Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://phys.web.ru/db/msg.html?mid=1161600&uri=node10.html
Дата изменения: Unknown
Дата индексирования: Sun Apr 10 14:20:08 2016
Кодировка: koi8-r

Поисковые слова: мода колебаний
Физика Земли и планет - Все о Геологии (geo.web.ru)
Все о геологии :: на главную страницу! Геовикипедия 
wiki.web.ru 
Поиск  
  Rambler's Top100 Service
 Главная страница  Конференции: Календарь / Материалы  Каталог ссылок    Словарь       Форумы        В помощь студенту     Последние поступления
   Геология >> Планетология | Курсы лекций
 Обсудить в форуме  Добавить новое сообщение
<< 2.3 Определение плотности планеты | Оглавление | 2.5 Поверхностные волны >>

2.4 Собственные колебания Земли

Любое упругое тело после удара подобно колоколу совершает колебания. В 1911 году математик Ляв (Love) вычислил период собственных колебания стального шара размером с Землю. Оказалось, что он будет равен одному часу. Первые собственные колебания Земли с периодом 57 мин обнаружены Беньоффом в 1952 году после землетрясения на Камчатке. Зарегистрированы колебания Земли с периодом 54 мин после чилийского землетрясения в 1960 году. Чему же равен период собственных колебаний Земли? Поскольку Земля -- не однородный стальной шар, а имеет значительно более сложное строение, то и собственные колебания имеют достаточно богатый спектр.

Существуют два типа собственных колебаний упругого шара, которые называют модами. Сфероидальные колебания дают моду , а крутильные колебания -- моду . Каждая мода имеет свою конфигурацию: расположение минимумов и максимумов, узловых линий и поверхностей, где отклонения равны нулю. Узловые линии или поверхности могут быть расположены как на поверхности сферы, так и внутри ее. Для отождествления мод введены следующие правила для их обозначений.

Для крутильных колебаний вводятся два нижних индекса: мода означает, что мы имеем дело с модой крутильных колебаний, у которой количество узловых поверхностей внутри Земли равно , а число секторов на поверхности Земли, ограниченных этими поверхностями равно . Основным крутильным собственным колебанием является мода . Этому крутильному колебанию соответствует только одна поверхность, секущая поверхность Земли по экватору. При этом северное и южное полушария смещаются в противоположные стороны.

Сфероидальные моды идентифицируются аналогичным образом. Колебания основной моды напоминают деформацию упругого мяча. Две узловые лини на поверхности сферы совпадают с параллелями Северного и Южного полушария. Период этой моды определен из наблюдений. Он составляет 54 мин, что на 6 мин меньше теоретического значения, полученного Лявом. Это отличие указывает, прежде всего, на отличие Земли от однородного стального шара.

Среди других мод существуют и такие, период которых значительно отличается от теоретического. Так период радиальных колебаний, описывающихся модой , равен 25,5 мин. Периоды разных типов мод могут и почти совпадать. Например, периоды мод и равны 360,3  и 360,2  ("Общая геофизика", изд. МГУ).

Затухание собственных колебаний определяется механической добротностью. Она различна для различных мод. Механическая добротность , как показывают наблюдения, растет по мере увеличения глубины. Значение для нижней мантии больше, чем для верхней. Очень высокая добротность получена для моды . Она оказалась больше 25000. Из этого факта следует вывод, что поглощение энергии упругих волн происходит, в основном, вследствие деформаций сдвига.

Собственные колебания -- прекрасный материал для тестирования принятой модели Земли. Они могут быть вычислены заранее, теоретически. С другой стороны, -- получены путем наблюдений. Сопоставление теоретических и наблюдательных данных дает нам основание принять решение о правильности или ошибочности принятой модели. Главная трудность -- наблюдение низкочастотных колебаний. Как известно, ускорения, вызванные вертикальными колебаниями грунта, пропорциональны квадрату частоты и колебания с периодом несколько десятков минут, практически недоступны современным сейсмографам.

Есть и другой способ регистрации собственных колебаний Земли -- гравиметрический. Сила тяжести зависит от высоты точки, где она наблюдается. Вертикальный градиент силы тяжести составляет приблизительно  мкГал/м. Заметим, что 1 мкГал составляет приблизительно . Изменение высоты всего на 1 мм, вызывает изменение силы тяжести на 0,3 мкГал. Сейчас существуют приборы способные зарегистрировать значительно меньшие изменения силы тяжести -- это криогенные гравиметры, которыми располагают многие страны. Поэтому наблюдения собственных колебаний Земли и их интерпретация под силу только международному сообществу ученых.



<< 2.3 Определение плотности планеты | Оглавление | 2.5 Поверхностные волны >>


 См. также
Анонсы конференцийХI ежегодное заседание научного междисциплинарного семинара "Система планета Земля (Нетрадиционные вопросы геологии)"
Анонсы конференцийПрограмма ХII заседания междисциплинарного научного семинара Система планета Земля. (Нетрадиционные вопросы геологии)
Анонсы конференцийПрограмма ХIII заседания семинара "Система планета Земля. (Нетрадиционные вопросы геологии)".
Анонсы конференцийCеминар "Система планета Земля. (Нетрадиционные вопросы геологии)".
Научные статьиМеханизм формирования структуры системы Земли. О роли стационарных энергетических центров в сохранении динамического равновесия системы Земли.:
Научные статьиМеханизм формирования структуры системы Земли. О роли стационарных энергетических центров в сохранении динамического равновесия системы Земли.: Механизм формирования глобального геологического пространства системы Земли.
Аннотации книгРоль сдвиговой тектоники в структуре литосфер Земли и планет земной группы

Проект осуществляется при поддержке:
Геологического факультета МГУ,
РФФИ
   
TopList Rambler's Top100