содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

ГЛАВА   II

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕМЛИ

§ 1. Форма и размеры Земли

На основании наблюдений за удаляющимся и приближа­ющимся кораблем древние философы пришли к заключению, что Земля — правильный шар. В конце XVII в. французскими уче-

Иными было замечено, что часы в приэкваториальной части Южной Америки идут медлен­нее, чем в Париже, на 2,5 мин в сутки. Значит, влияние силы тяжести на маятник в Париже и на экваторе различное. И. Ньютон объяснил это явление тем, что Земля сплюснута у полюсов и имеет форму эллип­соида вращения — сфероида. Впервые сжатие Земли (отно­шение разницы между длинами экваториального и полярного

радиусов к длине экваториального радиуса) определил Ф. Бессель в 1841 г. По его расчетам оно равно 1/299,2.

Размеры и форма Земли определены советскими учеными Ф. А. Красовским и др. Согласно их измерениям, форма Земли представляет собой эллипсоид вращения с длиной экваториаль­ного радиуса 6378,245 км и полярного радиуса 6356,863 км. Осью вращения служит малая полярная ось. Сжатие Земли составляет 1/298,3; площадь ее поверхности 510 100 934 км2; объем 1 083 819 780 000 км3. Для геодезических и картографиче­ских работ на территории СССР приняты размеры эллипсоида Красовского. Однако эллипсоид Красовского лишь теоретиче­ски описывает поверхность Земли. Топографическая поверх­ность ее с высочайшими горными вершинами и глубокими океан­скими впадинами имеет значительные отклонения от поверхности эллипсоида вращения. Наиболее близка к топографической поверх­ности Земли поверхность, которая может быть получена, если мысленно продолжить уровень Мирового океана под материками. Тело, описанное такой поверхностью, свойственно только фигуре Земли и называется геоидом. Поверхность геоида во всех точках перпендикулярна к направлению силы тяжести, вследст­вие чего ускорения силы тяжести в этих точках одинаковы. Для получения возможно меньших отклонений поверхности геоида от поверхности сфероида необходимо сфероид правильно ориентиро­вать внутри геоида (рис. 1). Сфероид, ориентированный таким об­разом, называется референц-эллипсоидом.

§ 2.  Понятие о массе и плотности Земли

Знание массы Земли позволяет определить массу Солнца, других планет Солнечной системы, Галактики и т. п.

Наиболее точными измерениями установлено, что масса Земли равна 5,98-1027 г. Чтобы определить среднюю плотность Земли, достаточно ее массу разделить на объем. Средняя плотность Земли 5,517 г/см3. Так как плотность пород, залегающих на поверхности 12

Земли и на глубинах, достигнутых бурением, не превышает 3— 3,3 г/см3, то на больших глубинах плотность вещества должна достигать 12 г/см3.

§ 3. Магнетизм Земли

У Земли есть магнитное поле, причины существования кото­рого не установлены. Магнитное поле имеет два магнитных по­люса и магнитную ось. Положение магнитных полюсов не совпа­дает с положением географических. Магнитные полюсы располо­жены в Северном и Южном полушариях несимметрично относи­тельно друг друга. В связи с этим линия, соединяющая их, — магнитная ось Земли образует с осью ее вращения угол до 11°.

Магнетизм Земли характеризуется магнитной напряженностью, склонением и наклонением. Магнитная напряженность изме­ряется в эрстедах.

Магнитным склонением называется угол отклоне­ния магнитной стрелки от географического меридиана в данном месте. Поскольку магнитная стрелка указывает направление магнитного меридиана, то магнитное склонение будет соответ­ствовать углу между магнитным и географическим меридианами. Склонение может быть восточным и западным. Линии, соединя­ющие на карте одинаковые склонения, называются изого­нами. Изогона склонения, равного нулю, называется нулевым магнитным меридианом. Изогоны исходят из магнитного полюса, расположенного в Южном полушарии, и сходятся в магнитном полюсе, находящемся в Северном полушарии.

