De Tijdspiegel. Jaargang 38

[p. 446]

Natuurkunde.

De toestand van het inwendige der aarde.

De kennis van ons zonnestelsel heeft, evenals zoovele andere takken van wetenschap, in de laatste jaren reuzenschreden gedaan op den weg van vooruitgang. Hoewel de astronomie reeds eeuwenlang uitstekende beoefenaars telde, die haar tot een hoogen trap van ontwikkeling brachten, zoo zijn toch eerst door de ontdekkingen van de laatste halve eeuw de grootsche resultaten bereikt, waarop dat onderdeel der natuurwetenschap tegenwoordig mag wijzen. Wij hebben deze uitkomst vooral te danken aan de groote verbeteringen in onze hulpmiddelen en aan het optreden van geheel nieuwe onderzoekingsmethoden, zooals photographie en spectroscopie, waardoor het ons mogelijk is geworden, met het oog tot in de meest verwijderde streken van den hemel door te dringen.

Wanneer wij nu bedenken, dat men, ten gevolge van dezen vooruitgang op sterrekundig gebied, met bijna mathematische zekerheid besluiten kan trekken aangaande den toestand van hemellichamen, die zich bevinden op millioenen mijlen afstands van onze aarde, dan zouden wij geneigd zijn te meenen, dat dit zeker niet minder het geval moest zijn met de kennis van de planeet, die wijzelven bewonen. Toch is het tegendeel waar: wij weten nog zeer weinig met zekerheid aangaande den toestand en de samenstelling van het inwendige onzer aarde, en wat ons daaromtrent geleerd wordt, behoort grootendeels nog op het gebied der hypothesen.

De oorzaak van dit verschijnsel ligt voor de hand: zij is gelegen in de onmogelijkheid, om in het binnenste der aarde tot eene groote diepte door te dringen en dat met onze toestellen te onderzoeken.

Men kent wel de uitwendige schors der aarde met tamelijk groote nauwkeurigheid; maar dit bekende gedeelte van de aardkorst stelt slechts eene betrekkelijk zeer dunne laag voor. Één van de diepste punten, tot waar men in de aarde is doorgedrongen, is het boorgat

[p. 447]

van Speremberg bij Berlijn, waar men eene diepte van 4042 voet of ruim 1300 meter onder de oppervlakte heeft bereikt. Meer nauwkeurig kent men de samenstelling der aardschors slechts tot eene diepte van ongeveer 1/10 geographische mijl, en, nemen wij in aanmerking, dat de afstand van de oppervlakte tot het middelpunt der aarde 859 geographische mijlen bedraagt, dan kennen wij dus slechts een laagje, waarvan de dikte gelijk is aan 1/859, van den straal der aarde.

De onvolkomenheid onzer kennis in dit opzicht heeft ten gevolge gehad, dat men zich bij de verklaring der verschijnselen, die op het inwendige der aarde betrekking hebben, veelal tot het opstellen van hypothesen heeft moeten bepalen. Velen daarvan staan in zóó nauw verband met belangrijke theorieën, die in de laatste jaren zijn opgetreden, dat eene beschouwing van het vraagstuk betreffende den vroegeren en den tegenwoordigen toestand van het inwendige der aarde in hooge mate onze aandacht verdient.

Wij wenschen dus in de volgende bladzijden in korte trekken de denkbeelden uiteen te zetten, die daaromtrent vroeger hebben geheerscht, en de theorieën te bespreken, die later, en vooral in den jongsten tijd, aangaande dit onderwerp zijn opgesteld.

Reeds in de oudste tijden trachtte men zich een denkbeeld te vormen van den inwendigen toestand onzer planeet en eene verklaring te vinden van de oorzaken der vulkanische verschijnselen, aardbevingen, warme bronnen, enz. Onder de natuurverschijnselen toch, die op aarde zijn waar te nemen, moesten dezen uit den aard der zaak in hooge mate de aandacht der oude wijsgeeren tot zich trekken wegens de buitengewone omstandigheden, waaronder zij plaats hebben, en de hevige en grootsche tafereelen, waarvan zij vergezeld gaan. Het kan ons echter even min verwonderen, dat men, bij de toen nog zoo gebrekkige kennis der natuurwetten, dergelijke indrukwekkende verschijnselen aan de meest ongewone oorzaken toeschreef en de meest zonderlinge en phantastische verklaringen ervan uitdacht.

In de oudste natuurbeschouwingen der Grieken werd de oorzaak van de vulkanische kracht niet in de aarde zelve gezocht, maar toegeschreven aan een algemeen, cosmisch verschijnsel: het centraalvuur. Zoo nam o.a. de wijsgeer Pythagoras van Samos, die ongeveer vijf eeuwen vóór onze jaartelling leefde, als grondslag van het heelal tien goddelijke hemelssferen aan, die in een begrensd, kogelvormig wereldruim zich draaiden om een centraalvuur, de bron van licht en warmte. De beweging der sferen had in harmonische verhoudingen plaats, waardoor de muziek der sferen ontstond. Het centraalvuur, waarbij de aarde zich het dichtst zou bevinden, was de oorzaak van alle vulkanische verschijnselen.

Korten tijd daarna trad Empedokles op, de wijsgeer, die zich, volgens de overlevering, in den krater van den Etna zou gestort hebben, om zijne goddelijke afkomst te bewijzen. Hij verkondigde de leer,

[p. 448]

dat de vulkanische kracht in het inwendige der aarde zetelt, en verplaatste dus voor het eerst het cosmische centraalvuur der Pythagoristen in het binnenste der aarde. Toch vormde men zich omtrent den aard der vulkanische kracht nog eeuwen lang de zonderlingste voorstellingen.

De Grieken schreven haar toe aan een reus, den Typhon, die oorspronkelijk in Egypte den god voorstelde van de verderf aanbrengende hitte en het beginsel van al het kwade was, doch die in de Grieksche volksverbeelding werd beschouwd als een monster, dat gold als de vertegenwoordiger van den stormwind en van de vulkanische werking. De afmetingen van dit monster moeten verbazend groot zijn geweest, daar wij bij Pindarus lezen, dat niet alleen geheel Griekenland, maar ook Sicilië en de Phlegreïsche velden op de ruige borst van het ondier liggen.

