<< 4.3 Gravitacionnye anomalii i ... | Oglavlenie | 5.2 Temperatura v nedrah Zemli >>
5. Teplovoe pole i vozrast Zemli
Razdely
5.1 Istochniki tepla
Teplovoi potok, podnimayushiisya iz nedr Zemli, yavlyaetsya vazhnym fizicheskim polem, kotoroe pozvolyaet sudit' ne tol'ko o stroenii, no, kak my uvidim pozzhe, i o vozraste Zemli. Teplovoi potok my mozhem nablyudat' tol'ko na poverhnosti planety. On zavisit ot temperaturnogo gradienta v izmeryaemoi tochke i opredelyaetsya formuloi
gde 
-- teploprovodnost' gornyh porod, grad 
-- geotermicheskii gradient.
Ponyatno, chto dlya polozhitel'nogo teplovogo potoka temperatura gornyh porod
dolzhna ubyvat' otsyuda znak minus v formule.
Kak uzhe govorili, temperaturnyi gradient mozhno izmerit' blizko k
poverhnosti, hotya ochen' vazhno znat' i glubinnye raspredeleniya temperatury.
Ot etogo zavisyat nashi predstavleniya ob istochnikah teplovoi energii planety.
Privedem dannye ob energetike Zemli, kotoruyu mozhno ocenit' sleduyushim
sposobom. Polnaya teplovaya energiya, vydelennaya s ploshadi 
za vremya 
ochevidno
ravna 
.
, (erg/god)
Hotya samoe bol'shoe kolichestvo energii Zemlya poluchaet ot Solnca, no lish' ochen' malaya ego chast' pronikaet vglub' planety. Ostal'naya chast' izluchaetsya obratno v prostranstvo. Teplovoe izluchenie planet -- odin iz istochnikov informacii o sostoyanii poverhnosti planet i ee atmosfery. Metody IK-astronomii (infrakrasnoi astronomii) dali ochen' mnogo svedenii, naprimer, o Venere, osobenno v dosputnikovyi period issledovanii. Na glubinah 40-50 m pod poverhnost'yu Zemli temperatura ostaetsya prakticheski postoyannoi, kak v metro, gde "letom prohladno, zimoi teplo". Imenno na etih glubinah izmeryayut teplovoi potok ot vnutrennih istochnikov.
Specialisty polagayut, chto geotermal'naya energiya 
erg/god slishkom
velika, chtoby schitat' ee estestvennym ottokom tepla ot pervonachal'no
razogretoi Zemli. V 1899 godu lord Kel'vin poschital, za kakoi otrezok
vremeni zemnaya kora mogla by ostyt' do sovremennogo sostoyaniya, esli
iznachal'no ona byla rasplavlennoi. Okazalos', chto etot uroven' budet
dostignut za 25 millionov let. Geologi s etim chislom reshitel'no ne
soglasilis', tak kak po ih ocenkam dlya nakopleniya neobhodimogo kolichestva
osadochnyh porod, slagayushih koru, ponadobyatsya, po krainei mere, sotni
millionov let. Tem ne menee, sleduet schitat', chto ocenka Kel'vina -- eto
pervaya popytka opredelit' vozrast planety.
Vremya ostyvaniya planety zavisit kak ot teploprovodnosti porod, tak i tolshin
sloev, iz kotoryh slozhena planeta. Veshestvo zemnyh nedr obladaet maloi
teploprovodnost'yu, a rasstoyaniya -- ogromny. Dlya kolichestvennoi ocenki vremeni
vyravnivaya tepla 
na rasstoyanii 
mozhno primenit' formulu
, gde 
--
teploemkost' pri postoyannom davlenii. Esli prinyat', chto rasstoyanie ravno
radiusu Zemli, to okazhetsya, chto Zemlya ostynet za 
let, chto mnogo
bol'she, chem vozrast Zemli. Otsyuda sleduet vyvod, chto v glubinnyh nedrah
nashei planety tol'ko za schet teploprovodnosti temperatura poka ostaetsya
postoyannoi.
Sovremennye metody opredeleniya vozrasta gornyh porod osnovany na analize radioaktivnogo raspada nekotoryh izotopov, soderzhashihsya v porodah. Pervuyu ocenku vozrasta Zemli sdelal angliiskii fizik E.Rezerford v 1905 godu. On poluchil chislo 500 millionov let, chto namnogo prevyshaet ocenku Kel'vina, hotya i mnogo men'she sovremennogo predstavleniya o vozraste Zemli. V tom zhe 1905 godu Relei ustanovil neravnomernoe raspredelenie radioaktivnyh istochnikov v zemnyh nedrah. On otmetil, chto esli schitat', chto koncentraciya radioaktivnyh izotopov v zemnyh nedrah ta zhe, chto i v magmaticheskih gornyh porodah, to teplovoi potok budet mnogo bol'she nablyudaemogo. On takzhe ustanovil, chto osnovnye porody (bazal't, gabbro) ochen' bedny radionuklidami. Otsyuda sdelal vyvod o tom, chto radioaktivnye elementy nahodyatsya tol'ko v zemnoi kore.
Koncentraciyu tyazhelyh elementov v verhnih sloyah Zemli ob'yasnyayut tem, chto oni formirovalis' pozzhe ostal'nyh i imeli bol'shie ob'emy. Vsledstvie etogo oni byli vytesneny iz plotno upakovannyh kristallicheskih reshetok silikatov i vmeste s legkoi frakciei vsplyli naverh.
Opredelenie vozrasta gornyh porod osnovano na estestvennom raspade izotopov
urana, rubidiya i kaliya. Prirodnyi uran sostoit na 99,27% iz
radioaktivnogo izotopa U
, rubidii soderzhit 27,85%
-radioaktivnyi
Rb
s periodom poluraspada 5 milliardov let, a radioaktivnyi kalii
K
, kotoryi soderzhitsya v prirodnom elemente vsego 0,012%, imeet
period poluraspada 1,3 milliarda let.
Vozrast opredelyayut s pomosh'yu podscheta procentnogo soderzhaniya materinskih
radioaktivnyh elementov i konechnogo produkta ih raspada: dlya urana eto
svinec, rubidii daet stroncii, a kalii -- argon. Skorost' raspada yader
radioaktivnyh elementov proporcional'na ih chislu. Otsyuda -- eksponencial'noe
ubyvanie kolichestva radioaktivnyh yader. Esli 
chislo raspadayushihsya yader, a
-- ih nachal'noe kolichestvo, to
Opredelyayut lish' chislo radioaktivnyh yader v dannyi moment i chislo yader
dochernego izotopa 
:
.
Otsyuda opredelyayut 
:
.
Mnogo svedenii o proshlom Zemli dayut meteority. Soderzhashiesya v kamennyh
meteoritah uran i torii pri raspade obrazuyut izotopy radiogennogo svinca. Po
otnosheniya radiogennogo svinca( to est' obrazovannogo v rezul'tate raspada) k
pervichnomu opredelili vozrast meteoritov, a sledovatel'no i Zemli, ravnyi
4,6 mlrd. let.
<< 4.3 Gravitacionnye anomalii i ... | Oglavlenie | 5.2 Temperatura v nedrah Zemli >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
gravimetriya - geofizika - solnechnaya sistema - seismologiya
Publikacii so slovami: gravimetriya - geofizika - solnechnaya sistema - seismologiya | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
