Тепловое поле Земли и его параметры

Возможности использования любой карты в научной или практической работе зависят от ее масштаба, легенды, степени достоверности, а также способа размножения. Особенно важная роль принадлежит легенде карты. Построение легенды тесно связано с требованиями, которые предъявляются к содержанию карты, и с категорией потребителей, на которых она рассчитана.

О том, какое значение имеют тематические карты в научной работе, уже рассказывалось. Было показано, что тематическая карта в руках исследователя выступает не только как простой регистратор явлений; с ее помощью получают п новые знания и даже делают прогнозы. Поэтому далее будут рассмотрены случаи использования тематических карт главным образом в практике хозяйственного строительства, в развитии производительных сил стран и районов.

Геологическая картография принимает самое широкое участие в геологическом изучении страны с целью создания прочной минерально-сырьевой базы и особенно топливно-энергетической. Разные по содержанию геологические карты используются для изучения размещения полезных ископаемых, подсчета их запасов, определения путей и методов их добычи, анализа экономической эффективности эксплуатации. Такие карты не только теоретически обобщают накопленные наукой материалы, но и становятся важным инструментом для решения прикладных задач. Интересны в этом отношении две тематические карты, изданные в последние годы. Одна из них — карта поверхностей выравнивания и кор выветривания территории СССР масштаба 1 : 2 500 000 — вышла в свет в 1972 г. Значение ее не ограничено чисто научной стороной дела. Установлено, что гипергенные концентрации ряда полезных ископаемых тесно приурочены к древним корам выветривания или их дериватам различного возраста и происхождения. Следовательно, эта карта представляет собой важное научное пособие для планирования и организации более целеустремленных геологоразведочных работ на целый ряд полезных ископаемых. А целенаправленное планирование — это и рациональное использование материальных и финансовых ресурсов.

Карту современных вертикальных движений земной коры Восточной Европы масштаба 1 : 2 500 000 (1973 г.) считают уникальным произведением. Ведь знание того, как ведет себя земная кора, очень важно при проектировании и строительстве крупных гидротехнических сооружений, нефте- и газопроводов, а также для решения задач, связанных с мелиоративными работами на обширных территориях, и др.

Важное значение в жизни и хозяйственной деятельности человека имеют знания о характере строения земной поверхности, ее рельефа. Они нужны и строителям железных дорог, каналов, гидростанций, и работникам сельского хозяйства в целях рационального использования земли; они необходимы при сооружении крупных промышленных и гражданских объектов. Такие сведения о рельефе дают геоморфологические карты. Но особенно велико значение геоморфологических карт при поисково-разведочных работах на россыпные полезные ископаемые. Не случайно геоморфологическое картографирование входит в качестве составной части в комплексные геологические исследования территории.

Почвенные карты возникли и развивались при самом непосредственном влиянии сельскохозяйственной практики. По почвенным картам производится учет земельных фондов, оценивается их качество, планируются работы по землеустройству, различные агротехнические и агромелиоративные мероприятия.

Среди многочисленной группы карт растительного покрова наибольшее значение для практики имеют те, на которых изображаются лишь отдельные категории растительного покрова, систематизированные по каким-либо частным признакам. Например, существует большая группа лесных карт, даже целые атласы — мировые, региональные и отдельных стран. Можно сказать, что в самой основе возникновения лесной картографии лежат практические запросы. Отсюда и содержание лесных карт обычно имеет прикладной характер — показ лесов по породам и запасам древесины па единицу площади, возрасту, лесистости и т. д. Каждая из этих особенностей имеет значение для правильного ведения лесного хозяйства. К примеру, показатель лесистости (% лесных площадей в общей площади) определяет меру и направление хозяйственного использования лесов. Так, при лесистости 20-25% возможно создание в этом районе местной деревообрабатывающей промышленности, а при лесистости 35-40% уже возможен вывоз лесоматериалов в другие районы. Лесистость в 5-10% нужна для того, чтобы смягчить местный климат, а лесистость в 25-30% имеет уже водоохранное значение. Все эти характеристики очень наглядно и просто показываются и анализируются при помощи карты. Практическое значение лесных карт возросло в последние годы, когда эксплуатация лесов приняла комплексный характер, а лесовосстановительные работы начали проводиться на плановой научной основе.

В связи с планированием и проведением заготовок дикорастущих лекарственных растений возникла еще одна группа тематических карт — лекарственных растений. Они по издаются большими тиражами. Однако в недрах соответствующих заготовительных организаций их накопилось такое количество, которое позволило составить Атлас дикорастущих лекарственных растений (1976 г.).

Основными элементами содержания карт дикорастущих лекарственных растений являются: ареалы их географического распространения, районы возможных промышленных заготовок, численность па единицу площади, объем продукции и другие показатели.

