Джеймс Кролл

«Климат и время в их геологических отношениях»

Страница 18 из 22 · 58 179 зн. · 67 мин. чтения

Black sand 2

Dry sand 33

Wet sand 8

Light mud 5

Sand 3

Gravel 5

Sandstone, black 0

Blue clay and stones 1

Whin block 0

Sandy clay 4

———————

219

Bore nearly half a mile south-west of Millichen.

ft.

ins.

Sandy clay 5

Brown clay and stones 17

Mud 6

Sandy mud 31

Sand and gravel with water 28

Sandy clay and gravel 17

Sand 5

Mud 6

Sand 14

Gravel 30

Brown sandy clay and stones 30

Hard red gravel 4

Light mud and sand 1

Light clay and stones 6

Light clay and whin block 26

Fine sandy mud 36

Brown clay and gravel and stones 14

Bark clay and stones 68

———————

355

Bore at West Millichen, about 100 yards east of farm-house.

ft.

ins.

Soil 1

Muddy sand and stones 4

Soft mud 4

Sand and gravel 45

Sandy mud and stones 20

Coarse gravel 11

Clay and gravel 1

Fine mud 7

Sand and gravel 2

Sandy mud 30

Brown sandy clay and stones 25

Sand and gravel 6

Brown sandy clay and stones 12

Sand 2

Brown sandy clay and stones 4

Mud 5

Mud and sand 10

Sand and stones 2

Blue clay and stones 5

———————

200

Borings made through the Deposits filling the Eastern Channel.

No. 1. Between Towncroft Farm and Carron River—200 yards from river. Height of surface, 12 feet above sea-level.

Feet.

Surface sand 6

Blue mud 4

Sand 4

Gravel 3

Sand 33

Red clay 46

Soft blue till 17

Hard blue till 140

Sand 20

——

273

No. 2. About 150 yards north of No. 1. Height of surface, 12 feet above sea-level.

Feet.

Surface sand 6

Blue mud 3

Shell bed 1

Gravel 2

Blue mud 8

Gravel 3

Blue muddy sand 15

Red clay 49

Blue till and stones 20

Sand 20

Hard blue till and stones 24

Sand 2

Hard blue till and stones 40

Sand 7

Hard blue till 24

——

234

No. 3. About 150 yards north of No. 2. Height of surface, 12 feet above sea-level.

Feet.

Surface sand 6

Soft mud with shells 11

Blue mud and sand (hard) 3

Channel (rough gravel) 3

Fine sand 8

Running sand (red and fine) 17

Red clay 30

Soft till 36

Sand (pure) 2

Soft till and sand 17

Gravel 8

Hard blue till 14

——

155

No. 4. About 100 yards from No. 1.

Feet.

Surface 5

Blue mud 5

Black sand 3

Gravel 3

Red clay and stones 34

Red clay 44

Soft blue till 32

Hard blue till and stones 104

Grey sand not passed through 22

——

252

Rock-head not reached.

No. 5. About 50 yards north of No. 4.

Feet.

Surface 6

Blue mud 3

Shell bed 1

Channel 2

Blue mud 8

Channel 3

Blue mud and sand 15

Red clay and sand 10

Red clay 49

Blue till and stones 20

Sand 20

Hard blue till and stones 24

Sand 2

Hard blue till and stones 40

Sand 7

Hard blue till 24

——

211

No. 6. Between Heuck and Carron River.

Feet.

Sandy clay 7

Mud 16

Brown sandy clay and stones 3

Mud 36

Brown clay 39

Blue till and stones 54

——

155

Возникает вопрос о том, каково происхождение стратифицированных песков и гравия, заполняющих погребенные речные каналы. Имеют ли они морское или пресноводное происхождение? Мистер Дугалд Белл и мистер Джеймс Гейки склонны полагать, что, что касается тех, что заполняют западный канал, они имеют озерное происхождение; что они сформировались в озерах, возникших из-за подпора воды в результате таяния льда. Я, однако, по следующим причинам склонен согласиться с мнением мистера Бенни, что они имеют морское происхождение. Из сравнения журналов скважин, пробуренных через отложения в восточном канале, с таковыми в западном, будет видно, что они имеют схожий характер; так что, если мы предположим, что те, что в западном канале, имеют пресноводное происхождение, мы можем по аналогии сделать тот же вывод в отношении происхождения тех, что в восточном канале. Но, как мы уже видели, отложения простираются до залива Ферт-оф-Форт у Грейнджмута, где они встречаются на глубине 260 футов ниже уровня моря. Следовательно, если мы заключим, что они имеют пресноводное происхождение, мы вынуждены принять предположение не о том, что вода, образованная талым льдом, была подперта, а о том, что само море было подперто, причем стеной, простирающейся на глубину не менее двух или трех сотен футов, чтобы позволить образоваться озеру, в котором могли бы накапливаться отложения; предполагая, конечно, что абсолютный уровень суши был тогда таким же, как сейчас.

Но что касается стратифицированных отложений Грейнджмута, у нас есть прямые доказательства их морского происхождения вплоть до дна Красной глины, которая непосредственно перекрывает тилл и его интеркалированные пласты, что в среднем составляет не менее 85 футов, а в некоторых случаях 100 футов ниже нынешней поверхности. Из этого отложения фораминиферы, указывающие на арктическое состояние моря, были определены мистером Дэвидом Робертсоном. Морские раковины также были найдены в этом пласте, а вместе с ними остатки тюленя, который был определен профессором Тернером как относящийся к чрезвычайно арктическому типу, тем самым доказывая, что эти отложения были не только морскими, но и ледниковыми.

Прямых ископаемых доказательств характера отложений, занимающих западный бассейн, однако, не так много, но это может быть связано с тем фактом, что во время проходки шахт особое внимание этому вопросу не уделялось. В Блэрдарди, при проходке шахтного ствола через эти отложения, раковины были найдены в пласте песка между двумя огромными массами валунной глины. Положение этого пласта будет лучше понятно из следующего разреза шахтного ствола:—

Feet.

Surface soil 4½

Blue clay 9

Hard stony clay 69

Sand with, a few shells 3

Stony clay and boulders 46½

Mud and running sand 11

Hard clay, boulders, and broken rock 27

———

170

Но так как раковины не были сохранены, у нас, конечно, нет средств определить, имели ли они морское или пресноводное происхождение.

В другой шахте, на небольшом расстоянии от вышеупомянутой, Cyprina Islandica была найдена в пласте на глубине 54 футов ниже поверхности.

В статье, прочитанной мистером Джеймсом Смитом из Джорданхилла в Геологическом обществе 24 апреля 1850 года, записано открытие стратифицированного пласта, содержащего Tellina proxima, интеркалированного между двумя отчетливыми валунными глинами. Пласт был обнаружен мистером Джеймсом Расселом при рытье колодца в Чапелхолле, близ Эрдри. Его высота над уровнем моря составляла 510 футов. Характер раковины не только доказывает морское происхождение пласта, но и существование погружения до такой степени в течение межледникового периода.

