Стандартная модель Земли

Год

Содержание

Часть 1: Гипотеза сплошной Земли

1. Стандартная модель Земли

2. Глубокое бурение преподносит сюрпризы

3. Масса, плотность и сейсмическая скорость

4. Землетрясения на больших глубинах

5. Геомагнетизм

Часть 2: Гипотеза полой Земли

1. Предыдущие теории

2. Современные теории

3. Полые спутники

4. Обоснование – I

5. Обоснование – II

Часть 3: Загадки полюсов

1. Открытое полярное море

2. Полемика в связи с северным полюсом

3. Сокрытие земли на полюсах?

4. Полеты фантазии

5. Северные сияния и полюсы

Часть 4: Мифология, рай и внутренний мир

1. Несокрушимая Священная Страна

2. Шамбала

3. Северный рай

4. Внутренние царства

Часть 1: Гипотеза сплошной Земли

Стандартная модель Земли

Наше знание о внутренней части Земли ничтожно. Радиус планеты составляет около 6.370 км, а самое глубокое бурение достигло глубины всего лишь 12 км. Чтобы представить это в перспективе, если Землю уменьшить до размеров глобуса диаметром 50 см, часть, доступная непосредственному наблюдению посредством самого глубокого бурения, была бы эквивалентна тонкой оболочке, толщиной в 1 мм. Иными словами, ученые всего лишь поскреблись по поверхности нашей планеты.

Тем не менее, в последние сто лет геологи составили детальную картину внутренних частей Земли, во многом основываясь на косвенных доказательствах, в основном на поведении сейсмических волн, проходящих сквозь планету.[1] Считается, что внутренняя часть Земли состоит из нескольких концентрических сфер: внешней сплошной коры, толщиной в среднем 7 км под океанами и 35 км под континентами, сплошной мантии, тянущейся на глубину 2.900 км, внешнего ядра из жидкого железа, уходящего на глубину 5.150 км, и внутреннего ядра из твердого железа, радиусом около 1.220 км.

Стандартная модель внутренней части Земли [2]

Когда происходит землетрясение, сейсмические волны распространяются из фокуса во всех направлениях. Различаются три вида волн: поверхностные волны, объемные волны и свободные колебания (вибрации всей планеты). Вместо того, чтобы двигаться по прямым линиям, объемные волны отражаются и преломляются (изгибаются) в зависимости от плотности, давления и упругости разных слоев породы, через которую они проходят. Основываясь на времени, требующемся различного вида волнам от конкретного землетрясения для достижения разных частей земной поверхности, сейсмологи пытаются представить точный путь волн, изменения в скорости, которым они подвергаются на пути, а также плотность и состав земли на разных глубинах планеты. Сейчас это делается с помощью суперкомпьютеров.

Траектории сейсмических лучей чрезвычайно сложны. Они могут подвергаться множественным отражениям и преломлениям. Их пути усложняются еще и тем, что на каждой глубине существует поперечная неоднородность. На нее указывает рассеивание по времени прибытия сейсмических волн на всех расстояниях от источника. Сейсмическая томография, стремящаяся изобразить трехмерную структуру Земли, предлагает косвенное свидетельство поперечных вариаций (до 10%) сейсмической скорости через кору и мантию.

Ученые не могут даже приступить к интерпретации сотни тысяч сейсмических сообщений, не выдвинув кое-каких основных предположений о внутренней части Земли. Главные предположения таковы: внутренняя часть планеты целиком и полностью состоит из плотной или жидкой физической материи; температура, давление и плотность увеличиваются с глубиной. Считается, что эти предположения самоочевидны.

Представляется, что на определенных глубинах Земли имеются разрывы, где скорость сейсмических волн резко меняется. Такие разрывы часто являются зонами перехода, а не резкими границами; они меняются по глубине от места к месту. Доминирующая граница – это граница между мантией и ядром. Далее в порядке величины следует граница кора-мантия (разрыв Мохоровичича или Мохо), граница внутреннее ядро - внешнее ядро, разрывы среднего размера в мантии на глубинах 400 и 670 км. Ядро планеты было “обнаружено” в 1906 году, а его глубина (около 2.900 км) определена к 1914 году. Мохо было “открыто” в 1909 году, внутреннее ядро – в 1936 году, и разрывы на глубинах 400 и 670 км – в 1960-х годах.

