Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Реферат На тему:
Власні коливання Землі.
Нормальне значення сили тяжіння. Теорема Клеро.
Виконав студент 2 курсу
Група 2( скороченна) геолог
Іванченко Роман
Київ 2016
1.Власні Коливання Землі.
Будь-яке пружне тіло після удару подібно дзвону здійснює коливання. У 1911 році математик Лев (Love) обчислив період власних коливання сталевої кулі розміром з Землю. Виявилося, що він буде дорівнювати одній годині. Перші власні коливання Землі з періодом 57 хв виявлені Беньоффом у 1952 році після землетрусу на Камчатці. Зареєстровані коливання Землі з періодом 54 хв після чилійського землетрусу 1960 року. Чому дорівнює період власних коливань Землі? Оскільки Земля -- не однорідний сталева куля, а має значно більш складну будову, то й власні коливання мають досить багатий спектр. Існують два типи власних коливань пружної кулі, які називають модами. Сфероїдальні коливання дають моду , а крутильні коливання -- моду . Кожна мода має свою конфігурацію: розташування мінімумів і максимумів, вузлових ліній і поверхонь, де відхилення дорівнюють нулю. Вузлові лінії або поверхні можуть бути розташовані як на поверхні сфери, так і всередині її. Для ототожнення мод введені наступні правила для їх позначень. Для крутильних коливань вводяться два нижніх індексу: мода означає, що ми маємо справу з модою крутильних коливань, у якій кількість вузлових поверхонь всередині Землі одно , а число секторів на поверхні Землі, обмежених цими поверхнями одно . Основним крутильним власним коливанням є мода . Цього крутильному коливанню відповідає тільки одна поверхня, січна поверхню Землі по екватору. При цьому північну і південну півкулі зміщуються в протилежні сторони. Сфероїдальні моди ідентифікуються аналогічним чином. Коливання основної моди нагадують деформацію пружного м'яча. Дві вузлові лінії на поверхні сфери збігаються з паралелями Північної і Південної півкулі. Період цієї моди визначений спостережень. Він становить 54 хв, що на 6 хв менше теоретичного значення, отриманого Левом. Це відмінність вказує, насамперед, на відміну Землі від однорідного сталевої кулі. Серед інших мод існують і такі, період яких значно відрізняється від теоретичного. Так період радіальних коливань, описуваними модою , дорівнює 25,5 хв. Періоди різних типів мод можуть і майже збігатися. Наприклад, періоди мод і дорівнюють 360,3 і 360,2 ("Загальна геофізика", вид. МДУ). Загасання власних коливань визначається механічною добротністю. Вона різна для різних мод. Механічна добротність , як показують спостереження, зростає по мірі збільшення глибини. Значення для нижньої мантії більше, ніж верхній. Дуже висока добротність отримана для моди . Вона виявилася більше 25000. З цього факту випливає висновок, що поглинання енергії пружних хвиль відбувається, в основному, внаслідок деформацій зсуву. Власні коливання -- прекрасний матеріал для тестування прийнятої моделі Землі. Вони можуть бути обчислені заздалегідь, теоретично. З іншого боку, -- отримані шляхом спостережень. Зіставлення теоретичних і спостережних даних дає нам підставу прийняти рішення про правильність або помилковість прийнятої моделі. Головна трудність -- спостереження низькочастотних коливань. Як відомо, прискорення, викликані вертикальними коливаннями ґрунту, пропорційні квадрату частоти і коливання з періодом кілька десятків хвилин, практично недоступні сучасним сейсмографам. Є й інший спосіб реєстрації власних коливань Землі -- гравіметричний. Сила тяжіння залежить від висоти точки, де вона спостерігається. Вертикальний градієнт сили тяжкості становить приблизно мкГал/м. Зауважимо, що 1 мкГал становить приблизно . Зміна висоти всього на 1 мм, викликає зміна сили тяжіння на 0,3 мкГал. Зараз існують прилади здатні зареєструвати значно менші зміни сили тяжіння -- це кріогенні гравиметри, якими володіють багато країни. Тому спостереження власних коливань Землі та їх інтерпретація під силу тільки міжнародного співтовариства вчених.