Читать книгу Пирамиды – источники огромной энергии по древним технологиям и возможности сейчас - Александр Матанцев - Страница 10

В процессе образования Земли выделилась огромная энергия, приблизительно равная 23,24·10³⁸ эрг [121]. Часть этой энергии, около 3,24·10³⁸ эрг, ушла на упругое сжатие земных недр, остальное 20х10³⁸ эрг ушло в тепло. Сейчас начальный теплозапас составляет 7,12 х 10³⁷ эрг.

Потенциальная энергия современной Земли составляет 24,933 х 10³⁸ эрг. Всего до нашего времени в Земле выделилось около 16,84х10³⁷ эрг гравитационной энергии, из которых 4,2 х 10³⁷ эрг ушло на дополнительное сжатие Земли, а энергия гравитационной дифференциации, перешедшая в кинетическую энергию конвективных течений и тепло, приблизительно равна 12,64 х 10³⁷ эрг.

Тектоническая активность Земли связана с движением земных масс и плавлением земного вещества. Проявляется эта активность в магматических внедрениях глубинного вещества в земную кору, в изменении земной коры, во вторичном переплавлении коровых пород, при землетрясениях и во многих других случаях движения земного вещества. Эти перемещения приводят, в конечном итоге, преобразованию кинетической энергии движения вещества в тепло. Поэтому естественным мерилом тектономагматической активности Земли является поступающий из мантии глубинный тепловой поток. Сейчас, примерно, 3х10²⁰ эрг/сек.

Мощность магнитного поля невелика и составляет, по оценкам, от 2х10¹⁶ до 10¹⁹ эрг/сек (Паркинсон, 1986) [121].

Источником энергии геомагнитного поля является:

– остывание Земного ядра, при этом в глубинах Земли выделилось 5,52 х 10 ³⁷ эрг кинетической энергии (за 4,5 млрд лет); сейчас таким образом может выделяться около 1,8 х10¹⁸ эрг/сек тепловой энергии, что соответствует значениям геомагнитного поля;

– возникновение на поверхности земного ядра струйных течений мантийного вещества. Течения эти замыкают конвективные движения мантии в единые замкнутые структуры и всегда направлены от подошвы нижней мантии.

Кинетическая энергия, выделяемая на поверхности земного ядра, в настоящее время составляет 9,3 х 10¹⁹ эрг/сек.

Гравитационная энергия, выделяемая на поверхности земного ядра, приблизительно в 50 раз превышает энергию остывания ядра, и намного выше энергии магнитного поля.

Итак, проявляется три вида энергии:

1) энергия магнитного поля 2х10¹⁶ – 10¹⁹ эрг/сек,

2) кинетическая энергия, выделяемая на поверхности земного ядра – 9,3х10¹⁹ эрг/сек,

3) энергия остывания ядра – в 50 раз меньше кинетической энергии.

Тектоника литосферных плит была сформулирована только в 60-х годах. Природа же глобальных процессов, управляющих тектонической активностью Земли, стала проясняться ещё позже – лишь в середине 70-х годов (Геодинамика, 1979). К настоящему времени эти процессы во многом уже рассмотрены теоретически, хотя и не всегда столь глубоко изучены, как этого бы хотелось.

Критике прежних гипотез посвящено много работ (Сорохтин, 1985; Сорохтин, Ушаков, 1991), поэтому, не останавливаясь подробно на их разборе, отметим лишь основные недостатки, а часто и просто несуразности таких гипотез. Так, в любых вариантах гипотез такого рода обычно не описываются и тем более количественно не рассчитываются физически приемлемые механизмы, способные обеспечить изменения объёма Земли в предполагаемых масштабах. Воздействие приливных сил на Землю в современную эпоху их влияние со стороны Луны (наибольшего «возмутителя спокойствия») ничтожно мало – не превышает 1%. Тем не менее градиент ускорения силы тяжести лунных приливов 1,7×10^—13 с^-2 существенно выше солнечного градиента 7,87×10^—14 и на много порядков превышает градиенты, создаваемые галактическим полем тяготения 1,5×10^—30 с^-2. Следовательно, градиент силы тяжести лунных приливов приблизительно в 10¹⁷ раз больше градиента, создаваемого галактическим гравитационным полем, поэтому ни о каких влияниях «галактического года» на тектонику Земли и говорить не приходится.