Толщина коры варьируется от 20 до 70 км под континентами и от 5 до 15 км под океанами. Помимо значительного различия в толщине, считается, что континентальная и океаническая кора имеют очень разный состав. Континентальная кора состоит в основном из гранитной породы, покрытой осадочными породами, а океаническая кора представляет собой базальт и габбро. На границе кора-мантия или Мохо скорости сейсмических волн резко меняются. Но по поводу причины, почему это происходит, мнения расходятся. Никакое бурение еще не проникло в Мохо. Мохо значительно меняется по глубине. Иногда несколько Мохо складываются, и есть места, где их нет совсем. Иногда такая граница ровная, непрерывная и не имеет разломов, в других местах на нее сильно влияют налегающие геологические структуры и прыжки от одной глубины к другой.[3]

Считается, что в двух основных разрывах в мантии породы под действием давления претерпевают фазовые изменения. Граница между верхней и нижней мантией проходит по 670 км разрыву. На данной глубине сейсмические волны резко увеличивают скорость, и землетрясения прекращаются. Предполагается, что мантия состоит из плотной ультращелочной (ультрамафической) породы – перидодита. Такой вывод делается потому, что лава иногда содержит фрагменты перидотита, и в процессе формирования гор иногда поднимаются клинья перидотита. В обоих случаях допускается, что порода приходит из мантии. С этим не согласен Санчес Села, он считает, что многие геологические и геофизические феномены можно объяснить лучше, если допустить, что верхняя мантия содержит гранита намного больше, чем считается сейчас.[4]

Утверждается, что внешнее ядро состоит в основном из жидкого железа, а внутреннее ядро – из твердого железа. Стоящая за этим аргументация такова. Имеются два главных вида сейсмических объемных волн: Р-волны (продольные или компрессионные волны) и S-волны (поперечные или упругие волны). Р-волны могут проходить через твердые тела, жидкости и газы, а S-волны – только через твердые тела. В случае сильного землетрясения сейсмические волны не достигают определенных областей на противоположной стороне планеты. P-волны распространяются до 103° дуги (11.500 км) от эпицентра. Затем они почти полностью исчезают из сейсмограмм. Далее, они вновь появляются со 142° (15.500 км) от эпицентра. Промежуточный регион называется “теневая зона Р-волны”. Считается, что Р-волны исчезают из теневой зоны потому, что преломляются корой.

Теневая зона S-волны больше, чем теневая зона Р-волны. S-волны не регистрируются во всем регионе больше, чем 103° от эпицентра. Поэтому представляется, что S-волны совсем не проходят через ядро, отсюда ядро интерпретируется как жидкое или, по крайней мере, ведет себя как жидкость. Предполагается, что преломление Р-волн в ядре указывает на наличие твердого внутреннего ядра. Хотя считается, что б о льшая часть земного железа сосредоточена в ядре, интересно отметить, что во внешних зонах планеты уровни железа уменьшаются с глубиной.

Теневые зоны Р- и S-волн [5]

Пользуясь одними и теми же сейсмическими данными, сейсмологи иногда приходят к противоречащим друг другу выводам. Например, две группы геофизиков создают абсолютно разные картины границы ядро-мантия, где, полагается, что на глубине 10 км находятся “горы” (одна группа) и “равнины” (другая группа). Две группы пользуются одними и теми же данными, но применяют разные уравнения для их обработки.[6] Также, сейсмологи расходятся во мнениях о скорости вращения внутреннего ядра. Одни считают, что оно вращается быстрее, чем оставшаяся часть планеты, другие полагают, что оно вращается медленнее, а третьи – что оно вращается с той же скоростью, что и остальная часть планеты![7]

Все более и более становится очевидным, что модель Земли, представленная доминирующей теорией тектоники плит, страдает серьезными недостатками.[8] Утверждается, что твердая литосфера, содержащая кору и верхнюю мантию, делится на несколько “плит” разных размеров, движущихся над относительно пластичным слоем частично расплавленной породы, известным как астеносфера (или зона низкой скорости). Считается, что литосфера имеет толщину около 70 км под океанами и 100-250 км под континентами. Серьезная проблема такой модели в том, что она опровергается сейсмической томографией, демонстрирующей, что самые старые части континентов имеют глубокие корни, уходящие на глубины 400-600 км, и что под ними практически отсутствует астеносфера. Сейсмическое исследование показывает, что даже под океанами нет непрерывной астеносферы, а имеются лишь отдельные астеносферные линзы.

Чем больше мы изучаем кору и верхнюю мантию, тем более упрощенными и не реалистичными предстают модели, представленные в учебниках по геологии. Самые ближние внешние слои обладают очень сложной, нерегулярной и неоднородной структурой; они представляют собой мозаику из отдельных теснящихся блоков разных форм и размеров, обычно несколько сотен километров в поперечнике, и разной внутренней структуры и прочности. В сочетании с наличием глубоко континентальных корней и отсутствием глобальной астеносферы, это значит, что учение об огромных жестких плитах, движущихся на тысячи километров по поверхности Земли, просто несостоятельно. Континенты так же подвижны, как кирпич в стене.

Гипотеза тектонических плит, согласно которой современные океаны сформировались дном, расширяющимся со времен раннего Мезозоя (на протяжении последних 200 миллионов лет), тоже становится неправдоподобной. В океанах были обнаружены многочисленные более старые континентальные породы, в также “аномальные” виды, промежуточные между стандартной “континентальной” корой и корой “океанической” (например, плато, хребты и возвышенности). Также продолжают накапливаться свидетельства существования в современных океанах больших (ныне затопленных) континентальных масс.

---

Дата добавления: 2015-08-05