Сейсмические волны в Земле

Сила тяжести и давление внутри Земли

На определенной глубине от поверхности Земли сила тяжести равна притяжению всех глубже расположенных шаровых слоев, поскольку притяжение выше расположенных шаровых слоев равно нулю. Следовательно, сила тяжести с глубиной монотонно уменьшается и в центре Земли равна нулю.

Давление внутри Земли можно определять как гидростатическое, поскольку по отношению к длительно действующим силам твердая среда ведет себя как жидкость. Согласно расчетам, на границе ядра давление превышает 1,3 млн. атм., а в центре Земли – 3,5... 4,0 млн. атм. (такого же порядка давление возникает во фронте ударной волны ядерного взрыва).

Наиболее важный вклад в представления о внутреннем строении Земли внесла сейсмология, раздел геофизики, изучающей сейсмоволны землетрясений. В год регистрируется, в среднем, 100 тыс. землетрясений, из них 1% - сильных, сопровождающихся разрушениями, при которых выделяется механическая энергия порядка 10²⁵ эрг (что соответствует энергии, вырабатываемой крупной ГЭС примерно за 100 лет и намного превосходит энергию ядерных взрывов).

Как известно, механическое воздействие на твердые тела вызывает в них деформацию объема и сдвига. Соответственно, ударное воздействие на Землю, например, в результате землетрясений, приводит к возникновению в ней двух типов сейсмоволн - продольных Р (prima), приходящих первыми, и поперечных S (sekunda), приходящих вторыми, в большинстве случаев соотношение их скоростей: V_P = √3 ^. V_S.

В жидкой среде, где деформации сдвига отсутствуют, S-сейсмоволны не распространяются (поглощаются).

Знание законов распространения сейсмоволн (весьма напоминающих законы лучевой оптики) дает возможность изучать внутреннее строение Земли.

Образование в S-сейсмоволнах тени от ядра Земли (рис. 2.3), позволяет утверждать, что вещество ядра находится в жидкоподобном состоянии.

Основные результаты сейсмологии (рис. 2.4):

1) Земля представляет собой совокупность семи шаровых слоев с различными физ. свойствами.

2) Наиболее резко выраженные границы раздела физ. свойств Земли - на глубине 10... 70 км и 2900 км - позволяют разделить Землю на кору, оболочку и ядро. Нижняя поверхность коры называется “поверхностью Мохоровичича” (или “Мохо”).

3) Возможно существование еще двух поверхностей скачкообразного изменения физ. свойств – в оболочке на глубине 1200 км и в ядре на глубине 5100 км.

4) Наиболее однородна по физическим свойствам оболочка (называемая “мантией”), предположительно – вследствие постоянного перемешивания ее вещества конвекционными токами.

Дата добавления: 2014-12-07