Сферические оболочки и ядро з., методы их изучения

Форма Земли. Понятие о сфероиде, трехосном эллипсоиде, геоиде

Главным фактором в создании формы Земли являются ее вращение и вызванная этим центробежная сила, приводящая к образованию экваториального вздутия. Поэтому форма Земли зависит от совместного воздействия сил гравитации и центробежных. Равнодействующая этих сил называется силой тяжести.

Земля представляет собой эллипсоид вращения, вычисленный Изотовым и названный им эллипсоидом Красовского( экваториальный радиус – 6378,25 км, полярный радиус – 6356, 89км, в плоскости экватора наибольший и наименьший радиусы отличаются на 213м. Отсюда Земля – это трехосный эллипсоид или сфероид, чем и определяется воображаемая форма Земли. Однако, благодаря тому, что вращение Земли замедляется лунными приливами, динамическая сплющенность или сжатие Земли уменьшаются со временем -> масса постепенно перемещается от экватора в более высокие широты.

Реальная форма земли описывается фигурой геоида- эквипотенциальной поверхностью (поверхность, равная потенциальной энергии) невозмущенного океана, продолженной и на континенты. По определению эквипотенциальной поверхности, поверхность геоида везде перпендикулярна отвесной линии. Геоид является поверхностью, относительно которой ведётся отсчёт высот над уровнем моря. Точное знание геоида необходимо, в частности, в навигации — для определения высоты над уровнем моря на основе геодезической (эллипсоидальной) высоты, непосредственно измеряемой GPS-приёмниками, а также в физической океанологии — для определения высот морской поверхности.

Магнитное поле Земли, его происхождение и эволюция.

МП характеризуется :склонением D, наклонением I и напряженностью H (в теслах). Источники энергии З: Радиоакт в-ва, кристализацияFe, тв приливы,дефир в пределах ядра.

Изогон - карты линий равных величин магнитных склонений. Со скоростью 22км в год смещаются в западном направлении, это связано с генерацией МПЗ;

Изоклин - линии равных магнитных наклонения.

Изопор – линии равные годовым изменениям какого-либо изменения элемента МП.

Напряженность МП З~ 0,5Э

Происхождение МП-обусловлено внутренней динамикой З. Основ. гипотеза-наличие жидкой сферической оболочки внешнего ядра и вращение З. Поскольку ниж граница внешнего ядра имеет более высокую t,чем верхняя ,может возникнуть конвекция. Более лёгкая нагретая жидкость будет подниматься вверх а более холодная и плотная-вниз. Конвекция обусловена действием Архимедовой силы.

Движения в ядре обусловлены необходимостью передачи тепла наружу а МП является побочным продуктом вызванным тем, что жидкость оказалась электропроводной .

МП-дипольно,ось диполя близка к оси вращения.

Магнитосферой называется внешнее магнитное поле з., распространяемое в космическом пространстве более чем на 20 земных диаметров и надежно защищающее планету от космических частиц и ионизированной плазмы – солнечного ветра. М-а временами подвергается резко усиливающемуся действию с.в., в результате его возникают магнитные бури – нерегулярные спонтанные возмущения магнитосферы, связанные с возросшей плотностью с.в., пробивающего магнитосферу, и тогда начинаются быстрые, порой хаотические колебания всех компонентов магнитного поля.

Смещение магнитных полюсов регистрируется с 1885 года. За последние 100 лет магнитный полюс в Южном полушарии переместился почти на 900 км и вышел в Южный океан[6]. Новейшие данные по состоянию арктического магнитного полюса (движущегося по направлению к Восточно-Сибирской мировой магнитной аномалии через Северный Ледовитый океан) показали, что с 1973 по 1984 год его пробег составил 120 км, с 1984 по 1994 год — более 150 км. Хотя эти данные расчётные, они подтверждены замерами северного магнитного полюса. По данным на начало 2007 года, скорость дрейфа северного магнитного полюса увеличилась с 10 км/год в 1970-х годах до 60 км/год в 2004 году. Напряжённость земного магнитного поля падает, причём неравномерно. За последние 22 года она уменьшилась в среднем на 1,7 %, а в некоторых регионах — например, в южной части Атлантического океана, — на 10 %. В некоторых местах напряжённость магнитного поля, вопреки общей тенденции, даже возросла. Ускорение движения полюсов (в среднем на 3 км/год) и движение их по коридорам инверсии магнитных полюсов (эти коридоры позволили выявить более 400 палеоинверсий), позволяет предположить, что в данном перемещении полюсов следует усматривать не экскурс, а очередную инверсию магнитного поля Земли. Это подтверждается и текущим возрастанием угла раствора каспов (полярных щелей в магнитосфере на севере и юге), который к середине 1990-х годов достиг 45°. В расширившиеся щели устремился радиационный материал солнечного ветра, межпланетного пространства и космических лучей, вследствие чего в полярные области поступает большее количество вещества и энергии, что может привести к дополнительному разогреву полярных шапок.

Тепловой поток, геотермический градиент, геотермическая ступень

Каждый год З выделяет в космос 1021 дж тепла. Не вся солнечная энерг достигает З, часть её рассеивается за счёт отражения атмосферой.