Plato beschouwde de oorzaak van het vulkanisme als eene nog meer algemeene. In zijne natuurbeschouwing in den Phaedon schreef hij haar toe aan den pyriphlegethon, een vuurstroom, die, na zich vele malen onder de aarde gekronkeld te hebben, zich uitstort in de onderwereld, den Tartarus. Door dezen stroom blazen de vuurspuwende bergen, ten gevolge van een eensklaps doorbrekenden wind, hunne lava naar boven.

Op een dergelijk denkbeeld grondde ook later Aristoteles zijne theorie van het vulkanisme, berustende op de wisselende werking van de uiten inwendige lucht, die, door temperatuursverschillen, in onderaardsche of onderzeesche holle gangen winden doet onstaan, die de bewegende kracht der vulkanen vormen. Het waren dus als het ware onderaardsche blaasbalgen, die het vulkanisch vuur aanstookten, en dit denkbeeld hield zich geruimen tijd staande, want nog in de eerste eeuw na Christus maakt Strabo van deze blaasbalgen melding.

Eerst in de derde eeuw traden meer natuurlijke denkbeelden op aangaande de oorzaak van de vulkanische werking, en begon men als zoodanig de met de diepte toenemende warmte en den inwendigen toestand der aarde te doen gelden en aan de werking van dit onderaardsche vuur het ontstaan van vele gesteenten, die de aardkorst helpen vormen, toe te schrijven.

De aard, de oorsprong en de zetel van dit vuur vormen echter nog steeds het onderwerp van een warmen strijd onder de natuurkundigen. Moet de zetel van dit vuur gezocht worden in het binnenste der aarde; is deze dus inwendig gloeiend vloeibaar, of is onze planeet geheel vast en zijn vulkanische uitbarstingen, aardbevingen en warme bronnen slechts plaatselijke verschijnselen, zonder onderling verband; bestaat er dus voor elken vulkaan, of voor elke groep van vulkanen, een afzonderlijke vuurhaard?

Beschouwen wij de aarde in hare betrekking tot de overige deelen van ons zonnestelsel, nemen wij de cosmische verschijnselen in aan-

[p. 449]

merking, dan is er zeker zeer veel, dat pleit voor de meening, dat de aarde, althans vroeger, in gloeienden toestand verkeerde. Wij moeten daarbij echter steeds bedenken, dat, hoe verder wij in de geschiedenis der aarde en van het heelal teruggaan, des te onzekerder en onbepaalder ook onze besluiten en gevolgtrekkingen worden, en dat wij tot het ontcijferen van die oudste oorkonden ons slechts van hypothesen kunnen bedienen, die echter waarschijnlijker worden, naarmate zij meer in overeenstemming zijn met bekende wetten en feiten.

Eene dezer hypothesen is de door Laplace verkondigde leer aangaande de vorming van ons planetenstelsel, eene theorie, die, reeds 41 jaren vóór hem door Kant uit philosophische beschouwingen afgeleid, met groote waarschijnlijkheid den vroegeren en tegenwoordigen toestand van ons zonnestelsel verklaart en dan ook door het meerendeel der tegenwoordige astronomen en geologen wordt gehuldigd.

Volgens de theorie van Kant-Laplace was ons geheele zonnestelsel vroeger eene van die groote nevelvlekken, zooals er ook tegenwoordig nog zoovelen zich aan den hemel, deels aan het bloote, deels aan het gewapende oog, voordoen, en die, in het onmetelijke wereldruim zwevende, zich van het Westen naar het Oosten wentelde om eene door het middelpunt gaande as.

De temperatuur van de nevelvlek moet verbazend hoog zijn geweest, zoodat alle ons tegenwoordig bekende stoffen, ook de vaste en vloeibare, aldaar in gasvormigen toestand verkeerden. Helmholtz berekende de temperatuur, die de zonnemassa in den aanvang bezat, op niet minder dan 28 millioen graden van de honderddeelige schaal. Door uitstraling van warmte in de koude wereldruimte daalde, vooral aan de oppervlakte, de temperatuur en het gevolg was, dat de buitenste deelen, die door de afkoeling eene grootere dichtheid hadden verkregen, meer naar het middelpunt werden aangetrokken; dat daar meer en meer nevelstof zich ophoopte en eene kern vormde, die langzamerhand in omvang toenam. Van deze beweging der verdichte neveldeeltjes naar het middelpunt was het noodzakelijk gevolg, dat de snelheid toenam, waarmede de geheele nevelvlek zich om hare as wentelde. Zoodra echter deze snelheid eene zekere grens overschreed, moest een gedeelte van de nevelvlek zich van de rest afscheiden en wel, zooals uit het volgende blijken zal, in den vorm van een aequatorialen ring.

Het zal den lezer bekend zijn, dat, wanneer een lichaam met groote snelheid om een zeker middelpunt draait, het eene sterke neiging heeft, om zich van dat middelpunt te verwijderen, ten einde te voldoen aan de werking van de zoogenaamde middelpuntvliedende kracht, waarvan wij den invloed o.a. kunnen gevoelen, als wij een steen aan een draad snel ronddraaien. De steen tracht zich dan met des te grootere kracht van onze hand, het middelpunt, te verwijderen, naarmate de snelheid van omdraaiing grooter is.

De deelen van de nevelvlek moesten, bij de toenemende snelheid

[p. 450]

van omwenteling, meer en meer den invloed van de middelpuntvliedende kracht ondervinden, totdat deze eindelijk zóó sterk werd, dat zij de onderlinge aantrekking der neveldeeltjes kon overwinnen en van het overige gedeelte zich een ring ging afscheiden, die zich om het middelpunt van de nevelvlek bleef wentelen. Deze ring kon zich slechts vormen langs den aequator van de nevelvlek, omdat de beide krachten, die op de neveldeeltjes werkten: de middelpuntvliedende kracht en de aantrekkende kracht van de nevelvlek, eene resulteerende kracht leverden, die meer en meer de richting naar den aequator aannam, hoe grooter de middelpuntvliedende kracht werd.