6.Перечислите  гипотезы «движения тектонических  плит»

Горизонтальное движение плит происходит за счёт мантийных теплогравитационных течений - конвекции. Источником энергии для этих течений служит разность температуры центральных областей Земли, которые имеют очень высокую температуру (по оценкам, температура ядра составляет порядка 5000 °С) и температуры на её поверхности. Нагретые в центральных зонах Земли породы расширяются (см. термическое расширение), плотность их уменьшается, и они всплывают, уступая место опускающимся более холодными и потому более тяжёлым массам, уже отдавшим часть тепла земной коре. Этот процесс переноса тепла (следствие всплывания лёгких-горячих масс и погружения тяжёлых-более холодных масс) идёт непрерывно, в результате чего возникают конвективные потоки. Эти потоки - течения замыкаются сами на себя и образуют устойчивые конвективные ячейки, согласующиеся по направлениям потоков с соседними ячейками. При этом в верхней части ячейки течение вещества происходит почти в горизонтальной плоскости, и именно эта часть течения увлекает плиты в горизонтальном же направлении с огромной силой за счёт огромной вязкости мантийного вещества. Если бы мантия была совершенно жидкой - вязкость пластичной мантии под корой была бы малой (скажем, как у воды или около того), то через слой такого вещества с малой вязкостью не могли бы проходить поперечные сейсмические волны. А земная кора увлекалась бы потоком такого вещества со сравнительно малой силой. Но, благодаря высокому давлению, при относительно низких температурах, господствующих на поверхности Мохоровича и ниже, вязкость мантийного вещества здесь очень велика (так что в масштабе лет вещество мантии Земли жидкое (текучее), а в масштабе секунд - твёрдое).

Движущей силой течения вязкого мантийного вещества непосредственно под корой является перепад высот свободной поверхности мантии между областью подъёма и областью опускания конвекционного потока. Этот перепад высот, можно сказать, величина отклонения от изостазии, образуется из-за разной плотности чуть более горячего (в восходящей части) и чуть более холодного вещества, поскольку вес более и менее горячего столбов в равновесии одинаков (при разной плотности!). На самом же деле, положение свободной поверхности не может быть измерено, оно может быть только вычислено (высота поверхности Мохоровича + высота столба мантийного вещества, по весу эквивалентного слою более лёгкой коры над поверхностью Мохоровича).

Эта же движущая сила (перепада высот) определяет степень упругого горизонтального сжатия коры силой вязкого трения потока о земную кору. Величина этого сжатия мала в области восхождения мантийного потока и увеличивается по мере приближения к месту опускания потока (за счёт передачи напряжения сжатия через неподвижную твёрдую кору по направлению от места подъёма к месту спуска потока). Над опускающимся потоком сила сжатия в коре так велика, что время от времени превышается прочность коры (в области наименьшей прочности и наибольшего напряжения), происходит неупругая (пластическая, хрупкая) деформация коры - землетрясение. При этом из места деформации коры выдавливаются целые горные цепи, например, Гималаи (в несколько этапов).

При пластической (хрупкой) деформации очень быстро (в темпе смещения коры при землетрясении) уменьшается и напряжение в ней - сила сжатия в очаге землетрясения и его окрестностях. Но сразу же по окончании неупругой деформации продолжается прерванное землетрясением очень медленное нарастание напряжения (упругой деформации) за счёт очень медленного же движения вязкого мантийного потока, начиная цикл подготовки следующего землетрясения.

Таким образом, движение плит - следствие переноса тепла из центральных зон Земли очень вязкой магмой. При этом часть тепловой энергии превращается в механическую работу по преодолению сил трения, а часть, пройдя через земную кору, излучается в окружающее пространство. Так что наша планета в некотором смысле представляет собой тепловой двигатель.

Относительно причины высокой температуры недр Земли существует несколько гипотез. В начале XX века была популярна гипотеза радиоактивной природы этой энергии. Казалось, она подтверждалась оценками состава верхней коры, которые показали весьма значительные концентрации урана, калия и других радиоактивных элементов, но впоследствии выяснилось, что содержания радиоактивных элементов в породах земной коры совершенно недостаточно для обеспечения наблюдаемого потока глубинного тепла. А содержание радиоактивных элементов в подкоровом веществе (по составу близком к базальтам океанического дна), можно сказать, ничтожно. Однако это не исключает достаточно высокого содержания тяжёлых радиоактивных элементов, генерирующих тепло, в центральных зонах планеты.

Другая модель объясняет нагрев химической дифференциацией Земли. Первоначально планета была смесью силикатного и металлического веществ. Но одновременно с образованием планеты началась её дифференциация на отдельные оболочки. Более плотная металлическая часть устремилась к центру планеты, а силикаты концентрировались в верхних оболочках. При этом потенциальная энергия системы уменьшалась и превращалась в тепловую энергию.

Другие исследователи полагают, что разогрев планеты произошёл в результате аккреции при ударах метеоритов о поверхность зарождающегося небесного тела. Это объяснение сомнительно - при аккреции тепло выделялось практически на поверхности, откуда оно легко уходило в космос, а не в центральные области Земли.