Учебник IPTables U32

IPTables был задуман как относительно гибкий и модульный фаервол: если он не может что-то выяснить про пакет, то у вас всегда есть возможность самостоятельно написать или модифицировать существующие проверки. Проблема здесь, как и всегда в опенсорце: большинство из нас не программисты.

Однако, есть вариант при котором не требуется уметь писать программы. Дон Коэн был настолько добр, что написал модуль для IPtables, который выделяет любой требуемый набор байт из пакета, делает нужные преобразования и проверяет укладывается ли результат в заданный диапазон. Например, можно взять значение поля Fragmentation из заголовка IP пакета, выкинуть все, кроме флага More Fragments и узнать поднят флаг или нет.

Не написав ни строчки кода на С 🙂

Я расскажу об основных подходах и надеюсь что примеров будет достаточно, чтобы вы могли писать собственные проверки.

Я не буду концентрироваться на том что поля значат или почему вам нужно их проверять, для этого есть множество (внимание! бесстыдная ссылка на моего работодателя!) ресурсов. Если вам просто хочется узнать список заголовков пакета, то читайте.

В этой статье считается что нумерация байт начинается с нуля. Например, в IP заголовке байт «0» хранит 4 бита поля «Version» и 4 бита поля «IP Header Length», байт «1» хранит поле «TOS» и т.д.

Проверка значения двухбайтового поля

В простейшей форме, u32 вырезает блок из 4 байт начиная со Start, применяет к ним маску Mask и сравнивает результат с Range. Синтаксис параметров выглядит так:

iptables -m u32 --u32 "Start&Mask=Range"

Обычно мы будем брать значение для «Start» на 3 меньше, чем последний интересующий нас байт. Иными словами, если вам нужны байты 4 и 5 из IP заголовка (поле IP ID), Start должно быть 5-3=2. Маска вырезает все что нам не нужно, это обычная битовая маска, максимальное значение которой 0xFFFFFFFF. Чтобы получить наши целевые байты 4 или 5, нам нужно выбросить байты 2 и 3. Для этого используем маску: 0x0000FFFF. В команде можно писать сокращенный вариант 0xFFFF.

То есть, чтобы получить IPIDы с 2 по 256, нам нужно использовать такую команду:

iptables -m u32 --u32 "2&0xFFFF=0x2:0x0100"

Если читать слева направо: «Загрузи модуль u32, и выполни следующие u32-проверки для пакета: возьми 4 байта, начиная с второго (байты 2 и 3 это поле Total Length, а байты 4 и 5 — IPID), примени к ним маску 0x0000FFFF (это сбросит первые два байта на 0, а последние два оставит неизменными) и проверь, попадает ли их значение — IPID — в интервал от 2 до 256. Если да, то верни истину, в противном случае — ложь»

В IPTables нет отдельной проверки на IPID, но это эквивалент для bpf фильтра "ip[2:2] >= 2 and ip[2:2] <= 256"в tcpdump.

В примере я опустил действие, но это может быть что-то вроде:

-j LOG --log-prefix "ID-in-2-256" -j DROP

или любое другое. Можно так же добавить и другие проверки, что мы сейчас и сделаем.

Например, чтобы выяснить больше ли или равна 256 общая длина пакета Дон предлагает следующую проверку. Общая длина хранится в байтах 2 и 3 IP заголовка, значит наша стартовая позиция это 3-3=0. Так как нам опять нужно два байта, то оставим маску без изменений. Тогда выражение выглядит вот так:

iptables -m u32 --u32 "0&0xFFFF=0x100:0xFFFF"

Что эквивалентно:

iptables -m length --length 256:65535

или для bpf фильтра

"len >= 256"

Проверка значения однобайтового поля

В основном все так же, кроме маски, которая будет 0x000000FF (или в сокращенной форме 0xFF) и позволит выделить 1 байт из тех 4-х, что изначально берет u32. Пусть мы хотим определить не трейсроутит ли нас кто-нибудь, для этого можно, например, выяснить меньше ли значение поля TTL трех или нет. Конечно для этого можно применить модуль ttl, но давайте посмотрим как это делается с помощью u32.

Мы хотим получить из заголовка восьмой байт, значит стартовая позиция должна быть 8-3=5. Для этого нужно сделать вот такое:

iptables -m u32 --u32 "5&0xFF=0:3"

Что аналогично:

iptables -m ttl --ttl-lt 4

или для bpf фильтра

"ip[8] <= 3"

Проверка всех 4-х байт

Чтобы проверить весь IP адрес назначения мы исследуем байты 16-19. Так как нам нужны все 4 байта, то маска не нужна. Выясним, совпадает ли адрес назначения с 224.0.0.1:

iptables -m u32 --u32 "16=0xE0000001"

Что эквивалентно:

iptables -d 224.0.0.1/32

Если нам требуется проверить только первые три байта (чтобы выяснить входит ли исходящий адрес в заданную подсеть С класса), то нужно наложить маску. В этом случае, нам требуется отбросить последний октет, тогда она будет выглядеть вот так: 0xFFFFFF00. Давайте проверим входит ли исходящий адрес (байты 12-15, но 15-й байт мы отбросим) в подсеть класса С 192.168.15.0 (0xC0A80F00):

iptables -m u32 --u32 "12&0xFFFFFF00=0xC0A80F00"

Что соответствует:

iptables -s 192.168.15.0/24

Исследование младших байт в заголовке

Очевидно, что для получения значения поля TOS (байт 1 в заголовке), нам нужно начать с байта 1-3=-2. Вместо этого, мы начнем с байта 0, выделим нужный байт и сместим его ниже на последнюю позицию для упрощения проверки. Не обязательно идти именно таким путем, но мы используем эту возможность для демонстрации функции, которая вскоре понадобится.

Чтобы получить поле TOS мы сначала попросим у u32 байты 0-3, потом выделим байт 1 (второй байт в блоке) с помощью маски 0x00FF0000. Нам нужно сдвинуть значение TOS ниже на крайнюю правую позицию, чтобы упросить сравнение. Чтобы это сделать, мы используем функцию, которая имеет очевидное название «сдвиг вправо». Функция обозначается как «>>», после этих символов пишется количество бит на которые нужно сдвинуть аргумент (то что написано слева от «>>») вправо. Если вы не знакомы с правым сдвигом, то читайте этот учебник из Харпер Колледж.

Мы хотим сдвинуть TOS на 2 байта, или 16 бит, вправо. То есть функция выглядит как «>>16». Теперь, имея TOS на нужной позиции, мы сравним его с 0х08 (Maximize Throughput):

iptables -m u32 --u32 "0&0x00FF0000>>16=0x08"

или:

iptables -m ttl --tos 8

Исследование отдельных битов

Пусть мы хотим узнать состояние флага More Fragments, значение этого флага нельзя проверить с помощью iptables (-f использует 2-й и последующий аргументы, нам нужно сравнить все фраменты, кроме последнего). Флаг хранится в байте 6, значит нам нужно использовать смещение 3 и выбросить байты 3-5. Мы могли бы как обычно воспользоваться маской 0x00000FF, но нам требуется сохранить единственный бит: третий слева (0010 0000), поэтому используем маску 0x00000020. Теперь у нас есть два варианта: сдвинуть бит на крайнюю правую позицию или оставить на месте.

В первом случае, сдвинем его вправо на 5 битов. Это выглядит так:

iptables -m u32 --u32 "3&0x20>>5=1"

Если мы решим сохранить бит на месте, то нам нужно выбрать верное значение для сравнения. Пусть мы хотим узнать поднят ли этот бит, тогда сравнить нужно с 0x20.

iptables -m u32 --u32 "3&0x20=0x20"

Оба подхода вернут истину, в том случае если флаг More Fragments поднят.

Комбинация тестов

Если мы хотим проверить несколько элементов пакета, то нужно использовать оператор:

&&

между тестами.

Переходим к заголовку TCP

И здесь начинаются сложности. Пусть мы хотим посмотреть на байты 4-7 в заголовке TCP (TCP sequence number). Давайте сначала сделаем примитивную реализацию, которую постепенно улучшим.

Для начала, предположим что длина IP заголовка 20 байт, что обычно так и есть. Тогда наша стартовая позиция это 40-й байт TCP заголовка, который следует сразу на IP заголовком. Простая проверка совпадает ли номер с числом 21 (29h) может выглядеть как:

iptables -m u32 --u32 "24=0x29"

Это так же сработает и для пакетов с заголовком длиннее 20 байт, но тут могут быть проблемы. Давайте их исправим одну за другой.

Во-первых, мы нигде не проверяем является ли наш пакет TCP пакетом. Эта информация хранится в байте 9 IP заголовка. Возмем 4 байта, начиная с байта 5, отбросим байы 6-8 и посмотрим не совпадает ли 9-й с 6h. Новое правило, которое проверяет пакет на TCP и сравнивает Sequence Number с 41:

iptables -m u32 --u32 "6&0xFF=0x6 && 24=0x29"

Во-вторых, мы проигнорировали длину IP заголовка. Обычно она имеет равна 20 байтам, но она может быть больше, если заданы опции IP.

