Dünyanın Gücü |
|
Nitekim, bir sıvıya dönüşürse Dünya'ya ne olur? Katıların eridiğinde şeklini kaybettiğini günlük deneyimlerimizden bildiğimizden, aynı şeyin Dünya'da da olmasını bekleyebiliriz. Ama gerçekte bu olmayacak. Pratik hayatta uğraştığımız nesnelerde, şekli koruma yeteneği, yakın atomlar arasında hareket eden kuvvetlerden kaynaklanmaktadır. Ama böyle "Kilolu" vücut, tıpkı Dünya gibi, yerçekimi kuvveti de, Dünya'nın tüm kütlesinin her bir parçacığı çekmesiyle önemli bir rol oynamaya başlar. Gezegenimiz sıvı bir cisim haline gelmiş olsa bile, temelde Dünya'nın mevcut şeklinin korunmasını sağlayacaktı. Sonuç olarak, Dünya'nın deformasyonlarını hesaplarken ve gücünü bir bütün olarak değerlendirirken (bireysel kaya örnekleri değil), hem Dünya maddesinin elastik özelliklerini hem de yerçekiminin üzerindeki etkisini hesaba katmak gerekir. Laboratuvarlar, sadece birkaç kilometre kalınlığındaki Dünya'nın dış katmanından alınan kayaların mekanik özelliklerini inceliyor. Bu katman, bir bütün olarak Dünya'nın mukavemetini, yüzeyine uygulanan ince bir boya tabakasından biraz daha fazla etkiler, metal bir topun gücünü etkiler. Dünyanın daha derin katmanları hakkında bilgi bize esas olarak sismik dalgaların yayılmasıyla ilgili çalışmalarla sağlanır. Akademisyen B. B. Golitsyn'in depreme bir fener demesine şaşmamalı, bir an için yanıp sönerek Dünya'nın içini görmemizi sağladı. Ancak, bu karşılaştırmayı geliştirirken, böyle bir fenerin ışığının Dünya yüzeyinden 2.900 km derinlikte söndüğünü söylemeliyiz. Aşağıda, sadece uzunlamasına sismik dalgaların geçtiği Dünya'nın çekirdeği var. Bu nedenle, Dünya'nın gücünü bir bütün olarak değerlendirmek için, homojen olmayan elastik bir kabuk ve bir çekirdekten oluşan bir yerçekimi topunun deformasyonları ve gerilmeleri sorununu dikkate almak gerekir. Kabuğun yoğunluğunun ve elastik özelliklerinin derinlikle nasıl değiştiği bilinmelidir. Çekirdeğe gelince, kişi hipotezlerle başlamalı. Bu nedenle, enine sismik dalgalar içinden geçmediği için, muhtemelen merkezi kısmı haricinde, çekirdeğin sıvı halde olduğunu varsaymak doğaldır. (Dünyanın sıvı çekirdeğinin hipotezinin sismolojinin ortaya çıkmasından önce bile dikkate alındığına dikkat edin. Ancak daha sonra reddedildi, çünkü Dünya'nın kabuğunun yalnızca birkaç kilometre veya onlarca kilometre kalınlığında olduğuna ve W. Thomson'ın gösterdiği gibi, sıvı çekirdek, çekirdekteki dalga tarafından parçalanacaktı.)
