shkolageo.ru 1


К ВОПРОСУ О ФИЗИКЕ ПЛЮМА


  • «Очевидно, что среди изучающих Землю нет достаточно хорошо подготовленных людей. Каждый из нас, в той или иной степени, копает свой собственный шурф и сидит в нем» [Буллард].

  • «Тот, кто копается в глубоких шахтах знания, должен, как и каждый землекоп, время от времени подниматься на поверхность подышать свежим воздухом» [И. Ньютон].

  • «Новые творческие разработки в отношении глобальных тектонических и геодинамических построений можно только приветствовать» [Ю.М. Пущаровский].



СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА



РЕЗОНАНСЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

  • Закон Тициуса-Боде:

  • R = 0.4 + 0.32 n,

  • где R - расстояние от Солнца, n - целые числа, причем, для Меркурия n = - , для Венеры n = 0, для Земли n = 1 и т.д.



СОИЗМЕРИМОСТИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ: Соизмеримость (резонансность) системы, в которой тела обращаются с частотами i, понимают выполнение линейного соотношения: n11 + n22 + .. + nkk = 0, ni целые числа. Соизмеримости: Юпитер и Сатурн: 2Ю - 5С  0. Ио, Европа и Ганимед: 1 - 32 + 23 = 0. Резонансы: Земля – Луна, Земля – Меркурий, Земля – Венера, Земля - Юпитер.



СТАДИИ ОБРАЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ


К ВОПРОСУ ОБ ОБРАЗОВАНИИ ЗЕМЛИ

  • Скорость массы планеты, по Шмидту, дается выражением:

  • dM/dt = RЕ2v (RЕ2),

  • где и - соответственно объемная и поверхностная плотность участвующего в аккреции вещества, v – средняя скорость планетезималей относительно растущей планеты, её «текущий» радиус, который увеличивается с уменьшением величины v, согласно формуле, приведенной Рингвудом:

          • RЕ2 = R2(1 + 2GM/Rv2) = R(1 + ve2/v2),
  • где R – геометрический радиус растущей планеты, ve – скорость “ускользания” вещества с её поверхности (1-я космическая скорость).

  • Время образования Земли по формуле Шмидта t ≥ 108 лет.


К ВОПРОСУ ОБ ОБРАЗОВАНИИ ЗЕМЛИ

  • Рингвуд: «Эта теория приводит к заключению, что аккреция Земли (на 98 %) происходила на протяжении около 108 лет, и это значение широко используется в литературе. Однако согласно этой теории время аккреции Урана и Нептуна оказывается порядка 1011 лет, т.е. более чем 10 раз больше возраста Солнечной системы. Попытки обойти эти трудности неубедительны. Кроме того, возникает сложность и с оценкой времени аккреции Марса, для которого оно составляет 2.6109 лет. Подсчет кратеров, хотя и не очень точный метод, указывает на гораздо более древнюю его поверхность. Если принять столь сравнительно молодой возраст завершения аккреции Марса, то приходится предполагать сильную бомбардировку Земли и Луны вплоть до 2109 лет тому назад. Однако изучение Луны показывает, что период частой бомбардировки закончился, по крайней мере, около 3.9109 лет тому назад».


Как получить время формирования Земли в 100 млн. лет?

  • Общепринятая оценка, следующая из холодной модели, t =108 лет. Эту цифру легко получить из нижеследующих соображений.

  • Будем считать, что Земля «образовывалась» так медленно потому, что именно такое время необходимо для сброса гравитационной энергии за счет теплового излучения. Порция энергии E, “уносимой” за счет радиационного охлаждения:

  • E  (l/x)∙T4S t, где (l/x) - отношение длины “пробега” охлаждающего излучения l к толщине «оптического тела» атмосферы Земли x (для современной Земли: l/x ≈ 1), S – поверхность излучающего тепло тела,  - постоянная Стефана-Больцмана, T- температура поверхности, а t - интервал времени.

  • Оценим время охлаждения Земли t. Тепловая энергия Е, равная гравитационной, может быть потеряна Землей за счет теплового излучения её с поверхности.

  • Примем: Т ≤ 300 К. Учтем, что поверхность Земли в процессе её роста была всегда меньше современной S* и примем: S ≈ 0.2∙S*.

  • Тогда время t (годах), необходимое для того, чтобы излучить в космос энергию Е = 2∙1039 эрг, оказывается порядка 100 млн. лет, как и оценивается по формуле Шмидта для времени роста холодной Земли.


Пылевые диски в старых (10 – 100 млн. лет) планетных системах обнаружены NASA’s Spitzer Space Telescope



Hubble Space Telescope









МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРЯЧЕЙ ЗЕМЛИ 1. Образование Земли происходило в едином механизме с Солнцем; 2. Температура определяется только величиной массы: Т М2/3; 3. Химический состав планеты одинаков с солнечным.


  • Время роста космического тела

  • Воспользуемся моделью коагуляции капли, время образования которой: t =  dg/ n v, где g – количество частиц,

  • т.к.  = (Vч g)2/3, то t = g1/3 / (Vч2/3 n v), или t  r/(Vч n v). Подставляя значение n и заменяя: m/Vч = п – плотность планетного вещества (п = 3 г/см3 ), получаем выражение для t:

  • t = (п/о)  (r/v), здесь о – плотность вещества протопланетного диска.

  • Отсюда следует, что время формирования космического тела пропорционально его размеру, обратно пропорционально исходной плотности вещества и скорости дрейфа частиц диска.

  • Подставляя выражение для v = (GM/R)1/2 и плотности п, получаем выражение для tmin:

  • tmin = 1/ o  (п/4G)1/2.