Что мы сделаем. Мы найдем длину IP заголовка (полубайт, который дает количество четырехбайтовых слов в заголовке, чаще всего это 5). Мы умножим это число на 4, чтобы определить число байт в IP заголовке. Полученное значение даст количества байт на которые нужно перейти, чтобы попасть на начло заголовка TCP. И добавим 4 байта, чтобы получить Sequence number.

Чтобы получить длину заголовка нам нужно сделать сдвиг на 24 бита: "0>>24", но нам требуется только младший полубайт умноженный на 4, чтобы получить значение байт в заголовке. Чтобы получить операцию умножения на 4, сдвинем не на 24, а на 22 бита. Одновременно со сдвигом используем маску 0x3C вместо 0x0F. Тогда выражение будет выглядеть как: "0>>22&0x3C". Для IP заголовка без опций оно, как и ожидалось, вернет 20. Теперь нам нужно убедить u32 использовать это число и сдвинуться на это количество байт внутри пакета, это делается с помощью оператора «@».

iptables -m u32 --u32 "6&0xFF=0x6 && 0>>22&0x3C@4=0x29"

Оператор «@» берет число слева от себя (обычно 20) и переходит на соответствующее количество байт вперед (мы можем выполнить эту операцию несколько раз, см. о данных TCP ниже). Число 4 справа от него говорит u32 взять байты 4-7, но u32 достаточно умен и берет их с учетом пропущенных байт. Это дает Sequence Number, даже если IP заголовок увеличился из-за опций. Уф!

Последняя особенность это фрагментация. Пока мы работали с IP заголовками, то такой проблемы не возникало, IP спроектирован так, чтобы его заголовок никогда не фрагментировался. А вот заголовок TCP и данные приложения фрагментироваться могут и если нам попался второй и последующий фрагменты, то получая 4-7 байты мы будем брать значения из других частей TCP заголовка или, что более вероятно, данные с прикладного уровня.

Чтобы удостовериться что мы смотрим на нужную часть TCP заголовка мы проверим является ли пакет первым фрагментом (или нефрагментированным пакетом, что в нашем случае одно и тоже). Для этого выясним равно ли нулю значение смещения фрагмента в IP заголовке: "4&0x1FFF=0".

Итоговое выражение (проверка на TCP, проверка на фрагментацию, переход на конец IP заголовка, проверка равны ли 4-7-й байты числу 41) выглядит так:

iptables -m u32 --u32 "6&0xFF=0x6 && 4&0x1FFF=0 && 0>>22&0x3C@4=0x29"

Если пакет все-таки фрагментирован, то нам нужно учесть еще одну вещь, фрагмент может быть настолько мал, что наше поле было помещено в следующий фрагмент! Конкретно в этом случае это не проблема, так как IP соединение должно обрабатывать пакеты с длиной как минимум в 68 байт, даже если IP заголовок будет иметь максимально возможную длину (60 байт), то первые 8 байт TCP заголовка будут включены в фрагмент.

Когда мы начнем разбирать поля дальше в пакете, нам придется полагаться на то, что u32 просто возвращает ложь, если мы попытаемся запросить значение, которое выходит за пределы исследуемого пакета.

Проверка значений в ICMP заголовке

Давайте посмотрим на ICMP Host Unreachables (ICMP, тип 3, код 1). Так же как и в предыдущем примере, нам нужно проверить значение поля Protocol (в случае ICMP это должно быть 1) и что мы получили как минимум первый фрагмент: "6&0xFF=1 && 4&0x1FFF=0"

Чтобы проверить значение ICMP Type и ICMP Code, мы опять пропустим IP заголовок ("0>>22&0x3C@..."). Возьмем первые 2 байта, начнем со смещения 0 и сдвинем вправо на 16 бит. В результате получим:

iptables -m u32 --u32 "6&0xFF=1 && 4&0x1FFF=0 && 0>>22&0x3C@0>>16=0x0301"

Проверка значений в данных UDP

Давайте попробуем углубиться в данные пакета и выясить, являются ли UDP пакеты DNS запросами. Мы не только проверим что порт назначения равен 53, но и посмотрим на старший бит второго байта данных. Если он поднят, то это DNS запрос.

Проверим что это UDP пакет: "6&0xFF=17". Добавим уже знакомую проверку на фрагментацию: "4&0x1FFF=0".

Чтобы выяснить порт назначения, возьмем 2 и 3 байты из заголовка UDP (пропустив IP заголовок, как делали раньше): "0>>22&0x3C@0&0xFFFF=53".

Если пакет прошел все предыдущие проверки, вернемся назад и проверим данные (напомню, нам нужно сместиться на длину IP заголовка и 8 байт UDP заголовков "0>>22&0x3C@8 ...") чтобы убедиться что у нас DNS запрос, а не ответ. Для получения старшего бита байта 2, мы используем смещение 8, правым сдвигом на 15 бит мы сместим первые 4 байта данных (где и находится Query) на крайнюю правую позицию, далее выбросим все остальные биты с помощью маски 0x01: "0>>22&0x3C@8>>15&0x01=1".

В результате тест выглядит так:

iptables -m u32 --u32 "6&0xFF=17 && 4&0x1FFF=0 && 0>>22&0x3C@0&0xFFFF=53 && 0>>22&0x3C@8>>15&0x01=1"

Вот жеж. Мне попадался белый шум с меньшим количеством энтропии 🙂 Обратите внимание что мы все делаем проверки с помощью u32, мы можем передать проверки на udp, фрагментацию и порт другим модулям и в результате получить более читабельную версию:

iptables -p udp --dport 53 \! -f -m u32 --u32 "0>>22&0x3C@8>>15&0x01=1"

Проверка значений из данных TCP

Как и с данными udp в предыдущем примере, мы должны быть абсолютно уверены в положении интересующих данных. В этом примере, мы попытаемся обнаружить сессии ssh, даже если они на порту отличном от 22. Погодите-ка, соединения ssh зашифрованы! Это же невозможно? А вот и нет.

При инициализации ssh соединении, первое что посылается от сервера клиенту это строка протокола, которая выглядит как: SSH-protoversion-softwareversion comments

Значение protoversion это, например, 1.99, 2.0 или 1.5. Вся строка, включая конечные перевод строки и возврат на начало строки, должны быть меньше чем 255 байт. Перед этой строкой может быть другая, но это нарушит совместимость с клиентами ssh версии 1.0, будем считать, что это случается нечасто. Более детально об этом можно можно прочитать в draft-ietf-secsh-transport-17.txt

Наиболее важная часть здесь это строка «SSH-«, так как она попадает в первые 4 байта соединения. Ура! Мы можем использовать модуль u32 чтобы заглянуть в эти байты на ранних этапах соединения, это значительно менее ресурсоемкая проверка, чем с помощью модуля string и позволяет искать ssh соединения на любом порту без дополнительной нагрузки на фаервол.

Давайте разберемся с самым простым. Нам нужно проверять только tcp пакеты, нефрагментированные, нам нужны только пакеты из первых 255 байт соединения, относящиеся к установленному соединению и, очевидно, общая длина пакета должна быть между 45 и 375 байтами (учитывайте минимальные и максимальные значения для длин заголовков IP и TCP, а так же длины строки ssh протокола):

iptables -p tcp \! -f -m connbytes --connbytes 0:255 -m state --state ESTABLISHED -m length --length 46:375

С такими ограничениями нам потребуется обработать очень малое количество пакетов, и  просматривая лишь несколько первых пакетов мы сможем разрешать или запрещать ssh соединения.

Теперь вступает в действие магия u32. Построим все с нуля. Так как мы уже определили что это TCP протокол, то опустим 6&0xFF=0x6. Пропустим IP заголовок:

0>>22&0x3C@

Теперь нам нужно пропуститьTCP заголовок, получим его длину из первой половины байта 12. Хотя нам и нужно сдвинуться вправо на 28 бит, чтобы поместить значение длины на последние 4 бита нашего 32-х битового буфера, нам так же нужно умножить его на 4, чтобы получить количество 4-х байтовых слов, поэтому мы сместим вправо на 26 бит и опять применим маску 0x3C:

0>>22&0x3C@ 12>>26&0x3C@

Это переносит нас в раздел данных TCP пакета. Так как байты, которые нам нужно изучить, это первые 4 байта пакета, мы просто возьмем 4 байта, начиная с 0 и сравним их с числом 0x5353482D (это шестнадцатеричный эквивалент строки «SSH-«):

0>>22&0x3C@ 12>>26&0x3C@ 0=0x5353482D

Вот все выражение, для экономии места слитое в одну строку:

iptables -p tcp \! -f -m connbytes --connbytes 0:255 -m state --state ESTABLISHED -m length --length 46:375 -m u32 --u32 "0>>22&0x3C@ 12>>26&0x3C@ 0=0x5353482D"

Сделав это, мы можем выполнить проверку на конкретную версию SSH протокола -m string --string "SSH-1.99" или еще более жестко -m string --string "SSH-1.99-OpenSSH_3.7.1p2". Хотя такое сравнение строк обычно очень дорогая операция в терминах процессорного времени на пакет, в этом случае все не так плохо, так как благодаря предыдущим фильтрам iptables этот пакет почти наверняка содержит строку протокола SSH. Явно требуя наличия строки «SSH-» в первых 4-х байтах соединения, мы избегаем нужды проверять наличие строки протокола для каждого пакета, когда кто-нибудь качает это статью через порт 80.