С другой стороны, трудность, связанная с теорией морского происхождения отложений, заключается в следующем. Интеркалированные валунные глины не несут никаких следов стратификации и, очевидно, являются настоящим нестратифицированным тиллом, сформированным, когда страна была покрыта льдом. Но тот факт, что эти пласты подстилаются и перекрываются стратифицированными отложениями, означал бы, согласно морской теории, не просто повторяющееся появление и исчезновение льда, но также повторяющееся погружение и поднятие суши. Если верно мнение, что погружения и поднятия ледникового периода были обусловлены опусканиями и поднятиями суши, а не колебаниями уровня моря, то рассматриваемая трудность действительно является серьезной. Но, с другой стороны, если теория погружений, изложенная в главах XXIII и XXIV, является верной, трудность полностью исчезает. Объяснение заключается в следующем: во время холодного периода ледникового периода, когда зимнее солнцестояние было в афелии, низменности были бы покрыты льдом, под которым сформировалась бы масса тилла. После того как холод начал уменьшаться, а лед исчезать с равнин, произошло бы наибольшее повышение уровня океана по причинам, уже указанным. Тилл, покрывающий низменности, был бы погружен на значительную глубину и вскоре был бы покрыт илом, песком и гравием, принесенными потоками с возвышенностей, которые в то время все еще были бы покрыты снегом и льдом. Со временем море начало бы опускаться, и последовал бы теплый и континентальный период, возможно, от 6000 до 10 000 лет, когда море стояло бы на гораздо более низком уровне, чем в настоящее время. За теплым периодом последовал бы второй холодный период, и лед снова покрыл бы сушу и сформировал бы вторую массу тилла, которая в некоторых местах лежала бы непосредственно на прежнем тилле, тогда как в других местах она была бы отложена на поверхности песков и гравия, перекрывающих первую массу. Опять же, после исчезновения льда вторая масса тилла была бы покрыта таким же образом илом, песком и гравием, и так далее, пока эксцентриситет орбиты Земли продолжал оставаться на высоком уровне. Таким образом, мы могли бы иметь три, четыре, пять или более масс тилла, разделенных пластами песка и гравия.

Из таблицы IV эксцентриситета орбиты Земли, приведенной в главе XIX, видно, что первая половина той долгой череды холодных и теплых периодов, известной как ледниковый период, была гораздо более суровой, чем вторая половина. То есть в первой половине накопление льда в холодные периоды и его исчезновение в полярных регионах в теплые периоды были бы больше, чем во второй половине. Вероятно, именно в теплые периоды ранней части ледникового периода два погребенных канала Мидлендской долины были заняты реками, и именно в течение более поздней и менее суровой части ледникового периода эти каналы заполнились той замечательной серией отложений, которую мы рассматривали.

Другие погребенные речные каналы. — Довольно много примеров погребенных речных каналов было найдено как в Шотландии, так и в Англии, хотя ни один из них не имеет такого замечательного характера, как два, занимающие долину канала Форт-Клайд, которые были только что описаны. Я могу, однако, кратко упомянуть одну или две местности, где встречаются некоторые из них.

(1.) Древний погребенный речной канал, подобный тому, что простирается от Килсайта до Грейнджмута, существует в угольных бассейнах Дарема и известен горнякам в этом районе как «Wash». Его курс был прослежен мистером Николасом Вудом, F.G.S., и мистером Э. Ф. Бойдом от Дарема до Ньюкасла, на расстояние четырнадцати миль. Он пересекает, после прохождения города Дарем, часть долины Уира, проходит Честер-ле-Стрит, а затем следует по долине реки Тим и заканчивается у реки Тайн. И что примечательно, он входит в Тайн на глубине 140 футов ниже нынешнего уровня моря. Эта любопытная ложбина лежит погребенной, как и шотландская, о которой только что упоминалось, под огромной массой ледниковых отложений, и только с помощью бурения и других горных работ ее характер был раскрыт. Дно и склоны этого канала повсюду несут следы длительного воздействия абразивного влияния движущейся воды; скалистое дно сглажено, изборождено и обточено водой. Река Уир в настоящее время течет к морю по поверхности ледниковых отложений на высоте более 100 футов над этим погребенным речным руслом. В то время, когда этот канал был занят текучей водой, уровень моря должен был быть по крайней мере на 140 футов ниже, чем в настоящее время. Эта старая река, очевидно, принадлежит к тому же континентальному периоду, что и реки Шотландии.

(2.) Из обширных бурений и раскопок, проведенных в доках Халла и Гримсби, установлено, что древнее русло Хамбера погребено под более чем 100 футами ила, глины и гравия. В Халле дно этой погребенной ложбины оказалось на 110 футов ниже уровня моря. И что наиболее интересно в обоих этих местах, остатки погребенного леса были найдены на глубине от тридцати до пятидесяти футов ниже уровня моря. В некоторых местах были найдены два леса, разделенные пластом листоватой глины мощностью от пяти до пятнадцати футов.

(3.) В долинах Норфолка мы также находим те же условия. Древнее русло Яра и других рек этого района входит в море на глубине более 100 футов ниже нынешнего уровня моря. В Ярмуте поверхность оказалась мощностью 170 футов, и глубокая поверхность простирается вдоль Яра до Норвича. Погребенные леса также найдены здесь, подобные тем, что на Хамбере.

Вероятно, что все наши британские реки впадают в море по своим старым погребенным каналам, за исключением случаев, когда они могли изменить свои русла с начала ледникового периода.

(4.) В угольном бассейне Санкуар, у подножия Келло-Уотер, старое погребенное речное русло было найдено мистером Б. Н. Пичем. Оно проходило под прямым углом к Келло и было заполнено валунной глиной, которая отсекала уголь; но при проходке шахты через глину уголь был найден в своем положении на другой стороне.

(5.) Старое речное русло под валунной глиной описано мистером Милном Хоумом в его мемуарах об угольных бассейнах Мидлотиана. Оно было прослежено от Ниддри в северо-восточном направлении через Нью-Крейхолл. У Ниддри ложбина имеет ширину около 100 ярдов и глубину от 60 до 70 футов. Она, по-видимому, углубляется и расширяется по мере приближения к морю, так как у Нью-Крейхолла она имеет ширину около 200 ярдов и глубину 97 футов. Этот старый канал, вероятно, входит в море около Масселбурга. Подобно каналам в Мидлендской долине Шотландии, которые уже описаны, он настолько полностью заполнен ледниковыми отложениями, что на поверхности не видно ни следа от него. И, подобно им, он также должен был принадлежать к периоду, когда уровень моря стоял гораздо ниже, чем в настоящее время.

(6.) В карьере Хейлс, недалеко от Эдинбурга, можно увидеть часть древнего водотока под валунными отложениями. Краткий отчет о нем был дан доктором Пейджем в статье, прочитанной перед Эдинбургским геологическим обществом. Перекрывающий песчаник, говорит он, был прорезан на глубину 60 футов. Ширина канала на поверхности варьируется от 12 до 14 футов, но постепенно сужается до 2 или 3 футов у дна. Склоны и дно сглажены и отполированы, и все это сейчас заполнено тиллом и валунами.

(7.) Одним из самых замечательных погребенных каналов является канал вдоль долины Стратмор, предполагаемое древнее русло Тея. Он простирается от Данкелда, к югу от Блэргоури, Рутвена и Форфара, и входит в Немецкое море в заливе Лунан-Бей. Его длина составляет около 34 миль.

