Геофизични науки

Геофизика (от грц. gea —
земя, и физика).

Геофизичните науки са комплекс от науки и често са наричани физика на Земята. Основна цел и задача на този научен комплекс е пълното изучаване на физичните свойства и структурата на Земята, физичните и физико-химичните процеси, които протичат в нейната твърда, течна и газова обвивка. Геофизичните науки често се делят на две групи: обща и приложна геофизика. Общата геофизика изучава закономерности в глобален мащаб, в т. ч. дълбоките земни слоеве, вкл. ядрото. В приложната геофизика се изследва дълбочинният състав на земните недра и особено проблемите, свързани с полезните изкопаеми. Основен неин дял е проучвателната геофизика. Тя използва различни методи за изучаване на земните недра: гравитационен, магнитен, сеизмичен, електричен, радиоактивен и сондажногеофизичен (каротажен).

Към геофизичните науки може да се
причислят и някои учения и
научноприложни направления:
глациология, хидрология на сушата,
земни приливи, съвременни движения
на земната кора, както и планетна
геофизика — единственото направление
в геофизиката, което използва космическа
техника за изследване на Земята.
Първият изкуствен спътник за геофизични
изследвания е изстрелян в СССР през 1958 г.

Геофизичните науки обхващат науките метеорология, сеизмология, гравиметрия и физика на земните недра, геотермия и геомагнетизъм.

Гравиметрията е наука за изследване формата на Земята и връзката й със земното гравитационно поле, за изследване на земната кора и горната мантия на Земята. Частично този проблем се изучава и от физиката на земните недра, която решава и въпроси за физичните свойства на материалите, от които е изградена Земята, за състоянието на земното вещество и развитието на вътрешния строеж на Земята. Гравиметрията дава отговор на въпроса за формата на Земята, че в първо приближение тя е сферична (по-точно сфероподобна), сплесната при полюсите на въртене, което води до разлика в дължините на земните радиуси: екваториалният е 6378,16 km, а полярният 6356,77 km. За по-точно обозначаване на формата на Земята е въведено понятието геоид. Непосредствено може да се изучават само първите няколко километра на земните радиуси от повърхността към центъра на Земята. За по-големи дълбочини се използват сведенията, получавани чрез сеизмични методи за геофизично проучване. Според съвременните схващания по въпроса Земята има слоеста структура и може да бъде разделена на три основни вътрешни слоя (наричани още обвивки, зони или геосфери) — земна кора, мантия и земно ядро, които от своя страна също се разделят на отделни слоеве. Животът на Земята се развил върху най-горния слой — земната кора. Тя е най-тънка в сравнение с останалите две геосфери: дебелината й е само 70 km. Мантията, която се намира под нея, достига дълбочина 2900 km. Между мантията и земната кора се намира една тънка гранична област, наричана още повърхнина на Мохоровичич. Ядрото образува централната геосфера, чийто радиус е 3470 km. То също е отделено от мантията с граница, открита от американския геофизик Гутенберг.

Пръв Питагор през V в. пр. н. е.
изказва мисълта за сферичната
форма на Земята. По-късно
Аристотел привежда доказателства
за това, а през III в. пр. н. е.
Ератостен дава първите данни за
размерите на Земята.

Този вътрешен строеж на планетата ни е резултат на дълга еволюция под въздействието на различни сили. Една от най-важните е земното топлинно поле, което се определя от разпределението на земните температури. Науката, която го изучава, се нарича геотермия. Данните, получени от нея, изясняват много въпроси за произхода и структурата на Земята, формирането на находищата на полезните изкопаеми, вулканизма и т. н. Основните величини, използвани в геотермията за характеризиране на земното топлинно поле, са температура на земната повърхност, геотермичен градиент, геотермично стъпало и свързаният с тях топлинен поток. Температурата на земната повърхност зависи най-много от климатичните условия, а за избягване на предизвиканите от тях колебания се взема една средна постоянна температура на въображаема вътрешна повърхност. Подобен подход не е много удобен в практиката, особено при разработването и експлоатирането на дълбоки рудници и шахти — тогава се използват понятията геотермичен градиент и геотермично стъпало.

Геоид се нарича еквипотенциалната
повърхнина на земното гравитационно
поле и съвпада с несмутената повърхност
на океаните. В участъците, заети от
континентите, геоидът минава под
физическата повърхност на Земята. Тъй
като моретата и океаните заемат 3/4 от
земната повърхност, смята се, че формата
на Земята се определя от геоида.

Източниците на топлинната енергия на Земята са външни (слънчева радиация, корпускулни и други лъчения на Слънцето и по-далечни космични обекти) и вътрешни (енергия при радиоактивно разпадане на елементите в земята, гравитационни диференциации на земното вещество, приливно триене, химични реакции в земята и др.). Най-мощните и продължително действащи вътрешни източници са свързани с гравитационните взаимодействия и с разпадането на радиоактивните елементи.

главни геосфери
Главни геосфери на твърдата земя:
1 — земна кора; 2 — земна мантия; 3 — земно ядро; М — граница на Мохоровичич; Г — граница мантия—ядро

Геомагнетизмът е наука, която е свързана с ориентирането за посоките на света и има основна задача да изследва земното магнитно поле, свойствата му и връзката между него и земното електрично поле. Местоположението на земните магнитни полюси (действието им определя съществуването на компаса) е следното: северен — северната част на Хъдзъновия залив (Канада), с координати 70°5′ с. ш. и 96°46′ з. д., и южен — източната част на Атлантическия океан, с координати 75°6′ ю. ш. и 154°8′ и. д. В действителност двата полюса имат противоположно разположение, а горното определение е прието за удобство, особено в географско отношение. Местоположението на магнитните полюси, макар и бавно, се променя. Това се отразява върху посоката на компаса в дадено място, т. е. не бива да се ползват стари данни при ориентиране. Първите системни абсолютни измервания на елементите на геомагнитното поле у нас са направени от акад. Кирил Попов през 1918 г.

Една от важните функции на геомагнитното поле е защитата, която то осигурява на планетата ни срещу убийствените космични лъчи, които са потоци от заредени частици с енергия 10 и повече млрд. еV. „Мрежата“ на магнитното поле ги улавя и задържа здраво в радиационни полюси около Земята (т. нар. пояси на Ван Алън). Поясите са разположени над екваториалната област. Те са един вътрешен — на разстояние 1000 — 3000 km над земната повърхност, и два външни —на разстояние съответно 10 000 — 25 000 и 60 000 — 80 000 km.

радиационни пояси
Карта на радиационните пояси на Ван Алън (напречен разрез) според данни от изкуствени спътници:
1 — вътрешен пояс; 2 — външен пояс

Връзка с геомагнитното поле има и протичането на естествени електрични токове в земята. Големината им обикновено е под 10 mA, стига понякога до 10 — 15 mA, а по време на т. нар. електромагнитни бури се увеличава до 2500 mA. Установено е, че тези токове влияят върху съобщителните връзки и оказват някакво въздействие Върху човешката физиология. Причините за тях включват създаване на собствени електрични полета в скалите в резултат на възстановителни, дифузионни, филтрационни и т. н. процеси, атмосферни електрични процеси и вариации на геомагнитното поле. Електричните токове, породени от първите две причини, имат ограничено разпространение и се наричат локални, а другите са с голямо разпространение и се наричат телурични. Проблемите на геофизичните науки в нашата страна се решават главно от учените и специалистите, които работят във ведомствени и академични институти, напр. Геофизичния институт при БАН.

Вж. Метеорология и Сеизмология.

Няма коментари - Остави коментар

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

*

Можете да използвате тези HTML тагове и атрибути: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>