- •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
Узловые моменты
Казалось бы, какое отношение имеют тяготение, изменяющее темп течения времени, кванты – объекты микромира и вся Вселенная, подчиняющаяся квантовым законам в момент своего зарождения и законам макрофизики в настоящее время, к макропроявлениям геологии, геодинамическим и геофизическим моделям, включая появление жизни, ее эволюцию и социум? Самое непосредственное!
Во-первых, неоднородность течения времени находит свое подтверждение в геологии, геохронологические шкалы которой, по сути, являются «неравномерными». В таком случае палеобиологическое, биохронологическое, радиометрическое, магнитометрическое, палеоклиматическое и другие [Круть, 1978, с. 86-93] времена, с помощью которых датируются хронологические периоды геологического времени, разделяемые стратиграфическими разделительными плоскостями [Флинт, 1978, с. 34-47], также являются неоднородными. Неоднородное течение геологического времени может быть связано, например, с прохождением Земли в составе Солнечной системы в разные геологические эпохи областей Галактики как с разной напряженностью гравитационного поля, так и, в соответствии с принципом Маха, под влиянием разных по величине центробежных сил.
Важность ротационного и космического факторов для геодинамики в настоящее время считается общепризнанным [Вихри, 2004; Ротационные, 2007] и обсуждается в работе [Хаин, Ломизе, 2005, с. 546-553].
Вэтой связи следует отметить, что история геологии располагает убедительными фактами, необходимыми для познания обратимости и необратимости, цикличности и направленности. Решение этих проблем имеет значение не только для геологии, но и для естествознания в целом. Абсолютная шкала геологического времени оказалась бы очень важной, например, для астрономов, так как существенно прояснила бы вопрос, связанный
сгалактической орбитой Солнца. О важности союза между геологами и астрономами писал академик Д.В. Наливкин: «Земля является частью Вселенной и поэтому крупные события, происходившие в Солнечной системе и Галактике, влияли на ее развитие и строение. Масштаб геологического времени близок к масштабу Вселенной. Геологи владеют летописью, в которой записаны события истории Земли, а также и Вселенной. Поэтому астрономы иногда обращаются к ним за справками. Жаль, что это бывает нечасто». Проблемы времени в геологии и звездной астрономии во многом идентичны, но, если первую можно решать, ограничиваясь Галактикой, то проблему времени звездных систем следует изучать, поднявшись на более высокую иерархическую ступень [Шпитальная, Заколдаев, Ефимов, 1991].
Во-вторых, последние десятилетия изучение и геологии и геофизики с точки зрения квантовых эффектов становится делом вполне обычным. Интенсивно разрабатываются квантовая геодинамика, квантовая сейсмотектоника, релятивистская геодинамика и другие направления, в основе которых, следует отметить, заложены вихревые движения [Вихри, 2004; Ротационные, 2007]. Проблемы нелинейной геологии, их связь с реальными физическими системами и возможность математического описания
впределах длительного временного интервала подробно обсуждается в заключительном разделе монографии Н.В. Короновского [2006, с. 493-513].
Вработе [Бембель, Мегеря, Бембель, 2003] основным объектом исследования являются геосолитоны, которые, по мнению авторов, представляют собой «основные» кирпичики не только функциональной системы Земли, но и Вселенной, в целом. При этом, концепция геосолитонов, являясь основой методики, достаточно хорошо работает на практике - обеспечивает высокую надежность при геологоразведке месторождений углеводородов. Как в этой связи не вспомнить слова нобелевского лауреата автора кварковой теории М. Гелл-Мана о квантовой механике, которую мы до конца не понимаем, но на практике научились хорошо использовать!
397
Более того, проведенный в работе [Викулин, Мелекесцев, 2007] анализ убедительно демонстрирует тесную взаимосвязь между физическими концепциями пространства, времени и движения и протекающими на Земле геодинамическими процессами, с одной стороны, и возникновением жизни – с другой. В рамках такого подхода, фактически, становится возможным объединить описание живых (квантовый биохимический процесс в ДНК, белках и клетках) и неживых (движения геофизических квазичастиц – солитонов) проявлений в рамках единого процесса, который, по сути, является близким квантовому состоянию Вселенной сразу после Большого взрыва.
