились интересные модели планетологов, в частности, Ю.В. Баркина [Баркин 2002.а, 2000.б, 2005], которые рассматривают оболочки расслоенной планеты как самостоятельные тела с отдельной динамикой. Значительное развитие концепция о большой роли динамики ядра для эволюции Земли и всей системы «Земля
— Луна» получила в новаторских работах Ю.Н. Авсюка [Авсюк 1988, 1996, 2001]. Наконец, именно на границе «ядро-мантия» (слой G) помещает источник гипотетических мантийных конвекций классическая тектоника плит. В любом случае (кроме примитивизирующего первого) современные авторы, как и Г.Н. Каттерфельд, исходят из самостоятельности динамики ядра Земли и его длительном развитии, имеющем определяющее значение для истории нашей планеты.
3. Взаимосвязи физически разнородных параметров тела Земли между собой, на неизбежность которых обратил внимание еще Х. Джефрис [Джефрис 1960]. Здесь, как и в первом пункте, парадигмального по-
Вершинина Ю.В., Шмакин В.Б. Методологические и эвристические особенности «Лика Земли» Г.Н. Каттерфельда
и его значимость для развития глобальных геодинамических концепций
нимания пока не достигнуто и новых доказанных результатов немного. Можно упомянуть ту же концепцию Ю.Н. Авсюка, обогатившей стандартную модель эволюции системы «Земля — Луна» представлениями о цикличности, хорошо увязываемой с цикличностью всех земных процессов [Авсюк 1996].
4. Факт (именно наблюдаемый факт!), что простые и измеряемые ротационные (в частности, приливные) силы, обладают гораздо большей энергией, чем гипотетические нижнемантийные процессы, также до сих пор не стал основополагающим в концепциях глобальной динамики. Однако медленно, но верно, понимание этого приходит. Достаточно привести пример В.Е. Хаина, постепенно эволюционировавшего от катехизации тектоники плит к признанию — в последнее десятилетие своей работы — большой роли внешних факторов для эволюции Земли [Хаин 2008].
5. Широтная асимметрия и антисимметрия материков (да и океанов) привлекает ещё меньше внимания, хотя она стала гораздо более очевидной после появления космических фотоснимков. Можно лишь назвать отдельные статьи на эту тему в отечественных и зарубежных изданиях [Моссаковский и др. 1998, 2001; Пущаров-ский 1977, 2000; Казанский 2006; Шолпо 2001; Х/е 1996; Vаmos, Suciu 2011; Сагт'та^, Doglioni 2012]. Между тем западно-восточная антисимметрия — это фундаментальный факт, воочию свидетельствующий о ведущей роли ротационных процессов в глобальной геодинамике, которую следует не просто «учитывать», а брать за основу всех глобальных построений.
6. Ведущая роль наличия крупной Луны для формирования всего лика геосфер нашей планеты, особенно внешних, обоснованная Г.Н. Каттерфельдом, к сожалению, хотя и не встречает за истекшие полвека серьёзных возражений, однако и не получает дальнейшего развития.
На вышеприведенных примерах хорошо видно развитие идей Г.Н. Каттерфельда, во многом опередивших своё время. Напомним, что в 1962 г. только что были открыты, но еще не осмыслены полосовые магнитные аномалии, только начиналось исследование радиационных поясов и внешней магнитосферы Земли, а также глубинное сейсмическое зондирование, в зачаточном состоянии были сейсмотектонические исследования активных континентальных окраин и другие современные геофизические исследования, не было ни сверхглубокого бурения на континентах и глубоководного в океанах, ни космической астрономии, геодезии и геологии, ни мягких посадок на Луну, Марс и Венеру, ни соответствующей информации об этих планетах, а также о спутниках Юпитера и других планет-гигантов, да и самих этих спутников было известно в разы меньше, чем сейчас.
Однако подлинно научный подход, широта, глубина и объективность анализа информации позволили Геннадию Николаевичу и при объеме данных, гораздо меньшем, нежели доступен сегодня, создать фундаментальный труд, давно уже ставший библиографической редкостью.