В заключение

Как сказал Дуглас Адамс: «Без паники»

Примеры, которые мы разобрали, ужасающе сложные. Что хорошего? Не нужно их писать когда каждый раз, когда требуется получить что-то еще в ICMP заголовке, данных TCP или где-то еще. Просто берите нужную проверку выше или из списка ниже и дополните его нужным полем, значение которого требуется оценить.

Проверки

Соберем все пройденное раньше и добавим несколько новых.

  • "2&0xFFFF=0x2:0x0100" Проверка того, что IPIDы между 2 и 256
  • "0&0xFFFF=0x100:0xFFFF" Проверяет что длина пакета 256 или более байт
  • "5&0xFF=0:3" Ищет пакеты с TTL меньшим или равным 3
  • "16=0xE0000001" IP адрес назначения совпадает с 224.0.0.1
  • "12&0xFFFFFF00=0xC0A80F00" Исходный IP принадлежит подсети 192.168.15.X.
  • 0&0x00FF0000>>16=0x08 Равно ли поле TOS 8 (Maximize Throughput)?
  • "3&0x20>>5=1" Поднят ли флаг More Fragments?
  • "6&0xFF=0x6" Это TCP пакет?
  • "4&0x1FFF=0" Равно ли смещение фрагмента 0? (Если да, то либо это нефрагментированный пакет, либо первый фрагмент).
  • "0>>22&0x3C@4=0x29" Равно ли TCP Sequence числу 41? (Это ребует наличия двух предыдущих проверок на протокол TCP и фрагментацию)
  • "0>>22&0x3C@0>>16=0x0301" Равны ли ICMP type=3 и ICMP code=1 (требует проверок на UDP и фрагментацию)
  • "0>>22&0x3C@0&0xFFFF=53" Равен ли UDP порт назначения 53? (требует проверок на UDP и фрагментацию)
  • "0>>22&0x3C@8>>15&0x01=1" Проверяет поднят ли бит UDP DNS запроса (требует проверок на UDP, фрагментацию и порт назначения 53).
  • "0>>22&0x3C@ 12>>26&0x3C@ 0=0x5353482D" Совпадают ли первые 4 байта данных TCP пакета с строкой «SSH-«? (требует дополнительных проверок, вся команда такая: iptables -p tcp \! -f -m connbytes --connbytes 0:255 -m state --state ESTABLISHED -m length --length 46:375 -m u32 --u32 "0>>22&0x3C@ 12>>26&0x3C@ 0=0x5353482D"

А теперь новые проверки:

  • "6&0xFF=1" Это ICMP пакет? (взято из документации Дона Коэна)
  • "6&0xFF=17" Это UDP пакет?
  • "4&0x3FFF=0" Равно ли смещение фрагмента 0 и опущен ли MF? (если да, то это нефрагментированый пакет).
  • "4&0x3FFF=1:0x3FFF" Больше ли нуля смещение фрагмента или поднян MF? (если да, то это фрагмент).
  • 0>>22&0x3C@12>>26&0x3C@-3&0xFF=0:255 Есть ли какие-нибудь данные в TCP пакете (требуется проверка на TCP и фрагментацию)? Это элегантное решение было предложено Доном Коэном когда я рыскал в поисках данных в SYN пакете. Просто проверяя есть ли в нулевом байте данных число от 0 до 255, мы получим истину если нулевой байт существует (что значит данные есть) или ложь в противном случае.
  • "0>>22&0x3C@8=3000" Равно ли значение поля ACK TCP 3000? (требует проверок на TCP и фрагментацию)
  • "0>>22&0x3C@10&0x80=0x80" Поднят ли старший бит (CWR) у поля TCP flag байта 13? (требует проверок на TCP и фрагментацию). Чтобы выяснить опущен ли он, то используйте =0 вместо =0x80 в конце.
  • "0>>22&0x3C@10&0x40=0x40" Поднят ли следующий бит (ECN-Echo) ? Аналогично, =0 если нужен опущенный флаг.
  • "3&0xE0=0x20" Поднял ли бит More Fragments и опущены ли флаги Reserved и Don’t fragment?
  • "3&0x20=0x20" Тоже проверяет поднят ли бит MF, но игнорирует Reserved или Don’t fragment.
  • "3&0xE0=0x60" Подняты ли More Fragments и Don’t fragment и опущен ли Reserved?
  • "3&0xE0=0x80" Поднят ли Reserved и опущены ли More Fragments и Don’t fragment?
  • "0>>22&0x3C@2&0xFFFF=0" Равен ли ICMP ID (внутри эхо-запроса или ответного пакета) 0? Требует проверку на ICMP, фрагментацию и эхо-запрос/ответ.
  • "0>>22&0x3C@4&0xFFFF=35" Равен ли номер ICMP echo Sequence 35?

Дон Коэн написал модуль u32 и (уж простите меня) несколько запутанную документацию внутри кода модуля. Вильям Стернс написал этот текст, используя некоторые примеры и подходы из документации Дона. Большое спасибо Дону за оценку раннего черговика этой статьи. Спасибо так же Гэри Кесслеру и компании Sans, за то, что они сделали документацию по TCP/IP пакетам общедоступной.

Оригинальный текст

Сословная политика Екатерины II

Во время правления Е2 сословия оформились окончательно.

Ведущее сословие: дворянство. Дворяне уравнены в правах с боярами, по мере консолидации исключены из этого сословия боярские дети, служилые «по прибору» люди, и присоединены прибалтийские бароны, польская шляхта, казачьи старшины, феодальная знать иных народов. В 1785-м Е2 издала «Жалованную грамоту дворянству», которая закрепила права и привилегии дворянства. Звание стало неотчуждаемым (только по суду, если очень плохо себя вел и вообще бяка). Дворяне получали равные права (на жизнь, свободу передвижения, защиты чести и достоинства, области деятельности), а так же освобождались от обязательного прохождения государственной службы (напомню, дворяне изначально это военные, которые получили земельный надел в качестве платы за службу. В последствии, к военной службе добавилась и административная госдарственная. Однако, все равно, в конце 18, начале 19-го веков для дворянина не быть на службе считалось совсем не круто. Не служилых (будь то в армии или чиновником) травить не травили, воспитанные люди, все же, но несколько не уважали). По этой грамоте дворяне получали монопольное право на землю и распоряжение ею, дворянин полностью и самостоятельно распоряжался своими крестьянами (тем даже запретили подавать жалобы на помещика, если он шибко уж лютовал). Дворянам разрешили создавать дворянские собрания, которые имели право подавать прошения императору и губернатору (губернаторы напрямую подчинялись императору).

Второе сословие: духовенство. В 18-м веке церковь была окончательно подчинена государству. В процессе секуляризации (передачи чего-то, находящегося в ведении церкви государству, например земель или средств производства) церковь лишилась почти всех (кроме крупных монастырей) земель и более миллиона крестьян. Многие монастыри были закрыты. Вводилось четкое регулирование количество разных категорий монашества, что заметно сократило численность черного духовенства. Священники были переведены в ведение государства и получали жалование. Само сословие стало более замкнутым, пополнение происходило из детей самого духовенства (сын попа почти наверняка становился попом), стать членом этого сословия кому-нибудь из менее привилегированных сословий было практически невозможно. Духовенство имело привелегии в виде освобождения от подушной подати, рекрутской повинности и телесных наказаний.

Третье сословие: мещане. Порядка 2,5%. В 1785-м году Е2 выпустила еще и «Жалованную грамоту городам» в которой и определила права сословия. Мещанское звание стало наследственным. Горожане получили право на свободное занятие ремесленной и торговой деятельностью, защиту жизни, собственности и достоинства. Горожане делились на шесть групп: настоящие обыватели с недвижимостью, именитые обыватели с капиталом и зданиями, три гильдии купцов, иногородние и иностранцы, прочие посадские люди. Первые три сословные группы были привилегированными и освобождались от подушных податей и телесных наказаний. Горожане избирали Городскую думу и гордского голову, шестигласную думу и др. местные органы самооуправления.

Четвертое сословие: военно-служилые люди. Порядка 2% казаки, калмыки, башкиры. Верхушка этого сословия по правам приближалась к дворянам. Им было передана в владение земля, наделами заметно большими чем крестьянам. Они освобождались от подушной подати и рекрутской повинности, однако обазаны были нести военную службу.