В-третьих, имеются основания полагать, что вся динамика Солнечной системы, а, значит, и ритм течения геологического времени, определяется ее моментной структурой. Действительно.
Ритмы (своеобразные «кванты» времени), кроме отмеченных выше в астрономии и геологии, изучаются также в биологии, социологии, политэкономии и практически во всех остальных науках. Причем интерес к ним растет. «Гармония сфер» была популярна в Древние и Средние века. В Новое время изучение связи «Космос-Земля-Человек» начал в XVIII веке Г. Гершель (влияние активности Солнца на урожайность в Англии и цены на пшеницу). Спустя век, астроном-любитель С. Швабе в 1843 г. объявил об открытии цикла солнечной активности продолжительностью около 11 лет [Ньюкирк, Фрейзиер, 1983], а У.С. Джевонс установил статистическую связь между этим циклом и погодой, сельхозпроизводством и экономическими кризисами [Черкасов, Романовский, 2003]. Влияние солнечной активности на биосферу вообще было установлено А.Л. Чижевским в 1915 г. [Беневоленский, Вознесенский, 1981].
Уникальный широкомасштабный сбор хронологических данных об аномальных явлениях в природе и социуме Сибири и Монголии позволил показать всеобъемлющее влияние солнечной активности на все явления (включая социум и крупные импакторы), что происходит на Земле [Леви, Задонина, Бердникова и др., 2003; Задонина, 2007; Задонина, Леви, Язев, 2007]. И, наконец, было показано, что 11-летняя цикличность солнечной активности обусловлена не собственной внутренней динамикой Солнца как звезды, а сложной моментной динамикой всей Солнечной системы. Такая вихревая динамика солнечных пятен, в основном, определяется Юпитером и Сатурном, которые в сумме «обладают» около 90% всего собственного и орбитального моментов Солнечной системы (глава 10, раздел «Новый диалог с Природой»; см. также [Пономарева, 2007]).
В-четвертых. Анализ вариаций количества комет и крупных импакторов (падений крупных космических тел на поверхность Земли) также обнаруживает корреляцию с величиной солнечной активности [Задонина, Леви, Язев, 2007]. Это позволило авторам предложить свою гипотезу, объясняющую феномен такой взаимосвязи. Согласно этой гипотезе, Солнечная система в своем движении вокруг центра Галактики периодически погружается в газопылевые облака (и, добавим, проходит вблизи других звездных систем) и подвергается воздействию распространяющихся в их пределах ударных волн (и, добавим, полей тяготения звездных систем).
Другими словами, гипотеза [Задонина, Леви, Язев, 2007], дополненная нами, позволяет предположить наличие взаимосвязи между солнечной активностью и/или моментной структурой Солнечной системы, с одной стороной, и процессами, протекающими в Галактике – с другой. Тогда становится понятным, почему, согласно учению В.И. Вернадского «жизнь вообще – а человека в особенности – есть явление космическое и что разум человека – мощная космическая сила» [Вернадский, 1991; Русский, 1993].
398
Резюме
Приведенные данные показывают наличие тесной взаимосвязи между концепциями пространства, времени, энергии и энтропии, с одной стороны, и геологическими процессами, включая жизнь, социум и импакторы, тесно связанными с явлениями в Галактике – с другой.
Таким образом, при построении геологических теорий, геодинамических моделей и их интерпретации необходимо четко осознавать те трудности, которые неявным образом «зашиты» в концепции геологического времени – такой, на первый взгляд, очевидной и такой, на самом деле при более детальном рассмотрении, сложной и многоплановой.
Литература
Бембель Р.М., Мегеря В.М., Бембель С.Р. Геосолитоны: функциональная система Земли, концепция разведки и разработки месторождений углеводородов. Тюмень: Изд-во
«Вектор Бук», 2003. 344 с.