То же самое можно сказать и о влиянии неравномерности собственного вращения Земли на её тектоническую активность. Общая энергия вращения современной Земли, как известно, приблизительно равна 2,1×10³⁶ эрг. Начиная с позднего архея плавное замедление вращения Земли практически не влияло на тектоническую активность нашей планеты. Что же касается неравномерностей её вращения, вызываемые как самими тектоническими движениями, так и колебаниями солнечно-земных связей, то мощность таких энергетических воздействий не превышает 1,6×10¹⁷ эрг/с. Это почти на 3,5 порядка меньше суммарной мощности эндогенных источников энергии, питающих собой тектоническую активность Земли. Суммарный поток солнечной энергии на земную поверхность (около 1,75×10²⁴ эрг/с) приблизительно в 4 000 раз превосходит величину глубинного теплового потока самой Земли (4,3×10²⁰ эрг/с). Верхние же геосферы Земли – её атмосфера, гидросфера, земная кора и даже литосфера находятся в постоянном массообмене друг с другом. При этом не следует забывать, что эти внешние геосферы сформировались на Земле только благодаря действию эндогенных процессов дегазации и дифференциации земных недр. Однако существование на Земле жидкой фазы воды, комфортных климатических условий, высокоорганизованной жизни, развитие процессов выветривания горных пород, образования горючих и других экзогенных полезных ископаемых связаны исключительно с солнечным излучением. Наглядной мерой тектонической активности Земли может выступать средняя скорость относительных перемещений литосферных плит (современное значение этой скорости близко к 4,5—5 см/год). Однако если учесть, что энергия любых динамических (тектонических) процессов в недрах Земли в конце концов переходит в тепло, то наиболее естественной мерой тектонической активности Земли все-таки является идущий из мантии глубинный тепловой поток, суммарное значение которого сегодня достигает значений 3,39×10²⁰ эрг/с.

В настоящее время есть много доказательств того, что тектонические процессы в литосферной оболочке Земли непосредственно связаны с конвективными движениями вещества в глубинах мантии. Главными из них можно считать дрейф континентов; молодость дна океанов; наличие глобальной системы рифтовых зон, в которых на поверхность поднимается мантийное вещество и образуется молодая океаническая кора; существование глобальных поясов сжатия, под которыми океаническая кора погружается в мантию. Имеется ряд других фактов, подтверждающих этот вывод.

Скорость современного конвективного массообмена в мантии приблизительно равна 6×10¹⁸ г/год, или 1,9×10¹¹ г/с. За все время тектонической активности Земли (с 4,0×10⁹ лет назад и до наших дней) её теплопотери, связанные с конвективным переносом тепла, составили приблизительно 12,4×10³⁷ эрг, а современный глубинный тепловой поток за вычетом эффекта послеархейского остывания Земли равен 3,39×10²⁰ – 0,25×10²⁰ = 3,14×10²⁰ эрг/с. Отсюда можно определить и суммарную массу мантийного вещества, участвовавшего в конвективном массообмене: она оказывается равной 7,5×10²⁸ г. Массы же Земли и современной мантии соответственно равны 5,977×10²⁷ и 4,014×10²⁷ г, откуда находим, что к настоящему времени суммарная масса мантийного вещества, прошедшего через конвективный массообмен, приблизительно в 12,5 раза превышает массу самой Земли и примерно в 18,7 раз – массу современной мантии. Аналогичные оценки показывают, что за все послеархейское время (с 2,6 млрд лет назад до современности), конвективный массообмен в мантии приблизительно равен 3,21×10²⁸ г, что почти в 8 раз превышает массу современной мантии. Приведённая оценка, несмотря на её приближённость, все же очень наглядна и показывает, что конвективный массообмен в мантии действительно огромный, поэтому пренебрегать им нельзя.

Точной оценки геологической энергии все еще нет, однако приблизительно энергия гравитации 2,5х10³² Дж, ротации 2,1х10²⁹Дж и гравитационной конвекции 5,0х10²⁸ Дж.

Мощность приливного воздействия Луны достигает 10¹³ Вт.