Bij verdere afkoeling moesten zich nieuwe ringen vormen, die in het vlak van den aequator om een gemeenschappelijk middelpunt zich draaiden, telkens binnen den vroeger gevormden ring. Eindelijk bleef nog slechts eene centrale massa over, onze tegenwoordige zon, terwijl uit de verschillende concentrische ringen zich de planeten vormden, die zich om de zon in concentrische banen bewegen. De nevelringen waren n.l. niet in hun geheel en omvang van gelijke samenstelling en koelden even min gelijkmatig af. Het gevolg was, dat de deeltjes van den ring zich om zekere punten van aantrekking ophoopten en eindelijk de ring zich in afzonderlijke deelen splitste, die oorspronkelijk elk op zichzelf om het middelpunt zich wentelden, maar door verschil in snelheid elkander naderden en eindelijk tot één geheel, de planeet, zich vereenigden. Bij de planeten, die bij haar ontstaan nog nevelbollen waren, traden, bij verdere afkoeling, op kleine schaal dezelfde verschijnselen op als bij de oorspronkelijke nevelvlek. Zij vormden dus eerst weder ringen, die bij de planeet Saturnus nog aanwezig zijn, doch bij de overige planeten zich weder opgelost hebben in afzonderlijke bollen: de manen of wachters.

Intusschen daalde de temperatuur van de nevelvlek voortdurend, waardoor langzamerhand geheel andere toestanden geboren werden. Zoowel de kern als de om haar wentelende planeten namen meer en meer in dichtheid toe; zij werden van gasvormig vloeibaar, doch waren oorspronkelijk in dezen toestand nog door een gasvormig omhulsel omgeven, waarin nog een groot aantal elementen aanwezig waren. De afkoeling der planeten en harer manen ging echter nog verder door voortdurende uitstraling van warmte in de wereldruimte, die eene zeer lage temperatuur heeft. Eindelijk daalde, en wel het eerst aan de oppervlakte, de temperatuur zoover, dat daar eene vaste schors werd gevormd, die door voortgaande afkoeling meer en meer in dikte toenam, terwijl ook in de atmosfeer slechts die stoffen als gassen overbleven, die bij de heerschende temperatuur en drukking als zoodanig konden blijven bestaan.

Aldus luidt, in het kort, de ontwikkelingsgeschiedenis van ons zonnestelsel en van de aarde in het bijzonder. Overtuigende en onbetwistbare bewijzen, dat deze beschouwing de ware is, zijn, wel is

[p. 451]

waar, niet bij te brengen; maar de waarschijnlijkheid is in dit geval zeer groot, vooral omdat geen enkel feit en geene enkele natuurkundige wet met de hypothese in strijd zijn, terwijl daarentegen talrijke feiten en wetten zijn te noemen, die vóór haar spreken. Wij moeten in dit opzicht vooral wijzen op de volgende omstandigheden.

De beweging van alle planeten en hare manen geschiedt zonder uitzondering in denzelfden zin: van het Westen naar het Oosten. Dit duidt ongetwijfeld eene gemeenschappelijke vorming aan uit eene in genoemde richting zich bewegende massa. Aan den hemel vinden wij verder, hetzij binnen, hetzij buiten de grenzen van ons zonnestelsel, al die toestanden vertegenwoordigd, die een, volgens de theorie van Kant-Laplace, zich ontwikkelende nevelbol moet doorloopen. Vooral de astronomische feiten, die ons in de laatste jaren de spectraalanalyse heeft geleverd, hebben bewezen, dat een buitengewoon groot aantal hemellichamen nog tegenwoordig in denzelfden toestand verkeeren, als de aarde vroeger heeft doorloopen. Door de spectroscopie is ook aangetoond, dat de zon een hevig gloeiende kogel is, omringd door een gasvormig omhulsel, en dat daar, evenals op de planeten, dezelfde elementen voorkomen als op de aarde. Ook de meteoorsteenen, die van tijd tot tijd de aarde bereiken, bestaan uit dezelfde scheikundige stoffen als onze planeet.

Verder kunnen wij aan den hemel nevelvlekken waarnemen, die nog eene volkomen homogene samenstelling vertoonen en die dus nog in het eerste stadium van ontwikkeling verkeeren; wij zien er anderen, die bij sterke vergrooting eene centrale kern vertoonen van dichtere samenstelling; nog anderen eindelijk, die reeds in afzonderlijke stukken zijn opgelost.

Bij de planeet Saturnus merken wij den aequatorialen ring op, die volgens de theorie moet ontstaan; bij nauwkeurig onderzoek blijkt deze niet enkelvoudig te zijn, maar uit meerdere concentrische ringen te bestaan, hetgeen op merkwaardige wijze met de theorie overeenkomt. De andere planeten vertoonen ons de manen, die, bij toenemende snelheid, uit dien ring moesten gevormd worden. Voor de meening, dat zij daaruit werkelijk ook gevormd zijn, pleit eindelijk het feit, dat die manen zich bewegen in banen, die bijna of volkomen samenvallen met het aequatorvlak van de planeet. Ook de planeten zelven beschrijven banen, die in richting zeer weinig onderling en van den aequator des hemels verschillen.

Is het dus, bij de kennis van al deze feiten, in hooge mate waarschijnlijk, dat de boven ontwikkelde hypothese juist is en dat ook onze aarde eenmaal in gloeiend vloeibaren toestand verkeerde, zoo is daarmede nog in geenen deele de vraag beantwoord, of die vloeibare toestand ook nog tegenwoordig in het inwendige der aarde voortduurt; dan wel of de afkoeling reeds zoover is gevorderd, dat de aarde geheel vast is geworden. Over deze vraag loopen de meeningen der

[p. 452]

natuurkundigen integendeel nog zeer uiteen, en dat zal zeker nog lang het geval blijven wegens het feit, waarop wij reeds in het begin van dit opstel wezen: de onmogelijkheid, om tot eene groote diepte in het binnenste der aarde door te dringen en daardoor gegevens te verzamelen, waaruit directe bewijzen voor den inwendigen toestand zouden zijn af te leiden.

De kennis van den vorm der aarde, waarop men in dit opzicht heeft gewezen, kan ons bij de oplossing van dit vraagstuk niet verder brengen. De graadmetingen, die op verschillende plaatsen der aarde werden verricht, benevens andere onderzoekingen hebben met zekerheid uitgemaakt, dat zij aan de polen is afgeplat; maar daaruit volgt alleen, dat de aarde vroeger vloeibaar is geweest, en geenszins, dat dat ook nu nog het geval zou moeten zijn. De mogelijkheid bestaat toch, dat, na het aannemen van de afgeplatte gedaante, de aarde door afkoeling tot in het inwendige toe vast is geworden.

