Нефть и песок О стали Компрессор - подбор и ошибки Из истории стандартизации резьб Соперник ксерокса - гектограф Новые технологии производства стали Экспорт проволоки из России Прогрессивная технологическая оснастка Цитадель сварки с полувековой историей Упрочнение пружин Способы обогрева Назначение, структура, характеристики анализаторов Промышленные пылесосы Штампованные гайки из пружинной стали Консервация САУ Стандарты и качество Технология производства Водород Выбор материала для крепежных деталей Токарный резец в миниатюре Производство проволоки Адгезия резины к металлокорду Электролитическое фосфатирование проволоки Восстановление корпусных деталей двигателей Новая бескислотная технология производства проката Синие кристаллы Автоклав Нормирование шумов связи Газосварочный аппарат для тугоплавких припоев
Главная --> Промиздат -->  Астрономические методы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 ( 104 ) 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

мо-геодезическое уклонение, полученное из измерений как ф - В, оказалось равным ±5,2 ; значение же уклонения отвеса за притяжения Гималайских гор, вычисленное по формулам (70.25), оказалось ±27,9 . Еще более это несоответствие проявляется вдоль береговых линий океанов, если к ним примыкают районы с горным рельефом. Если, например, на берегу океана расположены горные образования с высотами -800 м, а глубина океанического дна равна 4000 м, то для такого внешнего рельефа Земли для береговой полосы по формулам (70.25) получаются уклонения отвеса величиной порядка 30-40 , в то время как фактически, по данным измерений, его величина, как правило, колеблется в пределах 5-8 . Картина изменений уклонений отвеса в общем хотя и соответствует рельефу, но получается сильно сглаженной. Для объяснения



Ряс. 132

этого явления была выдвинута гипотеза изостатической ком-п е нсации, или гипотеза изостазии* (рис. 132).

Схем гипотез изостазии несколько; изложим в общих чертах гипотезу, предложенную в середине XIX в. англичанином Джоном Праттом.

Согласно этой гипотезе, масса вертикальных блоков земной коры с равными основаниями одинакова и постоянна в любой части Земли. Блоки, и меющие меньший объем и соответствующие впадинам земной поверхности, должны иметь большую плотность и, наоборот, блоки, имеющие большой объем и соответствующие возвышенностям на материках, должны иметь меньшую плотность.

Иначе говоря, различие в объемах таких блоков компенсируется соответствующим изменением плотностей вещества, из которого они состоят.

Подобная компенсация происходит в пределах постоянной глубины земной коры Г, ниже которой располагаются слои одинаковой плотности. Поверхность, выше которой происходит указанная компенсация и давление на которую расположенных выше слоев одинаково и постоянно, называется поверхностью изостазии, или поверхностью изостатической компенсации. Очевидно, веса столбов наружного слоя Земли Над поверхностью изостазии, имеющих равные основания, одинаковы и постоянны.

На рис. 132 показаны три столба А, Б, В, имеющие в основании одинаковую площадь. Столб А соответствует некоторому району, в котором поверхность геоида проходит вблизи земной поверхности; столбы Б и В - океанической

Изоставия - греческое слово, означающее равновесие.



впадине и возвышенности на материке. По гипотезе изостазии столбы А, Б, В, расположенные выше поверхности изостазии SS, должны иметь одинаковую массу. Разница в объемах этих столбов компенсируется ссотртствующим различием плотностей пород, составляющих эти столбы. Если плотность столбя А,. имеющего некоторый средний объем, обозначить через б, то плотность столбов Б ж В будет б Н- Аб и б - Аб соответственно.

Следовательно, основное уравнение гипотезы Пратта для всех частей земной коры имеет вид

6i(T+hi) = uoGT.=a, (70.26)

где hi - высота точки i.

Если взять два столба 1 ш 2, io

T + fe?.

6.2 T-hx

Следовательно, согласно данной гипотезе,

коры

(70.27)

плотность отдель-обратно пропорцио-

ных участков земной нальна их толщине.

