Kekuatan Bumi |
|
Sesungguhnya, apa yang akan menjadi bumi jika berubah menjadi cecair? Mengetahui dari pengalaman sehari-hari bahawa pepejal kehilangan bentuknya ketika cair, kita mungkin mengharapkan hal yang sama berlaku di Bumi. Tetapi pada hakikatnya ini tidak akan berlaku. Dalam objek-objek yang kita hadapi dalam kehidupan praktikal, kemampuan untuk mempertahankan bentuknya disebabkan oleh daya yang bertindak di antara atom yang dekat. Tetapi seperti itu "Berat badan berlebihan" badan, seperti Bumi, daya graviti juga mula memainkan peranan penting, dengan seluruh jisim Bumi menarik setiap zarahnya. Pada dasarnya ia akan memastikan pemeliharaan bentuk Bumi sekarang, walaupun planet kita telah menjadi badan cair. Oleh itu, semasa mengira ubah bentuk Bumi dan menilai kekuatannya secara keseluruhan (dan bukan sampel batuan individu), perlu mengambil kira sifat elastik bahan Bumi dan kesan graviti ke atasnya. Makmal mengkaji sifat mekanik batuan yang diambil dari lapisan luar Bumi hanya setebal beberapa kilometer. Lapisan ini mempengaruhi kekuatan Bumi secara keseluruhan sedikit lebih banyak daripada lapisan cat nipis yang dikenakan pada permukaannya mempengaruhi kekuatan bola logam. Maklumat mengenai lapisan bumi yang lebih dalam diberikan kepada kami terutamanya oleh kajian penyebaran gelombang seismik. Bukan tanpa alasan bahawa Ahli Akademik B. B. Golitsyn menyebut gempa bumi sebagai tanglung, yang, sekejap-sekejap, memungkinkan kita untuk melihat bahagian dalam Bumi. Tetapi, dengan membuat perbandingan ini, kita mesti mengatakan bahawa cahaya tanglung itu redup pada kedalaman 2,900 km dari permukaan Bumi. Di bawah ini adalah inti Bumi, yang melaluinya hanya gelombang seismik membujur. Oleh itu, untuk mengira kekuatan Bumi secara keseluruhan, seseorang harus mempertimbangkan masalah ubah bentuk dan tekanan bola graviti, yang terdiri dari cangkang elastik yang tidak homogen dan inti. Bagaimana ketumpatan dan sifat elastik shell berubah dengan kedalaman dapat dianggap diketahui. Bagi intinya, seseorang mesti bermula dengan hipotesis. Oleh itu, adalah wajar untuk menganggap bahawa inti, mungkin kecuali bahagian tengahnya, berada dalam keadaan cair, kerana gelombang seismik melintang tidak melaluinya. (Perhatikan bahawa hipotesis inti cair Bumi dipertimbangkan sebelum munculnya seismologi. Tetapi kemudian ia dibantah, kerana dipercayai bahawa cangkang Bumi hanya setebal beberapa kilometer atau puluhan kilometer, dan cangkang seperti itu dengan inti cecair, seperti yang ditunjukkan oleh W. Thomson, akan hancur oleh arus di inti.)