«Ни одна большая река, — говорит сэр Чарльз Лайель, — не следует этим курсом, но он повсюду отмечен озерами или прудами, которые дают ракушечный мергель, болотами и торфяниками, обычно окруженными грядами детрита высотой от 50 до 70 футов, состоящими в нижней части из тилла и валунов, а в верхней — из стратифицированного гравия, песка, суглинка и глины, в некоторых случаях изогнутых или смятых в складки».

«Он, очевидно, отмечает древнюю линию, по которой, во-первых, великий ледник спускался с гор к морю, и по которой, во-вторых, в более поздний период осуществлялся основной водный дренаж этой страны».

(8.) Ряд примеров древних речных русел под валунной глиной подробно описан профессором Гейки в его работе о ледниковых отложениях Шотландии. Некоторые из описанных им случаев приобрели дополнительный интерес благодаря тому, что они являются убедительным свидетельством существования межледниковых теплых периодов. Я кратко упомяну несколько случаев, описанных им.

При проходке пробной шахты в Чапелхолле, близ Эрдри, рабочие наткнулись на то, что они считали старым речным руслом. В конце пробной шахты железная руда с сопутствующим углем и огнеупорной глиной были перерезаны под углом около 20° жесткой темноокрашенной землей, густо утыканной угловатыми кусками белого песчаника, угля и сланца, с окатанной галькой из гринстоуна, базальта, кварца и т. д. Над этим лежал прекрасный ряд пластов песка и глины. Над этими стратифицированными пластами лежал слой настоящей валунной глины мощностью 50 или 60 футов. Канал проходил в направлении с северо-востока на юго-запад. Мистер Рассел из Чапелхолла сообщает профессору Гейки, что другой канал того же типа, в миле дальше к северо-западу, был прослежен в некоторых шахтных выработках.

«Ясно, — говорит профессор Гейки, — что, каково бы ни было истинное объяснение этих каналов и бассейнов, они, несомненно, принадлежат к периоду валунной глины. Бассейн Чапелхолла действительно лежит в ложбине каменноугольных пород, но его стратифицированные пески и глины покоятся на неровном ложе настоящего тилла. Старый канал недалеко от берегов Калдера также вымыт в песчаниках и сланцах; но он имеет покрытие из валунной глины, на котором покоятся его тонкослоистые пески и глины, как если бы сам канал когда-то был заполнен валунной глиной, которая была вымыта повторно, чтобы позволить отложение стратифицированных осадков. Во всех случаях толстая мантия грубой, хаотичной валунной глины погребает все это».

Профессор Гейки обнаружил между устьем Пиз-Берн и Сент-Эббс-Хед, Бервикшир, несколько древних погребенных каналов. Один в Мензи-Клью, недалеко от берега Редхью, был заполнен до краев валунной глиной. Другой, Ламсден-Дин, в полумиле к востоку от Фаст-Касла, на берегу Кармайкл-Берн, недалеко от приходской церкви Кармайкла, — старый водоток периода валунной глины — можно увидеть. Долину Маус-Уотер он приводит как замечательный пример.

Один или два он нашел в Эйршире, а также один на берегах Лайн-Уотер, притока Твида.

(9.) В долине Клайда, выше Гамильтона, было замечено несколько погребенных речных каналов. Они описаны мистером Джеймсом Гейки следующим образом:—

«В районе Уишо в угольных разработках на значительной площади были прослежены два глубоких извилистых желоба, заполненных песком и мелким гравием. Эти желоба никак не проявляются на поверхности, будучи полностью скрыты под мощным слоем валунной глины. По-видимому, это старые русла рек, и с большой долей вероятности они представляют собой доледниковые овраги Колдер-Уотер и Тиллон-Берн. «Песчаная дамба», представляющая собой доледниковое русло Колдер-Уотер, тянется на некоторое расстояние параллельно современному руслу реки вниз до Уишо-Хаус, где пересекается с Колдером, а отложения, закупоривающие ее, хорошо видны на крутых лесистых берегах ниже дома и на утесе с противоположной стороны. Затем она поворачивает на юго-восток и снова хорошо обнажается на обочине дороги, ведущей из Уишо к Колдер-Уотер. От этой точки она была прослежена под землей, более или менее непрерывно, вплоть до металлургического завода Уишо. За этим местом угольные пласты опускаются на большую глубину и, следовательно, перестают пересекаться с древним оврагом, русло которого, однако, все еще можно предположить на основании данных, полученных при проходке шахт и разведочном бурении. По всей вероятности, оно идет на юг и входит в старое русло Клайда немного ниже Камбуснета-Хаус. На карте показана лишь часть старого оврага Тиллон-Берн. Впервые он встречается в угольных разработках Клеленд-Таунхед (лист 31). От этого места он извивается под землей в южном направлении, пока не пересекается с нынешним Тиллон-Берн, немного севернее Гленклеленда (лист 31). Теперь он течет на юго-запад, сохраняя параллельность ручью, и пересекает долину Колдера непосредственно над устьем Тиллона. От этой точки его можно проследить по шахтным стволам, обнажениям на открытом воздухе, буровым скважинам и угольным разработкам через Рейвенскрейг, Нетер-Джонстон и Робберхолл-Белтинг до Колдер-Уотер ниже Курсингтонского моста (лист 31). Таким образом, представляется, что в доледниковые времена Колдер и Тиллон были независимыми реками, и что после ледникового периода Колдер-Уотер, покинув свое доледниковое русло, проложил себе путь через промежуточную местность, прорезав глубокие овраги в твердых породах, пока в конечном итоге не соединился с Тиллоном. Подобные погребенные русла встречаются и в других местах. Так, в Фэрхолме, близ Ларкхолла, как уже упоминалось (пункт 94), доледниковое русло Эйвона было прослежено в шахтных стволах и скважинах на некоторое расстояние к северу. Еще одно старое русло, заполненное валунной глиной, обнажается в ручье близ Плоткока, в миле к юго-западу от Миллхью; и аналогичный доледниковый овраг был встречен при разработке цементного камня в Колдервуде. Действительно, можно с полным основанием сказать, что почти все скалистые овраги, по которым текут воды, особенно в каменноугольных районах, имеют послеледниковый возраст — доледниковые же русла лежат скрытыми под массами ледниковых отложений. Чаще всего, однако, современные русла рек являются частично доледниковыми, а частично послеледниковыми. В доледниковых частях реки текут через валунную глину, в послеледниковых участках их русло, как только что упоминалось, обычно проходит в скалистых оврагах. Эйвон и Колдер со своими притоками дают многочисленные примеры этих явлений».

Естественно возникает вопрос: когда были вымыты эти каналы? К какому геологическому периоду следует отнести эти древние реки? Нельзя делать вывод, что эти каналы должны быть доледниковыми только потому, что они содержат валунную глину. Если бы ледниковый период был одним непрерывным периодом холода, а валунная глина — одним сплошным образованием, то факт обнаружения валунной глины в этих каналах свидетельствовал бы о том, что они доледниковые. Но когда мы находим несомненные геологические доказательства длительного теплого состояния климата в течение самой суровой части ледникового периода, когда лед в значительной степени должен был исчезнуть и вода начала течь, как обычно, по нашим долинам, все, что можно разумно вывести из факта обнаружения тилла в этих каналах, — это то, что они должны быть древнее тилла, который они содержат. Мы не можем сделать вывод, что они древнее всего тилла, лежащего на поверхности страны. Вероятность, однако, заключается в том, что некоторые из них имеют доледниковое, а другие — межледниковое происхождение. То, что многие из этих каналов использовались в качестве водотоков в течение ледникового периода, или, вернее, в течение теплых периодов этого периода, несомненно, исходя из того факта, что они были заполнены валунной глиной, затем вновь вымыты и, наконец, снова заполнены глиной.

