Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
26 Форма и внутреннее строение Земли и методы, позволяющие изучать это строение.
Диаметр Земли 12756 км; масса 5,98⋅1024 кг; плотность 5510 кг/м3; период
вращения 23 ч 56 м 4,1 с; период обращения 365,26 суток; эксцентриситет орбиты 0 .017; площадь поверхности – 510 млн. км2; объем – 1,083⋅1012 км3.
И.Ньютон первым показал, что форма Земли более сложная, чем шар, и доказал,
что главным фактором в создании формы Земли является ее вращение и, вызванная этим центробежная сила. Поэтому форма Земли зависит от совместного действия сил гравитации и центробежных. Хорошо известно, что равнодействующая этих сил
называется силой тяжести. Многочисленные геодезические измерения позволили
доказать, что Земля представляет собой эллипсоид, вычисленный в 1940 г. Геодезистом А.А.Изотовым и названный им эллипсоидом Красовского в честь Ф.Н.Красовского известного русского геодезиста. Параметры эллипсоида Красовского: экваториальный радиус – 6378,245 км; полярный радиус – 6356,863 км; полярное сжатие α = 1/298,25.
Однако в плоскости экватора наибольший и наименьший радиусы отличаются на 213 м. Следовательно Земля – это трехосный эллипсоид или сфероид, чем определяется воображаемая форма Земли. Геологам хорошо известно внутреннее строение Земли, т.к. им на помощь пришел метод, который, как в медицине рентген, позволяет заглянуть в недоступные места планеты. Это - сейсмические волны (“сейсма” - сотрясение, греч.), возникающие в Земле от землетрясений, ядерных и крупных промышленных взрывов, которые пронизывают всю Землю, преломляясь и отражаясь на разных границах смены состояния вещества. По образному выражению известного геофизика каждое сильное землетрясение заставляет
Землю долго гудеть, как колокол. Сейсмологический метод находится в ряду других геофизических методов, но для целей познания глубин Земли он один из самых важных.
Волна - это распространение некоторой деформации в упругой среде, т.е.
изменение объема или формы вещества. При деформации в веществе возникает
напряжение, которое стремится вернуть его к первоначальной форме или объему.
Известно, что величина напряжения ( ε ) на величину деформации ( τ ) называется
модулем упругости μ. μ =τε
Выделяют два типа сейсмических волн: объемные и поверхностные, из названий
которых видна область их распространения.
Объемные волны бывают продольными и поперечными. Они были открыты в 1828
г. Пуассоном, а идентифицированы английским сейсмологом Олдгеймом в 1901 г.
Продольные волны - это волны сжатия, распространяющиеся в направлении
движения волны. Они обозначаются латинской буквой “Р” (primary - первичный, англ.), т.к. у них скорость распространения выше других волн и они первыми приходят на сейсмоприемники. Скорость продольных волн:
Vр =κ μρ
где К- объемный модуль упругости или модуль всестороннего сжатия и μ - модуль сдвига, определяемый величиной напряжения, необходимого, чтобы изменить форму тела. Таким образом, волна Р изменяет форму тела.
Поперечная волна, обозначаемая буквой S (secondary - вторичный, англ.), это
волна сдвига, при которой и деформации в веществе происходят поперек направления движения волны. Скорость поперечных волн:
Vs = μρ
Волна S изменяет только форму тела и она, как менее скоростная, приходит на
сейсмоприемник позднее волны Р, поэтому и называется “вторичной”. Таким образом, Vp всегда больше Vs.
Поверхностные волны, как следует из названия, распространяются в
поверхностном слое земной коры. Различают волны Лява и Рэлея. В первых из них
колебания осуществляются только в горизонтальной плоскости поперек направления движения волны. Волны Рэлея подобны волнам на воде, в них частицы вещества совершают круговые движения. Проследим путь объемной волны от очага землетрясения или взрыва. При встрече с каким либо слоем, отличающимся рядом признаков от вышележащего, волна отражается и достигает сейсмографа на станции. Сейсмограммы фиксируют время пробега внутри Земли сейсмических волн. А нам необходимо знать скорость волн. Для этого решается обратная задача на основе системы уравнений, полученных Адамсоном и Вильямсом в . Сейсмические методы непрерывно совершенствуются и по современным данным внутренняя структура Земли выглядит следующим образом.
Внутреннее строение Земли. I – литосфера, II – верхняя мантия, III – нижняя мантия (пунктиром показаны
уровни второстепенных разделов), IV – внешнее ядро, V – внутреннее ядро: 1 – земная кора; 2 – астеносфера; 3-4 - переходные слои.