Gelgit kuvvetleri sürekli olarak Dünya üzerinde hareket eder ve onu Dünya'nın merkezini Ay ve Güneş'in merkezlerine bağlayan düz çizgiler boyunca uzatır. Dünya yüzeyi, yüksek atmosferik basınca sahip bölgelerde hava kütlelerinin yükü altında bükülür. Dünyanın tüm parçacıkları, Dünya'nın dönme eksenine dik olarak yönlendirilen merkezkaç kuvvetinden etkilenir.Açıktır ki, Dünya'nın gövdesindeki dönme ekseninin konumu değişirse, bu kuvvetin yönünün değişeceği açıktır. Ve bunun gerçekten olduğu gerçeği geçen yüzyılın sonunda ortaya çıktı. Yukarıdaki kuvvetlerin büyüklükleri ve yönleri hesaplanabilir. Daha sonra Dünya'nın herhangi bir modelini alırsak, teorik olarak Dünya'nın deformasyonunu da bu kuvvetler uygulandığında bulabiliriz, örneğin dünya yüzeyinin çeşitli noktalarının merkezden mesafelerinin nasıl değişeceğini hesaplayabiliriz. Örneğin, söylendiği gibi, Dünya'yı O merkezini rahatsız edici ışıltının L merkezine bağlayan düz bir çizgi boyunca uzatan gelgit kuvvetini ele alalım: Ay veya Güneş. Etkisi altında, Dünya'nın yüzeyi, R yarıçapına sahip düzenli bir küre olsaydı, yarı-büyük ekseni L'ye yönlendirilmiş bir devrim elipsoidi şeklini alırdı. Farkın ne olduğunu hesaplamayı başardığımızı varsayalım. - Bu model için R eşittir O zaman dünyanın yüzeyindeki herhangi bir noktanın p vektörünün yarıçapındaki uzunluk değişimini bulabiliriz. Bu değişiklikler küçük. Dünya'nın teorik olarak ele alınan modellerinden hiçbiri için, Ay ve Güneş'in birleşik etkisi altında uzunluktaki maksimum dalgalanmalar bir metreye ulaşmaz. Bu tür değişikliklerin doğrudan ölçülemeyeceği açıktır. Neden "ağırlıksız" bir okyanus icat etmek zorunda kaldık? Evet, çünkü gerçek okyanustaki dalga fenomeni biraz karmaşıklaştırıyor: Dünya'nın kendisinin yerçekimi potansiyelinde değişikliklere yol açıyor. Dünya'nın elastik deformasyonları da benzer bir etki yaratır. Dünyanın çekim potansiyelindeki değişimin dış potansiyele oranı, bu değişikliğe neden olur, k sembolü ile gösterilir. H ve k parametreleri, Dünya'nın mekanik özelliklerini bir bütün olarak karakterize etmek için bu parametreleri ilk kez kullanan İngiliz jeofizikçiden sonra Aşk sayıları olarak adlandırılır. Dünyanın farklı modelleri için teorik olarak hesaplanan bu parametrelerdir; onları çeşitli fenomenlerin gözlemlerinin analizinden belirlemeye çalışırlar. Bu fenomenler nelerdir? En önemlilerini listeleyelim:
Kesinlikle sağlam Dünya için durum budur. Ancak Dünya'nın çeşitli kuvvetlerin etkisi altında deforme olduğunu hesaba katarsak, resim daha karmaşık hale gelecektir. Gelgit oluşturan kuvvetler Dünya'yı deforme eder, böylece sıkıştırması her zaman biraz değişir. Bu, modelimizde halkanın kütlesinin değişeceği ve bunun da Dünya'nın dönüşünün açısal hızındaki zayıf periyodik dalgalanmalarda kendini göstereceği anlamına gelir. Sıkışması azaldığında, hız artar ve Dünya eşit bir şekilde geçmeye başlar. Bu sorunun bir tarafı. Ancak Dünya'nın deformasyonları, dönüşünü başka bir şekilde etkiler. Tam olarak nasıl olduğunu açıklamak için aşağıdaki zihinsel deneyimi yapalım. Dünyanın dönüşünün durduğunu ve merkezkaç kuvvetinin artık ona etki etmediğini hayal edelim. Dahası, Dünya tamamen katı bir cisim olsaydı, şekli aynı kalırdı. Dünya sıvı bir cisim olsaydı, normal bir top şeklini alırdı. Ekvatoral kütlelerin fazlalığı ve bununla birlikte modelimizdeki halka daha sonra tamamen ortadan kalkacaktı. Ancak gerçek Dünya'da dönüşü durduğunda, iç elastik kuvvetler devreye girer. Yerçekimi kuvvetlerine karşı çıkacaklar ve bu sayede Dünya sıkıştırılmış bir küremsi olarak kalacak, ancak sıkıştırması azalacak. Bu, modelimizin halkasının kütlesinin de azalacağı