ГЛАВА XXX. ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИЧИНА ДВИЖЕНИЯ ЛЕДНИКОВ. — ТЕОРИИ ДВИЖЕНИЯ ЛЕДНИКОВ.

Why the Question of Glacier-motion has been found to be so difficult.—The Regelation Theory.—It accounts for the Continuity of a Glacier, but not for its Motion.—Gravitation proved by Canon Moseley insufficient to shear the Ice of a Glacier.—Mr. Mathew’s Experiment.—No Parallel between the bending of an Ice Plank and the shearing of a Glacier.—Mr. Ball’s Objection to Canon Moseley’s Experiment.—Canon Moseley’s Method of determining the Unit of Shear.—Defect of Method.—Motion of a Glacier in some Way dependent on Heat.—Canon Moseley’s Theory.—Objections to his Theory.—Professor James Thomson’s Theory.—This Theory fails to explain Glacier-motion.—De Saussure and Hopkins’s “Sliding” Theories.—M. Charpentier’s “Dilatation” Theory.—Important Element in the Theory.

Причина движения ледников оказалась одним из самых трудных и запутанных вопросов во всей области физики. Основная трудность заключается в согласовании движения ледника с физическими свойствами льда. Ледник движется вниз по долине почти так же, как река: движение наименьшее по бокам и наибольшее в центре, и большее на поверхности, чем у дна. В поперечном сечении едва ли найдутся две частицы, движущиеся с одинаковой скоростью. Далее, ледник приспосабливается к неровностям канала, в котором он движется, точно так же, как это сделало бы полужидкое или пластичное вещество. Ледник настолько полно ведет себя как вязкое или пластичное тело, что профессор Форбс был склонен полагать, что вязкость является свойством льда, и что благодаря этому свойству он способен двигаться с дифференциальным движением и приспосабливаться ко всем неровностям своего канала, не теряя своей непрерывности, точно так же, как это сделала бы масса грязи или замазки. Но опыт доказывает, что лед — это твердое и хрупкое вещество, гораздо более напоминающее стекло, чем замазку. Фактически, это одно из самых хрупких и неуступчивых веществ в природе. Ледник настолько неуступчив, что он скорее сломается пополам, чем растянется на сколько-нибудь заметную величину. Это доказывается тем фактом, что трещины, возникающие в результате напряжения в леднике, состоят поначалу из простой щели, едва ли достаточно широкой, чтобы пропустить лезвие перочинного ножа.

Все эффекты, которые считались обусловленными вязкостью льда, были полностью объяснены и обоснованы принципом излома и регеляции, открытым Фарадеем. Принцип регеляции объясняет, почему лед, движущийся с дифференциальной скоростью и приспосабливающийся к неровностям своего канала, все же способен сохранять свою непрерывность, но он не объясняет причину движения ледника. Фактически, он скорее окутывает вопрос еще более глубокой тайной, чем прежде. Ибо гораздо труднее представить, как частицы твердого и хрупкого тела, подобного льду, могут двигаться с дифференциальной скоростью, чем представить, как это может происходить в случае мягкого и податливого вещества. Частицы льда должны быть смещены одна относительно другой и вдоль друг друга, и так как эти частицы жестко скреплены вместе, эта связь должна быть разорвана, прежде чем одна сможет скользить по другой. Сила сдвига, как показывает каноник Мозли, вступает в игру. Если бы лед был пластичным веществом, не было бы большой трудности в понимании того, как частицы должны двигаться одна относительно другой, но все совершенно иначе, когда мы представляем лед как твердое и неуступчивое вещество. Трудность в связи с движением ледника заключается не в том, чтобы объяснить непрерывность льда, ибо принцип регеляции полностью объясняет это, а в том, чтобы показать, как получается, что одна частица преуспевает в скольжении по другой. Принцип регеляции, вместо того чтобы помочь устранить эту трудность, увеличивает ее в десять раз. Регеляция не объясняет причину движения ледника, а наоборот. Она скорее стремится показать, что ледник не должен двигаться. В чем же тогда причина движения ледника? Согласно теории регеляции, движущей причиной является гравитация. Но достаточна ли гравитация, чтобы сдвинуть лед таким образом, как это фактически происходит в леднике?

Я полагаю, что немногие из тех, кто много размышлял о предмете движения ледников, не испытывали некоторых сомнений в отношении общепринятой теории. Есть некоторые факты, которые я никогда не мог согласовать с этой теорией. Например, валунная глина — гораздо более рыхлое вещество, чем лед; ее сила сдвига должна быть гораздо меньше, чем у льда; однако огромные массы валунной глины могут лежать неподвижно веками на склоне холма, настолько крутом, что едва можно решиться взобраться на него, в то время как ледник будет медленно сползать вниз по долине, которую мы на глаз едва ли могли бы определить как отклоняющуюся от горизонтали. Далее, ледник движется быстрее днем, чем ночью, и примерно в два раза быстрее летом, чем зимой. Профессор Форбс, например, обнаружил, что ледник Де-Буа вблизи своей нижней оконечности двигался иногда в декабре всего на 11,5 дюймов в сутки, тогда как в течение июля скорость его движения иногда достигала 52,1 дюйма в день. Почему такая разница в скорости движения между днем и ночью, летом и зимой? Ледник не тяжелее днем, чем ночью, или летом, чем зимой; также и сила сдвига большой массы льда ледника не становится заметно меньше днем, чем ночью, или летом, чем зимой; ибо температура большой массы льда не меняется заметно с временами года. Если это так, то гравитация должна быть столь же способна сдвигать лед ночью, как и днем, или зимой, как и летом. Во всяком случае, если и должна быть какая-то разница, она должна быть лишь незначительной. Правда, из-за таяния льда трещины ледника летом больше заполнены водой, чем зимой; и это, как утверждает профессор Форбс, может способствовать более быстрому движению ледника в первый сезон, чем во второй. Но сторонники теории регеляции не могут заключить, вместе с профессором Форбсом, что вода способствует движению ледника, делая лед более мягким и пластичным. Таяние льда, согласно теории регеляции, не может сколько-нибудь существенно помочь движению ледника.

Теория, которая привела к общему убеждению, что лед ледника сдвигается силой тяжести, по-видимому, заключается в следующем. Предполагается, что единственными силами, к которым можно отнести движение ледника, являются гравитация и тепло; но так как большая масса ледника постоянно остается при одной и той же равномерной температуре, делается вывод, что невозможно, чтобы движение ледника было обусловлено этой причиной, и поэтому, конечно, оно должно быть приписано гравитации, так как никакой другой причины нет.