В методологическом отношении этот труд можно считать одним из лучших образцов научной литературы. Эвристическая значимость «Лика Земли» далеко не исчерпана; за истекшие полвека ряд идей этой книги получил серьезное эмпирическое подтверждение и нуждается в новом осмыслении и творческом развитии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Авсюк Ю.Н. Внеземные факторы, воздействующие на тектогенез / / Фундаментальные проблемы общей
тектоники. М.: Наука, 2001. С. 425—443.
2. Авсюк Ю.Н. Движения в ядре Земли и их связь с наблюдаемыми на поверхности явлениями: Автореф.
дисс....докт. физ.-мат. наук. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 1988. 24 с.
3. Авсюк Ю.Н. Приливные силы и природные процессы. М.: ОИФЗ РАН, 1996. 196 с.
4. Антонович К.М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. Монография:
В 2 т./ ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия». Т. 1. М.: ФГУП
«Картгеоцентр», 2005. 334 с.
5. Баркин Ю.В. К объяснению эндогенной активности планет и спутников: механизм и природа ее цик-
личности / / Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть, газ. Материалы международной конференции памяти академика П.Н. Кропоткина, 20 — 24 мая. 2002, Москва. М.: ГЕОС, 2002.
С. 18 — 21.
6. Баркин Ю.В. Небесная механика ядра и мантии Земли: геодинамические и геофизические следствия //
Тектоника земной коры и мантии. Тектонические закономерности размещения полезных ископаемых: Материалы XXXVIII Тектонического совещания. М.: ГЕОС, 2005. С. 30 — 33.
7. Баркин Ю.В. Объяснение эндогенной активности планет и спутников и её цикличности / / Известия
секции наук о Земле Российской академии естественных наук. 2002. Вып. 9. С. 46 — 97.
Вершинина Ю.В., Шмакин В.Б. Методологические и эвристические особенности «Лика Земли» Г.Н. Каттерфельда
И ЕГО ЗНАЧИМОСТЬ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ГЛОБАЛЬНЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ КОНЦЕПЦИЙ
8. Вернадский В.И. Очерки геохимии. 7-е (4-е русское) издание. М.: Наука, 1983. 422 с.
9. Груза В.В. Методологические проблемы геологии. Л.: Недра, 1977. 184 с.
10. Джефрис X. Земля, её происхождение, история и строение. М.: Иностр. лит., 1960. 485 с.
11. Закатов П.С. Курс высшей геодезии. Изд.4, перераб. и доп. М.: Недра, 1976.-511 с.
12. Казанский Б.А. Батиметрический анализ Тихого океана по цифровым данным ЕТОРО 2" // Тихоокеан-
ская геология. 2006. Т. 25. № 5. С. 115 — 123.
13. Каттерфельд Г.Н. Лик Земли и его происхождение. М.: Географиздат, 1962. 151 с.
14. Круть И.В. Введение в общую теорию Земли. Уровни организации геосистем. М.: Мысль, 1978. 367 с.
15. Моссаковский А.А., Руженцев С.В., Меланхолина Е.Н. Главнейшая структурная асимметрия Земли / /
Фундаментальные проблемы общей тектоники / Ред. Ю.М. Пущаровский. М.: Научный мир, 2001. С. 285 — 314.
16. Моссаковский А.А., Пущаровский Ю.М., Руженцев С.В. Крупнейшая структурная асимметрия Земли //
Геотектоника. 1998. № 5. С. 3 — 18.
17. Наливкин Д.В. Ураганы, бури и смерчи. Географические особенности и геологическая деятельность. Л.:
Наука, 1969. 487 с.
18. Проблемы планетарной геологии / Под ред. Д.В. Наливкина, Н.В. Тупицына. М.: Госгеолтехиздат,
1963. 342 с.
19. Пущаровский Ю.М. Главная структурная асимметрия Земли // Соросовский образовательный журнал.
2000. № 10. С. 59 — 65.