Men heeft ook, als bewijs voor den vloeibaren toestand, het hooge soortelijk gewicht der aarde willen doen gelden. Hoe vreemd het ook klinken moge, men heeft de aarde niet alleen gemeten, maar haar ook gewogen. Het behoeft niet gezegd te worden, dat dit slechts langs een omweg kon geschieden. Men bepaalde n.l. het soortelijk gewicht door de aantrekking, die de aarde - waarvan het volumen bekend is - op een zeker lichaam uitoefent, te vergelijken met de aantrekking, die een groote en zware bol van bekend volumen en bekend soortelijk gewicht op hetzelfde lichaam teweegbrengt. Deze bepalingen voerden tot de uitkomst, dat het gemiddelde soortelijk gewacht van de geheele aarde ongeveer 5,5 bedraagt, d.i.: als alle bestanddeelen der aarde gelijkmatig over haar geheele volumen waren verspreid, zou deze ideale aardbol een soortelijk gewicht bezitten, dat 5,5 maal zoo groot is als dat van water.

Deze waarde is zeer hoog, als wij bedenken, dat het soortelijk gewicht van het ons bekende gedeelte der vaste aardkorst slechts ongeveer 3, en dat van de vaste en vloeibare oppervlakte te zamen niet meer dan 1,6 bedraagt. Daaruit volgt, dat het soortelijk gewacht van het inwendige der aarde veel grooter dan 5,5 moet zijn; dat dus in het centrale gedeelte van de aarde stoffen van veel grootere dichtheid zich moeten bevinden; dat de dichtheid met de diepte moet toenemen.

Men heeft in dit feit een bewijs willen zien voor den inwendig vloeibaren toestand van de aarde; want, zoo redeneerde men, indien de aarde vloeibaar is, moeten zich in die vloeibare massa de zwaarste stoffen ook het meest naar het middelpunt begeven, daar zij de werking der zwaartekracht het meest moeten ondervinden. Wij kunnen echter ook aan dit argument geene te groote waarde hechten, daar de grootere dichtheid in het centrale gedeelte van den aardbol waarschijnlijk aan eene geheel andere oorzaak moet worden toegeschreven, n.l. aan de drukking, die de bovenliggende lagen op de onderste uitoefenen,

[p. 453]

Deze drukking is, zonder twijfel, verbazend groot, zooals blijken kan uit het feit, door berekening gevonden, dat gewone dampkringslucht, indien zij op eene diepte van slechts 7,6 geographische mijlen onder de aardoppervlakte verkeerde, zóódanig zou samengeperst zijn, dat hare dichtheid gelijk was aan die van water en op eene diepte van 11 mijlen zelfs reeds de dichtheid zou bezitten van platina, waarvan het soortelijk gewicht 21 bedraagt. Door de drukking alleen zou dus de grootere dichtheid in het centrum reeds voldoende verklaard zijn.

Slechts die verschijnselen kunnen ons eenigszins betere diensten bewijzen, die zelven klaarblijkelijk met den inwendigen toestand der aarde in het nauwste verband staan en waartoe vooral de aardbevingen, de vulkanische verschijnselen en de temperatuursbepalingen in het binnenste der aardschors behooren.

De aardbevingen staan, voor het meerendeel althans, ongetwijfeld met het vulkanisme in verband. A. von Humboldt beschouwde zelfs de vulkanen als de veiligheidskleppen der aarde, daar gewoonlijk hevige aardbevingen met de uitbarsting van een naburigen vulkaan eindigen. Toch worden er tegenwoordig geleerden gevonden, die het ontstaan der aardbevingen op eene geheel andere wijze trachten te verklaren en als oorzaak daarvoor aannemen de uitwasschende en oplossende scheikundige werking van het onderaardsche water, waardoor in de vaste aardmassa holten worden gevormd en eindelijk de daarop gelegen aardlagen inzakken. Zij voeren voor hunne meening o.a. ook aan, dat vele aardbevingen plaats hebben in niet-vulkanische streken. Hoewel dit een ontwijfelbaar feit is en men werkelijk heeft aangetoond, dat vele aardbevingen door de werking van het water ontstaan, zoo valt het toch niet te ontkennen, dat verreweg de meeste aardbevingen in vulkanische streken plaats hebben, of althans vandaar uitgaan, en is de meening niet ongegrond, dat de inwendig vloeibare aardkern de oorzaak is.

Het water, dat in de aardkorst doordringt, verspreidt zich daarin slechts tot eene betrekkelijk geringe diepte. Waren de aardbevingen afhankelijk van de werking van het water, dan zou de oorzaak dus in de bovenste lagen van de aardkorst moeten gezocht worden, en dat is zeer onwaarschijnlijk door de ontzaglijke uitgestrektheden, over welke zich dit natuurverschijnsel bijna gelijktijdig verspreidt. De bekende aardbeving van Lissabon, in het jaar 1755, verspreidde zich, en dat wel in zeer weinige seconden, over eene oppervlakte van ongeveer 700,000 vierkante mijlen of bijna 1/13 van de geheele aardoppervlakte. Eene zoover zich uitstrekkende, bijna gelijktijdige beweging der oppervlakte kan slechts verklaard worden door het aannemen van eene zeer diep onder de aarde liggende oorzaak, vanwaar zich de beweging straalsgewijs naar verschillende punten der oppervlakte tegelijkertijd kan voortplanten.

Bovendien worden aardbevingen in zeer verschillende streken waar-

[p. 454]

genomen en verspreiden zij zich door de meest verschillende soorten van gesteenten. Om deze reden is het waarschijnlijk, dat in den regel de oorzaak van het verschijnsel niet moet gezocht worden in de scheikundige werking van het water in den bodem, maar onafhankelijk van de plaatselijke gesteldheid en van meer algemeenen aard is.