То, что гравитации недостаточно для сдвига льда ледника, было ясно продемонстрировано каноником Мозли. Он определил экспериментально величину силы, необходимой для сдвига одного квадратного дюйма льда, и нашел ее равной примерно 75 фунтам. С помощью процесса вычислений, который будет подробно изложен в упомянутом мемуаре, он продемонстрировал, что для спуска под действием собственного веса со скоростью, с которой, как наблюдал профессор Тиндаль, лед Мер-де-Глас спускался у Такуля, единица силы сдвига льда не могла превышать 1,31931 фунта. Следовательно, потребуется сила, более чем в 34 раза превышающая вес ледника, чтобы сдвинуть лед и заставить его спускаться таким образом, каким он, как установлено, спускается.

Прошло уже шесть лет с тех пор, как результаты каноника Мозли были представлены публике, и никто, насколько мне известно, еще не пытался указать на какой-либо серьезный дефект в его математической трактовке вопроса. Видя большой интерес, проявленный к вопросу о движении ледников, я думаю, мы вправе заключить, что если бы математическая часть мемуара была неубедительной, ее недостатки были бы указаны еще до этого времени. Вопрос, следовательно, сводится к тому, верны ли экспериментальные данные, на которых основаны его расчеты. Или, другими словами, составляет ли единица сдвига льда целых 75 фунтов? Эта часть исследований г-на Мозли не осталась без вопросов. Г-н Болл и г-н Мэтьюз, оба из которых имеют большой опыт работы среди ледников и уделили значительное внимание предмету движения ледников, возражали против точности единицы сдвига г-на Мозли. Я внимательно прочитал интересные мемуары г-на Мэтьюза и г-на Болла в ответ канонику Мозли, но я не могу усмотреть, чтобы что-либо из того, что они выдвинули, существенно влияло на его общие выводы относительно общепринятой теории. Г-н Мэтьюз возражает против экспериментов каноника Мозли на том основании, что на вещество, подвергаемое воздействию, оказывают влияние посторонние силы, и что таким образом вводятся условия, которые не имеют места в случае реального ледника. «Это пролило бы, — говорит он, — большой свет на наше исследование, если бы мы изменили этот метод процедуры и просто наблюдали поведение масс льда под влиянием отсутствия каких-либо внешних сил, кроме гравитации их собственных частиц». Доска льда шириной шесть дюймов и толщиной 2⅜ дюйма была поддержана с каждого конца опорами на расстоянии шести футов друг от друга. С того момента, как доска была установлена в положение, она начала прогибаться и продолжала делать это до тех пор, пока не коснулась поверхности, над которой была поддержана. Г-н Мэтьюз отмечает, что с этим свойством льда, а именно его способностью изменять свою форму под воздействием напряжений, создаваемых его собственной гравитацией, в сочетании со скользящим движением, продемонстрированным Хопкинсом, мы имеем адекватную причину для движения ледника. Г-н Мэтьюз заключает из этого эксперимента, что единица сдвига во льду, вместо того чтобы составлять 75 фунтов, составляет менее 1¾ фунта.

Однако нет никакой параллели между изгибом ледяной доски и сдвигом ледника. Эксперимент г-на Мэтьюза, по-видимому, доказывает слишком много, как будет видно из следующего ответа каноника Мозли:—

«Теперь я, — говорит он, — предложу г-ну Мэтьюзу параллельный эксперимент и параллельное объяснение. Если бы стержень из кованого железа сечением 1 дюйм и длиной 20 футов был поддержан за свои концы, он бы согнулся под действием одного лишь своего веса и, следовательно, сдвинулся бы. Теперь вес такого стержня составил бы около 67 фунтов. Согласно объяснению г-на Мэтьюза в случае с ледяной доской, единица сдвига в кованом железе должна, следовательно, составлять 67 фунтов на квадратный дюйм. На самом деле она составляет 50 000 фунтов».

Какую бы теорию мы ни приняли относительно причины движения ледников, прогиб доски описанным г-ном Мэтьюзом способом следует как необходимое следствие. Хотя на доску не было помещено никакого груза, из этого не обязательно следует, что прогиб был вызван только весом льда; ибо, согласно собственной теории каноника Мозли о движении ледников под действием тепла, доска должна прогибаться посередине, точно так же, как это было в эксперименте г-на Мэтьюза. Твердое тело при воздействии изменений температуры будет расширяться и сжиматься как поперечно, так и продольно. Лед, согласно теории каноника Мозли, расширяется и сжимается под действием тепла. Тогда, если доска расширяется поперечно, верхняя половина доски должна подняться, а нижняя — опуститься. Но сторона, которая поднимается, должна совершать работу против гравитации, тогда как сторона, которая опускается, испытывает работу, совершаемую над ней гравитацией; следовательно, больше доски опустится, чем поднимется, и это, конечно, будет стремиться понизить или прогнуть доску посередине. Далее, когда доска сжимается, нижняя половина поднимется, а верхняя опустится; но так как гравитация и в этом случае благоприятствует опускающейся части и противодействует поднимающейся, больше доски опустится, чем поднимется, и, следовательно, доска будет опущена посередине как в результате сжатия, так и в результате расширения. Таким образом, по мере того как доска меняет свою температуру, она должна, согласно теории г-на Мозли, опускаться или прогибаться посередине, шаг за шагом — и это не только под действием гравитации, но главным образом под действием движущей силы тепла. Я, конечно, не намерен утверждать, что опускание доски было вызвано теплом; но я утверждаю, что эксперимент г-на Мэтьюза не доказывает с необходимостью (а это все, что требуется в настоящее время), что гравитация была единственной причиной прогиба доски. Также этот эксперимент не доказывает, что лед прогнулся без сдвига; ибо, хотя вес доски был недостаточен для сдвига льда, как, я полагаю, признает г-н Мэтьюз, г-н Мозли ответил бы, что веса льда, при содействии движущей силы тепла, было вполне достаточно.

Я теперь кратко коснусь основных возражений г-на Болла против доказательства каноника Мозли о том, что ледник не может сдвигаться только под действием своего веса. Одно из его главных возражений заключается в том, что г-н Мозли предположил, что лед однороден по структуре, и что давления и натяжения, действующие внутри него, не модифицируются изменяющимся строением массы. Хотя в этом возражении, без сомнения, есть некоторая сила (ибо у нас, вероятно, есть веские основания полагать, что лед будет сдвигаться, например, легче вдоль определенных плоскостей, чем вдоль других), все же я едва ли могу думать, что основной вывод каноника Мозли может быть когда-либо существенно затронут этим возражением. Главный вопрос таков: может ли лед ледника сдвигаться под действием собственного веса так, как это обычно предполагается? Теперь сила сдвига льда, в каком бы направлении мы ее ни брали, настолько колоссально превышает ту, которая требуется г-ну Мозли для того, чтобы позволить леднику спускаться только под действием своего веса, что безразлично, рассматривается ли лед как однородный по структуре или нет. Г-н Болл также возражает против воображаемого ледника г-на Мозли, лежащего на ровном склоне и в равномерном прямоугольном канале. Он думает, что нерегулярный канал и переменный склон были бы более благоприятны для спуска льда. Но, безусловно, если работа веса льда не равна работе сопротивления в леднике равномерной ширины и склона, она должна быть еще менее таковой в случае ледника нерегулярной формы и склона.