Пятое сословие: крестьяне. Самое многочисленное сословие от 91 до 94%. Во время правления Е2 крепостничество упрочилось окончательно. Само крепостное право было расширено на Западную Украину и Новороссию. Одновременно, Е2 разрешила крестьянам иметь в хозяйстве ткацкий стан. Так же, помещики для повышения доходов (особенно в нечерноземной полосе, где земледелие не столь эффективно) развивали неземледельческие занятия: предпринимательство, ремесло, отхожие промыслы, торговля. Это способствовало развитию крестьянских мануфактур: производственных предприятий масшраба отдельного крестьянского дворя, которые получали сырье от крестьян-предпринимателей и продавали им готовую продукцию.

Крестьянская мануфактура уже капиталистический тип деятельности. Однако, такое растущее значение крестьян вступало в резкое продиворечие с их полной юридической бесправностью. Многие считали такое суровое крепостничество тормозящим развитие экономики и безнравственным и пытались его отменить, однако Е2 на подобное не пошла, так как это нарушало компромис между абсолютизмом и дворянами.

Первые годы Романовых

Первые годы Романовых

В 1613 году Михаилу Федоровичу было 15 лет. Выбрали его не совсем случайно. Род Романовых был в прямом родстве с Рюриковичами (отец был двоюродным братом последнего царя), а без такого родства в те времена было никак не обойтись. Да и вообще, древность рода считалось крутым достижением, которое давало серьезные преимущества. Например, Царь Федор Иванович Рюрик старательно пытался извести Шуйских. Те вели свой род от суздальских князей, а род Рюриковичей по сравнению с ними был пожиже. Иными словами, они были его прямыми конкурентами и формально имели больше оснований на престол.

Для совсем уж укрепления легитимности избрания, как-то «сама собой» завелась легенда о том, что царь Федор Иванович на смертном одре повелел отдать все Михаилу Федоровичу. Вот так прям и сказал, вот этому младенцу царство и отдайте, нутром чую годный царь будет. (Напомню, что на этом одре Михаил Федорович лежал в 1598-м, а новому царю 15 лет, т.е. он только родился успел)

Оглянулся вокруг молодой царь и увидел обширную Русь в ее обычном состоянии: все плохо. Экономика после войны и беготни полностью рухнула, денег в казне нет, поляки на западе, шведы на севере и еще местные зуб точат.

Первым делом нужно было решить проблемы с экономикой. Венчание на царство отдельный пышный обряд и отказываться от него нельзя, ни бояре, ни другие монархи не поймут. Хихикать начнут, будут королю шведскому шептать: «Представь, тут у этих дикарей восточных очередного царя выбрали (нет, ты сам подумай: выбрали! царя! царя выбрали, Карл!), а денег нет совсем. Царь все-таки гордыню смирил и обряд значительно упростил, чуть ли не пешком до храма сходил, там его маслом помазали и на скромный стул посадили. Но теперь он стал царь официально.

Делу это, конечно, помогло, но не сильно. При всей скромности, событие все-таки международного масштаба, сразу понаехали послы: а уж им нужно подарков надавать, Москву заново отстроить, за последние 20 лет ее кто только не сжигал. До кучи к проблемам еще один  прикол организовался, пока вся эта история со смутой крутилась, «потерялись» учетные книги, по которым налоги собирали, т.е. досмутные налоги теперь как бы и не существовали.

А что нужно делать, когда в государстве денег нет и непонятно где их взять? Правильно, ввести новые налоги. Поэтому предложили собирать пятину, т.е. пятую часть дохода. Собранных денег едва хватило, чтобы с войсками расплатиться. Царь вошел во вкус и провернул эту операцию трижды. Хотел и дальше, но на третий раз крестьянство уже как-то ненавязчиво косилось на дубину. Царь все понял и решил таки устроить первую всероссийскую перепись. Повесил на границе табличку «Учет» и приступил. Кроме уточнения налоговой базы он еще заодно порядок навел с подворьями, которые местные лихие люди под шумок себе захватили.

Помимо денег, коллеги могли засмеять царя и за потерю земель. Иными словами, вопрос шведов в Новгороде и поляков в Смоленске надо было как-то решать, и чем скорее, тем лучше. Там ведь как, если долго не чесаться, то захватчик потом принесет бумажку: «Вот смотри, тут мой дед сидел, а твоего деда не было, так что мое все». А тебе и сказать нечего, хоть твой дед и князь, и вообще самодержец всероссийский, и по всяким Смоленскам ему сидеть ну вот никак некогда. Так что сразу после восшествия на престол отправился царь в поход. Со Смоленском сходу не вышло, поляки наваляли, а вот игра со шведами закончилась в итоге в нашу пользу, хоть поле внезапно поменяли с Новгорода на Псков. Шведы согласились на переговоры и Новгород таки вернули, правда все побережье Финского залива пришлось оставить им. Ну да ничего, Петр Алексеич его потом обратно заберет у надменного соседа.

Сословия и система управления в государстве

По тем временам была достаточна стандартная для феодализма средней руки. Типичное сословное общество. Первое сословие — военные или служилые люди. Они состояли на военной службе у государя и для самообеспечения им выдавали земельные наделы (владеть землей тогда мог только царь и они) — дворы. Что и послужило источником их последующего именования — дворянство. На верхушке дворян были бояре, потомки древних княжеских родов или московского дворянства.

Вторым сословием было духовенство. Имели треть земель и занимались всем подряд, от земледелия до банковского дела.

Третье сословие, как обычно, самое многочисленное, крестьяне. Основные производители продуктов питания на долгие годы вперед.

Четвертое сословие — ремесленники.

В государстве главным во всем был царь, рядом с ним была узкий круг самых родовитых дворян — Боярская Дума. Все госдела царь обсуждал с Думой, никакой демократии там не было, если царь чего говорил, то так оно и было, но поспорить иногда можно было, но зарываться было вредно для здоровья.

Время от времени (ежели царь скоропостижно помер или нужно что-то очень уж совсем глобально решить) созывался Земский собор. В соборе участвовали все сословия, кроме, как обычно, самого многочисленного: крестьян. На решения собора царь мог, в общем-то внимания не обращать, но это здоровья уже ему самому не улучшало.

Так же существовал механизм Приказов, что-то вроде министерств. Аптекарский приказ — минздрав, посольский приказ — МИД и т.д. Занимались всеми текущими делами, которые не требовали участия царя и бояр. И если было чего серьезное, то дело передавалось в Думу.

Внешняя политика

Новгородом и Смоленском драка не закончилась. Вокруг оставалось еще немало проблем. На юге крымский хан регулярно делал набеги и доезжал чуть ли не до Москвы, хоть и делал вид, что просто прогуливается. На западе поляки, на северо-западе все так же остались шведы. Крымцы были мусульмане, поляки католики, шведы протестанты. Как ни странно, с последними договориться оказалось проще всего. Швеция на некотороые время даже была вроде как союзником и особо не беспокоила. В середине 17-го века решили что-то сделать с крымчаками, восстановили линии обороны, потрепали их в боях, но толком ничего не решили. Больше всего зуда добавляли поляки. Те еще помнили, что Владислав вроде как официальный наследник престола и регулярно это напоминали. В конце-концов, в 1634-м году был заключен Полонский мир, который толком ничего не дал, но хоть на 20 лет границу устаканил. С поляков стребовали обратно бумагу, в которой предлагали Владиславу всем царствовать и нами владети, но поляки как-то потупились и сказали что ее посеяли.

К концу правления Михаила Федоровича (а правил он 30 лет) значительную часть экономических и политических проблем удалось решить. Из разрушенного государства получилась держава аж до Тихого океана. Не ошибся Федор Иванович.

Смута

Автокефализация РПЦ

До 17 века в России были только митрополиты, которые утверждались патриархом Константинопольским. В 16 веке:

  1. Византия перешла под контроль турков и Россия стала единственной страной с православием, как госрелигией.
  2. Россия достаточно набрала силы, чтобы решить завести собственного патриарха и перестать зависеть от других.

Весь 16-й век пытались это дело организовать. Константинопольские патриархи клянчили подарки и обещали подумать, цари дарили, но обещали запомнить. К концу 16-го века царю эти обещалки окончательно надоели и понаехавшего в очередной раз патриарха Константинопольского очень вежливо и со всем комфортом разместили в хорошо охраняемых апартаментах, да еще и заботились о нем так, что он чихнуть без надзора не мог. Патриарх намек понял и в 1589-м выдал чин выборов патриарха Российского. Коим позже и стал.

Кризис государства в начале 17-го века. Истоки смуты.

Смута началась все как обычно, с скоропостижной кончины наследника престола. В 1591 в Угличе при невыясненных обстоятельства умер царевич Дмитрий, младший сын Ивана Грозного. Говорят, что в припадке, во время игры во дворе, упал на ножик. 16 раз.

Смерть наследника наложилась на экономический кризис конца 16-го века: тяжелые налоги, бегство крестьян, неурожай и как следствие голод. В 1598-м умер царь Федор Иванович не оставив потомков. Древняя династия Рюриковичей на этом закончилась. В том же году Земский собор избрал царем Бориса Годунова, от чего тот в последствии и помер.

