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

вого решения редукционной проблемы, в которой наиболее сложным, нерешенным вопросом было нахождение величин, определяюш,их редукции за переход от непосредственных измерений на земной поверхности к соответствующим элементам на поверхности референц-эллипсоида. Этими величинами являются: расстояния от точек земнойповерхности до поверхности эллипсоида по нормалям к последнему и уклонения отвесной линии в каждом геодезическом пункте. Для решения этой задачи М. С. Молоденский, по идее ф. Н. Красовского, разработал метод астрономо-гравиметрического нивелирования, позволяющий с заданной точностью вычислять названные величины на основе совместного использования результатов астрономо-геодезических и гравиметрических измерений и без знания аномалий силы тяжести для всей поверхности Земли. Этим самым, казалось бы, непреодолимые трудности, вызванные отсутствием мировой гравиметрической съемки, были устранены.

Научные работы Молоденского определили новый этап в развитии теории фигуры Земли. Он показал, что определение фигуры геоида только по одним астрономо-геодезическим и гравиметрическим данным без применения гипотез о строении Земли невозможно. Следовательно, невозможно и точное решение редукционной проблемы путем проектирования на геоид, а с геоида на референц-эллипсоид, тогда как такой путь решения задачи до работ Молоденского считался единственно возможным. Молоденский по-новому поставил и решил проблему изучения фигуры Земли й ее внешнего гравитационного поля. Разработанная теория определяет непосредственно фигуру физической поверхности Земли и внешнее поле Земли. Изучение фигуры геоида, из основных задач высшей геодезии, становится необязательным.

Разработанное Молоденским строгое построение теории изучения фигуры Земли и ее внешнего гравитационного поля обеспечивает строгое решение научных и практических задач высшей геодезии без привлечения каких-либо гипотез. Как следствие этого, точность и достоверность решения геодезических задач стали зависеть только от ошибок и полноты непосредственных геодезических измерений, но не от приближенности и слабых мест теории, как это было до работ Молоденского.

Теория Молоденского и разработанные на ее основе конкретные методы изучения фигуры Земли предусматривают совместное использование в качестве опытных данных всех видов наземных измерений: угловых, линейных нивелирных, гравиметрических и астрономических. Каждый из указанных видов измерений стал обязательной составной частью комплекса основных геодезических работ. В последние годы сюда присоединились методы космической геодезии. Таким образом, современный этап научных исследований и практических работ по определению фигуры Земли характеризуется органическим сочетанием и взаимосвязью геометрического и физического методов решения всех геодезических задач на основе общей математически строгой теории.


1 Ф. Н. Красовский

гравитационное считавшееся ранее одной



§ 51. Некоторые сведения о строении Земли

Выше, в § 50, показано, что фигура Земли зависит от внутреннего строения и распределения масс, составляющих нашу планету.

Изложим некоторые весьма краткие сведения о внутреннем строении Земли.

Строгой теории, основанной на непосредственных экспериментальных данных о внутреннем строении Земли, ее происхождении, еще нет, а имеющиеся суждения носят характер гипотез, основанных на изучении факторов, связанных со строением Земли и различно объясняющих наблюдаемые явления и факты. Можно сказать, что почти все гипотезы по этому вопросу основаны на использовании и анализе косвенных данных, к которым относятся гравитационное и магнитное поля Земли, скорость распространения сейсмических волн, колебания земных полюсов, приливные деформации земной поверхности, изучение тепловых потоков Земли, электропроводность и многие другие.

Эти косвенные данные допускают различные толкования, позволяют иметь по различным вопросам различные точки зрения, вплоть до диаметрально противоположных. Поэтому дальнейшие исследования могут внести существенные коррективы в современные представления о строении Земли и приводимые ниже сведения. Дополнительно отметим, что многое в отношении наружной части Земли - земной коры может быть окончательно установлено в результате сверхглубокого бурения, проекты которого находятся в стадии разработки и осуществления.

Отметим характеристики Земли, \ достаточно хорошо согласующиеся с наблюдениями.