Беневоленский В., Воскресенский А. Почему «исчезает» влияние солнечных пятен? // Наука и жизнь. 1981. № 7. С. 8-9.
Быков Д. Ряд волшебных изменений // GEO. 2005. № 2. С. 62-74. Вариационные принципы механики. Сборник статей. М.: Физматлит, 1959. 932 с. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. М., 1975.
Вернадский В.И. Научная мысль как планетное явление. М.: Наука, 1991. 271 с. Викулин А.В. Хроника развития естественнонаучных представлений о ротационных
и вихревых движениях // Вестник КамчатГТУ. 2007. Вып. 6. С. 64-77.
Викулин А.В., Мелекесцев И.В. Вихри и жизнь // Ротационные процессы в геологии и физике / Ред. Е.Е. Милановский. М.: ДомКнига, 2007. С. 39-101.
Вихри в геологических процессах / Ред. А.В. Викулин. Петропавловск-Камчатский: ИВГиГ ДВО РАН, 2004. 297 с.
Гвай И.И. О малоизвестной гипотезе Циолковского. Калуга: Книжное изд-во, 1959.
247 с.
Геологический словарь. Т. 1. М.: Недра, 1978. 487 с.
Задонина Н.В., Леви К.Г., Язев С.А. Космические опасности геологического и исторического прошлого Земли. Анализ временных рядов. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2007. 77 с.
Земля. Введение в общую геологию. Т. 1 / Дж. Ферхуген, Ф. Тернер, Л. Вейс. К. Вархавтиг, У. Файф. М.: Мир, 1974. 392 с.
Леви К.Г., Задонина Н.В., Бердникова Н.Е. и др. 500-летняя хронология аномальных явлений в Сибири и Монголии. Иркутск: ИГТУ, 2003. 384 с.
Конструкции времени в естествознании: на пути к пониманию феномена времени. Часть I. Междисциплинарное исследование. М.: Изд-во МГУ, 1996.
Короновский Н.В. Общая геология. М.:КДУ, 2006. 528 с.
Круть И. Введение в общую теорию Земли. Уровни организации геосистем. М.:
Мысль, 1978. 368 с.
Ньюкирк Г., Фрейзиер К. Цикл солнечной активности // Физика за рубежом. Сборник научно-популярных статей. М.: Мир, 1983. С. 204-234.
Ньютон И. Математические начала натуральной философии. М-Л.: Изд-во АН
СССР, 1936. 591 с.
399
Пономарева О.В. О механизме возмущения периодического движения полюса Земли планетами солнечной системы // Материалы ежегодной конференции, посвященной дню вулканолога. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2007. С. 202-213.
Рейхенбах Г. Направление времени. М.: Едиториал УРСС, 2003. 360 с. Ротационные процессы в геологии и физике / Ред. Е.Е. Милановский. М.:
ДомКнгига, 2007. 528 с.
Русский гений (Из дневников и писем акад. В.И. Вернадского) // Наука и жизнь. 1993. № 6. С. 2-5.
Симаков К.В. Введение в теорию геологического времени. Становление. Эволюция. Перспективы. Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 1999. 556 с.
Тимашев С.Ф. О базовых принципах «нового диалога с природой» // Проблемы геофизики XXI века: в 2 кн. Кн. 1. / Ред. А.В. Николаев. М.: Наука, 2003. С. 104-141.
Уиллер Дж. Квант и Вселенная // Астрофизика, кванты и теория относительности.
М.: Мир, 1982. С. 535-558.
Флинт Р. История Земли. М.: Прогресс, 1978. 358 с.
Черкасов Р.Ф., Романовский Н.П. Ритмы природные – ритмы социальные // Геологические этюды. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2003. С. 85-91.
Чернин А.Д. Физическая концепция времени от Ньютона до наших дней // Природа. 1987. № 8. С. 27-37.
Хаин В.Е. Вторая молодость древней науки // Природа. 1987. № 1. С. 20-35.
400