В первые годы 17-го века сильные неурожаи продолжились, так как простому люду есть было совершенно нечего, крестьяне вышли на тропу войны и занялись разбоем, да так размашисто, что в конце концов пришлось отправлять царский спецназ для усмирения. В 1603 году ВНЕЗАПНО появилась информация, что царевич Дмитрий чудесным образом жив. Этот негодяй сразу ускакал к полякам, в частности, к тамошнему воеводе Мнишеку, посватался к его дочери Марине и уболтал короля Сигизмунду на интервенцию, пообещав отдать ему западные области, помочь грозить отсюда шведу и вообще ввести на Руси католичество.

Тот повелся и в 1604-м начался поход на Русь. К походу присоединилсь еще и запорожские казаки (вот уж от них такой гадости никто не ждал). Поначалу поход шел достаточно неудачно, русские войска без особого напряжения поляков били, но в 1605-м умер Борис Годунов (Совпадение? Не думаю), войска предали и перешли на сторону Лжедмитрия. Сына Годунова провозгласили царем, но тут же и убили. Поляки заняли Москву.

Лжедмитрий был таки не дурак: дворянству раздал денег, и налоги уменьшил, да вообще вел себя мило и приятно для окружающих. Даже Василия Шуйского помиловал, который его сразу невзлюбил (на что имел полное право) и против него заговор устроил. Однако, после провозглашения царем земельные и военные обещания полякам выполнять не торопился. Шуйский милость «царя» интерпретировал по своему, и в 1606-м Лжедмитрия I таки порешил.

Шуйского оперативно посадили на царство и с этого начался второй этап смуты. На юге страны от эту чехарду с правителями откровенно не оценили и Шуйского как государя не признали. Путивльский князь Шаховский собрал лояльных к Лжедмитрию граждан и отправился в поход на Москву. Довольно успешно с боями до нее дошел, где и повстречался с толпой хмурых мужиков, которые объяснили, что являются восстанием Болотникова, и всем своим видом показывали отношение к новому царю. Найдя что-то общее во всей этой пантомиме мятежники с ними объединились. Однако толку от этого было мало, порядка среди мятежников не было и часть перешла обратно на сторону Шуйского, а записного мима Болотникова в Туле повязали и казнили.

В 1607-м году царевич Дмитрий опять воскрес и под именем Лжедмитрия II собрал казаков и поляков, да по уже сложившейся традиции пошел на Москву. Сам город не взял, а остановился в Тушино, за что и получил благозвучный титул «Тушинский вор». Там организовалась эдакая новая столица, на сторону самозванца переметнулись многие знатные княжеские и боярские роды, а позже завелся и свой патриарх Филарет (в миру Федор Никитич Романов, он нам позже еще не раз встретится). Ввиду больших проблем с боеспособными войсками Шуйскому пришлось заключить договор со Швецией, те прислали 5 тыс солдат, которые осели в Новгороде. В конце концов соединенные силы русских и шведов от поляков север и восток страны очистили. Лжедмитрию II пришлось бежать в Калугу.

Сигизмунд III, король Польский, и тут не упустил возможности погреть руки и докопавшись до союза со шведами объявил России войну (просто так тогда было нельзя, обязательно повод нужен).

Глядя не не особую удачливость Лжедмитрия большинство сторонников от него разбежалось и в 1610-м он был опять убит. На этот раз колом осиновым. Лояльные к нему дворяне как-то струхнули что отвечать за предательство придется и метнулись к Сигизмунду. Наплели ему с три короба, да пообещали сына его Владислава посадить царем Руси (по тем временам это обещание было серьезным шагом, так как давали его не кто-нибудь, а князья. Князь это вам не какой-то там простой мужик, а потомок правителя княжества, т.е. круче них только цари, которые тоже из княжеского рода, но несколько более успешного в политике. Этот шаг потом в истории еще не раз аукнется). У Шуйского дела шли не сильно лучше, с престола бояре его таки свели. В итоге, поляки дошли до Москвы и в очередной раз ее взяли. Присланный на помощь шведский контингент стратегически оценил ситуацию и с чистой совестью объявил Новгород своим.

Казалось бы конец, ан нет. Скоро все стало еще хуже. Официальный патриарх Гермоген развернул пропаганду, про русьцаряотечество и что пора бы с этими поляками завязывать. В результате его жгущего глагола собралось Первое ополчение. В его состав вошли казаки, тушинцы и лояльные дворяне. Толку от всего этого было не особо много, участники вскоре взаимно переругались и потеряли даже то что было. Что вышло:

В Москве правит Владислав, его признали царем тамошние бояре. Король Сигизмунд организовал временную базу в Смоленске и тоже объявил себя царем всея Руси. В Новгороде окопались шведы. А сидящая подмосковье непонятная группа Первого ополчения додумалась еще и к шведскому королю Карлу IX гонца послать, с предложением сыну его занять русский престол.

В 1611-м наблюдавшие за всей этой катавасией стольник Пожарский и староста Минин рявкнули хором: «Хватит туда-сюда бегать!» организовали Второе ополчение. В этот раз сделали все по уму, разброда и шатания не допускали, паникеров расстреливали. Организовали Совет ополчения (у нас очень древняя традиция страны советов, да) и к 1612-му году взяли Москву. После чего, было внесено предложение выслать поляков, шведов и прочую шушеру за 101-й километр и выбрать царя местного, а не варяжского, но так чтобы никому особо обидно не было. В итоге, в 1613-м году был избран царем Михаил Федорович Романов, сын того самого параллельного патриарха Филарета.

Первые годы Романовых

 

История океанов

История

В середине XIX века научно-технически прогресс достиг достаточного уровня, чтобы протянуть телеграфный кабель между Европой и Америкой. Вся история этого примечательного проекта заслуживает отдельной работы, но он имеет непосредственное отношение к нашей теме, так как кабель прокладывался по дну Атлантического океана, что привело к открытию возвышения между Ирландией и Ньюфаундлендом.
Дальнейшие исследования в 70-х годах XIX века дали существенно более подробную картину. Результаты, полученные в кругосветной экспедиции “Челленджера” позволили в 1885 г. построить первую батиметрическую карту Мирового океана, на которой, в частности, уже было хорошо заметно продолжительное поднятие примерно по середине, которое получило название Срединно-Атлантического хребта (САХ).
Своё перо к исследованию океана приложил и Чарльз Дарвин, во время своей знаменитой экспедиции сделал наблюдение о различном происхождении островов и предположил наличие вертикальных движений в геологической истории Атлантики.
В ХХ веке начались серьёзные попытки объяснения структуры дна Атлантического океана. Гюстав Эмиль Ог предполагал, что САХ это инверсионная складка по оси геосинклинали. Альфред Вегенер, в свою очередь, полагал что САХ это остатки разделения материков. Однако, недостаток практических данных о структуре пород океана ограничивал объем информации косвенной – сравнение горных образований континентов и исследование островов океана.
В первой половине XX века были построены контуры котловин, поднятий и самого срединно-океанического хребта. В результате оформились два основных подхода к тектонике океана: фиксизм и мобилизм. Первая гипотеза имела заметно большую поддержку, её приверженцы считали, что горизонтальные перемещения плит отсутствуют, есть лишь медленные вертикальные движения. Иные даже считали, что Земля постоянно расширяется, что разорвало некогда единый материк на отдельные куски, которые являются современными континентами. Однако, известная ещё с XVII века гипотеза мобилизма впоследствии получила гораздо больше подтверждений исследовательскими данными. Упомянутый уже немецкий геофизик Альфред Вегенер в своей книге «Происхождение материков и океанов» описал процесс раскола 200 млн. лет назад праматерика Пангеи на Гондвану (на севере) и Лавразию (на юге).
Технический прогресс в итоге позволил усовершенствовать технические средства и методы исследований. Развитие акустики и математики привело к замене метода измерения глубин с помощью металлических тросов-линей на эхолоты. Появилась возможность создать плавучие фотографические установки и приборы для измерения магнитного и гравитационного полей. Прогресс в навигации дал возможность заметно улучшить точность определения координат.
В 1960-1961 годах Роберт С. Диц, а позже Гарри Хесс опубликовали серию прорывных работ, в которых сформулировали основы теории конвекции и спрединга. В этих работах были сформулированы гипотезы о литосферных плитах, конвекционных ячейках, восходящих потоках под хребтами и нисходящих под желобами. Была обоснована идея трёхслойного строения коры под океанами, введены термины «литосфера» и «астеносфера» и т.д. Заложив тем самым основные направления работ вплоть до настоящего времени. Вскоре эти теории получили серьёзное подтверждение в виде линейные магнитных аномалий
В 1964 г. Брюс Хизен, обобщив данные батиметрических и сейсмических данных, полученных в результате работы научно-исследовательского судна «Чейн» в экваториальной Атлантике, описал 11 сложно построенных участков океанического дна. В следующем году Джон Тузо-Уилсон в результате исследования срединно-океанических хребтов, крупных разломов и горных систем, предположил, что все они связаны в единую цепь, которая окружает крупные и жёсткие плиты. Структуры эти могут переходить из одной в другую и место этого сочленения была названа трансформами или областями трансформации. Вильсон предположил существования разломов-сдвигов, резко обрывающихся на концах. Подобные структуры получили название трансформных разломов.
Вильям Морган в 1968-м году предложил модель плит, по которой поверхность Земли можно разделить на 12 частей. Наряду с прочим, Морган предложил метод восстановления траектории перемещения по направлениям трансформных разломов. Сотрудники Колумбийского университета Брайан Айзекс, Джек Оливер и Линн Сайкс опубликовали обширную работу «Сейсмология и новая глобальная тектоника» в которой обобщили данные сейсмологии и применили недавно появившуюся теорию тектоники плит для объяснения свойств землетрясений. Новая теория была результатом синтеза серии открытий и теорий: открытие мировой рифтовой системы, объяснение причин происхождения полосовых магнитных аномалий и глобальных поясов сейсмичности.

Две противоположные точки зрения на образование планеты

Планета Земля образовалась приблизительно 4,5-4,6 млрд. лет назад. За долгую историю развития научного знания существовало несметное множество теорий происхождения Земли. Из наиболее примечательных и широко обсуждаемых можно выделить теории горячей и холодной Земли. В конце XVII века Пьер Симон Лаплас сформулировал небулярную теорию: первичное газопылевое облако, удерживаемое вместе гравитационным взаимодействием. Вследствие своей асимметрии начинает медленно вращаться, под воздействием силы тяжести облако медленно сжимается, а из-за закона сохранения момента импульса уменьшение размера приводит к увеличению скорости вращения. В результате туманность съёживается и сплющивается, на экваторе отслаивается кольцо, и процесс повторяется. Из этой серии колец впоследствии и формируются планеты. Таким образом, по модели Лапласа Земля изначально была холодной.
Однако, к концу XIX века стало известно, что планета внутри очень горяча, свыше 1000 градусов. Для объяснения этого феномена была высказана теория возникновения из горячего вещества. В начале XX века Т. Чемберлен, Ф. Мультон и Дж. Джинс сформулировали следующую гипотезу: вблизи Солнечной системы прошла другая звезда, из-за гравитационного взаимодействия из обеих были вырваны куски звездного вещества, из которых и сформировались планетезимали. Остывающие планетезимали образовали планеты и спутники.
Во второй половине XX века теория холодной Земли получила новые подтверждения и корректные математические обоснования. В настоящий момент считается, что газ и пыль в газопылевой туманности ведут себя по-разному: пыль концентрируется в экваториальном диске, а газ образует почти шарообразное облако, сгущающееся по направлению к центру туманности. Впоследствии пыль образует планеты, а газ разогревается и образует Солнце.
Существенным аргументом в пользу холодной гипотезы было решение проблемы с температурой недр Земли. Был дан ответ на то, откуда же берётся тепло, разогревающие недра. Полагают, что этих источников два: радиоактивный распад и гравитационная дифференциация. Радиоактивность описана достаточно подробно, но оценочный её вклад в разогрев (по современным данным) не более 15%. Идея гравитационной дифференциации, детально разработанная О.Г. Сотохтиным заключается в следующем. Так как средняя плотность Земли заметно выше средней плотности вещества коры, можно предположить, что в глубине плотность много выше средней. Так же нам известно, что 9/10 массы Земли приходится на кислород, кремний, алюминий и железо. Большая часть лёгких алюмосиликатов находится на поверхности, следовательно, тяжёлые внутренние слои содержат больше железа.
Во время образования Земли все элементы были относительно равномерно перемешаны, но впоследствии, под действием силы тяжести железосодержащие соединения движутся к центру планеты, тогда как лёгкие алюмосиликаты в противоположном направлении. Так как потенциальная энергия в этом случае уменьшается, а по законам сохранения общая энергия Земли неизменна, то излишняя энергия преобразовывается в кинетическую энергию движения молекул. Приблизительная оценка выделения энергии даёт величину около  кал. Иными словами, процесс гравитационной дифференциации дает достаточно энергии для разогрева изначально холодных недр. При расчёте общего теплового баланса Земли за всю историю оказывается, что температура в основном составляла около 1200 градусов, что говорит о том, что планета никогда не была полностью.

Океаническая кора

Нельзя понять процесс разрастания океанического дна, не зная строения коры и нижележащей мантии. Океаническая кора — это самый верхний слой океанической части тектонической плиты. Она лежит на верхнем плотном слое мантии. Кора и верхняя часть верхней мантии образуют океаническую литосферу.
Океаническая кора — это результат извержения магматического материала из-под плиты, который охлаждается и чаще всего вступает в химические реакции с океанской водой. Это происходит в основном в срединно-океанических хребтах, а также некоторых разбросанных горячих точках и очень редких мощных базальтовых извержений – океанических плато. Она состоит в основном из основных горных пород, которые богаты железом и магнием. Океаническая кора тоньше материковой коры (обычно меньше 10 км), но плотнее: 2,9 г/cм3 против 2,7 г/см3 у материковой.
Хотя большая часть океанической коры до сих пор не исследовалась напрямую (бурением), можно по уже сделанным исследованиям судить о её строении, например, в результате изучения офиолитов, сравнению скорости распространения сейсмических волн с лабораторными образцами, анализ образцов, полученных подводными аппаратами, драгами и т.д. Строение океанической коры заметно проще материковой и может быть разделена на три слоя

  • Слой 1 (0,4 км.) Состоит из отвердевших или почти отвердевших осадочных пород. Обычно тонок и почти отсутствует вблизи срединно-океанических хребтов, постепенно увеличивая толщину по мере удаления от них. Вблизи границ континентов осадки в основном терригенные, на глубине – состоят из раковин мелких морских организмов.
  • Слой 2. Можно разделить на 2 подслоя: 2А (0,5 км) верхний вулканический слой, состоящий из стекловатых и полностью кристаллизованных базальтов обычно в форме подушечной лавы. 2Б (1,5 км) состоит из долеритовых даек.
  • Слой 3. (до 5 км) Образован из медленно остывающей магмы и состоит из крупнозернистых габбро и ультраосновных горных пород

Океаническая кора постоянно образуется в срединно-океанических хребтах. Плиты расползаются в стороны от хребтов, магма поднимается в верхнюю мантию и кору. Так как она движется от хребта, то литосфера остывает и становится более плотно, то осадочные породы медленно копятся на ней. Самая молодая океаническая кора возле хребтов и становится старше по мере удаления от хребтов.
По мере подъёма из недр мантия остывает и размягчается (давление падает быстрее, чем температура). Количество расплавленных пород зависит только от температуры мантии, так как большая часть океанической коры имеет примерно одинаковую толщину (около 7 км) и спрединг идёт с очень малой скоростью (меньше см/год) то в результате образуется более тонкая кора, так как мантия успевает остыть при апвеллинге и плавится на меньших глубинах (пример такой зоны – хребет Гаккеля в Северном ледовитом океане). Более толстая кора образуется над плюмами, так как мантия тут горячее и плавится на больших глубинах, создавая более толстую кору. Например, под Исландией кора имеет толщину порядка 20 км.
Океаническая кора погружается в зонах субдукции, которые могут быть между двумя океаническими плитами или между океанической и материковой плитами. Во втором случае, океаническая кора всегда погружается, так как материковая кора менее плотная. Так как в процессе субдукции кора разрушается, то она редко бывает старше 200 млн лет. Такой процесс создания-уничтожения океанической коры называется цикл Вильсона и может быть обобщён до суперконтинентального цикла, периодического объединения суши в единый континент.

