1.5 Физические поля Земли

Как физическое тело, Земля характеризуется существованием гравитационного, магнитного и теплового полей.

Гравитационное поле Земли. Сила тяжести (эталон 981,274 см/с²) направлена к поверхности геоида, на полюсе 983 см/с², на экваторе – 978 см/сек²). Она зависит:

• от положения места относительно уровня океана (чем выше, тем ниже);

• от широты местности;

• от присутствия в земной коре более плотных масс (положительные аномалии) или менее плотных масс (отрицательные аномалии).

Тепловое поле Земли. Земля получает тепло от Солнца (внешнее тепло) и из недр (внутреннее тепло).

Солнце посылает на Землю 10²¹ ккал/сек, что в 8 млн. раз превышает количество тепловой энергии, которое вырабатывает человечество в год. 37 % этого тепла отражается от поверхности. В общем Земля излучает в мировое пространство больше тепла, чем получает.

Солнце прогревает поверхность Земли до глубины 8-30 м, суточные и сезонные колебания от - 89С до 70С и выше. В среднем с 25 м начинается пояс постоянных температур: Москва с 20 м - +4,2, Париж с 28 м +11,8, Якутск с 116 м - 37. Глубже начинается закономерное возрастание температур. Величина возрастания на 100 м – геотермический градиент (3,3), а расстояние, при углублении на которое температура возрастает на 1С – геотермическая ступень. Геотермическая ступень неодинакова: в р-не г. Пятигорска – 1,5 м, в р-нах древних щитов 250 м. Источниками внутреннего тепла являются:

• разделение (дифференциация) первичного вещества планеты в ядре с выделением 100 кал/1 г;

• процессы распада радиоактивных элементов;

• гравитационная дифференциация земных недр (сжатие Земли, дрейф континентов и др.).

Магнитное поле. Магнитное поле Земли прослеживается на расстоянии, равном 10 ее радиусам. Это пространство называется магнитосферой. Причиной поля является перемещение вещества в области железоникелевого ядра. Магнитное поле характеризуется склонением, наклонением и напряженностью.

Склонение – угол между стрелкой компаса и северным направлением географического меридиана (при отклонении стрелки к востоку –положительное, к западу – отрицательное). Наклонение – угол между стрелкой и горизонтальной поверхностью. Наклонение положительное – северный конец стрелки во внутрь Земли, отрицательное – южный конец во внутрь Земли. Точки, в которых магнитная стрелка вертикальна, магнитный полюс. Линия, соединяющая точки с нулевым наклонением, магнитный экватор. Напряженность магнитного поля изменяется в пространстве и во времени. В пространстве она имеет сложный характер из-за аномалий (отклонений). Изменения во времени называются вариациями (быстрые – до нескольких дней  магнитные бури, связанные со вспышками на Солнце; вековые – перемещение аномалий на запад).

1.6 Химизм Земли

Среднее содержание химического элемента в земной коре называется кларком (по имени американского ученого Ф. Кларка, начавшего изучение состава земной коры в конце XIX ст.). Он выражается в весовых, объемных или атомных процентах. На долю O + Si + Al + Fe + Ca + Mg приходится 94,14 % (рис. 5).

Рисунок 5 – Химический состав земной коры (А.П. Виноградов, 1962)

Особенности распространения элементов: 1) наиболее распространены от H до Zn (1-30); 2) кларки четных элементов больше нечетных (четные 86,4%); 3) из четных наиболее распространены отличающиеся разностью порядковых номеров 6 (O - 8; Si – 14; Ca – 20; Fe – 26…).

Химический состав земной коры изменяется во времени: 1) поступление метеоритного вещества; 2) рассеивание легких газов (H и He) в мировое пространство; 3) распад радиоактивных элементов; 4) перемещение химических элементов из одной оболочки в другую (вулканы и землетрясения) и др.