- •ВВЕДЕНИЕ
- •Литература
- •1. МАТЕРИЯ. ДВИЖЕНИЕ
- •Единство природы
- •Иерархия объектов в природе
- •Четыре вида фундаментальных взаимодействий
- •Пространство и время
- •Торсионные поля
- •Вселенная, Галактика, Солнечная система, планеты. Основные гипотезы происхождения и эволюции
- •Основы «холодной» модели происхождения Солнечной системы
- •Модель горячей Земли
- •Вихревая материя Декарта и звездные системы
- •Модель образования Солнечной системы из эндо-галактического вихря
- •Геосолитоны как функциональная система Земли
- •Предмет физики Земли
- •Литература
- •О фигуре реальной Земли
- •Геофизическое обоснование геоида. Сфероид Клеро
- •Фигура и распределение массы внутри Земли
- •Референц-эллипсоид. Эллипсоид Красовского. Международный эллипсоид
- •Понятие о периодах Эйлера и Чандлера, нутации и прецессии, динамическое сжатие
- •Колебания Чандлера и сейсмотектонический процесс
- •Геоид по спутниковым данным. Квазигеоид
- •Земля как 3-осный эллипсоид
- •Литература
- •3. ФИЗИКА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
- •Определение науки сейсмологии. Классификация землетрясений по происхождению, глубине очага и силе. Географическое распределение землетрясений
- •Способы оценки интенсивности колебаний при землетрясениях: макросейсмические шкалы и 12-балльная шкала MSK-64
- •Прогнозирование землетрясений, сейсмическое районирование и сейсмостойкое строительство
- •Землетрясение, его очаг, гипоцентр, эпицентр, эпицентральное расстояние
- •Землетрясения Луны и Марса
- •Энергия землетрясения
- •Магнитуда землетрясения
- •Упругая энергия, выделяющаяся в очаге
- •Энергетический класс
- •Зависимость между размерами очага и количеством выделившейся в нем энергии
- •График повторяемости землетрясений
- •О повторяемости землетрясений
- •Дислокационные теории очага землетрясения
- •Модели сейсмического процесса
- •Литература
- •Основы теории упругости
- •Тензор деформации
- •Основное допущение классической теории упругости
- •Тензор напряжений
- •Энергия деформирования
- •Закон Гука
- •Однородные деформации
- •Адиабатические процессы
- •Продольные и поперечные упругие волны в изотропной среде
- •Поверхностные упругие волны
- •Законы Ферма, Гюйгенса и Снеллиуса
- •Упругие волны в твердых телах и сейсмические волны
- •Развитие сейсмометрических наблюдений
- •Сейсмическая станция
- •Сети сейсмических станций
- •Годографы
- •Траектории волн внутри Земли
- •Анализ данных о скоростях распространения продольных и поперечных волн по радиусу Земли
- •Проявление внешнего и внутреннего ядер Земли в особенностях выхода объемных сейсмических волн на поверхность Земли
- •Состояние слоев вещества Земли по данным сейсмологии. Распределение скоростей и сейсмических волн в земной коре (континентов и океана), типы земной коры (по данным сейсмологии)
- •Земная кора
- •Океаническая кора
- •Континентальная кора
- •Литосфера и астеносфера
- •Сейсмология и глобальная тектоника
- •Литература
- •Обзор развития представлений о моделях Земли
- •Предпосылки создания теории определения плотности
- •Упругость и плотность Земли
- •Распределение упругих модулей с глубиной
- •Давление и ускорение силы тяжести с глубиной
- •Мантия Земли
- •Земное ядро
- •Литература