Ook zijn er nog andere, zeer merkwaardige verschijnselen, die pleiten voor de meening, dat de aardbevingen met de vloeibare aardkern in verband staan. Volgens onderzoekingen, in de laatste jaren door Perrey te Dijon ingesteld, zouden de aardbevingen waarschijnlijk afhankelijk zijn van de betrekkelijke standen, die zon en maan ten opzichte van de aarde innemen. De onlangs door hem medegedeelde uitkomsten zijner waarnemingen, die gedurende het vierde gedeelte eener eeuw werden voortgezet, hebben bewezen, dat de meeste aardbevingen plaats hebben op de dagen van Nieuwe en Volle maan, doch veel minder op die van Eerste en Laatste kwartier. Op deze uitkomst grondt de genoemde geleerde de theorie, dat de oorzaak der aardbevingen moet gezocht worden in de meerdere of mindere aantrekking, die zon en maan uitoefenen op het inwendige, vloeibare gedeelte der aarde; dat de aardbevingen dus moeten beschouwd worden als eene soort vloedgolven van de inwendige vuurzee. Evenals in de zee de vloed het sterkst is bij Nieuwe en Volle maan, wanneer zon en maan hare aantrekkende werking op de aarde combineeren, doch veel minder sterk in de kwartierstanden: evenzoo werken de beide hemellichamen ook op de vloeibare aardkern en veroorzaken daarin vloedgolven, die insgelijks bij Nieuwe en Volle maan het sterkst en het menigvuldigst zijn. Perrey vond, dat van 3654 aardbevingen 1901 vielen op dagen van Nieuwe en Volle maan en 1753 op dagen van Eerste en Laatste kwartier. Nu bedraagt echter het verschil dezer getallen slechts 4 procent van het geheele aantal der waarnemingen; het is dus niet mogelijk, hieruit een zeker besluit te trekken. En dit is gemakkelijk te verklaren, daar Perrey bij zijne berekeningen niet alle omstandigheden heeft in aanmerking genomen, die daarop invloed konden hebben, o.a. den betrekkelijken afstand van de maan tot de aarde op verschillende tijden.

In dit opzicht heeft Schmidt eene statistiek opgemaakt van de aardbevingen, vallende tusschen de jaren 1766 en 1873, en daaruit volgde inderdaad, dat in die periode 183 aardbevingen meer plaats hadden op dagen, wanneer de maan het dichtst bij de aarde is, en 180 minder op dagen, als beide hemellichamen het meest van elkaar zijn verwijderd.

Ook is bij de aardbevingen eene jaarlijksche periodiciteit op te merken. Mallet vond, dat tusschen de jaren 800 en 1842 het grootst aantal aardbevingen in de maand Januari, het kleinst aantal in Juni plaats had. Nu bevindt zich echter de zon in Januari het dichtst bij de aarde; in Juni is zij het meest daarvan verwijderd. Ook hier blijkt

[p. 455]

dus uit een groot aantal waarnemingen, dat de afstand der zon, evenals die der maan, invloed heeft op de menigvuldigheid der aardbevingen, en het valt niet meer te betwijfelen, dat deze hemellichamen het verschijnsel op merkbare wijze bevorderen.

Men gaat echter waarschijnlijk te ver, als men het verschijnsel uitsluitend aan werkelijke ebbe en vloed in de aarde toeschrijft. Volgens Falb zouden aardbevingen ook plaats hebben, als de bedoelde invloed van zon en maan niet bestond, maar zij zouden dan gelijkmatiger over de verschillende jaargetijden verdeeld zijn. De eigenlijke oorzaak van het verschijnsel zou, volgens genoemden geleerde, zijn gelegen in de afkoeling der vurig vloeibare kern en de drukking van de door de afkoeling zich samentrekkende schors, waardoor heete massa's in de laatste naar boven worden gedrongen. De invloed van zon en maan zou dan hierin bestaan, dat de menigvuldigheid der aardbevingen door de aantrekkende werking van die hemellichamen op sommige tijden des jaars toeneemt. De verschijnselen, waargenomen bij de jongste aardbevingen te Agram, schijnen de theorie van Perrey en Falb weder nader te hebben bevestigd. Ook dezen hadden plaats ten tijde van Volle maan, en kort daarna werden ook op verschillende andere plaatsen stooten opgemerkt. Ook nog onlangs, in de laatste dagen van Januari j.l., heeft men te Bern aardschokken gevoeld bij Nieuwe maan, die zich in Februari nog een paar malen hebben herhaald.

Nadere bevestiging vindt deze theorie nog in het feit, dat op de plaatsen der aardoppervlakte, waar die aantrekking van zon en maan het meest onmiddellijk werkt, dat is dus in de heete luchtstreek, de aardbevingen zich het meest vertoonen, terwijl zoowel de hevigheid als de menigvuldigheid afnemen, naarmate men de polen nadert. Het bestaan van eene inwendig vloeibare kern wordt dus door deze feiten, welke verklaring ook de ware zij, in elk geval zeer waarschijnlijk.

De vulkanen en de aard hunner werking vormen een voornaam steunpunt voor de theorie eener inwendig vloeibare aarde. Toch zijn in den nieuweren tijd meermalen hypothesen opgesteld, die de vulkanische werking door andere oorzaken, onafhankelijk van eene gloeiend vloeibare kern, trachten te verklaren.

Terwijl men meestal de vulkanische werking beschouwt als de reactie van den vloeibaren inhoud der aarde tegen de vaste schors, verwerpen tegenwoordig sommige natuurkundigen deze meening en nemen aan, dat de aarde, ook inwendig, volkomen vast is. Zij beschouwen de vulkanen slechts als plaatselijke verschijnselen, als verbindingskanalen tusschen de oppervlakte en afzonderlijke plaatselijke vuurkolken of vulkanische haarden, die zich op eene groote diepte onder de oppervlakte zouden bevinden en waaruit door waterdamp van groote spanning de lavamassa's naar boven zouden gevoerd worden. De oorzaak van het ontstaan dezer vuurhaarden en van het smelten der gesteenten wordt door de voorstanders van deze theorie gezocht in de onderaardsche

[p. 456]

scheikundige processen, waardoor groote hoeveelheden warmte worden ontwikkeld. De eigenlijke aanleiding tot de vulkanische uitbarstingen wordt door hen toegeschreven aan de toetreding van water tot de gloeiende gesteenten in de vuurhaarden en de vorming van groote hoeveelheden waterdamp. Anderen nog beschouwen insgelijks de vulkanische werking als het gevolg van eene plaatselijke warmteontwikkeling, maar nemen als oorzaak van deze laatste eene meer mechanische werking aan, die eveneens haar ontstaan vindt in de oplossende werking van het zeewater, waardoor aardlagen instorten, wier beweging in warmte wordt omgezet. Ten voordeele van deze theorieën zou ook de omstandigheid pleiten, dat de meeste vulkanen òf op eilanden, òf dicht bij de kusten zijn gelegen, waardoor eene medewerking van het zeewater zeer waarschijnlijk wordt.