  • Время образования (в годах) после подстановки о (г/см3):

  • tmin  10-4 / o, что для Земли  104 лет.

  • Скорость роста “капли” dr/dt оценим аналогично предыдущему:

  • dr/dt = r o (4G/ п)1/2.


ПАРАМЕТРЫ ГОРЯЧЕЙ ЗЕМЛИ



МОДЕЛЬ ГОРЯЧЕЙ, РАСШИРЯЮЩЕЙСЯ ЗЕМЛИ



АНАЛОГИЯ РАСШИРЕНИЯ ЗЕМЛИ



РАЗДЕЛЕНИЕ МАТЕРИКОВ И СКОРОСТЬ РОСТА ОКЕАНОВ



ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕМЛИ общепринятая концепция



ПАРАДОКС МЕЗЕРВЕЯ опровержение общепринятой концепции





МЕАНИЗМ РАСШИРЕНИЯ ЗЕМЛИ - СПРЕДИНГ



ПРИНЦИП МИНИМИЗАЦИИ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА

  • Равновесная форма шара определяется минимумом свободной поверхностной энергии:

  • dS = min, (V = const).

  • Здесь - поверхностное натяжение, S - площадь поверхности раздела фаз, V – объем шара.

  • Принцип минимизации гравитационного потенциала:

  • GMdM/r  min. Величина  = GMz/R. – поверхностное натяжение

  • Формула Лапласа для поверхностного давления p():

  • p() =  (1/R1 + 1/R2)  2/R.

  • Для литосферы: ,  1019 дин/см, р() = 10 кбар.


  • Растекание капли жидкости на смачиваемой (b) и не смачиваемой (a) поверхности, – угол смачивания. Выравнивание возмущенного уровня жидкости между точками а и b в зависимости от высоты геоида h, v – скорости горизонтального переноса жидкости и изменения высоты h (с).


СОВРЕМЕННЫЙ ДРЕЙФ МАТЕРИКОВ



ДРЕЙФ МАТЕРИКОВ



МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДРЕЙФА

  • Кривая d, отображенная точками, является решением дифференциального уравнения, описывающего геодинамику, приводящую к течению материка и образованию гор, как периодических функций в x-пространстве. Аналогом рассматриваемой нами задачи может быть, например, механическая система, в которой ползун находится на механическом ремне, двигающимся с постоянной скоростью .

  • Ползун прикреплен к неподвижной точке при помощи упругой пружины, создающей упругую силу, изменяющуюся по линейному закону. Если скорость будет выбрана соответствующим образом, то ползун может совершать прерывистые колебания.

  • Уравнение, типа уравнения Ван дер Поля можно записать в виде: m 2x/ t2 + F(dx/dt) + kx = 0, где F(dx/dt) = ( dx/dt - vо) - (- vо) -отрицательна при dx/dt = 0.

  • Это требование будет выполняться, если скорость такова, что величина трения (вязкости) будет уменьшаться при возрастании . При этом возникают вертикальные автоколебания сплошной среды, которые могут быть причиной образования гор и впадин.



МОДЕЛЬ ДРЕЙФА ГАВАЙСКОЙ «ГОРЯЧЕЙ ТОЧКИ»



ФРАКТАЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР ВЫСОТЫ ГОР



МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ



КРИТИКА ИДЕИ ЖЕЛЕЗНОГО ЯДРА: Скорости P и S волн, Коэффициент Пуассона, Несоответствие вязкости, Данные сейсмологии.


Диаграмма фазового равновесия вещества Земли.


Распределение скорости звука и температуры в атмосфере и F-слое. МОДЕЛЬ ГЕНЕРАЦИИ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ. Смена направления: фазового перехода, радиального электрического поля, геомагнитного поля.



МОДЕЛЬ СМЕНЫ ПОЛЯРНОСТИ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ



Распределение количества инверсий N произошедших в течение трех млн. лет за Т = 160 млн. лет эволюции.



Особенности конвекции во внешнем ядре. Splitting-функция для моды 11S4 - а. Сферическое колебание с тессеральной гармоникой Р34 – b. Конвекция во внешнем ядре с образованием устойчивых ячеек Рэлея-Бенара. с - с увеличением толщины внешнего ядра h количество ячеек уменьшается.



ДРЕЙФ МАГНИТНЫХ ПОЛЮСОВ. НАЧАЛАСЬ ЛИ ИНВЕРСИЯ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ?



  • КЛИМАТ

  • Температура поверхности Земли

  • Концентрация пыли

  • Кривая Миланковича

  • Геомагнитное поле

  • Концентрация Ве-10



  • КЛИМАТ

  • Температура поверхности Земли

  • Концентрация пыли

  • T/∂t = dTo/dt + ∂/∂h [DТ/∂h - ]



РАДИАЦИОННЫЕ ПОЯСА ЗЕМЛИ



Бразильская магнитная аномалия (SAA) и внутренний радиационный пояс Земли.

Этапы эволюции человека, палеонтологическая и палеомагнитная шкалы.



ПОЧЕМУ АФРИКА? Уменьшение интенсивности геомагнитного поля в период инверсии Брюнес-Матуяма (Hartl, Tauxe, 1996).



ГРАВИТАЦИЯ И ЖИЗНЬ



  • СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !

  • ЖЕЛАЮЩИЕ БЛИЖЕ ПОЗНАКОМИТЬСЯ С РАБОТАМИ АВТОРА,

  • ОБРАТИТЕСЬ НА САЙТ:

  • http://vvk.personal.ikir.ru/

  • ПРИВЕТ С КАМЧАТКИ!