Карта возраста океанического дна
Карта возраста океанического дна

Самый древний крупный кусок коры находится на западе Тихого океана и на северо-западе Атлантического – оба имеют возраст в 180-200 млн. Лет. Однако же, восточные части Средиземного моря, в Черном и Каспийском морях это остатки древнего Тетиса, им 270 млн. лет.
Геологами реконструирована следующая история суперконтинентальных циклов для океанов:

  1. Докембрийские океаны
    • Панталасса-0 (2,5 – 2,2 млрд лет), суперокеан, противостоящий суперконтиненту Пангея-0
    • Мировия, (1600-850 млн лет) противостоял суперконтиненту Родинии
    • Мозамбикский (850-600 млн лет), океан, разделявший Западную и Восточную Гондвану. Образовался после распада Мировии и Родинии.
    • Протопасифик (600-570 млн лет), прообраз Тихого океана, потомок Мировии. Образовался после слияния Западной и Восточной Гондван.
    • Прототетис (850-570 млн лет), прообраз Тетиса, образовался после распада Мировии и Родинии.
    • Протояпетус (850-570 млн лет), прообраз океана Япетус, образовался после распада Мировии и Родинии.
    • Палеоазиатский (850-320 млн лет), после распада Мировии и Родинии отделил Восточно-Европейскую платформу от Сибирской платформы, а её от Таримской и Сино-Корейской платформ.
    • Бореальский (850-240 млн лет), прообраз Северного Ледовитого океана, иногда относят к северной части Палеопасифика.
  2. Палеозойские
    • Палеопасифик (570-240 млн лет), прообраз Тихого океана, потомок Протопасифика.
    • Япетус (570-420 млн лет), прообраз Атлантического океана, потомок Протояпетуса.
    • Палеотетис (570-205 млн лет), прообраз Тетиса, потомок Прототетиса.
    • Реикум (480-425 млн лет), часть западного Палеотетиса.
    • Уральский (540-320 млн лет), южная часть Палеоазиатского океана.
    • Монголо-Охотский (325-155 млн лет), часть Палеоазиатского океана, выделился в самостоятельный океан в среднем карбоне.
    • Туркестанский (540-320 млн лет), часть Палеоазиатского океана, но иногда объединяют с Уральским океаном.
  3. Мезозойские
    • Панталасса-2 (240-160 млн лет), суперокеан, прообраз современного Тихого океана. Последний мировой океан на Земле, после распада Пангеи-2 оставил после себя Тихий океан.
    • Тетис (280-60 млн лет), находился восточнее Пангеи-2. В палеозое был частью Палеотетиса, но в мезозое выделился в самостоятельный океан.

Линейные магнитные аномалии

При исследовании океанического дна было обнаружено, что наблюдается любопытная

Шкала Кокса
Шкала Кокса

закономерность в намагниченности пород его составляющих. Вдоль океанических хребтов симметрично располагаются полосы, в которых направление намагниченности меняется. В 1963-м году Фредерик Вайн и Драмонд Метьюз, и независимо от них, Лоуренс Морли предложили объяснение происхождения такого вида аномалий. Они исходили из следующих предположений: океаническое дно раздвигается в направлении от СОХ и периодически происходит инверсия магнитного поля Земли. Таким образом, выходящий из недр расплав базальтов, застывая, фиксирует в себе текущее направление магнитного поля и постепенно удаляясь от СОХ хранит его. Эта гипотеза стала ключом для определения возраста океанического дна и скорости спрединга.

Схема магнитных аномалий
Схема магнитных аномалий

Появляется желание использовать эти аномалии в качестве измерительного прибора, что и было сделано в 1963 году А. Коксом, Р. Доллом и Г. Далримплом. Аномалии были пронумерованы в направлении от зоны спрединга.  Кокс с коллегами выделили временные интервалы преобладания какой-то одной полярности и назвали их в честь выдающихся геомагнитологов: Брюнесса, Матуямы, Гаусса и Гильберта. С тех пор шкала была неоднократно уточнена и расширена (изначально она покрывала последние 3,5 млн лет. В наше время существуют детальные шкалы вплоть до 170 млн лет. Менее точные шкалы построены до 570 млн лет, а совсем примерные до 1,7 млрд. лет).

Возраст и эволюция гидросферы

Академик А. П. Виноградов предположил, что в процессе обособления оболочек Земли при разогревании вещества мантии произошло разделение на тугоплавкую (дуниты) и легкоплавкую (базальты) фазы.Более летучие компоненты базальтовой магмы – пары воды и газы направились к поверхности Земли. Этот механизм получил название «зонное плавление» по аналогии с зонной плавкой (методом очистки материалов). Согласно ему, на ранних этапах эволюции Земли в результате распада радиоактивных элементов происходил разогрев астеносферы в которой появлялись магматические очаги. В этих расплавах, в соответствии с законами зонной плавки происходила дифференциация на тугоплавкую и легкоплавкую фазы. Так как легкоплавкая фаза перемещается вверх к поверхности из мантийного вещества, содержащего 2\cdot 10^9 тонн воды, примерно 7,5-24% участвовало в создании гидросферы, т.е. мигрировало в земную кору и Мировой океан. Из космического источника вместе с метеоритами могло поступить 10^4 тонн воды.
Первичный раствор, поступающий из мантии поначалу скорее всего сразу выпаривался, однако по мере остывания поверхности ниже точки кипения воды стал наполнять первые моря Земли. Одновременно, в результате разрушения горных пород появились и основные катионы (K, Na, Ca, Mg). Из древней атмосферы в воду также попадали газы хлороводород, фтороводород, бромоводород и др. Поэтому первоначально воды имели кислую реакцию. Однако, в ранней гидросфере практически отсутствовал кислород.
В результате изменения термохимических и гидрохимических условий происходило и изменение солевого состава древнего океана. В первичном растворе оставались только те элементы, для которых не было соответствующего количества сильных осадителей, например, концентрация хлора и брома практически не изменилась. Сильные кислоты и сильные основания вступали в реакции, что привело к нейтрализации исходно кислых вод.
Интенсивная космическая и ультрафиолетовая радиация привела к образованию сложных органических соединений из метана, аммиака, водорода, сероводорода, углекислого газа, воды и др. Что привело к образованию на глубине в океане (верхние слои воды, как и суша, были стерильны из-за этого самого излучения, однако они экранировали более низколежащие слои от смертельной радиации) развились простейшие микроорганизмы. Освоив фотосинтез, древнейшие археобактерии (3,7-3,8 млрд. лет назад) в интенсивно начали выводить из воды углерод и азот. Появившиеся позже цианобактерии овладели новым видом фотосинтеза, в результате которого начал выделяться свободный кислород. Это дало начало современной азотно-кислородной атмосфере. Одновременно с этим, из атмосферы был извлечён и углекислый газ, это привело к стабилизации карбонатной системы и позволило в дальнейшем появиться скелетным организмам, а позже и накоплению карбонатных осадочных пород на дне океанов. Изначально весь выделяемый цианобактериями кислород уходил на окисление горных пород, растворенных в воде газов и атмосферы. Когда процесс окисления был завершён, свободный кислород начал скапливаться в атмосфере, кто привело к «кислородной катастрофе»: условия в атмосфере изменились от восстановительных к окислительным. Последствия для биосферы были катастрофическими, подавляющее большинство организмов в тот период были анаэробными и увеличение концентрации кислорода привело к их вымиранию. С другой стороны, атмосферный кислород привёл к появлению озонового экрана, что позволило жизни в итоге выбраться из океанов на поверхность.
Её появление — это следствие появления и развития жизни, разделения земной коры на платформы и геосинклинали. Эти изменения, случившиеся 2,5-3 млрд лет назад, в итоге привели к появлению современной атмосферы и установили большой гидрологический круговорот воды, что в свою очередь послужило причиной образования пресной воды из атмосферных осадков.В результате всех этих процессов солевой состав химических вод постепенно изменялся и стал преимущественно хлоридно-сульфатным и практически совпадающим с современным. В наше время морская вода является равновесным природным раствором, который сохраняет свой состав и концентрацию солей практически без изменений как минимум в течение последней геологической эпохи

Исследование геофизический полей спутниками

В геофизике выделено несколько геофизических полей:

  • Гравитационное
  • Магнитное
  • Тепловое
  • Радиационное
  • Электромагнитное
  • Сейсмическое

Я расскажу о исследованиях некоторых из них, которые производятся с помощью спутников. Сама идея использовать спутники для геофизических исследований была реализована практически сразу с появлением космонавтики. Уже первые спутники могли измерять некоторые геофизические характеристики (напряженность электрического поля, температуру и т.д.)

Гравитационное поле

Интерес к исследованию этого поля проявлялся очень давно и в последнее время были запущены спутники, которые позволили исследовать его с высокой точностью. Рассмотрим некоторые из них:

 GRACE

![image](http://)Проект немецкого аэрокосмического центра для точного измерения аномалий гравитационного поля Земли, который был запущен 17 марта 2002-г с космодрома Плесецк. С помощью спутника была построена глобальная карта гравитационного поля Земли.

С помощью данных со спутника удалось подтвердить ускоренное таяние льдов в Гренландии и обнаружить в Антарктиде геологическое образование, которое считают ударным кратером (кратер Земли Уилкиса, который появился в результате столкновения с метеоритом около 250 млн лет назад)

Gravity Probe B

Проект американcкого космического агентства NASA, который был выведен на орбиту в 20 апреля 2004 года, спустя 17 месяцев спутник завершил программу исследований. Задача проекта состояла в измерении слабых эффектов изменения геодезической прецессии прецессии гироскопов (эффект де Ситтера или эффект изменения направления оси вращения тела, движущегося в искривленном пространстве-времени, т.е. в нашем случае в гравитационном поле Земли) и увлечения инерциальных систем отсчета вращением Земли (эффект Лензе-Тирринга или явление в общей теории относительности, наблюдаемое вблизи вращающихся массивных тел. Эффект проявляется в появлении дополнительных ускорений, сходных с ускорением Кориолиса, то есть, в итоге, сил, действующих на пробные тела, двигающиеся в гравитационном поле), как эффекты, предсказанные общей теорией относительности. Обработка данных была завершена в 2011-м году и подтвердила наличие перечисленных эффектов. На иллюстрации кварцевая сфера-ротор гироскопа. Это одна из самых точных сфер, которые создавали инженеры.

GOCE

Проект европейского космического агентства, первый в серии спутников Living Planet. На текущий момент это самый точный гравиметрический спутник. Был запущен 17 марта 2009 года с космодрома Плесецк и закончил свою миссию 11 ноября 2013. Установленные на его борту электростатические гравитоционные градиометры позволили достигнуть точности определения формы геоида до 1-2 см и пространственного разрешения в 100 км.
За время своей работы он позволил исследовать глубинные структуры в мантии Земли (древние зоны субдукции и остатки океана Тетис) и получить данные о областях вулканической активности. Одной из основных целей миссии было исследование океанических течений. На основании данных со спутника была также уточнена форма геоида (поверхность равного гравитационного потенциала Земли). Измерения были настолько точны, что позволили заметить эффекты от урагана Игорь (2010 г) и зафиксировать инфразвуковые волны, созданные землетрясением в Тохоку в 2011 г. Т.е. этот спутник фактически первый орбитальный сейсмограф.

Магнитное поле Земли

 

Magsat

Спутник был запущен NASA осенью 1979 г и завершил работу весной 1980. Целю его работы было измерение магнитного поля Земли с помоью двух магнитометров скалярного и векторного. Магнетометры были удалены от самого спутника на телескописечкой штанге, что позволило значительно увеличить точность измерения, по сравнению с предшественниками. Векторный магнетометр позволял фиксировать напряженность и направление магнингого поля, а статический поле от векторного магнетометра. Данные со спутника позвонлили построить объемную карту магнитного поля с высокой точностью. Эти данные вместе с данными, которые были получены в конце 90-х со спутника Эрстед, позволили выявить снижение напряженности магнитного поля Земли.

Ørsted

Датский спутник, названный в честь физика Ганса Христиана Эрстеда. Был запущен 23 февраля 1999 года и функционирует до сих пор. Спутник оснащен высокточным магнетометром на 8-ми метровой штанге, для снижения влияния собственных электрических систем. И векторным магнетометром.
Основными задачами спутника было картографирование магнитного поля Земли и сбор данных об изменениях этого поля. На основании этих данных, сотрудники Датского института исследования космоса заключили, что магнитное поле Земли движется и скорость смещения увеличилась за последние годы.

CHAMP

Немецкий спутник, запущенный 15 июля 2000 г. с космодрома Плесецк. Был предназначен для атмосферных и ионосферных исследований. Был первым в серии спутников на платформе Flexbus, другие спутники на той же платформе, это выше упомянутые GRACE и GOCE. Завершил свою работу 19 сентября 2010 г.

Swarm

Серия спутников Европейского космического агентства. Был запущен 22 ноября 2013 года с космодрома Плесецк. Созвездие Swarm состоит из трех спутников (Alpha, Bravo, Charlie), которые расположены на двух разных полярных орбитах.
Основные целями миссии: исследование динамики ядра Земли, геодинамических процессов и взаимодействия ядра с мантией. Исследоваеие намагниченности литосферы. Исследование проводимости мантии. Исследование магнитосферы и ионосферы. Как вторичные цели миссии можно выделить поиск течений в океанах, по тому изменению, что они оказывают на магнитное поле.

Тепловое поле

Исследования анализа земной поверхности в средних и дальних частях спектра разрабатывался с середниы 60-х годов. Поначалу применение было исключительно военное, но съемка в дальнем ИК проводилась для гидрогеологического изучения территории. Однако, исследования теплового поля несколько ограничены тем, что волны длиннее 15 мкм поглощаются атмосферой и для изучения со спутника малопригодны.

NOAA

Серия метеоспутников Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) в США конца 1970-х, начала 80-х. Оснащены радиометрами для ближнего-среднего ИК и дальнего ИК.

Landsat-5, 7

Участники обширной программы Landsat геологической службы США. Landsat-5 был запущен 1 марта 1984 г. фукнционирует до сих пор (с некоторыми ограничениями из-за выхода из строя оборудования). Landsat-7 запущен 15 апреля 1999 г. и до сих пор работает. Спутники оснащены различным оборудованием для съемки поверхности Земли в диапазонах от оптического до радиоволн.

TERRA

Первый из трех научно-исследовательских спутников, предназначенный для исследования поверхности суши. Был запущен 18 декабря 1999 года. Так же оснащен широким набором аппаратуры, включающей в себя радиометр MODIS, снимающим в 36 диапазонах с длинами волн от 0,4 мкм до 14,4 мкм.

AQUA

Второй из серии, предназначен для исследования воды, в основном направлен на исследования свойств облачного покрова и определения температуры воды в морях. Радиометр MODIS идентичен тому, что установлен в спутнике TERRA

AURA

Третий спутник серии, предназначенный для исследований атмосферы. Помимо прочих приборов, оснащен так же и инфракрасным радиометром HIRDLS, который используется для измерения температуры и концентрации газовых примесей в разных слоях атмосферы.

Спутники серии частично пересекаются по своим возможностям, ввиду похожести использованной аппаратуры

Точность измерения, достижимая с помощью радиометров MODIS до 0.3-0.5 гразусов для воды и 1 градус для суши. ASTER достигает точности в 0.02 градуса.

Спутник TERRA использовался, например, для измерения температуры воды для озера Байкал.

Спутники, способные исследовать тепловое поле Земли так де используются для поиска тепмературных аномалий, которые вызваны, например, пожарами.

Кодекс модератора

Когда-то давно, когда комната linux@ только создавалась, главной ее бедой было малое количество постоянных посетителей, а это поначалу отпугивало и новых. Спустя достаточно большой промежуток времени, начался постоянный и стабильный приток новичков; многие заходили и оставались надолго. Я думаю что одной из причин этому была не только общность интересов участников, но и атмосфера, царившая в комнате, – взаимное уважение, вежливость и легкая ирония. Комната росла и постепенно превратилась в очень приятное место, где всегда можно было обсудить насущные проблемы, задать вопрос, получить ответ и, к тому же, очень часто не в форме отсылки на гугл.

Рост популярности комнаты привел к тому, что однажды комната была упомянута на одном из крайне популярных сетевых ресурсов, известном своими посетителями, не пожелавшими себя представить. Следствием этого стало то, что теперь комната практически тонет в непрерывном флейме, пустопорожней болтовне и хамстве.

Я думаю мало кому (кроме “отпетых” участников) нравится подобное положение, поэтому с 1 января 2006 года заканчивается мягкий и демократичный этап в жизни комнаты – она переводится в режим крайне жесткого модерирования. А желающим побеседовать за жизнь предлагается перейти во вновь созданную для этого linux-talks@, либо же в давно существующие talks@ и lor@.

Одним из основных нововведений в комнате будут следующие правила, которые предлагается неукоснительно соблюдать. Что будет в другом случае – в правилах указано.

  1. Безусловный и полный запрет мата в любых его проявлениях, так как русский язык достаточно богат, чтобы выразить любую степень экспрессии, так же запрещено хамство и неуважение к собеседнику. Наказанием за это послужат два кика, но если этого будет недостаточно для изучения основ риторики, то последует бан на срок, определенный модератором.
  2. Падонский сленг хорош в меру. Полного запрета нет, но злоупотреблять им не стоит, и если модератор сделает вам предупреждение, то стоит задуматься об употребляемых словах, так как за предупреждением могут последовать и серьезные меры.
  3. Темой комнаты объявляется: “Linux. Обсуждение программ, методов решения проблем в компьютерной сфере, дистрибутивов, новостей и идеологических проблем”, но необходимо сказать, что обсуждение не должно заключаться в обмене ничего не значащими фразами типа “рулез” и “фтопку”; обсуждение должно быть максимально конструктивным. Оффтопик обсуждать лучше в других, специально предназначенных для этого местах. Любителям бесед с ботом стоит осознать, что наилучшим местом для этого будет приват, а если у клиента нет привата, не общайтесь с ботом.
  4. Если возникла проблема и требуется помощь, то перед тем, как задать вопрос, стоит воспользоваться следующими простыми рекомендациями:
    • попытайтесь найти ответ с помощью поиска в Web;
    • попытайтесь найти ответ в руководстве;
    • подумайте, правильно ли вы выбрали канал\комнату;
    • задавайте осмысленные вопросы и сообщайте максимум возможной информации как то: версии программ, название дистрибутива, точное описание проблемы;
    • пишите понятным языком, соблюдая правила грамматики и используя грамотные лексические обороты;
    • вопросы не принято дублировать, равно как не принято требовать ответ, потому что если вам не отвечают, то возможно два варианта: никто не знает ответа или вам стоит посетить эту страницу

С уважением,
feez, MrAnderson, limit, jsv, Vlastimir, nebm51

Последнее обновление ( Friday, 12 May 2006 )