Тепловой режим Земли

Различают два источника тепла Земли: 1. полученное от Солнца, 2. выносимое из недр к поверхности Земли. Прогревание Солнцем распространяется на глубину не более 28-30 м, а местами первые метры. На некоторой глубине от поверхности располагается пояс постоянной температуры, в котором температура равна среднегодовой температуре данной местности. (Москва -20 м - +4,20, Париж - 28 м - +11,830). Ниже пояса постоянной температурынаблюдается постепенное увеличение температуры с глубиной, связанное с глубинным тепловым потоком. Нарастание температуры с глубиной в градусах Цельсия на единицу длины называется геотермическим градиентом, а интервал глубины в метрах, на котором температура повышается на 10, называется геотермической ступенью. Геотермический градиент и ступень в разных местах земного шара различны. По данным Б. Гутенберга, пределы колебаний отличаются более чем в 25 раз. Это свидетельствует о различной эндогенной активности земной коры, о различной теплопроводности горных пород. Наибольший геотермический градиент отмечен в штате Орегон (США), равен 1500 на 1 км, наименьший - 60 на 1 км в Ю.Африке. Среднее значение геотермического градиента издавна принималось равным 300 на 1 км и соответствующая ему геотермическая ступень - 33 м.

По данным В.Н. Жаркова, близ поверхности Земли геотермический градиент оценивается в 200 на 1 км. Если учесть оба значения, то на глубине 100 км температура 30000 или 20000 С. Это не соответствует фактическим данным. Лава, изливающаяся из магматических очагов с этих глубин, имеет максимальную температуру 1200-12500 С. Ряд авторов, учитывая этот своеобразный термометр, считают, что на глубине 100 км температура не превышает 1300-15000. При более высоких температурах породы мантии были бы полностью расплавлены и S-волны через них бы не прошли. Поэтому средний геотермический градиент прослеживается до глубины 20-30 км, а глубже он должен уменьшаться. Но изменение температуры с глубиной неравномерное. Например: Кольская скважина. Рассчитывали на геотермический градиент 100 на 1 км. Такой градиент был до глубины 3 км, на глубине 7 км - 1200 С, на 10 км - 1800 С, на 12 км - 2200 С. Более или менее достоверные данные о температуре получены для основания слоя В - 1600 + 500 С.

Вопрос об изменении температуры ниже слоя В не решен. Предполагают, что температура в ядре Земли в пределах 4000-50000 С.

Гравитационное поле Земли

Гравитация, или сила тяжести, всегда перпендикулярна к поверхности геоида. Распределение силы тяжести на континентах и в областях океанов неодинаково на любой широте. Гравиметрические измерения абсолютной величины силы тяжести позволяют выявить гравиметрические аномалии - области увеличения или уменьшения силы тяжести. Увеличение силы тяжести свидетельствует о более плотном веществе, уменьшение - на залегание менее плотных масс. Величина ускорения силы тяжести различна. На поверхности в среднем 982 см/с2 (на экваторе 978 см/с2 , на полюсе 983 см/с2 ), с глубиной сначала увеличивается, затем быстро падает. У границы с внешним ядром 1037 см/с2 , в ядре уменьшается, в слое F доходит до 452 см/с2, на глубине 6000 км - 126 см/с2 , в центре до нуля.

Магнетизм

Земля - гигантский магнит с силовым полем вокруг. Геомагнитное поле дипольное, магнитные полюсы Земли не совпадают с географическими. Угол между магнитной осью и осью вращения составляет около 11,50 . Различают магнитное склонение и магнитное наклонение. М а г н и т н о е с к л о н е н и е определяется углом отклонения магнитной стрелки компаса от географического меридиана. Склонение может быть западным и восточным. Восточное склонение прибавляется к величине произведенного замера, западное вычитается. Линии, соединяющие на карте точки с одинаковым склонением, называются и з о г о н а м и (греч. “изос” - равный и “гониа” - угол). М а г н и т н о е н а к л о н е н и е определяется как угол между магнитной стрелкой и горизонтальной плоскостью. Магнитная стрелка, подвешенная на горизонтальной оси, притягивается магнитными полюсами Земли, потому не устанавливается параллельно горизонту, образуя с ним больший или меньший угол. В северном полушарии северный конец стрелки опускается вниз, а в южном - наоборот. Максимальный угол наклонения магнитной стрелки (900) будет на магнитном полюсе, нулевое значение он достигает в области, близкой к географическому экватору. Линии, соединяющие на карте точки с одинаковым наклонением, называется и з о к л и н а м и (греч. “клино” - наклоняю). Линия нулевого значения наклонения магнитной стрелки называется м а г н и т н ы м э к в а т о р о м. Магнитный экватор не совпадает с географическим.

Магнитное поле характеризуется н а п р я ж е н н о с т ь ю, которая увеличивается от магнитного экватора (31,8 А/м) к магнитным полюсам (55,7 А/м). Происхождение постоянного магнитного поля Земли связывают с действием сложной системы электрических токов, возникающих при вращении Земли и сопровождающих турбулентную конвекцию (перемещение) в жидком внешнем ядре. Магнитное поле Земли влияет на ориентировку в горных породах ферромагнитных минералов (магнетит, гематит и другие), которые в процессе застывания магмы или накопления в осадочных породах, принимают ориентировку существующего в то время магнитного поля Земли. Исследования остаточной намагниченности горных пород показали, что магнитное поле Земли неоднократно менялось в геологической истории: северный полюс становился южным, а южный - северным, т.е. происходили и н в е р с и и (переворачивание). Шкалу магнитных инверсий используют для расчленения и сопоставления толщ горных пород и определения возраста ложа океана.