Приливные волны и направленный перенос масс земли - Ревуженко А.Ф.
ISBN 978-5-02-019126-6
Скачать (прямая ссылка):
ч ¦С -С У
с 0 с- \
---X V г--- у
Рис. 5.11. Рис. 5.12.
Действительно, расположим вторую пару тяг, например, так, как показано на рис. 5.13. В рассмотренной выше схеме (рис. 5.2) тяга была все время натянута, поэтому ее можно было выполнить и в виде жесткого стержня. На схеме же, изображенной на рис. 5.14, в случае жестких тяг деформации невозможны, поэтому тяги должны быть гибкими, так чтобы расстояние между точками A и N, C и M удовлетворяли условиям типа неравенств: AN < R, CM < R. При увеличении угла 5 от 0 в работу вначале включается тяга AN. При этом точка С движется по траектории, показанной на рис. 5.12, 5.13. Тяга СМ при этом провисает. Затем включается в работу тяга СМ, а тяга AN провисает. На рис. 5.14, 5.15 показаны соответствующие траектории точек.
Рис. 5.14. Рис. 5.15.
Теперь можно поставить вопрос об оптимизации всего процесса. Из сказанного выше видно, что путем закрепления камеры в ряде точек и при соответствующем подборе тяг колебания скорости скольжения оболочки можно сгладить. Можно даже добиться того, чтобы при постоянной скорости вращения статора скорость скольжения оболочки была бы также практически постоянной.
Действительно, обратимся к графику (см. рис. 5.10). На нем есть
/ * с* * \
точка (t о ), в которой мгновенная скорость скольжения совпадает со средней скоростью скольжения оболочки за полный оборот статора. Проведем секущую к графику, параллельную касательной в точке (t 5 ) и отстоящую от нее на расстоянии е ¦ L, где е << 1. Получим две точки: 5* - е1 и 5* + е2 ¦ t. Примем положение статора 5* - е1 за начальное. Практически это означает, что первую пару тяг настроим на включение в работу именно в этом положении. Осуществим поворот статора до угла 5 + е2. Вторую пару тяг настраиваем на включение ее в работу в момент 5 = 5* + е2 и т. д. Путем передачи такой эстафеты можно получить скорость скольжения оболочки, которая будет близка к постоянной и равной, естественно, ее средней скорости. (Здесь, конечно, нет нужды обсуждать вопрос о том, что выбор числа е должен быть таким, чтобы при полном обходе контура последняя точка закрепления совпадала с первой.) Таким образом, при точном измерении скоростей точек поверхности образца все поправки на колебания, связанные с конструкцией стенда, можно вычислить, используя рассмотренные выше результаты. Учет этих колебаний необходим также при исследовании скорости вращения внутреннего ядра. В экспериментах периодические колебания ядра отчетливо регистрируются и с процессом деформирования самого материала никак не связаны.
Ниже описаны другие виды стендов, которые использовались для моделирования волн большой амплитуды, а также для моделирования пространственной деформации.
§ 6. Методика проведения экспериментов
Итак, на пути к лабораторному моделированию приливов мы решили вопросы о форме образца небесного тела и способе его нагружения, который имитировал бы движение приливных волн. Следующие вопросы носят конкретный характер и возникают при непосредственной постановке экспериментов: первый — какую высоту приливной волны необходимо задавать в экспериментах, второй — какие материалы можно использовать для изготовления образцов.
Как отмечалось, во всех построениях мы будем иметь в виду не только Землю, но и другие небесные тела, например спутники планет, двойные планетные системы и т. д. Это позволит рассматривать более широкий диапазон приливных сил и расширит свободу действий. Такое расширение имеет определенный смысл и для исследования самой Земли. В настоящее время высоту твердой приливной волны можно оценить в 0,5 м. Но в далеком прошлом она была в тысячи раз большей и достигала 1-1,5 км. Кроме того, нередкой является ситуация, когда небесное тело под действием приливных сил разрушается. В этом случае высота приливной волны возрастает
и, по-видимому, становится сравнимой с размерами самого тела. Ясно, что при этом процесс приливного деформирования должен приобретать какие-то новые черты и завершаться разделением небесного тела на части. Как уже отмечалось во Введении, есть основания считать, что современная Луна образовалась в результате именно подобного разрушения другого небесного тела — прото-Луны.
Все сказанное позволяет сделать следующий вывод: в экспериментах необходимо исследовать более широкий диапазон амплитуд приливных волн. По крайней мере все ограничения должны диктоваться только техническими возможностями устройств нагружения. Формально принятая выше схема нагружения принципиальных ограничений на высоту приливной волны не накладывает. Однако практически она не позволяет достичь значительных амплитуд волны, поэтому для исследования больших амплитуд был разработан новый способ нагружения и изготовлен соответствующий стенд. Эта часть работы изложена в § 9.
Перейдем теперь к собственно модели небесного тела. Многочисленные данные показывают, что внутреннее строение Земли имеет четко выраженный слоистый характер. То же самое можно