- •6. ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ
- •Отклонение Земли от состояния гидростатического равновесия
- •Волны геоида
- •Изостазия
- •О моментной природе волн геоида
- •Литература
- •7. ГЕОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ
- •Геомагнетизм и физика Земли
- •История развития представлений о магнитном поле Земли и о магнитных явлениях
- •Элементы магнитного поля Земли
- •Магнитные поля планет
- •Методы исследования магнитного поля Земли
- •Миграция магнитных полюсов
- •Вариации значений магнитного момента Земли
- •Вековые вариации геомагнитного поля
- •Главное магнитное поле Земли. Аномалии геомагнитного поля
- •Магнитные свойства пород. Палеомагнетизм
- •Новая глобальная тектоника
- •Происхождение главного магнитного поля Земли
- •Электрические эффекты
- •Электромагнитные зондирования
- •Геомагнетизм и жизнь. Диапазон магнитных явлений
- •Глобальные магнитные аномалии как самоорганизующаяся система токовых контуров в ядре Земли
- •Литература
- •8. ТЕПЛОВОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ
- •Общие сведения о тепловом балансе Земли
- •Определение теплового потока и геотермического градиента на континентах и в океане
- •Связь теплового потока с основными структурами земной коры
- •Механизмы переноса тепла в Земле
- •Способы оценки температуры в земной коре
- •Температура в мантии
- •Температура в ядре Земли
- •Обобщенная температура по радиусу Земли
- •Новые данные о тепловом поле Земли
- •Литература
- •9. РЕОЛОГИЯ ЗЕМЛИ, ПРИРОДА ЕЕ ОСНОВНЫХ СЛОЕВ И РАЗДЕЛЯЮЩИХ ИХ ГРАНИЦ
- •Хроника появления и развития основных представлений физики вязкоупругих тел и их применение к веществу Земли
- •Среда в физике Земли
- •Процесс ползучести и его феноменологическое описание
- •Зависимость между напряжением и деформацией для некоторых реологических сред
- •Реология Земли
- •Вещество Земли в условиях высоких давлений и температур
- •Природа и характер границы Мохоровичича между земной корой и мантией
- •Происхождение земной коры, гипотезы дифференциации, зонной плавки и океанизации
- •Строение мантии
- •Ядро Земли
- •Литература
- •10. РОТАЦИИ ВО ВСЕЛЕННОЙ
- •Вращательное движение как характерное свойство пространства-времени Вселенной
- •Вращательное движение в геологии
- •Вращательное движение как характерное свойство пространства-времени Вселенной
- •Структура пространства-времени
- •Новый диалог с Природой
- •Литература
- •11. ЭЛЕМЕНТЫ ВИХРЕВОЙ ГЕОДИНАМИКИ
- •О терминологии
- •Геология и время
- •Время и энтропия
- •Хронология фанерозоя
- •Резюме
- •Еще раз о вихрях в геологии
- •Моментная природа геодинамического процесса
- •Взаимодействие землетрясений
- •Колебания Чандлера
- •Ротационно-упругие волны
- •Физическая модель геологической среды
- •Дальнодействие
- •Уравнение движения однородной цепочки взаимодействующих блоков (на примере окраины Тихого океана)
- •Свойства решений
- •Характерная скорость процесса
- •Энергия сейсмического процесса
- •О связи вулканизма и сейсмичности
- •Волновая геодинамика
- •О вращательном движении тектонических плит
- •Энергия тектонического процесса
- •Сейсмичность, вулканизм и тектоника как составные части волнового геодинамического процесса
- •Что же такое землетрясение и его очаг?