Глубинные источники тепла: 1)Процесс гравитационной дифференц. – играет роль форм-ие земного ядра сост 1/3 массы всей планеты

2) Распад радиоактивных элементов U, Th, K- в ядре рад.акт элементы отсутствуют они сосредоточены в земной коре и мантии.

3)Приливное взаимодействие З и Луны.-притяжение луны вызывает на З приливные вздутия, перемещающиеся по поверхности З, при этом кинетическая энергия переходит в тепловую.

Разогрев З на ранних стадиях осуществлялся за счёт выделения тепла при соударениях планетезималей в период аккреции за счет ударов метеоритов, когда з. подвергалась сильнейшим бомбардировкам. Еще один источник – твердые приливы – притяжение луны вызывает на з. приливные вздутия, перемещающиеся по поверхности з, и при этом кинетическая э. переходит в тепловую.

Хондриты-каменные метеориты, хондры-сфероидные включения погруженные в мелкозерненую фракцию.

Скорость возрастания температуры с глубиной везде разная (связано с теплопроводностью пород и с кол-ом темла из недр з.). Геотермический градиент-величина хар-ая увеличение температуры при погружении на 1м. (градусы/100м). Геотермическая ступень- обратная величина, глубина при погружении на которую темпер увеличивается на 1С

ТП оценивается кол-ом тепла поступившее снизу на площади 1м2 за 1сек. Q=kG (к-теплопроводность;G-геотерм градиент ). На суше и на океанском дне примерно одинаков 52-50 мВт/м2

Наиболее низкий ТП хар-т древние докембрийские платформы(африканская). Более высокий Тп-эпипалеозойские молодые плиты(западно-сибирская, скифская и тд).Чем моложе гео-структура тем выше средний ТП. Аномально высокий ТП связан с участием мантийных плюмов или горячих точек (гавайские острова).

Сферические оболочки и ядро з., методы их изучения

Методы:

- геологические – наблюдение и исследование вещ-а, обнажения горных пород, только верхние части земной коры, самая глубокая шахта на Кольском пол-е 11 км

- аэрофотогеологические и космические – изучение снимков

-геофизические- физические свойства глубоких зон з.к. Сейсмический м.: скорость распространения упругих колебаний при земле-х и искус-х взрывах(продольные Р и поперечные S сейсмические волны)

- гравиметрический – изучение изменения силы тяжести с помощью гравиметров, поиск гравитационных аномалий -> неравномерное распределение масс в з.к.

- магнитометрический – магнитное склонение (угол отклонения магнитной стрелки от географического мередиана), магнитное наклонение ( угол наклона магнитной стрелки к горизонту), неоднородность геологического строения приводит к магнитной неоднородности з.к

-палеомагнитный –изучение остаточной намагниченности (магнитной ориентировки) г.п. различного возраста

- геотермический – изучение тп

- геохимический – установление закономерностей распределения хим. Эл. В различных оболочках з., установление причин неравномерной кол-й распространенности хим.эл., определение абсолютного возраста минералов и г.п., узучение элементарного и изотопного состава в-ва метеоритов, з. и луны

- Метод актуализма - протекающие геологические процессы ведут к образованию определенных комплексов горных пород следов., наличие в древних слоях таких же пород свидет-ет об идентичных современным процессах, происходивших в прошлом.

Совместное применение комплекса методов позволяет предположительно судить о составе и свойствах вещ-а на разных глубинах и в целом о стр-и з.на основании сейсмических данных выделяют три три главные области:

1) Земная кора (А) до глубины 5-10 км в океанах, 30-40 км на равнинах, 50-70 км в горах

2) Мантия (В,С,D) от границы з.к. до 2900 км

3) Ядро 2900-6371 км. Внешнее – слой Е, переходный – слой F, внутреннее или субъядро G

Земля имеет 6 оболочек: атмосферу, гидросферу, биосферу, литосферу, пиросферу и центросферу.

Атмосфера—внешняя газовая оболочка Земли. Ее нижняя граница проходит по литосфере и гидросфере, а верхняя—на высоте 1000 км. В атмосфере различают тропосферу (двигающийся слой), стратосферу (слой над тропосферой) и ионосферу (верхний слой).

Гидросфера занимает 71% поверхности Земли. Ее средняя соленость составляет 35 г/л. Температура океанической поверхности — от 3 до 32 °С, плотность — около 1. Солнечный свет проникает на глубину 200 м, а ультрафиолетовые лучи — на глубину до 800 м.

Биосфера сливается с атмосферой, гидросферой и литосферой. Ее верхняя граница достигает верхних слоев тропосферы, нижняя — проходит по дну океанских впадин. Биосфера подразделяется на сферу растений (свыше 500 000 видов) и сферу животных (свыше 1 000 000 видов).

Литосфера—каменная оболочка Земли—толщиной от 40 до 100 км. Она включает материки, острова и дно океанов.

Под литосферой расположена пиросфера — огненная оболочка Земли. Ее температура повышается примерно на 1°С на каждые 33 м глубины. Породы на значительных глубинах вследствие высоких температур и большого давления, вероятно, находятся в расплавленном состоянии.

Центросфера, или ядро Земли, на глубине 1800 км., она состоит из Fe и Ni. Давление здостигает 3000000 атмосфер, температура— нескольких тысяч градусов, В каком состоянии находится ядро, неизвестно.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: