Lakas ng Daigdig

Mcooker: pinakamahusay na mga recipe Tungkol sa agham

"Oh, kung ito din, masyadong mabigat na katawan ang natunaw, natunaw, naging hamog!" Ang bantog na geopisiko sa Ingles na si Harold Jeffries ay kumuha ng mga salitang ito ng Hamlet bilang isang epigraph sa isa sa mga kabanata ng kanyang libro "Earth".

Sa katunayan, ano ang mangyayari sa Earth kung ito ay naging likido? Alam mula sa pang-araw-araw na karanasan na ang mga solido ay nawawala ang kanilang hugis kapag natunaw, maaari nating asahan na mangyari ang parehong sa Earth. Ngunit sa totoo lang hindi ito mangyayari. Sa mga bagay na pinagtutuunan natin sa praktikal na buhay, ang kakayahang mapanatili ang hugis ay sanhi ng mga puwersang kumikilos sa pagitan ng mga malapit na atomo. Pero ganun "Sobra sa timbang" katawan, tulad ng Earth, ang puwersang gravitational ay nagsisimula ring maglaro ng isang mahalagang papel, kung saan ang buong masa ng Earth ay umaakit sa bawat isa ng mga maliit na butil. Tiyakin nito, sa pangunahing, ang pagpapanatili ng kasalukuyang hugis ng Earth, kahit na ang ating planeta ay naging isang likidong katawan. Dahil dito, kapag kinakalkula ang mga pagpapapangit ng Earth at tinatasa ang lakas nito bilang isang buo (at hindi indibidwal na mga sample ng bato), kinakailangang isaalang-alang ang parehong nababanat na mga katangian ng sangkap ng Earth at ang epekto ng grabidad dito.

Pinag-aaralan ng mga laboratoryo ang mga mekanikal na katangian ng mga bato na kinuha mula sa panlabas na layer ng Earth na ilang kilometro lamang ang kapal. Ang layer na ito ay nakakaapekto sa lakas ng Earth bilang isang kabuuan ng kaunti pa kaysa sa isang manipis na layer ng pintura na inilapat sa ibabaw nito nakakaapekto sa lakas ng isang bola na metal.

Ang impormasyon tungkol sa mas malalim na mga layer ng Earth ay ibinibigay sa amin pangunahin sa pamamagitan ng pag-aaral ng paglaganap ng mga seismic alon. Hindi nakakagulat na tinawag ng Academician B. B. Golitsyn ang lindol na isang parol, na, sandaling kumikislap, ay pinapayagan kaming makita ang loob ng Earth. Ngunit, pagbuo ng paghahambing na ito, dapat nating sabihin na ang ilaw ng tulad ng isang parol ay lumubog sa lalim na 2,900 km mula sa ibabaw ng Daigdig. Nasa ibaba ang core ng Earth, kung saan ang mga longhitudinal seismic na alon lamang ang dumadaan.

Kaya, upang masuri ang lakas ng Daigdig bilang isang kabuuan, kinakailangang isaalang-alang ang problema ng mga pagpapapangit at pag-stress ng isang gravitating ball, na binubuo ng isang hindi masinsinang nababanat na shell at isang core. Paano maituturing na kilala ang density at nababanat na mga katangian ng shell na may lalim. Na patungkol sa core, ang isa ay dapat magsimula sa mga pagpapalagay. Sa gayon, natural na ipalagay na ang core, posibleng maliban sa gitnang bahagi nito, ay nasa isang likidong estado, dahil ang transverse seismic waves ay hindi dumaan dito. (Tandaan na ang teorya ng likido ng likido ng Daigdig ay isinasaalang-alang kahit bago pa ang paglitaw ng seismology. Ngunit pagkatapos ay pinabulaanan ito, sapagkat pinaniniwalaan na ang shell ng Earth ay may ilang mga kilometro o sampu-sampung kilometro lamang ang kapal, at tulad ng isang shell na may isang ang likidong likido, tulad ng ipinakita ni W. Thomson, ay masisira ng pagtaas ng tubig sa core.)

Lakas ng Daigdig Upang subukan ang mga pagpapalagay tungkol sa mga pag-aari ng nukleus, natural na lumipat sa karanasan. Ngunit anong uri ng karanasan ang maaari nating pag-usapan kapag nakikipag-usap tayo sa isang katawan na may kasing laki ng Earth? Sa katunayan, upang masubukan ang lakas ng anumang produkto, ang isang sample ng produktong ito ay inilalagay sa isang espesyal na makina, nakaunat dito, baluktot o pinisil. Sa kasong ito, ang parehong inilapat na pwersa at ang pagpapapangit ng sample ay naitala. Ngunit wala kaming pagkakataon, sa aming paghuhusga, na maglapat ng mga puwersa sa Earth na sapat upang baguhin ang hugis nito kahit bahagyang. Dapat tayong makuntento sa kung ano ang ibinibigay mismo ng kalikasan.

Ang mga puwersang nakakabit ay patuloy na kumikilos sa Earth, na inuunat ito kasama ng mga tuwid na linya na kumukonekta sa gitna ng Earth sa mga sentro ng Buwan at Araw. Ang ibabaw ng Earth ay baluktot sa ilalim ng pagkarga ng mga masa ng hangin sa mga lugar na may mataas na presyon ng atmospera. Ang lahat ng mga maliit na butil ng Daigdig ay apektado ng isang sentripugal na puwersa na nakadirekta patayo sa axis ng pag-ikot ng Earth.Malinaw na ang direksyon ng puwersang ito ay magbabago kung ang posisyon ng axis ng pag-ikot sa katawan ng Earth ay nagbago. At ang katotohanan na ito ay totoong nangyayari ay itinatag sa pagtatapos ng huling siglo.

Ang kalalakihan at direksyon ng mga puwersa sa itaas ay maaaring kalkulahin. Kung kukuha tayo ng anumang modelo ng Earth, kung gayon mahahanap din natin ang teoretikal ng pagpapapangit ng Earth kapag ang mga puwersang ito ay inilalapat dito, halimbawa, upang makalkula kung paano magbabago ang distansya ng iba't ibang mga punto ng ibabaw ng lupa mula sa gitna nito.

Kunin natin, halimbawa, ang lakas ng pagtaas ng tubig, na, tulad ng nasabi, ay umaabot sa Daigdig kasama ang isang tuwid na linya na kumukonekta sa gitna nito O sa gitnang L ng nakakagambalang ilaw: ang Buwan o Araw. Sa ilalim ng impluwensya nito, ang ibabaw ng Daigdig, kung ito ay isang regular na globo ng radius R, ay kukuha ng isang ellipsoid ng rebolusyon na may semi-pangunahing axis na nakadirekta kay L. Ipagpalagay natin na nakalkula natin kung ano ang pagkakaiba ng - Ang R ay katumbas ng para sa modelong ito. Pagkatapos ay mahahanap natin ang pagbabago sa haba ng radius ng vector p ng anumang punto sa ibabaw ng mundo.

Maliit ang mga pagbabagong ito. Para sa wala sa mga teoretikal na isinasaalang-alang na mga modelo ng Daigdig, ang maximum na pagbabagu-bago sa haba p sa ilalim ng pinagsamang impluwensya ng Buwan at Araw ay hindi umabot sa isang metro. Malinaw na ang mga naturang pagbabago ay hindi masusukat nang direkta.

Bakit kailangan nating lumikha ng isang "walang timbang" na karagatan? Oo, dahil ang pagbago ng tubig sa tunay na karagatan ay medyo kumplikado ng hindi pangkaraniwang bagay: humantong ito sa mga pagbabago sa gravitational na potensyal ng Earth mismo. Ang nababanat na mga deformation ng Earth ay nagbibigay ng isang katulad na epekto. Ang ratio ng pagbabago sa gravitational na potensyal ng Earth sa panlabas na potensyal, ang pagbabagong ito na sanhi nito, ay sinasagisag ng simbolo k. Ang mga parameter na h at k ay tinatawag na mga numero ng Pag-ibig, pagkatapos ng English geophysicist na unang nagpakilala ng mga parameter na ito upang makilala ang mga mekanikal na katangian ng Earth bilang isang buo. Ito ang mga parameter na ito na kinakalkula nang teoretikal para sa iba't ibang mga modelo ng Earth; sinusubukan nilang matukoy ang mga ito mula sa pagsusuri ng mga obserbasyon ng iba`t ibang mga phenomena. Ano ang mga phenomena na ito? Listahan natin ang pinakamahalaga sa kanila:

Pangmatagalang pagtaas ng tubig sa mga karagatan at lawa.
Ang mga vibration ng linya ng plumb na may kaugnayan sa crust ng lupa, na sinusunod gamit ang mga pahalang na pendulo.
Ang mga pagkakaiba-iba ng gravity sa lakas na sinusunod sa gravimeter.
Mga pagtaas ng tubig sa mga reservoir sa ilalim ng lupa.
Ang mga pagbabago sa mga guhit na distansya sa pagitan ng mga puntos sa ibabaw ng lupa, sinusukat sa mga extensiometro.
Pagbabagu-bago ng talon sa latitude at longitude, na pinag-aaralan ng mga pamamaraang pang-astronomiya.
Ang paggalaw ng axis ng pag-ikot ng Daigdig sa kalawakan (pagbibigay ng nutrisyon).
Ang paggalaw ng axis ng pag-ikot ng Earth kaugnay sa Earth mismo (pag-aalis ng mga poste).
Mga pagkakaiba-iba ng talim sa rate ng pang-araw-araw na pag-ikot ng Earth (pana-panahong pagbabago sa haba ng araw).

Lakas ng Daigdig Kung ang axis ng pag-ikot ng Daigdig ay patayo sa eroplano ng singsing, iyon ay, kasabay ng axis ng mahusay na proporsyon ng modelo, ang puwersang sentripugal ay hindi makakaapekto sa pag-ikot ng modelo - maiuunat lamang nito ang singsing. Ngunit sa sandaling ang axis ng pag-ikot ay lumihis mula sa axis ng mahusay na proporsyon, ang pagkilos ng sentripugal na puwersa ay nagsisimulang ipakita ang kanyang sarili tulad ng pagkilos ng isang pares ng mga puwersa, na, tulad nito, ay naghahangad na magkasundo ang mga nabanggit na mga axe. Gayunpaman, ang epekto ay medyo hindi inaasahan: ang axis ng pag-ikot ay hindi nag-tutugma sa axis ng mahusay na proporsyon, ngunit nagsisimulang ilipat sa paligid nito, na naglalarawan ng isang kono na ibabaw sa katawan ng Earth. Ang kilusang ito ay tinatawag na libreng pagpapuno, at ang panahon nito ay mas maikli, mas malaki ang dami ng singsing.

Ito ang kaso sa ganap na solidong Daigdig. Ngunit kung isasaalang-alang natin na ang Daigdig ay deformed sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang mga puwersa, ang larawan ay magiging mas kumplikado. Ang mga puwersang bumubuo ng pagtaas ng tubig ay nagpapapangit sa Daigdig upang ang pagbabago nito ay medyo nagbabago sa lahat ng oras. Nangangahulugan ito na sa aming modelo ang laki ng singsing ay magbabago, at ito naman ay magpapakita mismo sa mahinang pana-panahong pagbagu-bago sa anggular na tulin ng pag-ikot ng Earth. Kapag bumababa ang compression nito, tumataas ang bilis at nagsimulang mag-overtake ng pantay ang Earth
tumatakbo na oras(Sa pagtaas ng compression, ang epekto, syempre, magiging kabaligtaran.) Mula sa teorya ng pagtaas ng tubig ay nalalaman sa kung anong mga panahon dapat magbago ang angular na tulin ng pag-ikot ng Earth: ang pinakamaliit sa mga ito ay malapit sa 9 na araw, ang pinakamalaking - mga 19 taon. Samakatuwid, ang bagay sa huli ay bumaba sa paghahambing ng anggulo ng pag-ikot ng Daigdig, na natutukoy mula sa mga obserbasyong pang-astronomiya, sa mga pagbasa ng isang walang kamaliang pagpapatakbo ng orasan. Ang mga nasabing orasan ay magagamit na ngayon - ang mga ito ay mga pamantayan ng atomic at molekular dalas - at pagkatapos lamang ipakilala sa pagsasagawa ng mga pagsukat ng oras, may pag-asa na makita ang mga pagkakaiba-iba ng pagtaas ng laki sa bilis ng pag-ikot ng Earth. Ngayon natagpuan na sila ng maraming mga may-akda. Ang numero ng Pag-ibig k, na natutukoy sa ganitong paraan, ay malapit sa 0.3.

Ito ay isang bahagi ng isyu. Ngunit ang mga pagpapapangit ng Daigdig ay nakakaapekto sa pag-ikot nito sa ibang paraan. Upang maipaliwanag nang eksakto kung paano, gawin natin ang sumusunod na karanasan sa pag-iisip. Isipin natin na ang pag-ikot ng Earth ay tumigil at ang sentripugal na puwersa ay hindi na kumilos dito. Bukod dito, kung ang Daigdig ay isang ganap na solidong katawan, ang hugis nito ay mananatiling pareho. Kung ang Earth ay isang likidong katawan, magkakaroon ito ng hugis ng isang regular na bola. Ang labis na ekwador ng masa, at kasama nito ang singsing sa aming modelo, pagkatapos ay mawala nang buo. Ngunit sa totoong Lupa, kapag tumigil ang pag-ikot nito, naglalaro ang panloob na nababanat na puwersa. Tutulan nila ang mga puwersang gravitational, at salamat dito, mananatili pa ring compressed spheroid ang Earth, bagaman mababawasan ang compression nito. Nangangahulugan ito na ang masa ng singsing ng aming modelo ay bababa din. Magkano? Ito ang pangunahing tanong, sa solusyon kung saan nakasalalay ang pagtatasa ng tigas ng Earth.

Napansin namin na ang panahon ng libreng pagbibigay ng nutrisyon ay mas maikli, mas malaki ang labis na ekwador ng masa, iyon ay, ang masa ng singsing. Para sa isang ganap na solidong Daigdig, ang panahong ito ay magiging katumbas ng 305 araw. Sa katotohanan, tulad ng pagsusuri ng data sa paggalaw ng mga poste ng Daigdig sa nakaraang 70 taon na ipinapakita, malapit na ito sa 430 araw. Ipinaliwanag ito ng katotohanang ang panahon ng libreng pagbibigay ng nutrisyon ay hindi nakasalalay sa buong ekwador na labis ng masa, ngunit sa bahaging iyon lamang nito na hindi mawawala kung ang aksyon ng sentripugal na puwersa ay tumigil. Samakatuwid, madaling kalkulahin na ang pagtigil ng pag-ikot ay binabawasan ang masa ng singsing ng aming modelo ng 30%. (Mas tiyak, ang singsing na ito ay nahahati sa dalawa, at isa sa mga ito, na naglalaman ng halos isang katlo ng kabuuang masa, ay laging itinakda sa isang eroplano patayo sa madalian na axis ng pag-ikot, at hindi nakakaapekto sa paggalaw ng axis na ito sa Ang katawang Earth.) Ipinapakita ang bilang sa itaas kung aling mga kondisyon, magkakaroon ng isang balanse sa pagitan ng mga puwersang gravitational na nagsusumikap na gawing bola ang Earth, at ang mga nababanat na puwersa na pinagsisikapang panatilihin ang anyo nito na hindi nabago.

Sa kurso ng mga gawaing ito, ang ilang mga konklusyon ng teorya ng pag-ikot ng Earth na may likidong likido ay pinong.

Kaya, naka-out na ang impluwensya ng likidong core ay dapat na humantong sa mga pagbabago sa mga amplitude ng ilang mga oscillation ng axis ng lupa sa kalawakan (sapilitang pagbuho). Nagpakita rin ito sa katotohanan na ang isa pang mahina na pabilog na paggalaw na may isang panahon na malapit sa araw ay idinagdag sa mga kilalang bahagi ng paggalaw ng mga poste ng Daigdig. Ang paghahanap ng mga epektong ito ay isang hamon na nakasalalay sa limitasyon ng mga kakayahan ng modernong astronomiya. Ngunit ito ay nagkakahalaga ng pagsubok. Ang nasabing pagtatangka ay ginawa ng mga astronomo ng Ukraine. Naging matagumpay ito. Sa partikular, nagtagumpay si N.A. Popov sa pagtuklas, sa mga pangmatagalang obserbasyon ng dalawang mga bituin ng zenith sa Poltava, mahina ang pagbagu-bago sa latitude na may panahong hinulaang teorya ni M.S. Modensky. Samakatuwid, ang mga bagong argumento ay nakuha sa pabor ng teorya ng likidong core ng Earth.

Masasabi na natin ngayon na ang Earth bilang isang kabuuan ay lilitaw na mas malakas kaysa sa isang guwang na bola na bakal na may isang shell na halos 3,000 km ang kapal. Gayunpaman, ang sumusunod ay maaaring pagtutol sa naturang pagtatasa. Ang lahat ng aming mga konklusyon ay nakuha mula sa pag-aaral ng napakahina na pagpapapangit. Maaari ba nating gamitin ang mga ito kung kailangan nating kalkulahin ang mga aksyon ng mga puwersa na nagdudulot ng mas makabuluhang mga pagpapapangit at kahit na nagbabanta sa integridad ng ating planeta? Tila, imposibleng walang mga makabuluhang pagsasaayos.Ngunit may banta ba sa paglitaw ng napakalakas na puwersa na ang mga naturang kalkulasyon ay kinakailangan? Hindi ba ito mangyayari, sabihin, dahil ang rehimen ng pag-ikot ng ating planeta ay makabuluhang magambala? Ang mga natural na dahilan para dito ay mahirap hanapin. Gayunpaman, sa paglipas ng panahon, hindi ba mababago ng mga tao ang pag-ikot ng Earth sa kanilang sariling paghuhusga? Hindi ito ang unang pagkakataon na tinanong ang katanungang ito.

