2.4.1.2. Гравитационное поле бг-12 27.09.12

Такое поле свойственно любому планетному телу. Основные параметры

его зависят от массы планеты. Гравитационное поле у Земли, как и у лю-бой планеты, не вполне однородно. Сила тяжести в разных местах по-верхности Земли неодинакова. Отклонения от расчетного среднего зна-чения называют аномалиями - положительными и отрицательными. Их распределение зависит от глубинного строения Земли. Поэтому изуче-ние аномалий позволяет понять закономерности этого строения.

2.4.1.3. Тепловое поле

Связано с энергией глубинных процессов внутри Земли. Его структура

также неоднородна. Это связано в первую очередь с тем, что существует два различных механизма переноса тепла из глубинных частей Земли к поверхности – кондуктивный и конвективный. При кондуктивном пере-носе происходит только передача тепловой энергии от более нагретых частей тела к менее нагретым, без перемещения самого вещества-тепло-носителя. При конвективном переносе нагретые массы, как более лёгкие, поднимаются к поверхности, а относительно холодные опускаются вниз. Конвективный перенос тепла на порядок более эффективен по сравнению с кондуктивным. Кроме того, кондуктивный перенос протекает относительно равномерно по всему объёму планеты, а конвективный сосредоточен в местах, где функционируют восходящие потоки глубинного вещества.

Поэтому количественная характеристика параметров теплового поля

Земли величина – величина теплового потока – значительно изменчива.

Средние значения должны быть характерны для тех участков поверх-ности, где на глубинах основной формой является кондуктивный перенос. Над восходящими потоками глубинного вещества закономерно возникают положительные аномалии величины теплового потока. Над нисходящими - отрицательные.

Поэтому вариации распределения теплового потока на поверхности в определённой мере позволяют судить о процессах, протекающих в нед-рах нашей планеты.

2.5. Источники знаний о глубинном строении Земли

Непосредственное наблюдение земных недр возможно только до глубин около десятка километров. Таков порядок глубин, достигнутых при бурении самых глубоких исследовательских скважин (максимум – более 12 км, до которого пройдена Кольская сверхглубокая скважина). Достичь большей глубины наблюдений современные технические сред-ства не позволяют.

Тем не менее, прямые данные о вещественном составе возможны для

глубин до нескольких десятков километров. Хотя никакие шахты и сква-жины таких глубин не достигли, но существуют геологические процес-сы, в результате которых включения и целые блоки глубинного вещества могут оказаться на поверхности Земли и становятся доступны непосред-ственному наблюдению.

Для исследования ещё больших глубин возможны только косвенные методы:

1. Теоретическое моделирование

Суть методов заключается в вычислении физических параметров (тем-ператур, давлений и т.д.), которые должны существовать на различных глубинах, и расчётах свойств, которые должно иметь вещество при та-ких условиях.

2. Геофизические методы – изучение физических полей (гравитацион-ного, теплового, магнитного), а также распространения внутри планеты сейсмических волн. Наибольшую роль в реконструкции глубинного

строения Земли сыграли сейсмические методы, внедрение которых нача-лось в конце XIX в. С тех пор сейсмические исследования глубинного строения продолжают неуклонно расширяться, а их методика – совер-шенствоваться.

Основа сейсмических методов в том, что при любом землетрясении через всю толщу планеты распространяются сейсмические волны – вы-званные сотрясением колебания. Наблюдая за распространением волн по различным направлениям можно судить о свойствах вещества на любых глубинах. В первую очередь – о плотности вещества: от этого параметра в наибольшей мере зависит скорость распространения сейсмических волн. Кроме того, надёжно устанавливается тип агрегатного состояния, в котором находится вещество (твёрдое оно или жидкое). Дело в том, что имеются два типа сейсмических волн, колебания в которых распространяются различным способом:

- продольные волны (частицы колеблются вдоль направления распрос-транения волны);

- поперечные (колебания совершаются в поперечном направлении).

И оба типа волн распространяются только через твёрдое вещество. Таким образом, наблюдения над распространением сейсмических волн позволяет выявлять участки, сложенные веществом с разными свойства-ми, а также поверхности, на которых наблюдаются резкие изменения свойств вещества, явления преломления и отражения сейсмических волн. Особенно много информации получено за последние годы в резу-льтате создания густой планетарной сети сейсмических станций, данные с которых мгновенно поступают в мощные быстродействующие компьютеры и, в результате обработки методами компьютерной томографии, представляются в виде очень детальной объёмной картины.

3. Экспериментальное моделирование глубинных процессов. То есть, создание в лабораторных условиях основных параметров (температур, давлений), существующих на тех или иных глубинах, и изучение ре-ального поведения различных природных веществ при этих условиях.

Такое моделирование является технически очень сложным, и широкое применение этих методов началось лишь с 50-60-х гг. ХХ века. Но уже за это время, благодаря экспериментальному моделированию геологи смогли намного лучше понять суть различных природных процессов, протекающих в недрах Земли на глубинах в сотни километров. К сожа-лению, воспроизведение в лабораториях условий, существующих на больших глубинах, невозможно: мы не имеем материалов, которые на земной поверхности могли бы выдержать такие температуры и давления.

4. Изучение метеоритного вещества, о чём уже сказано выше. Это поз-воляет понять общие тенденции эволюции вещества в недрах планетных тел.