Для определения постоянной в уравнении (70.26) возьмем точку, имеющую h = 0. Тогда

боГ = пост. = . (70.28)

По геофизическим данным, б - средняя плотность земной коры равна 2,67. Поэтому

а = 2,67Г. (70.29)

Глубина изостатической поверхности должна быть получена из опытных данных. Поясним в самых общих чертах путь ее определения. Принципиально J- ЕЙ состоит в выборе такой глубины компенсации

д Г, при которой наилучшим образом согласовы-

h оШ вались бы непосредственные наблюдения с ре-

-I зультатами вычислений, основанных на гипотезе

изостатической компенсации.

Допустим, что в каком-либо районе имеются совмещенные астрономические и геодезические пункты, для которых, следовательно, легко вычислить уклонения отвесной линии. Теперь, принимая гипотезу изостазии, вычисляем уклоненпя , отвесных линий для этих пунктов при разных Рис. 133 глубинах изостатической компенсации Т. Оче-

видно, за глубину новерхности изостазии следует принять то значение, при котором вычисленные уклонения отвесных линий окажутся наиболее близкими к определенному их значению из астрономо-геодезических измерений. Аналогично можно определить глубину поверхности изостазии, если известны для ряда пунктов измеренные значения силы тяжести. Определяемая таким путем величина Т получается равной примерно 100 км. При выводе размеров эллипсоида Красовского для части астрономо-геодезической сети уклонения отвесной линии определялись на основе гипотезы изостазии Пратта; при этом глубина изостатической компенсации принята 96 км.

Применение изостатического метода для вывода уклонений отвеса в этом случае было вызвано отсутствием необходимых гравиметрических данных.



Изложим один из методов вывода уклонений отвесных линий, основанный faa использовании гипотезы изостазии Пратта.

Представим себе три столба, имеющие одинаковую площадь в основании J и построенные между поверхностью изостатической компенсации и физической it земной поверхностью (рис. 133). Первый столб соответствует материку, второй- поверхности, для которой высота h равна нулю, и третий - океанической . впадине.

f; Положим, что плотность пород, расположенных над уровнем моря, везде одинакова и равна = 2,67. Тем самым принимаем, что массы гор компенси-f руются только в той части столба, которая расположена ниже уровня моря, 1 т. е. от Ъ до с. Такое исходное положение гипотезы соответствует следующей физической трактовке: те массы, которые возвышаются над уровнем моря, выдвинуты из глубины Земли; они образуют излишек, который в точности равен недостатку, образовавшемуся внизу - ниже уровня моря. Поэтому вес столбов остается прежним и земная кора находится в равновесии.

В таком случае основное уравнение гипотезы изостазии примет несколько иной вид, чем в (70.28), т. е.

бГ + бо/г = пост. = а, (70.30)

где б - плотность пород и столба ниже поверхности, для которой Л = 0. Заменяя а, согласно (70.28), получаем

бо/==боГ, (70.31)

(6о-б)Г = бо/1. (70.32)

откуда

Обозначим (б(, - 6) через -Д; очевидно, это будет недостаток плотности земной коры, компенсирующий верхние массы в высоте столба от а до Ъ. Перепишем (70.30), положив

6 = бо-(6о-б) = бо + А, (70.33)

боГ-f бо/гН-АГ = пост. = а. (70.34)

Первые два члена полученного выражения соответствуют некомпенсированной земной коре. Поэтому изостатически уравновешенную земную кору можно рассматривать как однородную массу плотности б о, в которой дополнительно равномерно размещено (ниже уровня моря) вещество отрицательной плотности А.

Заменяя в (70.34) постоянную а, согласно (70.28), получаем

А=-4-бо = -2,67А. (70.35)

Последнее выражение определяет плотность этой добавочной отрицательной массы.

Для третьего столба - океанической впадины - уравнение изостазии меет вид

b{T-t) +1,03 = боЛ (70.36)

где t - глубина океана, 1,03 - плотность морской воды. Из (70.36) получаем

б= . (70.37)



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 ( 104 ) 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169