Afgezien van de moeilijkheid, om de verbazend hooge temperatuur der gesmolten lava door dergelijke processen te verklaren, om redenen, die wij hier niet nader kunnen ontvouwen, moeten wij in aanmerking nemen, dat de vulkanische verschijnselen tot de meest algemeene op aarde behooren en ongetwijfeld aan eene algemeene oorzaak moeten worden toegeschreven. Evenals bij de aardbevingen is ook bij de vulkanen de aard van den bodem zonder invloed op de hevigheid of menigvuldigheid der uitbarstingen. Men vindt vulkanen in landen, die in de meest verschillende deelen der aarde gelegen zijn, en hunne werking strekt zich ook over groote uitgestrektheden gelijktijdig uit, zoodat de oorzaak zeer waarschijnlijk niet in de oppervlakkige lagen, maar in de diepte moet gezocht worden en afhankelijk is van eene algemeene oorzaak: de gloeiende kern.

Nadere bevestiging vindt deze theorie in de uitkomsten, die de temperatuursbepalingen in het binnenste der aarde hebben opgeleverd.

Men heeft waargenomen, dat de invloed van de warmte der zonnestralen slechts in de bovenste lagen der aardkorst bemerkbaar is. Op eene diepte van 20 tot 25 meter onder de oppervlakte houdt die invloed reeds geheel op, hetgeen hieruit blijkt, dat op die diepte, op verschillende tijden van het jaar en van den dag, eene constante temperatuur heerscht. Wij maken van deze omstandigheid dan ook gebruik, door in onze diepe kelders - waar de temperatuur, al is zij ook niet volkomen constant, toch zeer weinig afwisselt - gedurende de zomermaanden levensmiddelen en dranken af te koelen en gedurende den winter voor bevriezen te beschutten. In het observatorium te Parijs heeft men kelders, die eene diepte bereiken van 29 meter en waar thermometers geplaatst zijn, die jaren achtereen de constante temperatuur van 11,7° C. aanwijzen. In de bovenste lagen van de aarde wisselt daarentegen de temperatuur van den bodem onophoudelijk af; zij is daar afhankelijk van de zonnewarmte.

Wanneer men nu beneden de grens, tot waar die invloed zich doet gevoelen, tot grootere diepten afdaalt, komt men, ten opzichte van

[p. 457]

de temperatuur, tot uitkomsten, die het zeer waarschijnlijk maken, dat eene onderaardsche warmtebron aanwezig is. Men heeft n.l. gevonden, dat de temperatuur van den bodem met de diepte voortdurend toeneemt. Dit feit is vooral afgeleid uit de temperatuursverschijnselen der warme bronnen en diepe mijnen. De natuurlijke warme bronnen vertoonen dikwijls eene vrij hooge temperatuur; sommigen, zooals de Geysirs op IJsland en Nieuw-Zeeland, voeren zelfs kokend water naar de oppervlakte, en de bewoners dier landen maken daarvan gebruik, om hun voedsel te koken, hun linnen te wasschen en hunne huizen te verwarmen. Het is echter onmogelijk, om bij deze natuurlijke bronnen met juistheid de plaats in de diepte te bepalen, vanwaar het water afkomstig is, en daardoor de mate van toename in temperatuur te berekenen. Dit kan slechts geschieden bij kunstmatig geboorde bronnen of putten, waar men nauwkeurig de diepte kent, tot waar men heeft geboord, en de temperatuursveranderingen in de diepte op juiste wijze kan bepalen.

Deze bepalingen leverden de uitkomst op, dat voor eene toename in diepte van ongeveer 33 meter de temperatuur van den bodem met 1°C. stijgt. Dit is echter slechts een gemiddeld cijfer, daar verschillende bepalingen niet altijd nauwkeurig dezelfde uitkomsten opleverden; iets, dat ons niet kan verwonderen, daar plaatselijke omstandigheden in den bodem noodzakelijk eenigen invloed op den temperatuurstoestand zullen hebben.

De uitkomsten, die bij de natuurlijke en kunstmatige bronnen werden verkregen, heeft men bevestigd gevonden door bepalingen in mijnen, die op vele plaatsen eene diepte van 1000 meter bereiken en waar men deze proeven met grootere nauwkeurigheid kan verrichten, daar de thermometers direct in het gesteente zelf kunnen geplaatst worden. Deze bepalingen, op verschillende plaatsen en in grooten getale verricht - (Reich in Freiberg deed er in 18 maanden bijna 13000) - hebben bewezen, dat de met de diepte toenemende temperatuur een feit is, dat als een algemeen verschijnsel op aarde moet worden beschouwd.

In den jongsten tijd echter heeft een Berlijnsch geleerde, Mohr, uitkomsten bekend gemaakt van temperatuurswaarnemingen in den boorput van Speremberg, die niet volkomen zijn overeen te brengen met de theorie van eene centrale vuurkern in de aarde. Mohr merkt op, dat, indien de kern van de aarde werkelijk nog in gloeienden toestand verkeert, de afstand, dien men zal moeten doorloopen, om eene zekere toename van temperatuur te verkrijgen, des te kleiner moet worden, hoe meer men het middelpunt nadert, of, wat hetzelfde is, dat de temperatuur bij elke daling van 33 meter des te meer zal toenemen, naarmate men op grootere diepte komt. De bepalingen, die men bij de boringen te Speremberg deed, beantwoordden echter niet aan deze verwachting. Integendeel verminderde met de diepte de toename, voor 33 meter diepte ongeveer met 1/16° C. Mohr leidt

[p. 458]

daaruit de gevolgtrekking af, dat op eene zekere diepte de temperatuurstoename eindelijk geheel zou ophouden, en meent dus, dat de oorzaak daarvan niet in de kern, maar in de bovenste aardlagen moet gezocht worden. Hij is daarbij geheel in overeenstemming met de door hem en anderen opgestelde, reeds boven besproken theorieën, die de vulkanische werking en het smelten der lava niet toeschrijven aan de hoogere temperatuur van de aardkern, maar als het uitvloeisel beschouwen van hetzij scheikundige, hetzij mechanische werking in de aarde.