20. Пущаровский Ю.М. Главная тектоническая асимметрия Земли: Тихоокеанский и Индо-Атлантический
сегменты и взаимоотношения между ними // Тектонические и геодинамические феномены. М.: Наука, 1997. С. 8 — 24.
21. Тарский А. Введение в логику и методологию дедуктивных наук. М.: Государственное издательство ино-
странной литературы, 1948. 327 с.
22. Федоров А.Е. Еще раз о регулярностях в строении Земли / / Система «Планета Земля» (Нетрадиционные
вопросы геологии). Материалы XI научного семинара 3—5 февраля 2003 г. / Геологический факультет МГУ, Московское общество испытателей природы. М.: РОО Гармония строения Земли и планет, 2003. С. 226 — 229.
23. Хаин В.Е. Динамика и эволюция планеты Земля — внутренние и внешние источники энергии / / Общие
и региональные проблемы тектоники и геодинамики. Материалы XLI Тектонического совещания. Т. II. М.: ГЕОС, 2008. С. 388 — 393.
24. Шмакин В.Б. Экзогенные факторы тектоники Земли // Бюлл. МОИП. Отд. Геол. 1991. Т. 66. Вып. 5.
С. 13 — 22.
25. Шмакин В.Б. К геономической парадигме [Электронный ресурс] / / Электронное научное издание Аль-
манах Пространство и Время. 2012. Т. 1. Вып. 1: Система Планета Земля. Режим доступа: http://e-almanac.space-time.ru/assets/files/rubr1-kora-mantiya-yadro-statya9-shmakin-2012.pdf.
26. Шолпо В.Н. Симметрии и антисимметрии в структуре Земли / / Фундаментальные проблемы общей
тектоники / Ред. Ю.М. Пущаровский. М.: Научный мир, 2001. С. 461 —475.
27. Шолпо В.Н. Структура Земли: упорядоченность или беспорядок? М.: Наука, 1986. 160 с. (Сер. «Планета
Земля и Вселенная»)
28. Щедровицкий Г.П. Философия. Наука. Методология. М.: Школа Культурной Политики, 1997. 656 с.
29. Carminati E., Doglioni C. "Alps vs. Apennines: The Paradigm of a Tectonically Asymmetric Earth." Earth-Science
Reviews 112 (2012): 67—96.
30. Dumberry M., Rivoldini A., Van Hoolst T., Yseboodt M. "The Role of Mercury's Core Density Structure on Its
Longitudinal Librations." Icarus 225.1 (July 2013): 62 — 74.
31. Righter K., Drake M.J. "Core Formation in Earth's Moon, Mars, and Vesta." Icarus 124 (1996): 513 — 529, doi
10.1006/j.icar.1996.0227.
32. Vamos C., Suciu N. "Seismic Hemispheric Asymmetry Induced by Earth's Inner Core Decentering."
arXiv:llll.ll2lvl [physics.geo-ph] 4 Nov 2011. Web. <http://arxiv.org/pdf/1111.1121v1.pdf>.
33. Weber R.C., Lin P.-Y., Garnero E.J., Williams Q., Lognonne P. "Seismic Detection of the Lunar Core". Science
331.6015 (2011): 309 — 312, doi 10.1126/science.1199375.
Вершинина Ю.В., Шмакин В.Б. Методологические и эвристические особенности «Лика Земли» Г.Н. Каттерфельда
и его значимость для развития глобальных геодинамических концепций
34. Williams J.G. "A Scheme for Lunar Inner Core Detection." Geophys. Res. Lett. 34.3 (2007): L03202, doi
10.1029/2006GL028185
35. Xie S.-P. "Westward Propagation of Latitudinal Asymmetry in a Coupled Ocean-Atmosphere Model." J. Atmos.
Sci. 53 (1996): 3236-3250.