Pasukan pasang surut terus bertindak di Bumi, meregangkannya di sepanjang garis lurus yang menghubungkan pusat Bumi dengan pusat Bulan dan Matahari. Permukaan Bumi merosot di bawah beban massa udara di kawasan dengan tekanan atmosfera tinggi. Semua zarah Bumi digerakkan oleh daya sentrifugal yang diarahkan tegak lurus dengan paksi putaran Bumi.Jelas bahawa arah daya ini akan berubah sekiranya kedudukan paksi putaran di badan Bumi berubah. Dan fakta bahawa ini benar-benar berlaku telah dibuktikan pada akhir abad yang lalu. Besar dan arah daya di atas dapat dikira. Sekiranya kita mengambil model Bumi, maka secara teorinya kita juga dapat mengetahui ubah bentuk Bumi ketika daya-daya ini diterapkan padanya, misalnya, menghitung bagaimana jarak berbagai titik di permukaan bumi dari pusatnya akan berubah. Ambil, sebagai contoh, gaya pasang surut, yang, seperti yang telah dikatakan, membentang Bumi sepanjang garis lurus yang menghubungkan pusatnya O dengan pusat L cahaya yang mengganggu: Bulan atau Matahari. Di bawah pengaruhnya, permukaan Bumi, jika itu adalah lingkaran radius biasa, akan berbentuk elipsoid revolusi dengan sumbu semi-utama yang ditujukan kepada L. Mari kita anggap bahawa kita berjaya mengira apa perbezaan - R sama dengan model ini.Kemudian kita dapat mencari perubahan radius panjang vektor p dari mana-mana titik di permukaan bumi. Perubahan ini kecil. Untuk tidak ada model Bumi yang dianggap secara teoritis, turun naik maksimum p di bawah pengaruh gabungan Bulan dan Matahari tidak mencapai satu meter. Jelas bahawa perubahan tersebut tidak dapat diukur secara langsung. Mengapa kita mesti mencipta lautan "tanpa berat"? Ya, kerana arus di laut yang sebenarnya agak merumitkan fenomena: ia membawa kepada perubahan potensi graviti Bumi itu sendiri. Deformasi elastik Bumi memberikan kesan yang serupa. Nisbah perubahan potensi graviti Bumi dengan potensi luaran, perubahan yang menyebabkannya, ditentukan oleh simbol k. Parameter h dan k disebut nombor cinta, setelah ahli geofizik Inggeris yang pertama kali memperkenalkan parameter ini untuk mencirikan sifat mekanik Bumi secara keseluruhan. Parameter inilah yang dikira secara teori untuk model Bumi yang berbeza; mereka cuba menentukannya dari analisis pemerhatian pelbagai fenomena. Apakah fenomena ini? Mari senaraikan yang paling penting:
Inilah keadaan Bumi yang benar-benar padat. Tetapi jika kita mengambil kira bahawa Bumi cacat di bawah pengaruh pelbagai daya, gambarannya akan menjadi lebih rumit. Pasukan pasang surut mengubah bumi sehingga mampatannya berubah sepanjang masa. Ini bermaksud bahawa dalam model kita jisim cincin akan berubah, dan ini, pada gilirannya, akan menampakkan diri dalam turun naik berkala yang lemah dalam halaju putaran Bumi. Apabila mampatannya berkurang, kelajuan meningkat dan Bumi mula menyusut secara sekata Ini adalah satu sisi masalah. Tetapi ubah bentuk Bumi mempengaruhi putarannya dengan cara lain. Untuk menerangkan dengan tepat bagaimana, mari buat eksperimen mental berikut. Mari kita bayangkan bahawa putaran Bumi telah berhenti dan daya sentrifugal tidak lagi bertindak ke atasnya. Lebih-lebih lagi, jika Bumi adalah tubuh yang benar-benar padat, bentuknya akan tetap sama. Sekiranya Bumi adalah badan cair, ia akan berbentuk bola biasa. Lebihan khatulistiwa khatulistiwa, dan dengan itu cincin dalam model kami, akan hilang sama sekali. Tetapi di Bumi yang nyata, apabila putarannya berhenti, kekuatan elastik dalaman turut berperanan. Mereka akan menentang kekuatan graviti, dan berkat ini, Bumi akan tetap menjadi sferoid yang dimampatkan, walaupun mampatannya akan menurun. Ini bermaksud jisim cincin model kami juga akan berkurang. Berapa banyak? Ini adalah persoalan utama, mengenai penyelesaian yang bergantung kepada penilaian kekerasan Bumi. Kami menyatakan bahawa tempoh pemakanan bebas semakin pendek, semakin besar jisim khatulistiwa, iaitu jisim gelang. Untuk Bumi yang benar-benar padat, tempoh ini sama dengan 305 hari. Pada kenyataannya, seperti yang ditunjukkan oleh analisis data mengenai pergerakan kutub Bumi selama 70 tahun terakhir, hampir 430 hari. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa tempoh pemakanan bebas tidak bergantung pada keseluruhan jisim khatulistiwa yang berlebihan, tetapi hanya pada bahagiannya yang tidak akan hilang jika tindakan daya sentrifugal berhenti. Oleh itu, mudah untuk mengira bahawa pemberhentian putaran mengurangkan jisim cincin model kita sebanyak 30%. (Lebih tepatnya, cincin ini terbahagi kepada dua, dan salah satunya, yang mengandungi kira-kira sepertiga dari jumlah jisim, selalu dipasang dalam satah tegak lurus dengan paksi putaran sesaat, dan tidak mempengaruhi pergerakan paksi ini di Badan bumi.) Angka di atas menunjukkan keadaan di mana, akan ada keseimbangan antara daya gravitasi yang berusaha mengubah Bumi menjadi bola, dan kekuatan elastik berusaha untuk menjaga bentuknya tidak berubah. Dalam proses kerja-kerja ini, beberapa kesimpulan teori putaran Bumi dengan teras cecair disempurnakan. Oleh itu, ternyata pengaruh inti cecair harus membawa kepada perubahan amplitud beberapa osilasi paksi bumi di angkasa (paksa pemutus). Ini juga menampakkan diri dalam kenyataan bahawa satu gerakan bulat yang lemah dengan jangka waktu hampir beberapa hari ditambahkan pada komponen gerakan kutub Bumi yang sudah diketahui. Mencari kesan ini adalah cabaran yang terletak pada had kemampuan astronomi moden. Tetapi ia patut dicuba. Percubaan seperti itu dilakukan oleh ahli astronomi Ukraine. Ternyata berjaya. Khususnya, N.A.Popov berjaya mengesan, dalam pemerhatian jangka panjang dua bintang zenith di Poltava, turun naik latitud yang lemah dengan jangka masa yang diramalkan oleh teori M.S.Modensky. Oleh itu, hujah baru diperoleh yang menyokong hipotesis teras cecair Bumi. Kita sekarang dapat mengatakan bahawa Bumi secara keseluruhan nampaknya lebih kuat daripada bola baja berongga dengan cangkang setebal sekitar 3.000 km. Walau bagaimanapun, perkara berikut dapat dibantah pada penilaian tersebut. Semua kesimpulan kami diambil dari kajian ubah bentuk yang sangat lemah. Bolehkah kita menggunakannya jika kita harus mengira tindakan kekuatan yang menyebabkan ubah bentuk yang jauh lebih ketara dan bahkan mengancam integriti planet kita? Nampaknya, mustahil tanpa penyesuaian yang ketara.Tetapi apakah ada ancaman munculnya kekuatan yang kuat sehingga pengiraan seperti itu diperlukan? Adakah ini tidak akan berlaku, katakanlah, kerana rejim putaran planet kita akan terganggu dengan ketara? Sebab semula jadi ini sukar dicari. Namun, seiring berjalannya waktu, adakah orang tidak akan dapat mengubah putaran Bumi mengikut budi bicara mereka sendiri? Ini bukan kali pertama soalan ini diajukan.
Bagaimanapun, perkara itu tidak berakhir. Ternyata dalam perhitungan mereka para jurutera Syarikat Kutub Utara melakukan kesalahan besar: mereka tidak memperhitungkan fakta bahawa Bumi bukan bola, tetapi mempunyai jisim tambahan di tali pinggang khatulistiwa. Dengan mengambil kira jisim ini, seorang jurutera Perancis membuat pengiraan baru dan menunjukkan bahawa di bawah tindakan tembakan yang diproyeksikan, kutub Bumi akan bergerak di permukaannya dengan hanya 3 mikron. Ingin tahu kisah ini, seperti yang diceritakan dalam buku "Putaran Bumi" Ahli geofizik Amerika Munk dan Macdonald, mempunyai kesinambungan moden. Dalam. Semasa pemilihan presiden pada tahun 1956, Senator Estes Kefauver, calon jawatan naib presiden, mengatakan bahawa sebagai hasil ujian bom hidrogen, paksi Bumi dapat menyimpang sebanyak 10 °. Walau bagaimanapun, pengiraan yang tepat menunjukkan sebaliknya. Tenaga yang dikeluarkan oleh letupan