- •В. В. Орленок основы геофизики Калининград
- •Вячеслав Владимирович Орлёнок основы геофизики Учебное пособие
- •236041, Г. Калининград, ул. А. Невского, 14
- •236000, Г. Калининград, ул. К. Маркса, 18
- •Введение
- •Часть I
- •Глава I. Строение солнечной системы
- •§1. Планеты и законы их обращения
- •§2. Орбитальные характеристики планет
- •Орбитальные параметры спутников планет
- •§3. Солнце. Основные характеристики
- •§4. Движение Солнца по эклиптике
- •Глава II. Внутреннее строение и физика земли
- •§1. Планетарные характеристики
- •§2. Модель Буллена
- •Положение границ, скорости распространения и затухания сейсмических волн внутри Земли
- •§3. Физическое состояние вещества геосфер
- •Строение мантии и ядра Земли (по Мельхиору, 1975)
- •Физические параметры земных оболочек (по Буллену, Хаддону, 1967)
- •Плотность в зависимости от давления в атм. Для космохимических элементов и соединений, г/см3
- •Значения термодинамических величин оболочек в земном ядре при распределении температур (по Жаркову, 1978)
- •§4. Строение газовой оболочки
- •Глава III. Состав и эволюция вещества геосфер
- •§1. Происхождение и эволюция земных оболочек
- •Баланс тепла на Земле (по Орлёнку, 1980)
- •Внутреннее строение Земли (по Гутенбергу-Буллену, 1966)
- •§2. История планетарной воды
- •Круговорот воды на поверхности Земли
- •Структура и баланс протовещества Земли (Орлёнок, 1985)
- •§3. Контракция и тектогенез перисферы
- •§4. Важнейшие тектонические следствия контракции
- •Часть II
- •Глава IV. Гравитационное поле земли
- •§1. Закон всемирного тяготения
- •§2. Фигура Земли
- •§3. Потенциал силы тяжести
- •§4. Аномалии силы тяжести
- •§5. Принципы изостазии
- •Постгляциальные движения Фенноскандии и других областей четвертичных оледенений
- •§ 6. Гравитационное взаимодействие системы Земля – Луна
- •Приливы
- •Эволюция системы Земля – Луна
- •Изменение продолжительности года и суток в фанерозое (по п. Мельхиору, 1975)
- •Глава V. Гравитационные аномалии реальных геологических тел
- •§1. Физические основы интерпретации
- •Гравитационных аномалий
- •Плотности наиболее распространенных пород
- •§2. Гравитационное поле точечной массы и шара
- •§3. Гравитационное поле вертикального стержня
- •§4. Гравитационное поле горизонтальной полуплоскости
- •§ 5. Гравитационное поле плоского слоя
- •§ 6. Обратные задачи гравиметрии
- •Глава VI. Магнитное поле земли
- •§1. Генерация геомагнитного поля
- •§2. Инверсии геомагнитного поля
- •§3. Хронология инверсий
- •§4. Элементы земного магнетизма
- •§5. Магнитные аномалии
- •§6. Магнитное поле диполя
- •§7. Недипольные составляющие магнитного поля.
- •§8. Магнитные свойства горных пород
- •§9. Основные формулы палеомагнитных реконструкций
- •§10. Расчет виртуальных полюсов для современной эпохи
- •§11. Критика палеомагнитных реконструкций неомобилизма
- •Глава VII. Магнитные аномалии реальных геологических сред
- •§1. Магнитное поле вертикального стержня
- •§ 2. Магнитное поле шара
- •§3. Магнитное поле вертикального тонкого пласта
- •§4. Магнитное поле вертикального толстого пласта
- •§5. Магнитное поле горизонтального цилиндра
- •§6. Магнитное поле уступа
- •§7. Интерпретация магнитных аномалий
- •Коэффициенты для определения глубины и намагниченности возмущающих тел способом в. К. Пятницкого
- •§8. Связь гравитационного и магнитного потенциалов
- •§9. Трансформации потенциальных полей
- •Глава VIII. Основы волновой теории распространения сейсмических колебаний
- •§1. Деформации и напряжения в горных породах. Закон Гука
- •§2. Волновое уравнение
- •§3. Акустическое давление и колебательная скорость плоской волны
- •§4. Акустическое давление и колебательная скорость сферической волны
- •§5. Отражение волн на границе вода – дно
- •§6. Отражение звука от слоя
- •§7. Дистанционно-акустические методы определения физических свойств и литологии морских осадков
- •Глава IX. Основы лучевой теории распространения сейсмических волн
- •§1. Условия применимости лучевого приближения
- •§2. Годограф отраженной волны
- •§3. Годограф преломленной волны
- •Годограф преломленной волны для многослойной среды
- •Определение граничной скорости
- •§4. Годограф рефрагированной волны
- •Глава X. Структура земной коры по геофизическим данным
- •§1. Петромагнитная структура фундамента
- •Континентов и океанов
- •Рифтовые хребты
- •Нерифтовые (глыбовые) остаточные возвышенности
- •Континентальные окраины
- •Глубоководные котловины
- •Гренландское море, Зюйдкапский желоб
- •Балтийская синеклиза
- •§2. Плотностная структура коры по гравиметрическим данным
- •§3. Сейсмическая структура коры континентов и океанов
- •Критический анализ сейсмических данных
- •Обобщенные сейсмические модели твердой земной коры океанов
- •Обобщение сейсмической модели верхней литосферы Тихого океана
- •Сейсмическая модель перисферы
- •Часть III
- •Глава XI. Внутреннее строение и физика планет земной группы
- •§1. Меркурий
- •§2. Венера
- •§3. Луна
- •§4. Марс
- •Глава XII. Внутреннее строение и физика планет-гигантов
- •§1. Юпитер
- •Галилеевы спутники Юпитера
- •§2. Сатурн
- •§3. Уран
- •§4. Нептун
- •Глава XIII. Роль массы в эволюции протовещества
- •§1. Планетный тип эволюции протовещества
- •Радиусы твердого тела планет и мощности их атмосфер (по Кесареву, 1976)
- •§2. Звездный (солнечный) тип эволюции протовещества
- •Глава XIV. Строение и эволюция звезд
- •§1. Физика Солнца
- •§2. Диаграмма Герцшпрунга-Рессела
- •§3. Эволюция Солнца и звезд
