Приливные волны и направленный перенос масс земли - Ревуженко А.Ф.
ISBN 978-5-02-019126-6
Скачать (прямая ссылка):
Настоящая книга написана на основе работ [1-51] и предназначена для исследователей в области наук о Земле, механики и прикладной математики, инженеров, а также аспирантов и студентов. Автор выражает благодарность А.П. Бобрякову и В.П. Косых, совместно с которыми проводились лабораторные эксперименты. А.П. Бобрякову принадлежит конструктивная разработка экспериментальных стендов. В их изготовлении и проведении эксперимен-
тов принимали участие Ю.А. Борисов, Н.А. Громов, Э.В. Захаревич, М.А. Кривошеин.
Автор признателен В.Б. Бохонову, О.П. Бушмановой, В.И. Крамаренко и С.В. Лаврикову, совместно с которыми проводились численные расчеты.
Автор благодарен академику РАН В.М. Фомину, профессору Д. Колимбасу за ценные обсуждения, академику РАН Б.Д. Аннину за редактирование монографии. Автор считает своим приятным долгом отметить роль академика РАН Евгения Ивановича Шемякина, который принимал участие в данной работе и поддерживал ее на всех этапах выполнения.
В 1996-1998 гг. работа выполнялась при финансовой поддержке фондов ИНТАС — РФФИ (проект № 95-0742).
Введение
О существовании приливных волн в океанах известно всем. Труднее представить себе, что такие же волны, только меньшей амплитуды, бегут и по твердой поверхности Земли. Мы все время поднимаемся или опускаемся на этих волнах и не замечаем этого только потому, что волны являются невысокими и чрезвычайно пологими. Приливные волны вызываются приливными силами. Природу приливных сил объяснил Ньютон, показав, что их наличие является прямым следствием закона всемирного тяготения [52]. Дальнейшее исследование этого вопроса связано с именами Лапласа и Эйлера [53]. Большой вклад в исследование приливных волн внесли Дарвин, Джефферсон, Рош и их последователи [54]. Из современных исследований необходимо отметить работы Ю.Н. Авсюка, в которых дано каноническое определение приливной силы и анализируется ряд тонких эффектов, связанных с вычислением этих сил [55-58]. Различные аспекты приливного взаимодействия Земли, Солнца и Луны изучались в трудах П. Голдрайха, Г. Макдональда, Е.Л. Рускола и др. [59-61].
Приливные силы носят универсальный характер и действуют на все протяженные тела, которые находятся в гравитационном поле, создаваемом другими небесными телами. Кроме того, приливные силы действуют постоянно и поэтому они в той или иной степени оказывают влияние на все процессы эволюции небесных тел. В одних случаях это влияние может быть пренебрежимо малым, в других — определяющим или по крайней мере весьма существенным. Все зависит от конкретной ситуации. Изучению различных аспектов роли приливов посвящена обширная литература. В настоящей книге не ставится задача представить ее полный обзор. Остановимся только на некоторых основных работах, в которых содержится подробная библиография.
Вначале естественно обратиться ко времени, когда Солнечная система только зарождалась. Этот процесс всегда вызывал большой
интерес. Существовало множество различных теорий. В свое время пользовались популярностью теории, объясняющие происхождение планет результатом катастрофы. К ним можно отнести и теорию происхождения Луны путем отделения от Земли. В этих теориях приливным силам отводилась определяющая роль.
В настоящее время наиболее признанной является теория формирования солнечной системы из протопланетного облака. Данная теория восходит к Канту и Лапласу (небулярная гипотеза). Современный вид она приобрела благодаря трудам О.Ю. Шмидта [62] и его последователей (В.С. Сафронова [63] и др.). По одной из версий данной теории, Земля и Луна формировались одновременно в про-топланетном облаке, т. е. Луна (в противоположность теориям ее захвата) была образована сразу в области формирования самой Земли, составив с Землей двойную планету. Такого мнения придерживались Рускол [61], Харрис, Каула [64]. (Обзор моделей с захватом и (или) одновременной аккреции представлен в работе Смита [65].) Большему числу имеющихся в настоящее время данных удовлетворяют теории, согласно которым Луна была образована в два этапа (Опик [66], Вуд, Митлер [67], Сорохтин [68], Сорохтин, Ушаков [69-71]). Когда речь идет о первом этапе эволюции системы, то используется более точное ее название — прото-Земля и прото-Луна. В соответствии с данными теориями прото-Луна была захвачена прото-Землей. На этом этапе приливные силы были настолько большими, что под их действием прото-Луна была разрушена (на пределе Роша). В результате система изменилась качественно и перешла ко второму этапу своей эволюции. Теперь уже можно говорить собственно о Земле и Луне. Таким образом, в данном переходе приливные силы играли определяющую роль, которая остается большой и на втором этапе эволюции системы. Расчеты дают значения амплитуд приливных волн порядка 1-3 км. Амплитуда волны постепенно уменьшалась, пока не достигла современных значений порядка десятков сантиметров. Приливные деформации играли большую роль во всех процессах эволюции Земли [72]. Они оказывали влияние на форму нашей планеты, изменение скорости ее вращения, формирование магнитного поля, процессы накопления и высвобождения энергии, т. е. тектонические процессы, землетрясения и т. д. На современном этапе роль приливов, конечно, уменьшилась, но по-прежнему остается заметной [73, 74].