anlamına gelir. Ne kadar? Bu, Dünya'nın sertliğinin değerlendirilmesinin bağlı olduğu çözüme bağlı ana sorudur. Serbest düğüm süresinin daha kısa olduğunu, ekvatoryal fazla kütlelerin, yani halkanın kütlesinin ne kadar büyük olduğunu belirttik. Kesinlikle sağlam bir Dünya için bu süre 305 güne eşit olacaktır. Gerçekte, son 70 yıldaki Dünya kutuplarının hareketine ilişkin verilerin analizinin gösterdiği gibi, 430 güne yakın. Bu, özgür düğüm döneminin tüm ekvatoral aşırı kütlelere bağlı olmadığı, ancak merkezkaç kuvvetinin etkisi kesilirse ortadan kalkmayacak olan kısmına bağlı olduğu gerçeğiyle açıklandı. Dolayısıyla, dönmenin durmasının modelimizin halkasının kütlesini% 30 azalttığını hesaplamak kolaydır. (Daha doğrusu, bu halka ikiye bölünmüştür ve bunlardan biri toplam kütlenin yaklaşık üçte birini içerir, her zaman anlık dönme eksenine dik bir düzleme yerleştirilir ve bu eksenin hareketini etkilemez. Dünyanın gövdesi) Yukarıdaki sayı, hangi koşullarda Dünya'yı bir top haline getirmeye çalışan yerçekimi kuvvetleri ile şeklini değiştirmeden korumaya çalışan elastik kuvvetler arasında bir denge olacağını gösterir. Bu çalışmalar sırasında, Dünya'nın sıvı çekirdekli dönüşü teorisinin bazı sonuçları rafine edildi. Bu nedenle, sıvı çekirdeğin etkisinin, uzayda dünya ekseninin bazı salınımlarının genliklerinde değişikliklere yol açması gerektiği ortaya çıktı (zorunlu düğüm). Aynı zamanda, Dünya kutuplarının hareketinin zaten bilinen bileşenlerine günlere yakın bir süreye sahip bir daha zayıf dairesel hareketin eklenmesi gerçeğiyle de kendini gösterir. Bu etkileri bulmak, modern astronominin yeteneklerinin sınırında yatan bir zorluktur. Ama denemeye değerdi. Ukraynalı gökbilimciler böyle bir girişimde bulundu. Başarılı olduğu ortaya çıktı. Özellikle, N.A. Popov, Poltava'daki iki zenit yıldızının uzun vadeli gözlemlerinde, M. S. Molodensky'nin teorisinin öngördüğü bir dönemle enlemdeki zayıf dalgalanmaları tespit etmeyi başardı. Böylece, Dünya'nın sıvı çekirdeği hipotezi lehine yeni argümanlar elde edildi. Şimdi, Dünya'nın bir bütün olarak yaklaşık 3 bin km kalınlığında bir kabuğu olan içi boş bir çelik bilyeden daha güçlü göründüğünü söyleyebiliriz. Ancak bu değerlendirmeye aşağıdakiler itiraz edilebilir. Tüm sonuçlarımız, çok zayıf deformasyonların çalışmasından alınmıştır. Çok daha önemli deformasyonlara neden olan ve hatta gezegenimizin bütünlüğünü tehdit eden kuvvetlerin eylemlerini hesaplamak zorunda kalırsak bunları kullanabilir miyiz? Görünüşe göre, önemli ayarlamalar olmadan imkansız.Ancak, bu tür hesaplamalar gerekli hale gelecek kadar güçlü güçlerin ortaya çıkma tehdidi var mı? Diyelim ki, gezegenimizin rotasyon rejimi önemli ölçüde bozulacağı için bu gerçekleşmeyecek mi? Bunun doğal nedenlerini bulmak zordur. Bununla birlikte, insanlar zamanla, kendi takdirlerine bağlı olarak, Dünya'nın dönüşünü değiştirmeyecekler mi? Bu, bu soru ilk kez sorulmuyor.
Ancak mesele hiçbir şeyle sonuçlanmadı. Hesaplamalarında, Arctic Company mühendislerinin büyük bir hata yaptıkları ortaya çıktı: Dünya'nın bir top olmadığı, ekvator kuşağında ek bir kütleye sahip olduğu gerçeğini hesaba katmadılar. Bu kütleyi hesaba katan bir Fransız mühendis, yeni hesaplamalar yaptı ve öngörülen atışın etkisi altında, Dünya'nın kutuplarının yüzeyinde sadece 3 mikron hareket edeceğini gösterdi. Kitapta anlatıldığı gibi bu hikayenin "Dünyanın Dönmesi" Amerikalı jeofizikçiler Munk ve MacDonald'ın modern bir devamı var. İçinde. 