- •Литература
- •12. ГЕОЛОГИЯ И МЕХАНИКА
- •Форма Земли и геодинамика
- •Парадокс Эверндена
- •Оценки М.В. Стоваса
- •Форма Земли и ее строение: новые подходы
- •Новая модель геоизостазии
- •Роль землетрясений в минимизации гравитационной энергии
- •Высота геоида
- •Замечание по поводу сжатия Земли
- •Принцип минимизации энергии
- •Механизмы реализации принципа минимизации
- •Процесс самоорганизации
- •Распределение плотности
- •Вихревые структуры
- •Новые данные и нестыковки
- •Начальный ньютоновский этап
- •Этап Якоби
- •Этап Дирихле
- •Современный этап
- •Литература
- •Суть проблемы геомагнетизма
- •Нестыковки
- •Бароэлектрический эффект и электромагнетизм планет
- •Резюме
- •Литература
- •14. ГЕОЛОГИЯ И ВРЕМЯ (продолжение)
- •Геология и жизнь
- •Суть проблемы
- •Обзор представлений о развитии концепции времени
- •Узловые моменты
- •Резюме
- •Литература
- •Общий обзор
- •Древний период
- •Эллада, древние Китай и Индия
- •Средние века
- •Эпоха возрождения
- •Разделение натурфилософии на естественные науки
- •Революция в естествознании
- •Современный период
- •Развитие представлений об эфире, вакууме, торсионных полях, информации и сознании
- •Древний период
- •Эллада, древние Китай и Индия
- •Средние века
- •Эпоха Возрождения
- •Разделение натурфилософии на естественные науки
- •Революция в естествознании
- •Современный период
- •«Неизбежность странного мира»
- •Литература
- •Гипотеза
- •Литература
- •Оглавление
описании явлений выступает, если в качестве тела отсчета брать свободно движущиеся тела. Такие системы отсчета называют инерциальными.
В инерциальных системах отсчета всякие свободно движущиеся объекты движутся равномерно и прямолинейно. Инерциальных систем отсчета можно выбрать сколько угодно, и все они будут относительно друг друга двигаться по инерции.
Нет критерия, благодаря которому мы могли бы предпочесть одну инерциальную систему отсчета другой, также инерциальной. Все инерциальные системы отсчета являются физически эквивалентными, и опыт это подтверждает.
Какое бы физическое явление ни рассматривалось, с точки зрения любых инерциальных систем отсчета оно выглядит совершенно одинаковым. Это означает, что
математическая формулировка законов природы должна быть таковой, чтобы она не менялась при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Это положение в физике именуют принципом относительности.
Из-за существования принципа относительности физические законы обладают особым совершенством, связанным с их симметрией по отношению к выбору инерциальных систем отсчета. Требования указанной симметрии играют немаловажную эвристическую роль при поисках количественных соотношений, описывающих явления в новой области исследований.
Торсионные поля
1.От И. Ньютона до А. Эйнштейна. Описанные выше свойства пространства, времени и материи основаны на представлениях физики, которая, как известно, выделилась из естествознания (натуральной философии) в самостоятельную науку в XVII в. основополагающими работами Г. Галилея и И. Ньютона. До начала ХХ в. физика опиралась на сформулированные И. Ньютоном представления об абсолютном и однородном и пространстве и времени, которые существуют независимо друг от друга. В рамках построенной А. Эйнштейном теории относительности пространство и время оказались взаимосвязанными, кривизна (неоднородность) пространства-времени определяется количеством сосредоточенной в нем массы. В соответствии с такими физическими представлениями анализ многочисленных геологических временных шкал, которые, как известно, являются неоднородными (подробнее см. главы 11 и 14), показывает: Земля в течение всей своей более чем 4 млрд. летней геологической жизни в своем движении вокруг центра Галактики вместе со всей Солнечной системой неоднократно должна была проходить вблизи сильных гравитационных полей.
2.Теория эфира - вакуума. Есть все основания полагать, что идеи эфира были широко распространены достаточно давно, они присутствуют во всех мировых религиях [Ацюковский, 2003, с. 46-48], формирование основ которых происходило с течение нескольких тысячелетий до н.э. [Элиаде, 2001, 2002; Крывелев, 1988]. В философию и естествознание концепция эфира была введена в VI в. до н.э. Анаксимандром в виде первоначала – «апейрона» - единой вечной неопределенной материи, порождающей бесконечное многообразие сущего. Анализ всего многообразия данных показывает (см. главу 15), что концепция эфира сопровождает развитие естествознания от древнейших времен до настоящего времени [Ацюковский, 2003, с. 71-73]. Разработанные различными авторами картины мира и многочисленные физические теории правильно предполагали существование в природе мировой среды – эфира, являющегося основой строения вещества и носителем энергии физических полей и взаимодействий. Имеются прямые экспериментальные доказательства, свидетельствующие о наличии в околоземном пространстве «эфирного ветра» и об его газоподобной структуре.