Цитирование по ГОСТ Р 7.0.11—2011:
Вершинина, Ю. В., Шмакин, В. Б. Методологические и эвристические особенности «Лика Земли» Г.Н. Каттерфельда и его значимость для развития глобальных геодинамических концепций [Электронный ресурс] / Ю.В. Вершинина, В.Б. Шмакин // Электронное научное издание Альманах Пространство и Время. — 2013. — Т. 4. — Вып. 1: Система планета Земля. — Стационарный сетевой адрес: 2227-9490e-aprovr_e-ast4-1.2013.81
METHODOLOGICAL AND HEURISTIC FEATURES OF G.N. KATTERFELD'S 'THE FACE OF THE EARTH'
AND ITS IMPORTANCE FOR GLOBAL GEODYNAMIC CONCEPTIONS
Yuliya V. Vershinina, M.Sc., postgraduate, St. Petersburg State Architectural and Construction University
E-mail: [email protected]
Viktor B, Shmakin, Sc.D. (Geology and Mineralogy), Associate Professor, "Energogazizyskaniya" Ltd. Science & Production Firm, Chief Engineer, Member of the USSR Commission for Planetology
E-mail: [email protected]
Since the beginning of space research a new study stage of the Earth and planets of the Solar system has begun. During this period, the basic principles of contemporary research approaches were formed. Therefore it is very important to rethink the ideas expressed at the dawn of astrogeology.
G.N. Katterfeld's monograph 'The Face of the Earth’ (1962, Moscow, in Russian; 1968, Washington DC, in English) is one of basic for astrogeology. Ideas presented in this monograph are the main object of our epistemological study. We demonstrate that Katterfeld's research possesses three undoubted epistemological advantages: (i) the deepest scientific founding, (ii) axi-omatically-deductive approach, and (iii) non-bias and objectivity. We have analyzed the capabilities and effectiveness of Katterfeld's heuristic axiomatically-deductive approach to the genesis of the face of the Earth.
Thus, we show that by applying this methodology Katterfeld formulated five basic ideas constituting axioms for astrogeology. These ideas are: (i) cardioid shape of the Earth; (ii) the core as mechanically different and gradually forming part of the Earth; (iii) regular relations between rotational and thermodynamic parameters of the Earth; (iv) key significant of rotational energy for processes on the Earth; (v) key part of Moon influence for symmetric features on the Earth. It is also essential that Katterfeld substantiated in the astrogeology tradition both the origin of polar and meridional antisymmetry, and classic critical parallels and meridians on the Earth's surface.
We also have investigated the development of monograph's ideas for 50 years and analyzed new discoveries in the tideway of Katterfeld's ideas in methodological aspect.
Keywords: astrogeology, methodology, deduction, axioma, antisymmetry, asymmetry, cardioid, geoid, Earth, Moon, pulsation, rotation, triaxility, tide.
References:
1. Antonovich K.M. Using Satellite Radio Navigation Systems in Geodesy. Moscow: Kartgeotsentr Publisher, 2005. 334
p. (In Russian).
2. Avsyuk Yu.N. "Extraterrestrial Factors Affecting Tectogenesis." Fundamental Problems of General Tectonics. Mos-
cow: Nauka Publisher, 2001, pp. 425—443. (In Russian).
3. Avsyuk Yu.N. Movement in the Earth's Core and Their Connection with Phenomena Observed on the Surface. Synopsis
Вершинина Ю.В., Шмакин В.Б. Методологические и эвристические особенности «Лика Земли» Г.Н. Каттерфельда
и его значимость для развития глобальных геодинамических концепций
of Doctoral diss. Moscow, 1988. 24 p. (In Russian).
4. Avsyuk Yu.N. Tidal Forces and Natural Processes. Moscow: OIFZ Publisher, 1996. 196 p. (In Russian).
5. Barkin Yu.V. "Celestial Mechanics of the Earth's Core and Mantle: Geodynamic and Geophysical Corollaries."
Materialy XXXVIII tektonicheskogo. soveshchaniya 'Tektonika zemnoy kory i mantii. Tektonicheskie zakonomernos-ti razmeshcheniya poleznykh iskopaemykh'. [Proceedings of XXXVIII Tectonic Meeting 'Tectonics of the Earth's Crust and Mantle. Tectonic Regularities of Minerals Placing']. Moscow: GEOS, 2005, pp. 30 — 33. (In Russian).