Wij moeten echter in aanmerking nemen, dat eene enkele waarneming te Speremberg nog zeer weinig bewijst, zoolang zij niet wordt bevestigd door een groot aantal uitkomsten in denzelfden zin en verkregen op verschillende plaatsen der aarde. Bovendien moet men nauwkeurig alle omstandigheden in het oog houden, die op de temperatuur van invloed kunnen zijn. Het water, dat van de oppervlakte der aarde naar de diepere aardlagen doordringt, heeft eene lagere temperatuur dan die, welke in deze lagen heerscht, en kan dus den warmtegraad daarvan wijzigen. Eveneens kan dit plaats hebben door oplossende en scheikundige werking van het water op de bestanddeelen van den bodem. Dergelijke omstandigheden kunnen te Speremberg aanwezig zijn geweest en invloed hebben uitgeoefend op de verkregen uitkomsten.

Tegenover deze uitkomsten staat ook het feit, dat tot nog toe alle boringen eene toename in temperatuur hebben doen kennen. Zij wordt zelfs waargenomen in de poolstreken; want b.v. in Jakoetsk, waar de bodem het geheele jaar door tot op eene diepte van 200 meter bevroren blijft, neemt toch de temperatuur over eene diepte van 130 meter van - 17°C. tot - 3°C. toe.

Beschouwen wij nu deze uitkomsten in verband met de vulkanische verschijnselen, hunne algemeene verspreiding, den aard der vulkanische gesteenten, en met de boven ontwikkelde hypothese van Kant-Laplace, dan wordt het bestaan van eene inwendig gloeiende kern der aarde zeer waarschijnlijk. De vulkanische werking moet dan worden toegeschreven aan het opdringen van de vloeibare kern in de kanalen, die naar de kraters voeren, hetgeen door verschillende oorzaken kan teweeggebracht worden. Dat de vulkanen dikwijls in de nabijheid van de zee voorkomen, is ook door deze theorie zeer goed te verklaren; de gloeiende massa, uit het inwendige der aarde naar boven geperst, zal op haar weg met het zeewater in aanraking komen, waardoor verbazende hoeveelheden waterdamp van sterke spanning ontstaan, die de eigenlijke uitbarsting zullen teweegbrengen of, in elk geval, zeer bevorderen. De ligging der vulkanen in reeksen, een zoo algemeen voorkomend verschijnsel, wordt waarschijnlijk hierdoor veroorzaakt, dat zij gevormd zijn op lange spleten in de vaste aardkorst; en dat deze reeksen vooral zijn gelegen op eilanden of in kustgebergten, vindt wellicht hierin verklaring, dat, bij de opheffing der vastlanden, dergelijke spleten het gemakkelijkst langs de kustlijnen moesten ontstaan.

[p. 459]

Nemen wij dus het bestaan van eene vloeibare kern in de aarde aan, dan doet zich ook de vraag aan ons voor: hoe groot is tegenwoordig de dikte der vaste aardschors? Wij kunnen deze vraag niet nauwkeurig beantwoorden, maar toch wel uit sommige verschijnselen bij benadering de dikte der aardkorst opmaken. Zij werd door verschillende geleerden geschat, en de opgaven zijn zeer verschillend, n.l. meestal tusschen 5 en 15 geographische mijlen.

Men berekent de dikte der aardkorst gewoonlijk uit de gegevens, die bij de temperatuurbepalingen zijn verkregen. Wanneer, zooals gewoonlijk wordt aangenomen, voor 33 meter toename in diepte de temperatuur met 1°C. stijgt en dat regelmatig naar beneden voortgaat, dan zou op eene diepte van 3300 meter de temperatuur van 100°C. zijn bereikt, en zouden dus ongeveer vandaar de warme bronnen, welke die temperatuur bezitten, haren oorsprong nemen. Evenzoo zullen de gesmolten gesteenten en de lava's afkomstig zijn van eene zoo groote diepte, dat daar de temperatuur hoog genoeg is, om de genoemde gesteenten te doen smelten. Nu bedraagt het smeltpunt van de minst smeltbare gesteenten, zooals basalt en lava, zeker niet minder dan 2000°C. Veronderstelt men, dat de temperatuurstoename volkomen gelijkmatig geschiedt, dan zou eene temperatuur van 2000°C. bereikt zijn op eene diepte van 66000 meter of bijna 10 geographische mijlen. Dit zou dus ook de dikte moeten zijn van de vaste aardschors, want beneden die grens zouden alle gesteenten gesmolten zijn.

De temperatuur neemt echter niet volkomen regelmatig en niet overal in dezelfde verhouding toe. Bovendien is het zeer waarschijnlijk, dat het smeltpunt van de meeste stoffen bij eene zoo sterke drukking, als de bovenliggende aardlagen moeten uitoefenen, veel hooger is; dat dus op eene diepte van 10 mijlen nog niet alle gesteenten vloeibaar zijn, en de dikte van de vaste aardschors dus nog veel grooter is. Sommigen meenen zelfs, dat de oorsprong der vloeibare lava op eene nog veel grootere diepte, n.l. 40 à 50 mijlen onder de oppervlakte, moet gezocht worden.

Hopkins, een Engelsch astronoom, ging nog verder en stelde de dikte der vaste schors op ongeveer 200 geographische mijlen. Hij leidde deze uitkomst af uit eenige bekende astronomische verschijnselen, vooral uit de mutatie der aardas en de praecessie der nachteveningspunten. Deze verschijnselen moeten zich, volgens Hopkins, verschillend voordoen, naarmate de aarde geheel vast of geheel vloeibaar is, of inwendig vloeibaar en omgeven door eene vaste schors, en, in het laatste geval, moeten die verschijnselen weer afhankelijk zijn van de dikte der schors. Zijne berekeningen nu leerden hem, dat de genoemde verschijnselen alleen dan zich zoo kunnen voordoen, als nu het geval is, wanneer de aarde inwendig vloeibaar is; maar dat de dikte der schors niet minder kan bedragen dan ¼ à ⅕ van den straal der aarde, d.i. 172 à 215 geographische mijlen.

[p. 460]

Hierbij is echter Hopkins uitgegaan van de onderstelling, dat de aarde tot in het middelpunt toe vloeibaar is, en dat is volstrekt niet waarschijnlijk.