То, что относительное смещение частиц льда вовлечено в движение ледника, признается, конечно, г-ном Боллом; но он заявляет, что величина этого смещения невелика и что оно осуществляется с чрезвычайной медленностью. Это может быть так; но если вес льда не способен преодолеть взаимное сцепление частиц, то вес льда не может произвести требуемого смещения, как бы мало оно ни было. Г-н Болл затем возражает против метода определения единицы сдвига г-на Мозли на этом основании: — Сдвиг льда в леднике осуществляется с чрезвычайной медленностью; но сдвиг в эксперименте каноника Мозли осуществлялся быстро; и хотя для сдвига одного квадратного дюйма поверхности в его эксперименте потребовалось 75 фунтов, из этого не следует, что 75 фунтов потребовалось бы для сдвига льда, если бы это делалось медленным способом, каким это осуществляется в леднике. «Короче говоря, — говорит г-н Болл, — чтобы установить сопротивление, оказываемое очень медленным изменениям в относительных положениях частиц, настолько незначительным, что они нечувствительны на малых расстояниях, г-н Мозли измеряет сопротивление, оказываемое быстрому разрушению между смежными частями того же самого вещества».

В этом возражении есть сила; и здесь мы подходим к действительно слабому месту в рассуждениях каноника Мозли. Его эксперименты показывают, что если мы хотим сдвинуть лед быстро, требуется вес почти в 120 фунтов; но если это делать медленнее, будет достаточно 75 фунтов. Короче говоря, количество фунтов, необходимое для сдвига льда, в значительной степени зависит от продолжительности времени, в течение которого весу позволено действовать; чем дольше ему позволено действовать, тем меньше будет вес, необходимый для выполнения работы. «Мне любопытно узнать, — говорит г-н Мэтьюз, ссылаясь на этот момент, — какой вес сдвинул бы лед, если бы для его действия был предоставлен день». Я не знаю, какой вес потребовался бы для сдвига льда в экспериментах г-на Мозли, если бы был предоставлен день; но я чувствую себя довольно уверенным, что если бы лед остался нерастаявшим и было бы предоставлено достаточно времени, сдвиг был бы произведен без приложения какого-либо веса вообще. На ледник не помещаются никакие грузы, чтобы заставить его двигаться, и все же лед ледника сдвигается. Если сдвиг осуществляется весом, единственный приложенный вес — это вес льда; и если вес льда заставляет лед сдвигаться в леднике, почему он не может делать то же самое в эксперименте? Какова бы ни была причина, которая смещает частицы льда в леднике, они, как факт, смещаются без приложения какого-либо веса, кроме веса самого льда; и если так, почему частицы льда в эксперименте не могут также смещаться без приложения весов? Позвольте льду ледника идти своим временем и своим путем, и частицы будут двигаться одна по другой без помощи внешних весов, какова бы ни была причина этого; ну тогда, позвольте льду в эксперименте идти своим временем и своим путем, и он, вероятно, сделает то же самое. Здесь есть что-то неудовлетворительное. Если под единицей сдвига понимается давление в фунтах, которое должно быть приложено ко льду, чтобы разорвать соединение одного квадратного дюйма двух поверхностей, замороженных вместе, и заставить одну скользить по другой, то величина давления, необходимого для этого, будет зависеть от времени, которое вы отводите для выполнения этого дела. Если дело должно быть сделано быстро, как в некоторых экспериментах г-на Мозли, потребуется, как он показал, давление около 120 фунтов; но если дело должно быть сделано медленнее, как в некоторых других его экспериментах, будет достаточно 75 фунтов. И если будет предоставлено достаточно времени, как в случае с ледниками, дело может быть сделано без какого-либо веса вообще, приложенного ко льду, и, конечно, аргумент г-на Мозли о том, что ледник не может спускаться только под действием своего веса, рушится. Но если под единицей сдвига понимается не вес или давление, необходимые для сдвига льда, а количество работы, необходимое для сдвига квадратного дюйма поверхности за данное время или с данной скоростью, тогда он мог бы показать, что в случае ледника (скажем, Мер-де-Глас) работа всех сопротивлений, которые противодействуют его спуску со скоростью, с которой он спускается, больше, чем работа его веса, и что, следовательно, должна быть какая-то причина, в дополнение к весу, побуждающая ледник двигаться вперед. Но тогда он не имел бы права утверждать, что ледник не спускался бы только под действием своего веса; все, что он мог бы утверждать, просто заключалось бы в том, что он не мог бы спускаться только под действием своего веса со скоростью, с которой он спускается.

Единица сдвига г-на Мозли, однако, — это не количество работы, выполненной при сдвиге квадратного дюйма льда за данное время, а количество веса или давления, требующееся для приложения ко льду, чтобы сдвинуть квадратный дюйм. Но эта величина давления зависит от продолжительности времени, в течение которого давление приложено. Здесь кроется трудность в определении того, какая величина давления должна быть принята в качестве реальной единицы. И здесь также кроется радикальный дефект в результате каноника Мозли. Время, так же как и давление, входит как элемент в процесс. Ключ к объяснению этого любопытного обстоятельства будет, я думаю, найден в том факте, что скорость, с которой ледник спускается, зависит тем или иным образом от количества тепла, которое лед получает. Этот факт показывает, что тепло имеет отношение к сдвигу льда ледника. Но в передаче тепла ко льду время обязательно входит как элемент. Есть два разных способа, которыми тепло может, как можно предположить, помогать в сдвиге льда: (1) мы можем предположить, что тепло действует как сила вместе с гравитацией в производстве смещения частиц льда; или (2) мы можем предположить, что тепло не действует как сила, подталкивающая частицы одну по другой, но что оно помогает процессам сдвига, уменьшая сцепление частиц льда и тем самым позволяя гравитации производить смещение. Первое — это функция, приписываемая теплу в теории движения ледников каноника Мозли; второе — это функция, приписываемая теплу в теории движения ледников, которую я рискнул выдвинуть некоторое время назад. Из этого следует, следовательно, из собственной теории каноника Мозли, что чем дольше время, которое отведено для давления, чтобы сдвинуть лед, тем меньше будет требуемое давление; ибо, согласно его теории, очень большая доля смещения производится движущей силой тепла, входящего в лед; и, как следует, конечно, при прочих равных условиях, чем дольше время, в течение которого теплу позволено действовать, тем больше будет пропорциональная величина смещения, произведенного теплом; следовательно, тем меньше потребуется сделать приложенным весом. В случае ледника г-н Мозли заключает, что по крайней мере в тридцать или сорок раз больше работы совершается движущей силой тепла в плане сдвига льда, чем совершается простым давлением или весом. Тогда, если предоставлено достаточно времени, почему гораздо больше не может быть сделано теплом при сдвиге льда в его эксперименте, чем приложенным весом? В этом случае как ему знать, сколько сдвига осуществляется теплом, а сколько весом? Если большая часть сдвига льда в случае ледника производится не давлением, а теплом, которое обязательно входит в лед, было бы немыслимо, чтобы в его экспериментах тепло, входящее в лед, не производило, по крайней мере в некоторой степени, аналогичного эффекта. И если часть смещения частиц производится теплом, то приложенный вес не может рассматриваться как мера силы, используемой при смещении, не более чем можно было бы сделать вывод, что вес ледника является мерой силы, используемой при сдвиге его. Если вес — не вся сила, используемая при сдвиге, а только часть силы, то вес не может, как в эксперименте г-на Мозли, быть принят как мера силы.

