книги / Опасные природные процессы. Вводный курс

Источник: Мирошниченко Л.И., 1981.

космические лучи, приходящие к нам из далеких областей Галактики. По­ этому их называют мягкими космическими лучами. Помимо них во время вспышек образуются частицы, обладающие и меньшими скоростями. Об­ разуемые ими облака и корпускулярные потоки распространяются со ско­ ростями 500—1000 км/с. Корпускулярное излучение вспышек объясняет особо мощное их рентгеновское и радиоизлучение, которое отличается от упоминавшегося выше теплового излучения очень горячего газа и называ­ ется нетепловым. Через несколько минут после начала вспышки наблюда­

91

Глава 2. Зехия во Все ieмной

Через протуберанцы постоянно происходит обмен вешества хромосфе­ ры и короны. Об этом свидетельствуют часто наблюдаемые движения как самих протуберанцев, так и отдельных их частей, происходящие со скоро­ стями в десятки и сотни километров в секунду.

Возникновение, развитие и движение протуберанцев тесно связаны с эволюцией групп солнечных пятен. На первых стадиях развития активной области пятен образуются короткоживугцие и быстро меняющиеся проту­ беранцы вблизи пятен. На более поздних стадиях возникают устойчивые спокойные протуберанцы, существующие без заметных изменений в тече­ ние нескольких недель и даже месяцев. После этого внезапно может насту­ пить стадия активизации протуберанца, проявляющаяся в возникновении сильных движений, выбросов вещества в корону и в появлении быстро движущихся эруптивных протуберанцев.

Активные области в короне. Внешний вид солнечной короны связан с проявлением активности в более низких слоях атмосферы. Над пятнами наблюдаются характерные образования в виде изогнутых лучей, напомина­ ющие кусты, а также уплотнения коронального вещества в виде округлых облаков — коронаяьные конденсации. Над факелами видны целые системы прямолинейных, слегка волнистых лучей. Протуберанцы обычно бывают окружены дугами и шлемами из уплотненного вещества короны. Все эти образования над пятнами, факелами и протуберанцами часто переходят в длинные лучи, простирающиеся на расстояния многих радиусов Солнца.

Понятие о центре солнечной активности. Все рассмотренные активные образования в солнечной атмосфере тесно связаны между собой. Воз­ никновение факелов и флоккулов всегда предшествует появлению пятен. Вспышки возникают во время наиболее быстрого роста группы пятен или в результате происходящих в них сильных изменений. В это же время воз­ никают протуберанцы, которые часто продолжают существовать долгое время после распада активной области. Совокупность всех проявлений солнечной активности, связанных с данным участком атмосферы и разви­ вающихся в течение определенного времени, называется центром сотенной

активности.

Спокойный солнечный ветер имеет скорость 250—400 км/с при его плотности в районе орбиты Земли 7—20 частиц/см3. Полная мощность сол­ нечного ветра, приходящаяся на магнитосферу Земли, составляет 10К кВт, а температура — примерно 105 К.

Во время вспышки за несколько десятков минут образуется большое количество быстрых заряженных частиц и формируется радиально расходя­ щаяся ударная волна. Через 40—50 ч ударная волна достигает орбиты Земзи и резко сжимает магнитосферу. Это фиксируется по увеличению гори­ зонтальной компоненты магнитного поля Земли на несколько десятков или сотен гамм и является началом геомагнитной бури. В этот период воз-

93

Глава 2. Зем \я во Все \енной

2.5

Строение Земли

Земля является сложной открытой системой. По данным А.И. Войцеховского (1990), как открытая система она ежегодно по­ лучает из космоса 5 х 104 т метеорной пыли и примерно 1500—2000 т метео­ ритов. На Земле установлено около 156 метеоритных кратеров, свидетельст­ вующих о крупномасштабной бомбардировке из космоса. Общая энергия электромагнитного и корпускулярного излучения, получаемого от Солнца, составляет 2 х 1075 Дж. Земля испытывает гравитационные воздействия Га­ лактики, Солнца и планет Солнечной системы.

