Блог о природе - Часть 5

Пластичность мантии Земли

Обсуждение закрыто

3dmapearthmantleconduct Пластичность мантии Земли

С одной стороны, хорошо известно, что вещество мантии Земли совершенно твёрдое – через него проходят поперечные сейсмические волны. А поперечные волны, как известно, не проходят через жидкости и газы (в которых модуль сдвига, характеризующий способность среды сопротивляться изменению формы, равен нулю).

Но, с другой стороны, геофизикам также хорошо известно, что Скандинавия после освобождения от тяжести ледников многокилометровой толщины по окончании очередного ледникового периода медленно всплывает (факт [1]) в полном соответствии с законом Архимеда (это — гипотеза). Это всплывание прослеживается по поднятию высоко над уровнем моря линий прибоя разного времени (сегодняшняя линия прибоя находится на уровне моря, тогда как линия прибоя тысячелетней давности находится на высоте порядка 10 метров над уровнем моря). Это всплывание Скандинавии однозначно свидетельствует о пластичности земной мантии (об изменении формы земной поверхности в данном месте).

Отметим, что и с одной, и с другой стороны, приведены не гипотезы, не выводы, которые могут быть ошибочными, а именно надёжно установленные, многократно проверенные факты.

Как могут совмещаться такие, казалось бы, взаимоисключающие факты твёрдости и пластичности одной и той же среды? На самом же деле эти факты не являются взаимоисключающими. Просто скорости протекания этих процессов отличаются на много порядков, поэтому и имеем такие трудно совмещаемые в нашем сознании факты. Они несколько непривычны для нас, поскольку мы почти всегда принимаем во внимание только явления, протекающие за сравнительно короткий промежуток времени (в рамках времени нашего восприятия). Поэтому и ускользают от нашего обыденного внимания медленно протекающие процессы. Хотя, присмотревшись, мы увидим достаточно много веществ, которые за большие промежутки времени проявляют себя как жидкие, тогда как за короткое время они не успевают проявить свои «жидкостные» свойства и представляются нам твёрдыми. К таким веществам относится битум. Кусок битума можно разбить молотком как твёрдый, хрупкий. Но, будучи предоставленным самому себе, кусок битума за длительное, но обозримое время под действием силы тяжести растекается по полу тонким слоем, совсем как жидкость.

Можно привести и другой наглядный пример: обычная вода воспринимается нами как совершенно жидкая. Но, если по поверхности воды на буксире за катером на большой скорости движется человек на водных лыжах или даже в кроссовках (на ещё большей скорости), то вода выглядит уже достаточно твёрдой. Точно так же человек, упавший с высокого моста в воду, разбивается об неё, как при падении на мостовую. То есть, жидкая вода при больших скоростях выглядит совершенно твёрдой!

В любом геологическом музее есть образцы твёрдых горных пород, «потёкших» под действием неодинаковых механических напряжений в различных направлениях, что свидетельствует об их пластичности.

Чем же обусловлены проявления таких различных жидких и твёрдых свойств одних и тех же веществ? Рассмотрим этот вопрос.

(далее...)

Обсуждение закрыто

ph09413y Была ли когда либо поверхность Земли раскалённой жидкой?

Была ли поверхность нашей планеты когда-либо настолько горячей, что представляла собой жидкий расплав камня и металла? Скорее всего, нет. Но утверждать это однозначно у нас пока нет достаточных объективных оснований (фактов).

Однако очертить границы обстоятельств, при которых земная поверхность всегда была бы однозначно твёрдой (и никогда жидкой), или какое-то время однозначно была жидкой (речь сейчас идёт не о воде!) вполне возможно. Во всяком случае, мы можем показать зависимости, разграничивающие эти возможные варианты развития событий.

Понятно, что за счёт внутреннего тепла или за счёт тепла от Солнца поверхность Земли никогда не могла быть жидкой (ниже будет видно из цифр). Но возможны и другие механизмы, которые могли производить тепло на Земле в количествах, достаточных для того, чтобы её поверхность имела температуру выше температур плавления металлов и силикатов. Таким механизмом могло быть интенсивное выпадение на Землю межпланетных частиц различного размера в период активного начального формирования нашей планеты. При их падении вся кинетическая энергия падающих частиц на поверхности Земли (или неглубоко под ней) превращалась в тепловую энергию, которая в течение некоторого времени излучалась в межпланетное пространство (за вычетом незначительного количества тепла, пошедшего на нагрев вещества самой частицы). Так что практически вся усреднённая мощность падения частиц превращалась в среднюю излучаемую мощность. Не имеет большого значения, какими были эти частицы: отдельные молекулы, пылинки, или каменно-металлические глыбы изрядного размера. Имеет значение только интенсивность выпадения этих частиц на поверхность Земли (выраженная, скажем в (кг/м2 ) / день) и скорость сближения этих частиц с поверхностью Земли (в м/сек).

Все гипотезы образования Земли, имеющие сегодня хождение, едины в том, что изначально Земли в её нынешних размерах не существовало. То есть, размеры Земли выросли практически от нуля до нынешних размеров за какой-то отрезок времени (скажем, за сто тысяч, или за сто миллионов лет). Сделаем некоторые допущения о скорости роста размеров Земли в период её формирования. И посмотрим, как эти допущения отразятся на возможной температуре поверхности Земли.

(далее...)

Привет, мир!

Обсуждение закрыто

Привет, мир!

Хочу через свой блог донести мое виденье сути природных явлений и получить критику, которая позволит лучше понять то,  о чем пишу.