<< Titul'nyi list | Oglavlenie | 2. Uravneniya konvekcii >>

1. Vvedenie

Predstavleniya o medlennyh, konvektivnyh, dvizheniyah vo vnutrennih obolochkah igrayut opredelyayushuyu rol' pri izuchenii dinamiki planety. Kak eto obychno byvaet s klyuchevymi problemami, ona okazalas' kompleksnoi, zavisyashei ot mnogochislennyh fizicheskih i matematicheskih aspektov. Zdes' my v bol'shei mere kosnemsya matematicheskih voprosov, togda kak geofizicheskaya storona problemy budet zatronuta tol'ko po mere neobhodimosti, chto vospolnyaetsya mnogochislennymi obzorami [1]-[3].

Itak, pri vneshnem vozdeistvii v sploshnoi srede voznikayut vnutrennie napryazheniya, vyzyvayushie ee deformaciyu. Matematicheski napryazheniya opisyvayutsya v kazhdoi tochke sredy komponentami tenzora napryazhenii, , a deformacii takzhe tenzorom 2-go ranga, tenzorom deformacii, . Pri malyh deformaciyah etot tenzor lineen otnositel'no svoih komponent. Diagonal'nye komponenty imeyut smysl otnositel'nyh udlinenii vdol' glavnyh osei tenzora, a nediagonal'nye - uglov povorota [4]. Vid zavisimosti komponent tenzora deformacii ot tenzora napryazhenii opredelyaet reologicheskie svoistva veshestva. Sredi raznoobraznyh realizacii etoi zavisimosti osobuyu rol' igrayut dva predel'nyh varianta. Pri lineinoi zavisimosti mezhdu komponentami tenzora deformacii i tenzora napryazhenii vypolnyaetsya zakon Guka. Dlya izotropnyh sred ego mozhno zapisat' v vide [4]

gde i  - sootvetstvenno moduli vsestoronnego szhatiya i sdviga. Drugoi variant predel'noi zavisimosti - priblizhenie vyazkoi zhidkosti:

Po-vidimomu, imenno analiz geofizicheskih nablyudenii pozvolil ustanovit', chto realogicheskie svoistva veshestva zavisyat ne tol'ko ot -uslovii, no i ot skorosti izmeneniya vneshnego vozdeistviya. Tak, otnositel'no korotkoperiodnyh (periody ot dolei sekundy do neskol'kih chasov) vozmushenii, voznikayushih pri zemletryaseniyah ili vzryvah, verhnyaya obolochka Zemli proyavlyaet svoistva uprugogo tverdogo tela (ris. 1 iz [5]) v kotorom slozhnoe vozmushenie raspalos' na dva tipa - volny szhatiya, , i volny sdviga . Pri etom na kazhdoi neodnorodnosti voznikayut obmennye prelomlennye i otrazhennye volny. S drugoi storony, v otvet na medlenno izmenyayushiesya vozdeistviya, obuslovlennye snyatiem ledovoi nagruzki poslednego oledeneniya pod bol'shimi regionami, takimi kak Fennoskandiya, veshestvo proyavlyaet lineinuyu svyaz' mezhdu napryazheniyami i skorost'yu deformacii, tipa (2), harakternuyu dlya vyazkoi zhidkosti [3]. Poetomu ponyatno, chto iz seismicheskih nablyudenii my ne mozhem poluchit' informaciyu o glubine mantii, ohvachennoi medlennym vyazkim techeniem. Nuzhny dopolnitel'nye nablyudeniya. Oni polucheny iz sopostavleniya sostava veshestva zemnoi kory i mantii. Rezul'taty issledovaniya sostava mantiinyh obrazcov, vyvodimyh na poverhnost' po trubkam vzryva (kimberlitovye trubki), chast' iz kotoryh yavlyaetsya almazonosnymi, pokazalo vysokuyu vyderzhannost' sostava mantiinogo rezervuara. I etot sostav sootvetstvuet sostavu odnogo iz klassov kamennyh meteoritov - uglistyh hondritov. No zemnaya kora (obolochka, raspolozhennaya vyshe poverhnosti Mohorovichicha, ris. 1) rezko obogashena otnositel'no mantii takimi elementami, kak Fe, Al, Mg, Mn, a soderzhanie redkozemel'nyh elementov i U, Th na dva poryadka prevyshaet mantiinoe. Mnogochislennye tonkie ocenki, ogromnyi vklad v kotorye vnesen otechestvennoi shkoloi akad. A. P. Vinogradova [6], pokazali, chto dlya obespecheniya takogo sostava kory neobhodimo transportirovat' k poverhnosti nazvannye elementy iz sloya mantii ne menee 1000 km. Imeetsya dva fizicheskih mehanizma perenosa ne ionizirovannogo veshestva v sploshnoi srede: diffuziya i konvektivnyi massoperenos. Za vremya 4.6 mlrd let (vozrast Zemli) diffuziya pri - usloviyah kory mozhet prorabotat' 10 kilometrovyi sloi porod. Dlya pererabotki 1000 km sloya potrebuetsya v 10000 raz bol'shee vremya. Sledovatel'no, takuyu transportirovku mog obespechit' tol'ko konvektivnyi massoperenos. Drugim vazhneishim argumentom v pol'zu nalichiya konvektivnyh techenii v mantii yavlyaetsya kompleks nablyudenii, privedshii k zaklyucheniyu o peremeshenii litosfernyh plit otnositel'no drug druga i nizhelezhashei mantii [2, 3]. Zdes' my ostanovimsya na osobennostyah konvekcii v mantii i ne budem zatragivat' problemy magnitnoi gidrodinamiki yadra.

---

<< Titul'nyi list | Oglavlenie | 2. Uravneniya konvekcii >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: geofizika - stroenie Zemli - konvekciya Publikacii so slovami: geofizika - stroenie Zemli - konvekciya

Sm. takzhe: Annotacii osnovnyh statei zhurnala «Zemlya i Vselennaya» № 6, 2020 g. Annotacii osnovnyh statei zhurnala «Zemlya i Vselennaya» № 5, 2020 g. Annotacii osnovnyh statei zhurnala «Zemlya i Vselennaya» № 4, 2020 g. Annotacii osnovnyh statei zhurnala «Zemlya i Vselennaya» № 3, 2020 g. Annotacii osnovnyh statei zhurnala «Zemlya i Vselennaya» № 2, 2020 g. Annotacii osnovnyh statei zhurnala «Zemlya i Vselennaya» № 1, 2020 g. Annotacii osnovnyh statei zhurnala «Zemlya i Vselennaya» № 6, 2019 g. Vse publikacii na tu zhe temu >>