Как же тогда нам определить, какова величина силы, необходимой для сдвига льда? другими словами, как определить единицу сдвига? Если мы собираемся измерять единицу сдвига весом, необходимым для производства смещения частиц льда, мы должны убедиться, что смещение полностью осуществляется весом. Мы должны быть уверены, что тепло не входит как элемент в процесс. Но если позволить времени пройти во время эксперимента, мы никогда не можем быть уверены, что тепло не было в работе. Невозможно предотвратить вход тепла во лед. Мы можем поддерживать лед при постоянной температуре, но это не предотвратило бы вход тепла во лед и производство молекулярной работы. Правда, согласно теории движения ледников Мозли, если температуре льда не позволено меняться, то никакое смещение частиц не может произойти от влияния тепла; но согласно молекулярной теории движения ледников, которая вскоре будет рассмотрена, тепло будет помогать смещению частиц, поддерживается ли температура постоянной или нет. Короче говоря, абсолютно невозможно в наших экспериментах быть уверенными, что тепло не замешано тем или иным образом в смещении частиц льда. Но мы можем сократить время и тем самым убедиться, что количество тепла, входящего во лед во время экспериментов, слишком мало, чтобы существенно повлиять на результат. Мы не можем в этом случае сказать, что все смещение было осуществлено приложенным ко льду весом, но мы можем сказать, что так мало было сделано теплом, что, практически, мы можем рассматривать это как все сделанное весом.

Это соображение, я надеюсь, показывает, что единица сдвига, принятая каноником Мозли в его расчетах, не слишком велика. Ибо если через полчаса, после всей работы, которая могла быть сделана теплом, давление в 75 фунтов все еще требуется для смещения частиц одного квадратного дюйма, совершенно очевидно, что если бы никакой работы не было сделано теплом в течение этого времени, сила, необходимая для производства смещения, не могла бы быть меньше 75 фунтов. Она могла бы быть больше этого; но она не могла бы быть меньше. Как бы то ни было, при определении единицы сдвига нам нельзя позволить продлевать эксперимент на сколько-нибудь значительное время, потому что вес, под которым лед мог бы тогда сдвинуться, не мог бы быть принят как мера силы, которая требуется для сдвига льда. Продлевая эксперимент, мы могли бы, возможно, получить единицу меньше той, которая требуется канонику Мозли для того, чтобы ледник спускался под действием собственного веса. Но было бы точно так же предрешением всего спорного вопроса предполагать, что, поскольку лед сдвинулся под таким весом, ледник мог бы спускаться только под действием своего веса, как было бы предполагать, что, поскольку ледник сдвигается без веса, помещенного на него, ледник спускается только под действием своего веса.

Но почему бы не определить единицу сдвига льда таким же образом, как мы определили бы единицу сдвига любого другого твердого вещества, такого как железо, камень или дерево? Если сила сдвига льда будет определена таким образом, она окажется слишком большой, чтобы позволить льду сдвигаться только под действием своего веса. Мы будем вынуждены признать либо то, что лед ледника не сдвигается (в обычном смысле этого термина), либо, если он все же сдвигается, что должна, как заключает каноник Мозли, существовать какая-то другая сила в дополнение к весу льда, побуждающая ледник двигаться вперед.

Тот факт, что скорость спуска ледника зависит от количества тепла, которое он получает, доказывает, что тепло должно рассматриваться либо как причина, либо как необходимое условие его движения; какова же тогда необходимая связь между теплом и движением ледника? Если тепло должно рассматриваться как причина, каким образом тепло производит движение? Я теперь кратко коснусь одной или двух теорий, которые были выдвинуты по этому предмету. Давайте рассмотрим сначала теорию каноника Мозли.

Теория каноника Мозли. — Он обнаружил из наблюдений и экспериментов, что листы свинца, помещенные на наклонную плоскость, при подвергании изменениям температуры стремятся спускаться, даже когда наклон гораздо меньше того, который позволил бы ему скользить вниз под влиянием гравитации. Причину спуска он показывает как таковую. Когда температура листа повышается, он расширяется, и при расширении его верхняя часть движется вверх по склону, а нижняя часть — вниз по склону; но так как гравитация противодействует движению вверх и благоприятствует движению вниз, больше листа движется вниз, чем вверх, и, следовательно, центр тяжести листа слегка понижается. Далее, когда лист охлаждается, он сжимается, и при сжатии верхняя часть движется вниз, а нижняя часть — вверх, и здесь снова, по той же причине, больше листа движется вниз, чем вверх. Следовательно, при каждом изменении температуры происходит небольшое смещение листа вниз. «Теперь теория спуска ледников, — говорит каноник Мозли, — которую я рискнул предложить сам, заключается в том, что они спускаются, как свинец в этом эксперименте, по причине прохождения в них и изъятия солнечных лучей, и что дилатация и сжатие льда, таким образом произведенные, являются непосредственной причиной их спуска, как это является причиной спуска свинца».

Фундаментальное условие в теории г-на Мозли о спуске твердых тел на наклоне заключается не в том, чтобы тепло поддерживало эти тела при высокой температуре, а в том, чтобы температура менялась. Скорость спуска пропорциональна не просто количеству полученного тепла, а степени и частоте изменений температуры. Как доказательство того, что ледники подвергаются большим изменениям температуры, он приводит следующее: — «Все альпийские путешественники, — говорит он, — от Де Соссюра до Форбса и Тиндаля, засвидетельствовали интенсивность солнечной радиации на поверхностях ледников. «Я едва ли когда-либо, — говорит Форбс, — помню, чтобы находил солнце более пронзительным, чем в Жардене». Это тепло переходит внезапно в состояние сильного холода, когда какая-либо часть ледника попадает в тень из-за изменения положения солнца или даже из-за прохождения над ним облака».

Г-н Мозли здесь повествует просто о том, что чувствует путешественник, а не о том, что испытывает ледник. Путешественник подвергается большим изменениям температуры; но нет доказательств из этого, что ледник испытывает какие-либо изменения температуры. Скорее потому, что температура ледника не затрагивается солнечным теплом, путешественник так сильно озябает, когда солнечные лучи отсекаются. Солнце светит пронзительными лучами, и путешественник опаляется; ледник тает на поверхности, но он все еще остается «холодным как лед». Солнце заходит за облако или исчезает за соседним холмом; опаляющие лучи тогда изымаются, и путешественник теперь подвергается радиации со всех сторон от поверхностей при точке замерзания.

Это также необходимое условие в теории г-на Мозли, чтобы тепло проходило легко в ледник и из него; ибо если бы это не было так, внезапные изменения температуры могли бы произвести мало или никакого эффекта на большую массу ледника. Как же тогда возможно, чтобы во время жары лета температура ледника могла сильно меняться? В течение этого сезона, в нижних долинах по крайней мере, все, за исключением ледника, выше точки замерзания; следовательно, когда ледник уходит в тень, нет ничего, чтобы понизить лед ниже точки замерзания; и так как солнечные лучи не поднимают температуру льда выше точки замерзания, температура ледника должна, следовательно, оставаться неизменной в течение этого сезона. Из этого поэтому следует, что вместо того, чтобы ледник двигался более быстро в середине лета, чем в середине зимы, он должен, согласно теории Мозли, не иметь никакого движения вообще в течение лета.

