<< 3. Условия возникновения конвекции | Оглавление | 4.1. Двумерная модель >>
4. Моделирование развитой конвекции на стадии аккумуляции Земли
Разделы
Изложение этого раздела в основном следует результатам [12].
Строение, состав Земли и распределение 
-условий к завершению ее аккумуляции
во многом предопределили ход последующей эволюции планеты. Однако исследования
начального состояния Земли остаются фрагментарными. Причина состоит в том, что
прямые геологические данные этого возраста не только для внутренних областей
планеты, но и о ее поверхности отсутствуют. Поэтому широко используются
результаты математического моделирования. Задача о восстановлении начальной
структуры, состояния и температуры планеты вбирает все проблемы, связанные с
оценкой состава протопланетного облака, его фракционирования, порядка
конденсации, а затем аккумуляции частиц и тел, корректный учет энергетического
баланса в системе и т. д., что делает ее чрезвычайно сложной.
В работе рассмотрены результаты численного моделирования начальной температуры в 2D-модели Земли с учетом конвекции в сжимаемой среде с переменной вязкостью для различных вариантов распределения плотности в растущей планете.
Основным источником энергии на стадии аккумуляции планеты является выделение потенциальной энергии тел, которая преобразуется сначала в их кинетическую энергию, а в момент столкновения с протопланетой преобразуется в тепло. При падении мелких тел и частиц обычно считается, что вся кинетическая энергия соударения высвечивается непосредственно на поверхности растущей планеты и условие баланса температуры поверхности имеет вид [13]
где
- масса растущей планеты; 
- ее радиус;
- постоянная Стефана-Больцмана; 
-
гравитационная постоянная; 
и 
- температура
поверхности и в подсолнечной точке при его современной светимости;
- скорость аккумулируемого тела; 
- время.
Входящее в (36) выражение для скорости роста массы зародыша определяется динамической моделью формирования планеты. Широко известна модель В. С. Сафронова [13], согласно которой
где
- угловая скорость орбитального движения;
- поверхностная плотность вещества в зоне «питания»
протопланеты; 
- современная масса планеты; 
-
статистический параметр, учитывающий распределение частиц по
массам и скоростям в зоне «питания». Рассматриваемая ниже
2D-модель позволяет учитывать и не однородное распределение
планетезималей по поверхности и обусловленное этим возникновение
первичных плотностных и тепловых неоднородностей.
Одновременно с ростом зародыша планеты происходил и рост масс конкурирующих тел в зоне «питания». Эти тела уже могли достигать таких размеров, что при их падении образовывались кратеры значительной глубины, и часть кинетической энергии переходила в сохраненное под поверхностью зародыша планеты тепло.
Одномерная модель. Восстанавливается распределение температуры в сферически-симметричном теле. Конвективный теплоперенос и наличие зон плавления смеси учитывается параметрически, аналогично [14], введением эффективных значений теплоемкости и теплопроводности конвективной зоны определяются из сопоставления вычисленного распределения температуры с адиабатическим при значении массы протопланеты на данном временном слое
Возникновение конвекции фиксируется по превышению числа Релея его критического значения, принимаемого здесь
.
<< 3. Условия возникновения конвекции | Оглавление | 4.1. Двумерная модель >>
|
Публикации с ключевыми словами:
геофизика - строение Земли - конвекция
Публикации со словами: геофизика - строение Земли - конвекция | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
