- •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
геодинамическими движениями, наблюдающимися на разных масштабных уровнях в течение всей 4.2 млрд. летней геологической истории, в том числе и в «твердой» литосфере. Во-вторых, проблема возникновения жизни и развития социума является одновременно и квантовомеханической спиновой, по сути, и макроскопической геофизической вихревой, по содержанию.
Поэтому дальнейший прогресс в развитии научных представлений о вихревых движениях возможен, по-видимому, при условии объединения в рамках геодинамики усилий и квантовой механики и макрофизики. Можно ожидать, что новый наступивший этап развития представлений о вихревых движениях станет последним, заключительным, «переломным» этапом, после которого проблема будет развиваться по «обычной» плавной эволюционной спирали. Представляется, что именно с успешным развитием в дальнейшем представлений вихревой геодинамики будут связаны и новые достижения в Физике Земли.
Гипотеза
Приведенные в книге данные, материалы, обзоры и научные построения показывают, что ротационная вихревая геодинамика является, по сути, таким разделом наук о Земле, в рамках которого естественным образом объединяются представления геологии и законы физики, включая гипотезы зарождения и развития жизни и социума на планете.
На рис. З.1 приведены данные о положении раскручивающейся из северного географического полюса Земли (N) линии максимальных касательных упругих напряжений (а) и вихревая структура с центром в северном полюсе Марса (б). Видно, что оба образования и геометрически и топологически подобны друг другу.
а |
б |
Рис. З.1. Линия максимальных касательных напряжений, определенных по механизмам очагов землетрясений Северной Евразии (а) [Гущенко, 1979] и вихревая структура на полюсе Марса (б) [Whitney, 1979]. N – Северный полюс Земли.
Интуитивно ясно, что топологическое подобие таких разнесенных и находящихся в разных (и «геофизических» и «геодинамических») условиях структур «выражает коренное свойство пространства и времени и имеет, следовательно, фундаментальное значение для познания» заключенного в них физического содержания [Математический…, 1988, с. 582-583]. Земля и Марс вращаются вокруг своих осей с одинаковыми угловыми скоростями: продолжительности дней для этих планет
456
практически одинаковы и составляют 24 часа. Еще большую циклоническую (вихревую) активность имеют планеты-гиганты Юпитер и Сатурн, продолжительности дней для которых составляют около 10 часов. В то же время, отсутствуют данные о циклонической активности атмосферы и вихревых структурах на твердой поверхности планет, вращающихся с малыми угловыми скоростями. Например, Меркурия и Венеры, для которых периоды обращения вокруг своих осей составляют около одного земного месяца и 243 земных дня соответственно (табл. 1.3).
Приведенные данные показывают: интенсивность существующих на планете вихревых движений пропорциональна продолжительности периода ее обращения вокруг своей оси, что позволяет принять следующую гипотезу. Источником «собственного движения» блоков и плит на Земле [Пейве, 1961] или «собственного момента силы» (глава 11, [Викулин, 2003, 2008; Викулин, Иванчин, 1998]) как упругого поля на Земле, так и тектонического поля на Марсе, является их вращение вокруг своих осей. Или, перефразируя уже цитированную выше фразу из работы [Сэффмэн, 2000, с. 17], можно сказать, что интенсивность завихренных движений на планете пропорциональна ее собственному моменту количества движения.
Литература
Викулин А.В. Физика волнового сейсмического процесса. ПетропавловскКамчатский: КГПИ, 2003. 150 с.
Викулин А.В. Мир вихревых движений. Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2008, 230 с.
Викулин А.В., Иванчин А.Г. Ротационная модель сейсмического процесса. Тихоокеанская геология. 1998. Т. 17. № 6. С. 94-102.
Гущенко О.И. Реконструкция поля мегарегиональных тектонических напряжений сейсмоактивных областей Евразии // Поля напряжений и деформаций в литосфере. М.:
Наука, 1979. С. 26-59.
Математический энциклопедический словарь / Ред. Ю.В. Прохоров. М.: Советская энциклопедия, 1988. 847 с.
Пейве А.В. Тектоника и магматизм // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1961. № 3. С. 36-
54.
Сэффмэн Ф.Дж. Динамика вихрей. М.: Научный мир, 2000. 376 с.
Whitney M.I. Aerodinamic and vorticity erosion of Mars: Part II. Vortex features, related systems, and some possible global patterns of erosion // Geol. Soc. America Bull. 1979. Part I. V. 90. P. 1128-1143.
457