Следующее, написанное пятнадцать лет назад профессором Форбсом по этому самому пункту, является наиболее убедительным: — «Но как обстоит дело с фактом? Г-н Мозли цитирует из Де Соссюра следующие суточные диапазоны температуры воздуха в месяце июле на Коль-дю-Жеан и в Шамони, между которыми ледник лежит:

At the Col du Géant 4·257 Réaumur.

At Chamouni 10·092 〃

И он предполагает, что «такое же среднее суточное изменение температуры имеет место по всей длине» [и глубине?] «ледника дю Жеан, которое Де Соссюр наблюдал в июле на Коль-дю-Жеан». Но между какими пределами колеблется температура воздуха? Мы находим, обращаясь к третьему тому «Путешествий» Де Соссюра, что средняя температура самого холодного часа (4 часа утра) во время его пребывания на Коль-дю-Жеан составляла 33°·03 по Фаренгейту, а самого теплого (2 часа дня) 42°·61 по Фаренгейту. Так что даже на том открытом хребте, между 2000 и 3000 футов выше того места, где ледник может быть должным образом сказан начинаться, воздух не достигает, в среднем за месяц июль, точки замерзания в любой час ночи. Следовательно, диапазон температуры, приписываемый леднику, находится между пределами, абсолютно неспособными произвести расширение льда в малейшей степени».

Далее, в течение зимы, как отмечает г-н Болл, ледник полностью покрыт снегом и таким образом защищен как от влияния холода, так и от тепла, так что не может быть ничего, чтобы поднять температуру льда выше точки замерзания или довести ее ниже этой точки; и, следовательно, ледник должен оставаться неподвижным в течение этого сезона также.

«Нет сомнения, поэтому, — заявляет г-н Мозли, — что лучи солнца, которые в тех альпийских регионах имеют такую замечательную интенсивность, находят свой путь в глубины ледника. Они — сила, и нет такой вещи, как потеря силы. Механическая работа, которая является их эквивалентом, и в которую они превращаются, когда принимаются в вещество твердого тела, накапливается и сохраняется во льду под формой того, что мы называем упругой силой или тенденцией к дилатации, пока она не становится достаточной для производства фактической дилатации льда в направлении, в котором сопротивление самое слабое, и по ее изъятию — для производства сжатия. Из этого расширения и сжатия следует по необходимости спуск ледника». Когда температура льда ниже точки замерзания, лучи, которые поглощаются, будут, без сомнения, производить дилатацию; но в течение лета, когда лед не ниже точки замерзания, никакая дилатация не может возможно произойти. Все физики, насколько мне известно, согласны, что лучи, которые тогда поглощаются, идут на то, чтобы растопить лед, а не расширить его. Но на это г-н Мозли ответил следующим образом: — «На это есть очевидный ответ, что лучистое тепло находит свой путь во лед как дело обычного наблюдения, и что оно не плавит его, кроме как на его поверхности. Блоки льда могут быть увидены в окнах ледяных магазинов с солнцем, светящим вовсю на них, и тающими нигде, кроме как на их поверхностях. И эксперимент ледяной линзы показывает, что тепло может течь через лед в изобилии (из которого часть обязательно остановлена в прохождении), не плавя его, кроме как на его поверхности». Но какое доказательство есть, чтобы заключить, что если нет таяния льда во внутренности линзы, есть часть лучей, «обязательно остановленных» во внутренности? Не годится предполагать пункт, настолько противопоставленный всему, что мы знаем о физических свойствах льда, как это действительно есть. Абсолютно существенно для теории движения ледников г-на Мозли, в течение лета по крайней мере, чтобы лед продолжал расширяться после того, как он достигает точки таяния; и поэтому должно быть показано, что такой случай есть; или не нужно удивляться, что мы не можем принять его теорию, потому что она требует принятия заключения, противного всем нашим предыдущим концепциям. Но, как дело факта, не строго верно, что когда лучи проходят через кусок льда, нет таяния льда во внутренности. Эксперименты, сделанные профессором Тиндалем, показывают обратное.

Есть, однако, одно счастливое обстоятельство, связанное с теорией каноника Мозли. Оно таково: ее истинность может быть легко проверена прямым экспериментом. Лед, согласно этой теории, спускается не просто в силу тепла, а в силу изменения температуры. Попробуйте, тогда, знаменитый эксперимент Хопкинса, но держите лед при постоянной температуре; тогда, согласно теории Мозли, лед не спустится. Пусть будет замечено, однако, что хотя лед при этом условии должен спуститься (как есть мало сомнения, но он бы), это показало бы, что теория спуска ледников г-на Мозли неверна, все же это не затронуло бы в малейшей степени заключения, к которым он недавно пришел в отношении общепринятой теории движения ледников. Это не доказало бы, что лед сдвигается, способом, обычно предполагаемым, только под действием своего веса. Это могло бы быть тепло, в конце концов, входящее во лед, которое объясняло его спуск, хотя гравитация (вес льда) могла бы быть движущей причиной.

Согласно этой теории, ледник, как лист свинца, должен расширяться и сжиматься как одна целая масса, и трудно представить, как это могло бы объяснить дифференциальное движение частиц льда.

Теория профессора Джеймса Томсона. — Было обнаружено этим физиком, что точка замерзания воды понижается давлением. Степень понижения равна ·0075° по Цельсию на каждую атмосферу давления. Так как ледниковый лед обычно около точки таяния, из этого следует, что когда огромное давление приводится к действию на любую данную точку ледника, таяние льда в этом конкретном месте произойдет вследствие понижения точки таяния. Таяние льда будет, конечно, стремиться благоприятствовать спуску ледника, но я едва ли могу думать, что разжижение, произведенное давлением, может объяснить движение ледников. Оно поможет объяснить уступку льда в конкретных точках, подвергнутых большому давлению, но я неспособен понять, как оно может объяснить общий спуск ледника. Представьте прямоугольный ледник равномерной ширины и толщины, и лежащий на ровном склоне. В таком леднике давление в каждой конкретной точке оставалось бы постоянным, ибо не было бы причины, почему оно должно быть больше в одно время, чем в другое. Предположите ледник в 500 футов толщиной; лед на нижней поверхности ледника, вследствие давления, имел бы свою точку таяния постоянно пониженной на одну десятую градуса по Цельсию ниже, чем у верхней поверхности; но лед на нижней поверхности не был бы, по этой причине, в жидком состоянии. Это был бы просто лед при слегка более низкой температуре. Правда, когда давление оказывается, лед тает вследствие понижения точки таяния, но в рассматриваемом случае не было бы, собственно говоря, оказания давления, а постоянное статическое давление, проистекающее из веса льда. Но это статическое состояние давления не произвело бы текучести, не более чем статическое состояние давления произвело бы тепло, и, следовательно, движение не могло бы произойти как результат текучести. Короче говоря, движение само по себе требуется, чтобы произвести текучесть.

Мне не нужно здесь ждать, чтобы рассмотреть теории скольжения Де Соссюра и Хопкинса, так как они теперь почти повсеместно признаны неадекватными для объяснения явлений движения ледников, видя, что они не объясняют смещение частиц льда друг над другом.