6. Barkin Yu.V. "Explanation of Endogenous Activity of Planets and Satellites and Its Cyclicity." Proceedings of the
Earth Sciences Section of the Russian Academy of Natural Sciences 9 (2002): 46 — 97. (In Russian).
7. Barkin Yu.V. "To the Explanation of Planets and Satellites Endogenous Activity: the Mechanism and Nature of
Its Cyclicality." Materialy Mezhdunarodnoy konferentsii pamyati akademika P.N. Kropotkina "Degazatsiya Zemli: geodinamika, geoflyuidov, neft' i gaz", 20-24 maya. 2002, Moskva. [Proceedings of International Conference in Memory of Academician P.N. Kropotkin 'Degassing of the Earth: Geodynamics, Geofluids, Oil and Gas', 20 — 24. May, 2002, Moscow]. Moscow: GEOS Publisher, 2002, pp. 18 — 21. (In Russian).
8. Carminati E., Doglioni C. "Alps vs. Apennines: The Paradigm of a Tectonically Asymmetric Earth." Earth-Science
Reviews 112 (2012): 67—96.
9. Dumberry M., Rivoldini A., Van Hoolst T., Yseboodt M. "The Role of Mercury's Core Density Structure on Its
Longitudinal Librations." Icarus 225.1 (July 2013): 62 — 74.
10. Fedorov A.E. "Once More about Regularities in the Earth Structure." Materialy XI nauchno-prakticheskom seminare
"Sistema planety Zemlya (Netraditsionnye voprosam geologii)", 3 —5 fevr. 2003 [Proceedings of XI Scientific Seminar 'System Planet Earth (Non-traditional Matters of Geology)', 3 — 5 Febr. 2003]. Moscow: ROO Garmoniya stroeniya Zemli i planet Publisher, 2003, pp. 226 — 229. (In Russian).
11. Gruza V.V. Methodological Problems of Geology. Leningrad: Nedra Publisher, 1977. 184 p. (In Russian).
12. Jeffreys H. The Earth, Its Origin, History and Physical Constitution. Moscow: Inostrannaya literatura Publisher,
1969. 485 p. (In Russian).
13. Katterfeld G.N. Face of the Earth and Its Origin. Moscow: Geografizdat, 1962. 151 p, (In Russian).
14. Kazansky B.A. " Bathymetric Analysis of the Pacific Ocean from ЕТОРО 2 Digital Data." Pacific Geology 25.5
(2006): 115 — 123. (In Russian).
15. Khain V.E. "Dynamics and Evolution of the Planet Earth - Internal and External Energy Sources." Materialy XLI
Tektonicheskogo soveshchaniya. Obshchie i regional'nye problemy tektoniki i geodinamiki [Proceedings of XLI Tectonic Meeting 'Common and Regional Problems of Tectonics and Geodynamics']. Moscow: GEOS Publisher, 2008, pp. 388 — 393. (In Russian).
16. Krut' I.V. Introduction to the General Theory of the Earth. Geosystems Organization Levels. Moscow: Mysl', 1978.
367 p. (In Russian).
17. Mossakovsky A.A., Pushcharovsky Yu.M., Ruzhentsev S.V. "The Earth's Major Structural Asymmetry." Geotec-
tonics 5 (1998): 3 — 18. (In Russian).
18. Mossakovsky A.A., Ruzhentsev S.V., Melankholina E.N. "Predominant Structural Asymmetry of the Earth."
Fundamental Problems of General Tectonics. Ed. Yu.M. Pushcharovsky. Moscow: Nauchny mir Publisher,
2001, pp. 285 — 314. (In Russian).
19. Nalivkin D.V. Hurricanes, Storms and Tornadoes. Geographical Features and Geological Activity. Leningrad: Nauka
Publisher, 1969. 487 p. (In Russian).
20. Nalivkin D.V.. Tupitsyn N.V. eds. Problems of Planetary Geology. Moscow: Gosgeoltekhizdat Publisher, 1963.
342 p. (In Russian).