1. С точностью до малых величин порядка сжатия Земля в целом имеет эллипсоидальную форму, совпадающую с фигурой равновесия тела, состоящего из вещества, по своим свойствам близкого к вязкой жидкости.

2. Результаты обработки наблюдений искусственных спутников Земли показали, что сжатие Земли не вполне соответствует фигуре равновесия вращающегося тела. Это означает, что в теле Земли существуют долговременные напряжения, вызывающие уклонения от равновесного состояния. Отсюда следует, что земное вещество обладает прочностью, отличающей его по свойствам от жидких и вязких тел. В то же время на основе изучения ряда явлений (приливы, колебания полюса) следует, что земное вещество довольно близко по своим свойствам к идеально упругому телу. Общий вывод, который делают геофизики, заключается в том, что вещество Земли обладает и вязкостью, и твердостью и, следовательно, оно не может быть признано ни идеальной жидкостью, ни идеально упругим телом. Такое вещество называют упруго-вязким. Тело из такого вещества обладает тем свойством, что при воздействии на него силы оно в течение некоторого времени реагирует как упругое; если же действие силы происходит в течение времени, значительно большего т, то тело начинает реагировать как вязкое. Время т называется периодом релаксации вещества. Земное вещество, вероятно, обладает этим интересным свойством.

3. Некоторые постоянные Земли, установленные в настоящее время имеют значения (размеры эллипсоида Красовского, см. § 2):

а) масса - бЮ г;

б) средняя плотность - 5,52 г/см;

в) момент инерции - 0,331 М-а;

г) объем - 1 083 320 млн. км?;



д) длина экватора - 40 076 км;

е) длина меридиана - 40 008 км;

ж) поверхность Земли - 510 млн. км;

з) поверхность Мирового океана - 361 млн. км;

и) поверхность суши - 149 млн. км;

к) ускорение силы тяжести на экваторе - 978 500 мгал.

Известный интерес в плане настоящего учебника могут представлять и следующие характеристики Земли как планеты:

среднее расстояние от Земли до Солнца - 149 509 ООО км;

длина земной орбиты - 939 120 ООО км;

средняя скорость движения Земли по орбите - 29,76 км/с;

скорость движения точки экватора вследствие суточного вращения Земли-- 465 м/с;

среднее расстояние от Земли до Луны - 384 395 км.

4. Плотность вещества в теле Земли возрастает от поверхности к центру, что подтверждается (§ 50) величиной сжатия. Этот вывод определенно вытекает из приведенных выше значений моментов инерции, полученных из обработки наблюдений за движением искусственных спутников Земли. Это, наконец, следует из приведенного значения средней плотности Земли. Наибольшая плотность горных пород, находящихся на земной поверхности (в верхнем ее слое, доступном для человека), не превышает 3,3 г/см. Поэтому превышение более чем в полтора раза средней плотности Земли над плотностью самых твердых поверхностных горных пород свидетельствует о значительном увеличении плотности ее в центре.

5. Долгое время, вплоть до начала XX в., господствовала гипотеза о том, что Земля некогда была в огненно-жидком состоянии. Например, Ф. Н. Красовский пишет [371: Предположение, что в крайне отдаленные времена Земля была огненно-жидкой, является очень вероятным .

В настоящее время большинством геофизиков и геологов эта гипотеза отрицается. В результате новых научных исследований большинство ученых считают, что Земля возникла из газопылевого облака относительно невысокой температуры. Но независимо от той или другой гипотезы можно считать, что, кроме самой верхней оболочки Земли - земной коры, тело нашей планеты состоит из слоев, по форме близких к уроненным, причем плотность этих слоев возрастает по на правлению к центру и находится в состоянии гидростатического равновесия. Это подтверждается и многими косвенными данными (например, скорость распространения сейсмических волн и др.). Однако переход плотностей от слоя к слою неравномерный.

6. По современным данным, внутреннее строение Земли таково: верхняя часть Земли, называемая земной корой (рис. 100), имеет неодинаковую толщину - под материками она равна в среднем 30-40 км и, как правило, не выходит за пределы 20-70 км, а в океанах толщина земной коры около 6 км. Нижнюю границу земной коры называют границей Мохорови-


Рис. 100



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