- •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
Заключение
География – это наука об окружающей среде. Но эта среда, как показано на страницах этой книги, находится под непрерывным воздействием физических полей, процессов и явлений окружающего Землю космического пространства. Планета является неотъемлемой частью Солнечной системы, которая, в свою очередь, входит в систему объектов Галактики. Поэтому мы приближаемся к необходимости более широкого толкования предмета и задач исследования географической науки. Возможно, мы стоим на пороге создания космогеографии или геокосмографии. В данном аспекте предлагаемый курс «Основы геофизики» мог бы называться «Основы космогеофизики» или «Основы гео- и космофизики», ибо по своему содержанию он далеко вышел за рамки изучения только физики Земли. И это закономерно – ввиду сложности объекта исследований и взаимосвязи его с окружающим космосом.
Однако было бы неправильным выносить новое название в заглавие учебника. Еще предстоит закрепить в географическом образовании полномасштабный курс «Основы геофизики», а уже позже расширять его в космогеофизику или космогеографию. Время подскажет наиболее эффективный путь решения этой проблемы.
Послесловие
Новая книга профессора Калининградского университета В.В.Орлёнка «Основы геофизики» предназначена в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по направлениям «география», «геоэкология», «экология и природопользование».
На протяжении последних десяти лет в учебных планах географических факультетов университетов курс «Основы геофизики» входил наряду с физикой в число обязательных. Однако отсутствие надлежащего учебника затрудняло постановку его во многих вузах страны. Изданное в 1991 г. проф. В.В. Орлёнком учебное пособие «Физика Земли, планет и звезд» могло быть использовано для чтения этого курса, однако в нем отсутствовал большой раздел собственно геофизики. В новом учебнике этот недостаток был устранен.
В учебном пособии содержится много новых данных о геофизической структуре коры земных континентов и океанов, истории планетарной воды, эволюции географической оболочки.
Методологической основой книги служат принципы взаимодействия и направленного развития геосфер. Процессы, происходящие в мантии, во внешнем и внутреннем ядре, непосредственно воздействуют на физические параметры остальных земных оболочек. С другой стороны, давление, плотность и другие характеристики возрастают с глубиной. Эти взаимосвязанные друг с другом процессы оказывают решающее влияние на распределение в земных недрах космохимических элементов и их соединений (Н2, Н2О, SiO2, Al2O3, Fe, FeO и др.)
Направленность эволюции Земли В.В. Орлёнок связывает с радиоактивным распадом долгоживущих изотопов, частичной гравитационной дифференциацией протопланетного вещества, сжатием планеты, с происходящими в ядре и мантии физико-химическими превращениями и приливным трением – важнейшими составляющими теплового баланса. Он убедительно показывает неизбежность направленного развития нашей планеты и ее постепенной океанизации. Сокращение земной поверхности вследствие уменьшения ее объема и сокращения радиуса, полагает автор, ведет к увеличению контрастности рельефа, появлению глубоководных океанических впадин и высокогорных систем на суше.
Гравитационные, магнитные и сейсмические аномалии охарактеризованы с учетом взаимодействий в системе Земля – Луна – Солнце, данных о строении и физике планет Солнечной системы.
Географическая среда, как убедительно показано на страницах учебного пособия, находится под непрерывным воздействием процессов и явлений окружающего Землю космического пространства. Наша планета является неотъемлемой частью Солнечной системы, которая, в свою очередь, входит в систему объектов Галактики. Поэтому автор совершенно справедливо ищет связи между земными и космическими полями и явлениями.
При этом он не пытается безапелляционно навязывать свои, во многом новые, взгляды и бесстрастно представлять геофизические материалы неискушенному читателю. Он не перечисляет факты как данность, что присуще стилю многих учебников, а доказывает и убеждает. Если этого кому-то недостаточно, то каждый может продолжить работу с дополнительной литературой.
Несмотря на сложность содержания учебного материала, каждый, кто будет его изучать, найдет для себя новое и интересное.
В книге нет развернутого описания разнообразных точек зрения на те или иные результаты интерпретации геофизических данных, в частности, о строении земной коры континентов и океанов. Существует обширная литература по этому вопросу. На теоретическом уровне и на основе фактических материалов показывается дискуссионность многих, казалось бы, решенных проблем континентальной и океанической коры. Такой подход заставляет читателя думать, анализировать информацию и самому пытаться найти решение.
Земля и ее космический дом – это прежде всего физические объекты, и изучение их как таковых в учебных программах географического образование представляется весьма важным и своевременным. Учебное пособие позволяет развивать физическое мышление у географов. Физико-математический аппарат книги не выходит за пределы курса «Математического анализа», изучаемого в течение первых двух семестров, и курса физики, читаемого в 3 – 4-м семестрах. С выходом в свет «Основ геофизики» географы получают новый базовый учебник, какого еще не было в системе дисциплин о Земле.
Е.В.Краснов,
д-р геол.-минерал. наук, проф. Калининградского государственного университета