Близким эфиру в современной физике является понятие физического вакуума, экспериментальным подтверждением существования которого является эффект Х. Казимира (1909 - 2000), который является результатом действия ненаблюдаемого поля в
19
состоянии физического вакуума и проявляется как притяжение двух незаряженных близкорасположенных пластинок [Павленко, 2005, с. 816-817]. Теория физического вакуума в значительной степени изменяет наши представления о мире [Физический, 1983,
с. 61; Шипов, 2002].
Согласно теории А. Эйнштейна физический вакуум – это пустое (без материи) пространство-время, обладающее упругими свойствами. Это свойство проявляется тогда, когда в пустое пространство помещается некая масса. Вакуумные уравнения А. Эйнштейна являются чисто геометрическими и не содержат никаких физических констант. Вакуум же П. Дирака, основателя квантовой электродинамики, представляет собой некоторое латентное (скрытое) состояние электронов и позитронов. В среднем вакуум не имеет ни массы, ни заряда, ни каких-либо других физических характеристик. Однако в малых пространственных областях вакуума значения физических характеристик могут стать отличными от нуля – вакуум флуктуирует. Образно говоря, вакуум П. Дирака в малых пространственно-временных областях похож на «кипящий бульон», состоящий из элементарных частиц. Поэтому в квантовой теории возникло представление о физическом вакууме как о тоже упругой «квантовой жидкости», находящейся в вечном движении.
Для физиков важным оказался вопрос, как объединить уравнения, которые описывают вакуум Эйнштейна и вакуум Дирака с тем, чтобы иметь более правильное представление о нем. В этом вопросе мнения физиков в конце 20-х – начале 30-х гг. ХХ в.
– в период окончательного становления квантовой механики, резко разделились [Шипов, 2002, с. 22-24], и, тем самым, определили начало глубокого кризиса в физике, который продолжается до настоящего времени.
3. Поля кручения. При описании свойств физического вакуума главная трудность состоит в том, чтобы найти новый физический принцип весьма общего характера, который бы отражал суть настоящего момента развития физической теории и который бы позволил описать вакуум Эйнштейна и вакуум Дирака в рамках единых представлений. Такой принцип – всеобщий принцип инерции - был найден Г.И. Шиповым [Шипов, 2002], которым было показано, что «именно кручение пространства порождает поля инерции и спиновые свойства материи» [Дмитриевский, Володин, Шипов, 1993, с. 72-75]. В рамках вакуумного подхода, опирающегося на принцип инерции, была построена новая геодинамика и физика Земли [Дмитриевский, Володин, Шипов, 1993]. В результате оказалось, что «характерные движения в полях инерции приводят к различным типам вихревых и винтовых структур» [Дмитриевский, Володин, Шипов, 1993, с. 3-4].
Данные, полученные в последние десятилетия, убедительно показывают, что выделяемые по материалам геологических, геофизических, вулканических и геодинамических полевых и инструментальных наблюдений вихревые структуры являются достаточно характерными для поверхности Земли образованиями [Вихри, 2004; Ротационные, 2007]. Это позволяет предположить, что источником таких вихревых движений, повсеместно в течение всех геологических эпох на поверхности Земли в геодинамических и геофизических полях, являются именно макромасштабные поля кручения. Таким образом, второй причиной, которая может течение времени сделать неравномерным, являются сильные (интенсивные) поля кручения.
Как видим, геологические и геофизические данные, охватывающие гигантский интервал времени по продолжительности равный одной трети – половине всей жизни Вселенной, могут оказаться полезными и даже решающими при разрешении кризиса в физике и выборе возможный путей выхода из него.
20