Одновременно Земля отдает в окружающее космическое пространство легкие газы (водород, гелий, диоксид углерода, азот, инертные газы и др.), поэтому накопления газов в атмосфере не происходит, несмотря на непре­ рывно идущий процесс дегазации недр. Земля отражает и излучает длин­ новолновую радиацию. В последние годы значительно выросла доля ра­ диоизлучения планеты по техническим причинам.

Сложность системы Земля состоит в том, что в процессе ее эволюции возник ряд сложных подсистем, таких, как магнитосфера, ионосфера, ат­ мосфера, гидросфера, литосфера, мантия и ядро (жидкое и твердое), ак­ тивно и нелинейно взаимодействующих друг с другом.

Форма Земли

Мы живем на огромном шаре. Об этом говорил еще Пифагор в VI в. до н.э., хотя многие считали нашу Землю плоской, как блин. Сегодня наукой доказано, что Земля имеет шарообразную фор­ му. Математик Архимед предложил термин «сфероид» — это фигура, близ­ кая к сфере, но не совсем идеальный шар.

Сейчас известно, что наша планета сплющена с полюсов, поэтому ее экваториальный радиус больше, чем у идеального шара, а вдоль оси вра­ щения радиус Земли меньше, чем у правильной геометрической сферы, и ее форма близка к эллипсоиду.

Однако в связи с многообразием конфигураций рельефа действитель­ ная форма Земли является более сложной, чем эллипсоид. Учитывая эти особенности, немецкий физик Листинг в 1873 г фигуру Земли назвал

геоидом.

95

Раздел l. Принципы зволюции и взаимодействия с южных систем

Геоид — некоторая воображаемая уровенная поверхность, которая оп­ ределяется тем, что направление силы тяжести к ней всюду перпендику­ лярно. Это достаточно сложная поверхность, неудобная для математиче­ ского моделирования.

В настоящее время в России в геофизике и космонавтике использует­ ся эллипсоид Ф.Н. Красовского.

Площадь поверхности Земли около 510 млн км2, из которых 70,8% за­ нимает Мировой океан, а 29,2% — суша. В Северном полушарии соотно­ шение суши и океана составляет 39 и 61%, а в Южном — 19 и 81%.

Изучение внутреннего строения Земли производится различными мето­ дами. Около 120 лет назад австрийский геолог Эдуард Зюсс скорее догадал­ ся, чем доказал: планета по своему строению подобна луковице. Она состо­ ит из концентрических (имеющих общий центр) слоев, уплотняющихся по мере приближения к центру.

На основании метода исследований скоростей распространения сейс­ мических волн австралийский сейсмолог К. Буллен разделил Землю на ряд зон и дал им буквенные обозначения в определенных усредненных интер­ валах глубин, которые используются с некоторыми уточнениями до насто­ ящего времени. Выделяют три главные области Земли.

Земная кора (слой А) — верхняя оболочка Земли, мощность которой изменяется от 6—7 км под глубокими частями океанов до 35—40 км под платформенными территориями континентов и до 50—70 км под горными сооружениями. В 1909 г. югославский сейсмолог А. Мохоровичич при изу­ чении балканских землетрясений впервые установил нижнюю границу зем­ ной коры. Эту границу сокращенно называют границей Мохо и>чи М.

Мантия Земли — расположена ниже границы Мохо и распространяется до глубин 2900 км. В ее пределах, по сейсмическим данным, выделяются: верхняя мантия (слой В) — глубиной до 670 км, средняя мантия (слой С) — до глубины 800—1000 км и нижняя мантия (слой D) — до глубины 2700 км с переходным слоем D ’ — от 2700 до 2900 км.

Ядро Земли — подразделяют на внешнее ядро (слой Е) — в пределах глубин 2900—4980 км, переходную оболочку (слой F) — от 4980 до 5120 км и внутреннее ядро (слой G) — до 6971 км.

Границы между этими областями называются разделами первого по­ рядка (рис. 2.19).

Земная кора отделяется от слоя самой верхней мантии резким скачком скорости. Высокоскоростной твердый слой верхней мантии совместно с земной корой называют литосферой.

Второй резкий раздел совпадает с переходом от нижней мантии к внешнему ядру, где наблюдается скачкообразное падение скорости про­ дольных волн с 13,6 до 8,1 км/с, а поперечные волны гасятся. Дело в том, что на этом рубеже резко меняются физические свойства вещества. Внеш-

96