- •Ядерные процессы в звездах, существенные для ядерного синтеза
- •Глава XV. Ранняя история солнечной системы
- •§1. Структура небулярного облака и межзвездной среды
- •§2. Вихревая теория образования Солнечной системы
- •§3. Аккреция Земли и планет
- •Глава XVI. Географическая оболочка в пространстве и времени
- •§1. Планетарный аспект эволюции географической оболочки
- •§2. Проблема времени и пространства в Метагалактике
- •Уравнение времени
- •Мировое время и Мировое пространство
- •Зависимость времени от энтропии и энтальпии систем
- •Масштаб времени биосистем
- •Масштаб времени социальных систем
- •О сингулярном времени и предельном возрасте Галактики
- •Заключение
- •Послесловие
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Для заметок
- •Физические характеристики планет
- •Значения коэффициентов разложения Гаусса для различных эпох, мэ (по Рикитаки, 1968)
- •Магнитное поле под подводными горами Гренландского моря
- •Интерпретация магнитного поля (т) Балтийского моря
Введение
Планета Земля, как и вся Солнечная система, является прежде всего физическим объектом. Окружающее Землю космическое пространство пронизано веществом и энергией – солнечным и космическим излучением, гравитационными и электромагнитными полями.
Открытая космосу поверхность планеты вместе с покрывающей ее пленкой живого вещества испытывают постоянное воздействие этих внешних и собственных внутрипланетарных сил.
Мир вокруг нас – это мир физических объектов и явлений, разнообразных масс и продуцируемых ими физических полей.
Ядра, атомы, молекулы – это элементы вещества. Их объединения создают макротела от небольших размеров – метеоритов, комет, астероидов до гигантских образований – планет, звезд и их ассоциаций.
Наблюдаемое многообразие масс существует благодаря энергетическим полям взаимодействия между микрочастицами вещества и между макрообъектами (астрономическими массами). Если бы такого взаимодействия не существовало, то мир вокруг нас пребывал бы в рассыпанном на элементы состоянии.
Таким образом, чтобы понять природу планеты Земля, других объектов и физических полей окружающего ее космического пространства, необходимо изучить физику процессов и явлений, лежащих в основе эволюции первичного планетного вещества (протовещества).
Однако современные учебные программы многих географических (впрочем, как и геологических) факультетов России и СНГ не содержат такого курса. Вводный курс «Землеведение» не восполняет этот пробел, так как по-прежнему традиционно строится как изложение суммы знаний частных дисциплин географии (геоморфологии, гидрологии, метеорологии, океанологии, биологии, элементов геологии и др.). Мир Земли как элемент целостной планетарной системы постигается студентами по частям, вне связи с процессами и явлениями внутрипланетарного и космического масштаба. Это невольно делает географическое образование геоцентрическим, замкнутым исключительно на внутриземные проблемы, практически без учета внеземных факторов воздействия на различные компоненты географической среды. Назрела необходимость создания курса, знакомящего студентов-географов с фундаментальными основами физики Земли и окружающего космоса.
Около 10 лет назад автором было издано учебное пособие «Физика Земли, планет и звезд» (Орлёнок, 1991). За прошедшие годы появилось немало новых данных в этой области знаний. Кроме того, работая со студентами и обсуждая образовательные программы в научно-методическом совете по высшему географическому образованию с коллегами, автор укрепился в мысли, что необходимо расширить и углубить названное учебное пособие и переиздать его под названием «Основы геофизики», соответствующему профессиональному блоку образовательного стандарта по специальности «География».
Это фундаментальный курс, в котором раскрывается физическая картина мира Земли и окружающего космического пространства, позволяющая понять особенности эволюции геосфер и их взаимодействие с внеземными процессами и явлениями. Курс следует вводить на 5‑м или 6-м семестрах после того, как студентами будут усвоены дисциплины: землеведение, физика, химия, высшая математика, геология, геоморфология, гидрология и др. Без этого, как показывает многолетний опыт преподавания курса в Калининградском государственном университете, многое в «Основах геофизики» воспринимается студентами с трудом или остается за пределами понимая вообще.
Читаемый на некоторых геологических факультетах курс «Разведочная геофизика» не является адекватным «Основам геофизики». Он является, по существу, одним из направлений общей геофизики, развиваемых в применении к решению практических задач изучения строения земной коры, поиска и разведки полезных ископаемых с помощью физических полей.
Многие разделы учебного пособия были разработаны автором и впервые введены в научное обращение в последние 10 – 15 лет.
Сюда относятся разработка концепции океанизации Земли, теория холодной контракции планеты, выделение и обоснование планетарного и звездного путей эволюции протовещества, новые доказательства геофизического сходства континентальных и океанических структур земной коры, критический анализ геофизического фундамента неомобилизма, история гравитационного взаимодействия системы Земля – Луна и многое другое.
Автор надеется, что с изданием учебного пособия «Основы геофизики» эта важная для географов фундаментальная дисциплина утвердится в учебных программах многих географических и геологических факультетов России и СНГ.
В. В. Орлёнок, доктор
геолого-минералогических наук,
профессор