9.Классификация полей Земли. Природные и техногенные физические поля.

Всё разнообразие полей сводится к трём типам: свободные, полусвободные и замкнутые.

СВОБОДНЫЕ ПОЛЯ. Пространства, заполненные движущимися микрочастицами, не связанными с источником этих полей. Они находятся в различных фазах винтового движения. К этой категории полей относятся:

-Тепловое поле – пространство, заполненное вихревым движением микрочастиц и их взаимной хаотической бомбардировкой.

-Световое поле – пространство, заполненное радиально движущимися по винтовым траекториям фотонами с последующей передачей импульсов микрочастицам среды и образованием сферических волн в этой среде.

ПОЛУСВОБОДНЫЕ ПОЛЯ. Пространства, заполненные микрочастицами, связанными с источником этих полей.

-Электромагнитное поле. Пространство, заполненное электронами, направленно движущимися по винтовым траекториям, представляет собой электромагнитное поле.

-Электрическое поле. Пространство, заполненное движущимися по винтовым траекториям электронами с продольной активной передачей импульсов микрочастицам среды, называют электрическим полем.

-Магнитное поле. Пространство, заполненное движущимися по винтовым траекториям электронами с продольной реактивной передачей импульсов микрочастицам среды, называют магнитным полем.

-Электростатическое поле. Пространство, заполненное электронами, движущимися по винтовым траекториям радиально от заряженного тела, представляет собой электростатическое поле.

-Электростатическое поле конденсатора. Пространство, заполненное электронами, движущимися с отрицательно заряженной пластины (избыток электронов) конденсатора к положительно заряженной пластине (недостаток электронов) конденсатора.

ЗАМКНУТЫЕ ПОЛЯ. Пространства, заполненные вынужденно движущимися микрочастицами.

-Гравитационные поля макротел, представляющие собой пространство, заполненное микрочастицами, созданными потоками микрочастиц данной группы звёзд Галактики в центре равнодавления.

-Гравитационные поля Галактик, представляющие собой пространство, заполненное микрочастицами, созданными потоками микрочастиц данной группы галактик Космоса в центре равнодавления.

-Ядерные поля, представляющие собой пространство, заполненное движущимися нуклонами в ядрах атомов веществ.

-Кулоновские поля, представляющие собой пространство, заполненное движущимися электронами в атомах веществ.

1. Гравитационное - пространство, заполненное микрочастицами, созданными потоками микрочастиц группы звёзд Галактики в центре равнодавления.,

2.Магнитное-пространство, заполненное движущимися по винтовым траекториям электронами с продольной реактивной передачей импульсов микрочастицам среды, называют магнитным полем. Магнитное поле является составной частью электромагнитного поля.

3. Электроволновое (электромагнитное) - пространство, заполненное электронами, направленно движущимися по винтовым траекториям, представляет собой электромагнитное поле.

4. Сейсмоволновое (поле упругости колебаний). 5. Тепловое. 6. Радиационное.

Физическое поле – мат-ая среда, где взаимодействие элементарных частиц обусловлено физ.явлением или их сов-тью. Осн. особенность физ. поля: деформация под действием материальных объектов. Физ. поля опред-ся с помощью приборов. К естественным (природным) физ. полям относятся: гравитационное (поле силы тяжести), геомагнитное, температурное, электромагнитное, сейсмическое (поле упругих мех-х колебаний) и радиационное (поле ионизирующих излучений). Через физические поля осуществляется взаимодействие Земли с Солнцем и со всем макрокосмическим пространством. Все геофиз. поля обусловлены особенностями строения литосферы и Земли (гравитационное и геомагн. поля) либо характером геодинамических, физических и химических процессов (например, сейсмическое, радиоактивное, температурное, электромагнитное поля).

Искусственные неуправляемые поля (техногенные физические поля) обусловлены работой механизмов и машин, энергетических установок, транспортных средств, средств связи и др. источников антропогенной деятельности. Естественные (природные) и искусственные (техногенные) геофиз. поля являются неуправляемыми, т.е. они существуют помимо воли исследователей, использующих их для решения тех или иных задач по изучению оболочек Земли, в том числе и с экологическими целями.

10. Гравитационное поле и внутреннее строение Земли. Краткая теория метода.(1)

Гравитационное поле Земли - силовое поле, обусл. притяжением масс Земли и центробежной силой, которая возникает вследствие суточного вращения Земли; зависит также от притяжения Луны и Солнца и других небесных тел и масс земной атмосферы. Грав-ое поле Земли характ-ся силой тяжести, потенциалом силы тяжести и его производными.