1956'daki cumhurbaşkanlığı seçimleri sırasında, başkan yardımcısı adayı Senatör Estes Kefauver, hidrojen bombalarının testleri sonucunda Dünya'nın ekseninin 10 ° sapabileceğini söyledi. Ancak, doğru hesaplamalar aksini gösterir. Orta güçte bir hidrojen bombasının patlamasıyla açığa çıkan enerji, bir milyon ton ağırlığındaki bir mermiye saniyede 11 kilometre hız vermek için yeterli olacaktır. Ancak, böyle bir atış yapacak bir topun geri tepmesi, Dünya'nın direğini sadece bir mikron yer değiştirirdi. "Ve Jules Verne'den 70 yıl sonra,- yazarların notu, - Washington hükümetinin üyeleri hâlâ kitlelerin ekvatoral aşırılığının varlığını ve önemini kabul etmeyi reddediyor "... Sonuç olarak, insanların şu anda sahip oldukları süper güçlü araçlar bile Dünya'nın dönüşü üzerinde kayda değer bir etkiye sahip olmak için yetersizdir. Bu nedenle, gezegenimiz periyodik olarak veya kısa bir süre için etki eden kuvvetlere dayanacak kadar sağlam ve dayanıklıdır: sadece onu ince bir şekilde deforme ederler. Ancak kuvvetler milyonlarca yıl aynı yönde hareket ederse, etki farklı olabilir. Muhtemelen, bu tür kuvvetlerle ilgili olarak, Dünya ideal olarak elastik değil, yavaş ama önemli ölçüde de olsa şeklini değiştiren plastik bir gövde olarak davranır. Burada Dünya'nın evrimi meselelerine ve iç süreçlerin bunda oynadığı role geliyoruz. Dünya'nın vücudunda bazen nihai gücünü aşan stresler yaratırlar. Aynı zamanda Dünya'nın gelgit deformasyonlarının ve hatta dönüşünün sürekliliğindeki küçük rahatsızlıkların bazen bir "tetikleyici", yani Dünya'nın kabuğunda ve mantosunda yırtılmalara ve kaymalara neden olan son şok rolünü oynaması mümkündür. . İkinci fenomen, sırayla, Dünya'nın dönüşünü etkileyebilir ve jeofizikçiler ve gökbilimciler artık bu etkinin tezahürlerini araştırmakla yoğun bir şekilde meşguller. E. Fedorov |
"Ah, eğer bu da çok ağır vücut eridi, çözüldü, çiy oldu!" Ünlü İngiliz jeofizikçi Harold Jeffries, Hamlet'in bu sözlerini kitabının bölümlerinden birine bir epigraf olarak aldı. "Dünya".
Çekirdeğin özellikleri hakkındaki hipotezleri test etmek için deneyime yönelmek doğaldır. Ama Dünya ile aynı büyüklükte bir cisimle uğraşırken ne tür bir deneyimden bahsedebiliriz? Nitekim, herhangi bir ürünün gücünü test etmek için, bu ürünün bir numunesi özel bir makineye yerleştirilir, içine gerilir, bükülür veya sıkılır. Bu durumda hem uygulanan kuvvetler hem de numunenin deformasyonu kaydedilir. Ancak, kendi takdirimize bağlı olarak, Dünya'ya şeklini çok az bile olsa değiştirmeye yetecek kuvvetler uygulama fırsatına sahip değiliz. Doğanın verdiklerinden memnun olmalıyız.
Dünyanın dönme ekseni, halkanın düzlemine dikse, yani modelin simetri ekseni ile çakışıyorsa, merkezkaç kuvveti modelin dönüşünü etkilemeyecektir - sadece halkayı gerecektir. Ancak dönme ekseni simetri ekseninden sapar sapmaz, merkezkaç kuvvetinin etkisi, yukarıda bahsedilen eksenleri uzlaştırmaya çalışan bir çift kuvvetin eylemi gibi kendini göstermeye başlar. Bununla birlikte, etki biraz beklenmediktir: dönme ekseni simetri ekseni ile çakışmaz, ancak Dünya'nın vücudundaki konik bir yüzeyi tanımlayarak etrafında hareket etmeye başlar. Bu harekete serbest düğüm denir ve süresi kısalır, yüzüğün kütlesi o kadar büyük olur.
Hikayesi Jules Verne'in bir romanıyla başlıyor "Altüst"... Arctic Industrial Company'nin dünyanın eksenini 23 ° 'lik bir açıyla döndürme projesini anlatıyor, bunun için topun ateşlendiğinde geri tepme nedeniyle dünyaya verebileceği itmeyi kullanıyor. Söz konusu firmanın mühendislerinin hesaplamalarına göre bunun için toptan 180 bin ton ağırlığında bir mermi ateşlemek gerekiyor. Bu proje önce ilgi, sonra endişe ve nihayet panik uyandırdı, çünkü uygulanması birçok felaket sonuçlara yol açacaktı.
| Kafes nedir? | Bilginin fizyolojik iki boyutluluğu: mekanizmalar ve sonuçlar |
|---|
Yeni tarifler