Магнитным наклонением называется угол на­клона магнитной стрелки к горизонту. Линии, соединяющие точки с равным наклонением, называются изоклинами. Нулевая изо­клина называется магнитным экватором. Изоклины, подобно параллелям, вытягиваются в широтном направлении и изме­няются от 0 до 90°.

Плавный ход изогон и изоклин в некоторых местах земной поверхности довольно резко нарушается, что связано с существо­ванием магнитных аномалий. Источниками таких аномалий могут служить крупные скопления железных руд. Самая крупная маг­нитная аномалия — Курская. Магнитные аномалии могут быть вызваны также разрывами в земной коре — сбросами, взбросами, в результате чего происходит соприкосновение пород с различными магнитными характеристиками, и т. п. Магнитные аномалии широко используются для поиска месторождений полезных иско­паемых и изучения строения недр.

Величины магнитных напряженностей, склонений и наклоне­ний испытывают суточные и вековые колебания (вариации).

Суточные вариации вызываются солнечными и лунными воз­мущениями ионосферы и проявляются больше летом, чем зимой, и больше днем, чем ночью. Гораздо значительнее интенсивность

вековых вариаций. Считается, что они обусловлены изменениями, происходящими в верхних слоях земного ядра. Вековые вариации в разных географических точках различны.

Внезапные, длящиеся несколько суток магнитные колебания (магнитные бури) связаны с солнечной активностью и наиболее интенсивно проявляются в высоких широтах.

§ 4. Теплота Земли

Земля получает тепло из двух источников: от Солнца и из собственных недр. Тепловое состояние поверхности Земли почти полностью зависит от нагрева ее Солнцем. Однако под влиянием многих факторов происходит перераспределение солнечного тепла, попавшего на поверхность Земли. Различные точки земной по­верхности получают неодинаковое количество тепла вследствие наклонного положения оси вращения Земли относительно пло­скости эклиптики.

Для сравнения температурных условий введены понятия о среднесуточных, среднемесячных и среднегодовых температурах на отдельных участках поверхности Земли.

Наибольшие колебания температур испытывает верхняя толща Земли. Вглубь от поверхности суточные, месячные и годовые колебания температур постепенно уменьшаются. Толща земной коры, в пределах которой породы испытывают влияние солнечного тепла, называется гелиотермической зоной. Глубина этой зоны варьирует от нескольких метров до 30 м.

Под гелиотермической зоной располагается пояс постоянной температуры, где сезонные колебания температуры не сказы­ваются. В районе Москвы он находится на глубине 20 м.

Ниже пояса постоянной температуры расположена зона гео­термии. В этой зоне происходит повышение температуры с глуби­ной за счет внутренней теплоты Земли — в среднем на 1 °С на каждые 33 м. Этот интервал глубин называется „геотерми­ческой ступенью. Прирост температуры при углублении внутрь Земли на 100 м называется геотермическим градиентом. Величины геотермических ступени и гра­диента обратно пропорциональны и различны для разных районов Земли. Их произведение — величина постоянная и равна 100. Если, например, ступень равна 25 м, то градиент равен 4 °С.

Различия в величинах геотермической ступени могут быть обусловлены разной радиоактивностью и теплопроводностью гор­ных пород, гидрохимическими процессами в недрах, характером залегания горных пород, температурой подземных вод, удален­ностью от океанов и морей.

Величина   геотермической   ступени   изменяется   в   широких пределах. В районе Пятигорска она равна 1,5 м, Ленинграда — 19,6 м, Москвы — 38,4 м, в Карелии — более 100 м, в районе Поволжья  и Башкирии — 50 м и т. д. 14

Главным источником внутренней теплоты Земли является радиоактивный распад веществ, сосредоточенных в основном в зем­ной коре. Предполагают, что теплота в ней увеличивается в соот­ветствии с геотермической ступенью до глубины 15—20 км. Глубже происходит резкое возрастание величины геотермической ступени. Специалисты считают, что температура в центре Земли не превышает 4000 °С. Если бы величина геотермической ступени сохранилась одинаковой до центра Земли, то температура на глу­бине 900 км равнялась бы 27 000 °С, а в центре Земли достигла бы примерно 193 000 °С.

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..