Обычно гравит. поле Земли представляют состоящим из 2 частей: нормальной и аномальной. Основная (нормальная часть поля) соответствует модели Земли в виде эллипсоида вращения (норм. Земля). Гравит. поле Земли используется при расчёте орбит искусств. спутников Земли и траекторий движения ракет.

Земля, как и многие другие планеты, имеет слоистое внутр. строение. Наша планета состоит из 3-х основных слоев. Внутренний слой – это ядро, наружный – земная кора, а между ними размещена мантия. Ядро– центр. часть Земли, расположено на глубине 3000-6000 км. Радиус ядра-3500 км. Ядро сост. из 2-х частей: внешней – жидкой, и внутренней - твёрдой. Темп-ра ядра-около 5000 гр. Промежуточный слой – мантия – покрывает ядро. Мантия занимает 80% объёма нашей планеты, это самая большая часть Земли. Мантия расположена кверху от ядра, но не достигает пов-ти Земли, снаружи она соприкасается с земной корой. В основном, в-во мантии находится в твёрдом состоянии, кроме верхнего вязкого слоя толщиной 80 км - астеносфера. По мнению учёных, в-во мантии непрерывно движется. Снаружи мантию покрывает земная кора – внешняя прочная оболочка. Её толщина варьирует от нескольких кл под океанами до нескольких десятков кл в горных массивах. На долю земной коры приходится 0,5% общей массы планеты. В состав коры входят оксиды кремния, железа, алюминия, щелочных металлов. Континент-ая земная кора делится на 3 слоя: осадочный, гранитный, базальтовый. Океаническая земная кора состоит из осадочного и базальтового слоёв.

Литосферу Земли формирует земная кора вместе с верхним слоем мантии. Двигающиеся друг относительно друга литосферные плиты различны по величине, а кинематику передвижения определяет тектоника плит.

11.Аномалия силы тяжести - разность между наблюдаемой силой тяжести и её теоретическим (нормальным) значением (в той же точке), в которую введена поправка, учитывающая зависимость силы тяжестиот высоты точки наблюдения.В зависимости от вводимых поправок различают несколько видов Аномалии силы тяжести Если учитывается уменьшение силы тяжести с высотой в свободном пространстве, происходящее со средним для всей Земли градиентом 0,3086 мгал/м (1 мгал = 10-3 см/сек2), то Аномалии силы тяжести называется аномалией в свободном воздухе (или аномалией Фая); эти аномалии применяются при изучении фигуры Земли в геодезической гравиметрии. Если, кроме того, учитывается притяжение однородного слоя масс, заключённого между уровнем точки наблюдения и уровнем моря, то Аномалии силы тяжести называется аномалией Буге. Поскольку аномалии Буге отражают неоднородности плотности пород в верхней части Земли, то ими пользуются при решении геологоразведочных задач

Норм-м гравитационным полем Земли наз-ся теоретически рассчитанное поле в предположении, что наша планета эллипсоид вращения, состоявший из однородных по плотности слоёв. Силу, с которой тело притягивается к Земле под действием поля тяготения Земли, называют силой тяжести.

По зак. всемирного тяготения на пов-ти З. или вблизи этой пов-ти на тело массой m действует сила тяжести: F=GMm/R^2, где M - масса З., R - радиус З., G – гравит-ная постоянная.

Если на тело действует только сила тяжести, а др. силы уравновешены, то тело совершает свободное падение. Согласно 2-му з. Ньютона модуль ускорения свободного падения g находят по формуле: g=F_т/m=GM/R^2. Из этой формулы следует, что ускорение свободного падения не зависит от массы m падающего тела, т.е. для всех тел в данном месте Земли оно одинаково: F=mg.

Поскольку Земля не шар, а эллипсоид вращения, ее полярный радиус меньше экватор-го и по этой причине сила тяжести и вызываемое ею ускорение свободного падения на полюсе большое, чем на экваторе. Сила тяжести действует на все тела, находящиеся в поле тяготения Земли, однако не все тела падают на Землю. Это объясняется тем, что движению многих тел препятствуют др. тела (опоры, нити подвеса и т.д). Тела, ограничивающие движение других тел, называют связями. На ускорение свободного падения влияет вращение Земли. Земля вращается вокруг своей оси. Проведенные на разных широтах измерения, показали, что числовые значения ускорения свободного падения мало отличаются друг от друга. Поэтому при не очень точных расчетах можно пренебречь и считать, что ускорение свободного падения в любом месте Земли одинаково и равно 9,8 м/с^2. Согласно закону всемирного тяготения сила тяжести и вызываемое ею ускорение свободного падения уменьшаются при увеличении расстояния от Земли. На высоте h от пов-ти Земли модуль ускорения свободного падения будет: g=GM/(R+h)^2.На высоте 300 км над поверхностью Земли ускорение свободного падения меньше, чем у поверхности Земли, на 1 м/с2. Вблизи Земли до высот нескольких кл сила тяжести практически не меняется, и свободное падение тел вблизи Земли будет равноускоренным движением. На пов-ти Земли среднее значение ускорения свободного падения равно 9,82 м/с2

12. Химический состав Земли (рис. 1) схож с составом других планет земной группы, например Венеры или Марса.

