Это, казалось бы, совершенно естественное и понятное явление приводило к неестественным и непонятным выводам. Какова же должна быть жара на глубине 6378 километров, то есть в центре Земли? Самый простой арифметический подсчет показывает, что уже на 2500 километре ниже поверхности Земли температура достигает 6000°. Но ведь это же температура солнечной поверхности! При такой жаре ни одно вещество не может оставаться ни в твердом, ни в жидком состоянии. Неужели же мы живем на бомбе, начиненной раскаленными газами и ежеминутно готовой взорваться.

Это казалось невероятным. Но в науке тогда господствовала гипотеза Лапласа. Ученые думали, что Земля произошла из клубка раскаленных газов; при своем рождении она светилась, как маленькая звездочка; с течением веков постепенно остыла, покрылась твердой корой, но внутри сохранила прежний жар.

Поэтому большинство ученых считало, что вещество в земных недрах, если не газообразно, то, во всяком случае, огненно-жидкое. И в доказательство они указывали на вулканы, которые извергают лаву с температурой до 1400°.

Это мнение было общепризнанным.

По мере углубления в Землю температура повышается.

18 апреля 1889 года прибор, предназначенный для наблюдения приливов в земной коре, воспринял какие-то отрывистые и непонятные сигналы. Таинственная сигнализация длилась более полутора часов. Научные сотрудники, обслуживавшие прибор, недоумевали.

Загадка вскоре разъяснилась. Телеграф принес известие о сильном землетрясении, которое произошло в Японии. Колебания земной коры, возникшие в Тихом океане, достигли Европы, преодолев более 9000 километров, и тут их воспринял чувствительный прибор.

Академик Б. Б. Голицын оценил громадное значение этого случайного наблюдения. Он сконструировал прибор, предназначенный для записи колебаний, вызванных землетрясением. Прибор Голицына получил название сейсмограф — «записывающий толчки».

С помощью своих сейсмографов Голицын изучал, как распространяются колебания, вызванные землетрясением. Оказалось, что сейсмограф, расположенный в районе подземной катастрофы, записывает толчков меньше, чем сейсмографы, установленные в нескольких тысячах километров от очага землетрясения. Если ближний воспримет один толчок, то дальние отметят два, три и даже четыре толчка.

Два типа сейсмографов и образцы сейсмограмм. На нижней кривой — запись землетрясения 16 ноября 1927 года, происшедшего в группе Алеутских островов.

Исследования Голицына показали — эти дополнительные «добавочные» и более слабые толчки — не что иное, как «подземное эхо» — отражение колебаний от глубинных слоев Земли.

В конце ноября 1906 года в подвале Пулковской обсерватории устроили сейсмическую станцию. В течение первых же сорока дней наблюдений было зарегистрировано 14 землетрясений. При этом выяснилось огромное превосходство сейсмографов Голицына над всеми другими приборами этого типа, которые были построены в других странах. В настоящее время все сейсмические станции мира снабжаются усовершенствованными сейсмографами Голицына.

Уже в 1906 году было установлено, что отраженные колебания — эхо далеких землетрясений — приходят с глубины в 106 и в 492 километра. Очевидно на этих глубинах расположены границы слоев, где плотность горных пород резко меняется.

Следовательно, Земля имеет слоистое строение, и плотность Земли возрастает с глубиной не равномерно, а ступенями — скачками, от слоя к слою.

Земной шар имеет внутри сложное, слоистое строение.

Сейсмограф позволяет вскрывать внутреннее строение земного шара, находить границы слоев, определять плотность пород в недосягаемой глубине.

«Землетрясение подобно лучу света, ярко вспыхивающему на мгновение, чтобы осветить недоступные нам глубины земного шара», — писал академик Голицын.

Чтобы не ждать, когда землетрясение поможет заглянуть вглубь, ученые стали делать искусственные землетрясения — взрывать крупные заряды динамита или аммонала и с помощью сейсмографов, заранее расставленных на разных расстояниях от места взрыва, улавливать подземное эхо.

Таким путем было установлено, что в Земле можно различить четыре основных слоя: первый слой — это земная кора, очень сложного и тоже слоистого строения, толщиной, примерно, в 492 километра. Плотность горных пород, составляющих наружную оболочку Земли, равна 2,6.

Второй слой — промежуточный — простирается на глубину до 1200 километров. Его плотность постепенно возрастает до 5. Третий слой — оболочка ядра — имеет в толщину 1700 километров, и его плотность, равная 5, почти не изменяется вплоть до ядра.

Ядро нашей планеты имеет форму шара радиусом в 3478 километров, или, иначе говоря, граница ядра лежит на глубине в 2900 километров от поверхности Земли. Именно на этом расстоянии плотность резко, скачком возрастает с 5 до 9,6. И многие признаки говорят, что вещество в ядре твердое, но оно находится не в кристаллическом, а в стекловидном состоянии. Вещества же, подобные стеклу или смоле, то есть твердые, но не кристаллические, называются в науке твердыми жидкостями.

Колебания, порожденные землетрясением, проходя сквозь ядро земного шара, отклоняются от своего пути и тем самым указывают размеры этого ядра.

Одновременно с исследованиями сейсмологов ученые вулканологи установили, что очаги расплавленной магмы, над которыми образуются огнедышащие горы, расположены на сравнительно небольшой глубине в 30–60 километров. И они действительно представляют собой отдельные очаги, то есть нечто вроде котлов с лавой, не связанных друг с другом. Случается, что вулканы, расположенные вплотную друг к другу, действуют совершенно независимо один от другого.

Видимо, вулканические извержения — явления местные, происходящие в верхнем слое земной коры. В центре Земли никакой расплавленной магмы нет.

Кроме геофизиков, исследованиями недоступных глубин земного шара занимались и астрономы.

Они наблюдали ежегодные перемещения северного полюса по поверхности Земли.

Полюс не остается всегда в одной точке, он движется, описывая вокруг среднего своего положения небольшие неправильной формы петли.

Это движение полюсов еще в XVIII веке предвидел петербургский академик и величайший математик своего времени Леонард Эйлер. Он указал, что имей Земля твердость большую, чем у алмаза, полюса на ней должны были бы перемещаться с периодом в 304 суток. Если же период передвижения полюса окажется больше 304 суток, то твердость Земли будет соответственно меньше.

Движение полюса по земной поверхности за 6 лет — с 1912 года по 1918 год.

Для стального шара, величиной с нашу планету, период перемещения полюсов должен составить, примерно, 450 суток.

В те годы замечательное предвидение Эйлера проверить не было возможности: астрономические приборы еще не достигли нужного совершенства. Только в начале XX века выяснилось, что полюс завершает каждую свою петлю в течение 433 суток. Следовательно, Земля по твердости уступает алмазу, но превышает сталь!

В 1913 году ученые нашли третье доказательство необычайной твердости Земли. Была измерена высота приливной волны, подымающейся в твердой земной коре.

Если бы Земля была внутри жидкой, то высота приливной волны на суше достигала 75 сантиметров. А этого нет. Приливная волна на суше не превышает 25 сантиметров. Земля, следовательно, тверда и, как показывают расчеты, сделанные после измерения высоты «сухопутных» приливов, твердость Земли превышает твердость стали.