21. Pushcharovsky Yu.M. "Main Structural Asymmetry of the Earth." Soros Educational Journal 10 (2000): 59 — 65. (In
Russian).
22. Pushcharovsky Yu.M. "Main Tectonic Asymmetry of the Earth: Pacific and Indo-Atlantic Segments and Interre-
lations Between Them." Tectonic and Geodynamic Phenomena. Moscow: Nauka Publisher, 1977, pp. 8 — 24. (In Russian).
23. Righter K., Drake M.J. "Core Formation in Earth's Moon, Mars, and Vesta." Icarus 124 (1996): 513 — 529, doi
10.1006/j.icar.1996.0227.
24. Shchedrovitsky G.P. Philosophy. Science. Methodology. Moscow: Shkola Kul'turnoy Politiki Publisher, 1997. 656 p.
(In Russian).
25. Shmakin V.B. "Exogenous Factors of Earth Tectonics." Bulletin of Moscow Naturalists Society. Branch of Geology
66.5 (1991): 13 — 22. (In Russian).
26. Shmakin V.B. "On the Way to Geonomic Paradigm." Electronic Scientific Edition Almanac Space and Time. Special is-
Вершинина Ю.В., Шмакин В.Б. Методологические и эвристические особенности «Лика Земли» Г.Н. Каттерфельда
и его значимость для развития глобальных геодинамических концепций
sue 'The Earth Planet System' 1.1 (2012). Web. <http://e-almanac.space-time.ru/assets/files/rubr1-kora-mantiya-yadro-statya9-shmakin-2012.pdf>. (In Russian).
27. Sholpo V.N. "Symmetries and Antisymmetries in the Earth Structure." Fundamental Problems of General Tectonics.
Ed. Yu.M. Pushcharovsky. Moscow: Nauchny mir Publisher, 2001, pp. 461—475.
28. Sholpo V.N. Earth Structure: Orderliness or Mess? Moscow: Nauka Publisher, 1986. 160 p. (In Russian).
29. Tarski A. Introduction to Logic and to the Methodology of Deductive Sciences. Moscow: Gosudarstvennoe izdatel'stvo
inostrannoy literatury Publisher, 1948. 327 p. (In Russian).
30. Vamos C., Suciu N. "Seismic Hemispheric Asymmetry Induced by Earth's Inner Core Decentering."
arXiv:1111.1121v1 [physics.geo-ph] 4 Nov 2011. Web. <http://arxiv.org/pdf/1111.1121v1.pdf>.
31. Vernadsky V.I. Essays on the Geochemistry. Moscow: Nauka Publisher, 1983. 422 p. (In Russian).
32. Weber R.C., Lin P.-Y., Garnero E.J., Williams Q., Lognonne P. "Seismic Detection of the Lunar Core". Science
331.6015 (2011): 309 — 312, doi 10.1126/science.1199375.
33. Williams J.G. "A Scheme for Lunar Inner Core Detection." Geophys. Res. Lett. 34.3 (2007): L03202, doi
10.1029/2006GL028185
34. Xie S.-P. "Westward Propagation of Latitudinal Asymmetry in a Coupled Ocean-Atmosphere Model." J. Atmos.
Sci. 53 (1996): 3236 — 3250.
35. Zakatov P.S. Course of Higher Geodesy. Moscow: Nedra Publisher, 1976. 511 p. (In Russian).
Cite MLA 7:
Vershinina, Yu. V., and V. B. Shmakin. "Methodological and Heuristic Features of G.N. Katterfeld's The Face of the Earth and Its Importance for Global Geodynamic Conceptions." Elektronnoe nauchnoe izdanie Al'manakh Prostranstvo i Vremya, Spetsialny vypusk Sistema planeta Zemlya [Electronic Scientific Edition Almanac Space and Time. Special Issue 'The Earth Planet System'] 4.1 (2013). Web. <2227-9490e-aprovr_e-ast4-1.2013.81>. (In Russian).