Lakas ng Daigdig Ang kanyang kuwento ay nagsisimula sa isang nobela ni Jules Verne "Ibaba"... Sinasabi nito ang tungkol sa proyekto ng Arctic Industrial Company na paikutin ang axis ng mundo sa isang anggulo ng 23 °, na ginagamit para dito ang tulak na maibibigay ng kanyon sa lupa dahil sa recoil kapag pinaputok. Ayon sa mga kalkulasyon ng mga inhinyero ng nabanggit na kumpanya, para dito kinakailangan na magpaputok ng isang shell na may bigat na 180 libong tonelada mula sa kanyon. Ang proyektong ito ay nagpukaw ng unang interes, pagkatapos ay pagkabalisa at, sa wakas, gulat, dahil ang pagpapatupad nito ay hahantong sa maraming mapaminsalang kahihinatnan.

Gayunpaman, ang bagay ay natapos sa wala. Ito ay naka-out sa kanilang mga kalkulasyon, ang mga inhinyero ng Arctic Company ay gumawa ng isang matinding pagkakamali: hindi nila isinasaalang-alang ang katotohanang ang Earth ay hindi isang bola, ngunit may isang karagdagang masa sa belt ng ekwador. Isinasaalang-alang ang masa na ito, ang isang inhinyero ng Pransya ay gumawa ng mga bagong kalkulasyon at ipinakita na sa ilalim ng pagkilos ng inaasahang pagbaril, ang mga poste ng Daigdig ay lilipat sa ibabaw nito ng 3 microns lamang.

Nakakausyoso ang kuwentong ito, tulad ng sinabi sa libro "Pag-ikot ng Daigdig" Ang mga Amerikanong geopisiko na sina Munk at MacDonald, ay may modernong pagpapatuloy. Sa. Sa panahon ng halalan sa pagkapangulo noong 1956, sinabi ni Senador Estes Kefauver, ang kandidato para sa posisyon ng pagka-bise-presidente, bilang isang resulta ng mga pagsubok ng mga hydrogen bomb, ang axis ng Daigdig ay maaaring lumihis ng 10 °. Gayunpaman, ang mga tumpak na kalkulasyon ay nagpapakita ng iba. Ang enerhiya na inilabas ng pagsabog ng isang medium-power hydrogen bomb ay sapat na upang bigyan ang isang projectile na may bigat na isang milyong tonelada ng bilis na 11 kilometro bawat segundo. Ngunit ang pag-recoil ng isang kanyon na magpaputok ng naturang pagbaril ay magpapalitan sa poste ng Earth sa pamamagitan lamang ng isang micron. "At 70 taon pagkatapos ni Jules Verne,- tandaan ng mga may-akda, - ang mga miyembro ng gobyerno ng Washington ay tumatanggi pa ring kilalanin ang pagkakaroon at kahalagahan ng labis na ekwador ng masa "... Dahil dito, kahit na ang napakalakas na paraan ay nangangahulugan na ang mga tao ngayon ay hindi sapat upang magkaroon ng anumang kapansin-pansin na epekto sa pag-ikot ng Earth.

Kaya, ang ating planeta ay matatag at sapat na matibay upang mapaglabanan ang mga puwersa na kumikilos panaka-nakang o sa isang maikling panahon: subtly lang nila itong pinapangit. Ngunit ang epekto ay maaaring naiiba kung ang mga puwersa ay kumilos sa parehong direksyon sa loob ng milyun-milyong taon. Marahil, na may kaugnayan sa gayong mga puwersa, ang Earth ay kumikilos hindi bilang isang perpektong nababanat na katawan, ngunit bilang isang plastik na katawan na nagbabago ng hugis nito, kahit na mabagal, ngunit malaki.

Napunta kami sa mga isyu ng ebolusyon ng Earth at ang papel na ginagampanan ng panloob na proseso dito. Lumilikha sila ng mga stress sa katawan ng Earth, kung minsan ay lumalagpas sa sukdulang lakas nito. Posibleng sa kasong ito ang tidal deformations ng Earth at kahit mahina ang kaguluhan sa pagpapanatili ng pag-ikot nito minsan ay ginagampanan ang isang "gatilyo", iyon ay, ang huling pagkabigla na nagdudulot ng mga pagkalagot at pagbabago sa crust at mantle ng Daigdig Ang huling mga phenomena, sa kabilang banda, ay maaaring maka-impluwensya sa pag-ikot ng Earth, at ang mga geopisiko at astronomo ay masidhing nakikibahagi sa paghahanap ng mga pagpapakita ng impluwensyang ito.

E. Fedorov