3 Гравитационное поле земли. Сила тяжести и ее аномалии.
Источником гравитационного поля Земли является ее масса. Сила тяжести - равнодействующая силы притяжения и центробежной силы. Сила притяжения является функцией массы тел и расстояния между ними"Ускорение свободного падения, принятое за эталон, измерено в Потсдаме ц равно 981,274 см/с3. Ускорение свободного падения зависит от высоты точки наблюдения над поверхностью Земли (чем выше точка, тем больше центробежная сила и меньше сила тяжести; на высоте около 36 • 103 км сила тяжести равна нулю), от широты местности (центробежная сила уменьшается до нуля на полюсах, что вызывает увеличение силы тяжести). Меняется ускорение свободного падения в зависимости от величины радиуса Земли: на экваторе
Ближе к центру увеличение плотности, в связи с уменьшением массы вещества Земли, уже практически не влияет на величину ускорения свободного падения и в центре оно становится равным нулю. Отсюда следует, что поле силы тяжести Земли имеет две границы: на высоте 36 • 103 км от ее поверхности и в ее центре. Максимальные и наиболее устойчивые значения напряженности этого поля наблюдаются в приповерхностных условиях и в недрах до глубины 2 500 км
4 Тепловое поле земли и его источники. Геотермические ступень и градиент.
За длительную историю существование Земли ее термический режим претерпел существенные изменения. Установлено, что средняя температура атмосферы у поверхности Земли 3,8 млрд. лет назад составляла 90-150 °С, а в настоящее время снизилась до +14°С (А.Е. Михайлов, 1981).
Тепловое поле Земли формируется под действием внешних и внутренних источников. К внешним источникам относится тепло, получаемое Землей от Солнца. Солнечное тепло прогревает приповерхностный слой Земли на глубину 10 - 30 м, а суточные и сезонные колебания температуры составляют при этом от -89 °С до +70 °С и выше. Средняя глубина проникновения солнечного тепла достигает 25 м. Естественно, что глубина эта меняется в широких пределах в зависимости от географического положения местности и целого ряда других причин. Слой Земли, где температура не меняется, называется поясом постоянных температур. Расчетными данными установлено, что Земля излучает в космическое пространство гораздо больше тепла, чем получает от Солнца. Отсюда следует, что основное тепло Земля получает из собственных недр. Предположительно, существуют следующие внутренние источники глубинного тепла Земли: тепло, генерируемое процессами гравитационного сжатия; тепло, сохранившееся от времени расплавленного состояния Земли; тепло энергии радиоактивного распада долгоживущих изотопов и некоторые другие менее масштабные тепловые источники. Дополнительным источником тепла может быть приливное трение, возникающее при замедленном вращении Земли из-за приливного взаимодействия с Луной и в меньшей степени с Солнцем. С глубиной температура земных недр увеличивается. Нарастание температуры (°С) на единицу глубины (м) называют геотермическим градиентом, среднее значение которого равно 3,3°С на каждые 100 м погружения. Глубина в метрах, на протяжении которой температура увеличивается на 1°С , называется геотермической ступенью. Изменение этих параметров зависит от многих причин: геотермической обстановки, эндогенной активности региона, теплопроводности горных пород. Высокие значения градиента до 20 °С на 100 м отмечаются в зонах субдукции активных континентальных окраин в Курило-Кам-чатской вулканической зоне Тихоокеанской окраины. Одной из причин уменьшения геотермического градиента может быть более интенсивный конвективный теплообмен. Геотермический градиент от нижней мантии к ядру сокращается на 1,2 К.