В целом преобладают такие элементы, как железо, кислород, кремний, магний, никель. Содержание легких элементов невелико. Средняя плотность вещества Земли 5,5 г/см³.

О внутреннем строении Земли достоверных данных весьма мало. Рассмотрим рис. 2. Он изображает внутреннее строение Земли. Земля состоит из земной коры, мантии и ядра.

Осадочный слой (см. рис. 8) образован в основном осадочными горными породами. Здесь преобладают глины и глинистые сланцы, широко представлены песчаные, карбонатные и вулканогенные породы. В осадочном слое встречаются залежи таких полезных ископаемых, как каменный уголь, газ, нефть. Все они органического происхождения. Например, каменный уголь -это продукт преобразования растений древних времен. Мощность осадочного слоя колеблется в широких пределах — от полного отсутствия в некоторых районах суши до 20-25 км в глубоких впадинах.

Рис. 7. Классификация горных пород по происхождению

«Гранитный» слой состоит из метаморфических и магматических пород, близких по своим свойствам к граниту. Наиболее распространены здесь гнейсы, граниты, кристаллические сланцы и др. Встречается гранитный слой не везде, но на континентах, где он хорошо выражен, его максимальная мощность может достигать нескольких десятков километров.

«Базальтовый» слой образован горными породами, близкими к базальтам. Это метаморфизованные магматические породы, более плотные по сравнению с породами «гранитного» слоя.

Мощность и вертикальная структура земной коры различны. Выделяют несколько типов земной коры (рис. 8). Согласно наиболее простой классификации различают океаническую и материковую земную кору.

Континентальная и океаническая кора различны по толщине. Так, максимальная толщина земной коры наблюдается под горными системами. Она составляет около 70 км. Под равнинами мощность земной коры составляет 30-40 км, а под океанами она наиболее тонкая — всего 5-10 км.

Рис. 8. Типы земной коры: 1 — вода; 2- осадочный слой; 3 — переслаивание осадочных пород и базальтов; 4 — базальты и кристаллические ультраосновные породы; 5 — гранитно-метаморфический слой; 6 — гранулитово-базитовый слой; 7 — нормальная мантия; 8 — разуплотненная мантия

И

Под континентами и океаническими впадинами строение земной коры различно. Океан-ая земная кора более тонкая (5—7 км), чем континентальная, и состоит из двух слоёв — нижнего базальтового и верхнего осадочного. Ниже базальтового слоя находится поверхность Мохо и верхняя мантия. Рельеф дна океанов очень сложен. Среди разнообразных форм рельефа особенно выд-ся огромные срединно-океанические хребты. В этих местах происходит зарождение молодой базальтовой океанической коры из вещ-ва мантии.

Через глубинный разлом, проходящий вдоль вершин по центру хребта — рифт, магма выходит на пов-ть, растекаясь в разные стороны в виде лавовых подводных потоков, постоянно раздвигая в разные стороны стенки рифтового ущелья. Этот процесс называется спредингом. Срединно-океанические хребты возвышаются над дном океанов на несколько кл, а их протяженность достигает 80 тыс. км.

Рифтовые зоны — самые неспокойные сейсмические зоны Земли. Базальтовый слой перекрывают толщи морских осадочных отложений — илов, глин. Континентальная земная кора занимает меньшую площадь (40% пов-ти Земли), но имеет более сложное строение и гораздо большую мощность. Под высокими горами её толщина измеряется 60-70 кл. Строение коры континент-го типа трёхчленное — базальтовый, гранитный и осадочный слои. Гранитный слой выходит на пов-ть на участках, именуемых щитами. Например, Балтийский щит, часть которого занимает Кольский полуост, сложен породами гранитного состава. Именно здесь велось глубокое бурение, и Кольская скважина достигла отметки 12 км. Но попытки пробурить весь гранитный слой насквозь оказались неудачными.

Шельф — подводная окраина материка — также имеет континентальную кору. То же относится и к крупным островам — Новой Зеландии, Калимантан, Сулавеси, Новая Гвинея, Гренландия, Сахалин, Мадагаскар и др. Окраинные моря и внутренние моря, такие как Средиземное, Чёрное, Азовское, расположены на коре континентального типа.