Reeds hebben wij opgemerkt, dat in het binnenste der aarde eene geweldige drukking door de bovenliggende lagen wordt uitgeoefend. Het is zeer waarschijnlijk, dat onder eene zoo verbazende drukking de stoffen in het inwendige der aarde niet meer vloeibaar kunnen blijven, omdat zij daar verkeeren onder geheel andere omstandigheden dan die, waaronder wij de verschijnselen aan de oppervlakte waarnemen. Wanneer wij nu daar zien, dat door zeer hooge drukking alle gassen vloeibaar worden en koolzuurgas, misschien zelfs ook waterstofgas, in vasten toestand overgaat; wanneer wij verder bedenken, dat in het centrum der aarde eene drukking heerscht, die het gemiddelde soortelijk gewicht van de aardmassa doet stijgen van 1,6 tot 5,5, dan schijnt de meening, die vele natuurkundigen zijn toegedaan, niet ongegrond, dat om het middelpunt der aarde eene vaste kern zich moet bevinden. Waarschijnlijk bestaat dus de aarde uit drie verschillende lagen: eene vaste kern in het centrale gedeelte, daaromheen eene gloeiend vloeibare schaal, en om deze de vaste korst.

Wij willen nu nog ten slotte eenige beschouwingen mededeelen, welke vele geologen en astronomen zich gevormd hebben omtrent de toekomst onzer planeet, en onderzoeken, welk antwoord zij trachten te geven op de volgende vragen: gaat de afkoeling der aarde ook tegenwoordig nog voort, en, zoo ja, in welke mate, en wat zal het eindresultaat van die afkoeling zijn?

Eene volledige beantwoording is ook voor deze vragen wederom onmogelijk; maar toch kan men, uit sommige verschijnselen, eenige gegevens afleiden, die een antwoord opleveren, dat althans op eenige waarschijnlijkheid kan aanspraak maken.

De afkoeling van de aarde door uitstraling van warmte in de wereldruimte kunnen wij tegenwoordig volkomen verwaarloozen, daar zij wordt opgewogen door de warmte, die de zon ons toezendt. De zonnewarmte dringt echter, zooals reeds werd opgemerkt, slechts tot eene betrekkelijk zeer geringe diepte in de aarde door, en, daar het inwendige der aarde door vulkanische uitbarstingen, warme bronnen, enz. voortdurend eene zekere hoeveelheid warmte verliest, die niet wordt aangevuld, ondergaat dus inderdaad nog tegenwoordig de aarde, zij het dan ook zeer langzaam, eene zekere afkoeling. Deze is echter zóó gering, dat wij haar onmogelijk kunnen bemerken en zelfs met onze gevoeligste toestellen niet kunnen bepalen. Slechts heeft men eenigermate, en wel langs zeer vernuftigen weg, kunnen berekenen, hoeveel tijd er hoogstens noodig zal zijn voor de volkomene afkoeling van het inwendige der aarde.

Wanneer men onderzoekt, hoe het sedert vele eeuwen gesteld is met de lengte van den dag, d.i. met den tijd, dien de aarde noodig

[p. 461]

heeft, om zich eenmaal om hare as te wentelen, dan blijkt, dat die slechts zeer weinig is veranderd. Wij weten, dat, sedert de sterrekundige bepalingen van Hipparchus, die 200 jaren vóór onze jaartelling leefde, de lengte van den dag niet meer dan 1/100 seconde veranderd is. De afkoeling der aarde zou verkorting van hare middellijn, en deze weer toename der omwentelingssnelheid ten gevolge hebben gehad, zoodat de lengte van den dag door de afkoeling zou moeten verminderd zijn. Men heeft verder berekend, dat voor eene afname van 1/100 seconde van de lengte van den dag slechts eene verlaging van temperatuur van 1/170°C. zou noodig geweest zijn. De temperatuur der aarde zou dus in 2000 jaren niet meer dan 1/170°C. zijn gedaald. De gemiddelde temperatuur van de geheele aarde is niet met zekerheid na te gaan, maar, neemt men den gloeiend vloeibaren toestand van het inwendige gedeelte in aanmerking, dan bedraagt zij zeker niet minder dan 500°C. Voor eene afkoeling tot op de gewone temperatuur zou dus een tijdsverloop noodig zijn van 170 × 500 × 2000, d.i. 170 millioenen jaren, waarbij echter nog niet eens rekening gehouden is met de warmte, die van de zon tot ons komt, zoodat het berekende getal nog slechts een minimum voorstelt.

Hoe verbazend groot dit tijdsverloop echter ook zij, eenmaal zal toch de tijd komen, dat de aarde tot in het middelpunt toe volkomen vast is geworden en zij geen eigen warmtebron meer bezit. Men zal wellicht meenen, dat dit een treurige toestand zal zijn en het organisch leven dan niet langer op aarde zal kunnen bestaan. Toch zullen de gevolgen van de volkomene stolling der aarde voor hare bewoners niet zoo noodlottig zijn. Wel zal elke vulkanische werking daarmede ophouden, maar aan de oppervlakte der aarde zal overigens van die verandering weinig te bespeuren zijn. De warmte van het inwendige der aarde is reeds tegenwoordig zonder invloed op de temperatuur der oppervlakte; deze is slechts van de zonnewarmte afhankelijk en de afkoeling der aarde zal dus nooit verder gaan dan tot de temperatuur, die zij ten gevolge der zonnewarmte aanneemt.

Het organisch leven zal dus niet worden uitgedoofd ten gevolge van de afkoeling der aarde, daar het reeds nu geheel alleen van de zonnewarmte afhankelijk is, en dus eerst vernietigd zal worden, als de zon ons geen licht en warmte, die noodzakelijke levensbehoeften, meer toezendt. Eenmaal zal waarschijnlijk die toestand aanbreken, ons zonnestelsel in nachtelijk duister zijn gehuld en daarmede het organisch leven op de aarde eindigen. Het tijdsverloop echter, voor die veranderingen in ons planetenstelsel vereischt, is zoo onmetelijk groot, dat wij het niet in getallen kunnen uitdrukken en er ons met geene mogelijkheid eenig denkbeeld van kunnen vormen.

Zutfen.

Dr. A.J.C. Snijders.