bom hidrogen berkuasa sederhana akan cukup untuk memberikan kelajuan seberat sejuta tan proyektil 11 kilometer sesaat. Tetapi penembakan meriam yang akan melepaskan tembakan seperti itu akan menggantikan tiang Bumi hanya dengan satu mikron. "Dan 70 tahun selepas Jules Verne,- perhatikan penulis, - anggota pemerintah Washington masih enggan mengakui kewujudan dan kepentingan kelebihan khatulistiwa yang banyak "... Akibatnya, bahkan kekuatan super yang dimiliki orang sekarang tidak mencukupi untuk memberi kesan nyata pada putaran Bumi. Jadi, planet kita cukup padat dan tahan lama untuk menahan daya yang bertindak secara berkala atau untuk waktu yang singkat: mereka hanya secara halus mengubahnya. Tetapi kesannya mungkin berbeza jika kekuatan bertindak ke arah yang sama selama berjuta-juta tahun. Mungkin, berkaitan dengan kekuatan seperti itu, Bumi berperilaku bukan sebagai badan elastik yang ideal, tetapi sebagai badan plastik yang berubah bentuknya, walaupun perlahan, tetapi ketara. Di sini kita sampai pada isu evolusi Bumi dan peranan proses dalaman dalam hal ini. Mereka menimbulkan tekanan di badan bumi, kadang-kadang melebihi kekuatan utamanya. Ada kemungkinan bahawa pada saat yang sama deformasi pasang surut Bumi dan bahkan sedikit gangguan dalam ketekunan putarannya kadang-kadang memainkan peranan sebagai "pemicu", iaitu, kejutan terakhir yang menyebabkan pecah dan pergeseran kerak bumi dan mantel Bumi . Fenomena yang terakhir, pada gilirannya, dapat mempengaruhi putaran Bumi, dan ahli geofizik dan ahli astronomi kini aktif mencari manifestasi pengaruh ini. E. Fedorov |
"Oh, jika ini juga, badan yang terlalu berat cair, larut, menjadi embun!" Ahli geofizik Inggeris yang terkenal Harold Jeffries mengambil kata-kata Hamlet ini sebagai epigraf ke salah satu bab bukunya "Bumi".
Untuk menguji hipotesis mengenai sifat nukleus, adalah wajar untuk bertukar pengalaman. Tetapi apa jenis pengalaman yang dapat kita bicarakan ketika kita berurusan dengan tubuh seukuran Bumi? Sesungguhnya, untuk menguji kekuatan mana-mana produk, sampel produk ini diletakkan di mesin khas, diregangkan di dalamnya, dipintal atau diperah. Dalam kes ini, kedua-dua daya yang dikenakan dan ubah bentuk sampel direkodkan. Tetapi kita tidak mempunyai kesempatan, mengikut budi bicara kita, untuk menerapkan kekuatan ke Bumi yang cukup untuk mengubah bentuknya sedikit pun. Kita harus berpuas hati dengan apa yang diberikan oleh alam itu sendiri.
Sekiranya paksi putaran Bumi berserenjang dengan satah gelang, iaitu, ia bertepatan dengan paksi simetri model, daya sentrifugal tidak akan mempengaruhi putaran model - ia hanya akan meregangkan cincin. Tetapi sebaik sahaja paksi putaran menyimpang dari paksi simetri, tindakan daya sentrifugal mulai menampakkan dirinya seperti tindakan sepasang daya, yang, sebagaimana adanya, berusaha untuk mendamaikan sumbu yang disebutkan. Walau bagaimanapun, kesannya ternyata agak tidak dijangka: paksi putaran tidak sejajar dengan paksi simetri, tetapi mula bergerak di sekitarnya, menggambarkan permukaan berbentuk kerucut di badan Bumi. Pergerakan ini disebut pemakanan bebas, dan haidnya lebih pendek, semakin besar jisim cincin.
Kisahnya bermula dengan novel karya Jules Verne "Terbalik"... Ia menceritakan tentang projek Syarikat Perindustrian Arktik untuk memutar paksi bumi pada sudut 23 °, dengan menggunakan dorongan yang dapat diberikan oleh meriam tersebut ke bumi akibat penarikan ketika ditembakkan. Menurut perhitungan para jurutera syarikat tersebut, untuk melakukan ini perlu melepaskan tembakan seberat 180 ribu tan dari meriam. Projek ini membangkitkan minat pertama, kemudian membimbangkan dan, akhirnya, panik, kerana pelaksanaannya akan mengakibatkan banyak bencana.
| Apa itu sangkar? | Fungsi dua dimensi maklumat: mekanisme dan akibatnya |
|---|
Resepi baru