Ежегодная «интегральная сейсмическая энергия» в ХХ веке составляла порядка 1.5—25.0 х10²⁴ эрг. Причины разрушения литосферы имеют глобальный характер и являются процессом приспособления планетарного вещества к длительным силовым воздействиям, таким как колебания оси вращения земли, ускорения и приливные волны в твердой оболочке Земли. Из области разрушения литосферных плит излучаются объемные и поверхностные сейсмические волны.

Наиболее интересны среди них поверхностные волны Релея (колебания перпендикулярно движению в вертикальной плоскости) и Лява («горизонтальные» колебания). Для поверхностных волн характерна сильная дисперсия скоростей, их интенсивность резко (экспоненциально) убывает с глубиной. Но поверхностные волны от сильных землетрясений «обегают» Землю несколько раз, соответственно многократно возбуждая колебания среды. Общее число сейсмических событий в год с магнитудой от 2 до 8 достигает 10⁶, суммарный расход сейсмической энергии определяется порядком 10²⁶ эрг/год. Но на механическое разрушение породных масс, минеральные преобразования и тепловые эффекты трения в очаговых зонах ее расходуется примерно в 10 раз больше, чем на колебания земной поверхности. Энергия землетрясения с магнитудой порядка 4 составляет 3,6х10¹⁷ Дж, энергия землетрясения с М около 8,6 достигает 3—5 х 10²⁴ эрг, энергия вулканического извержения 10¹⁵—10¹⁷Дж, энергия ядерных и горно-эксплуатационных взрывов до 2,4х10¹⁷ Дж. Примером сейсмического «удара» и колебательного последействия являются подземные ядерные взрывы в Неваде в конце 1968 г. Сила взрывного удара здесь достигала 1 Мт (10⁹ кг ВВ); на поверхности вокруг проекции точки взрыва (r = 450 м) наблюдалась интенсивная множественная механическая деформация породных масс; смещения по ранее известным разрывам были установлены в радиусе более 5,5 км; колебательное последействие (10 тыс. толчков с М = 1,3 – 4,2) продолжалось несколько месяцев. В кратере от ядерного взрыва начальное ударное давление достигает 1000 Мбар, а температура за фронтом ударной волны – порядка 10х10⁶ градусов. При таких параметрах физические процессы и химические реакции протекают за наносекунды (10^—9с).

Через поверхность Земли постоянно теряется часть её внутреннего тепла. Суммарный тепловой поток, пересекаемый поверхность Земли равен примерно, (4,2 – 4,5) 10 ²⁰ эрг/сек, в среднем, 4,3х10²⁰ эрг/с. Средний тепловой поток через континенты приблизительно равен 1,43 10^—6 кал/см²хс (60 эрг/см²хс), а через океаническое дно – 2,3710^—6 кал/см²с. Всего же через континенты теряется около 1,2 10²⁰ эрг/сек, а через океаническое дно в 2,5 раза больше – около 3,1 х 10²⁰ эрг/сек [122]

Современные значения скорости генерации в мантии радиогенной и приливной энергий соответственно равны 0,34 х 10 ²⁰ эрг/сек и 0,02 х 10²⁰ Эрг/сек. Тогда по условию энергетического баланса находим, что генерация гравитационного дифференциала Земли, в пересчете на тепло, приблизительно равная 2,76х10²⁰ эрг/сек.

Гравитационная энергия, выделяемая на поверхности земного ядра, приблизительно в 50 раз превышает возможную энергию остывания ядра и намного больше энергии магнитного поля.

Суммарный поток солнечной энергии на земную поверхность около 1,75 10²⁴ эрг/сек приблизительно в 4000 раз превосходит величину глубинного потока самой Земли (4,3 х 10²⁰ эрг/сек).

Тектоническая активность – возникновение в мантии крупномасштабных конвективных движений. В результате перемещения литосферных плит возникает комплекс геологических процессов и явлений, и мы связываем с этим понятие тектонической активности Земли, например, землетрясения вулканическая деятельность, горообразование и др. Средняя скорость любых динамических (тектонических) процессов в недрах Земли относительных перемещений литосферных плит 4,5 – 5 см в год

Наиболее естественной мерой тектонической активности Земли является идущий из мантии глубинный тепловой поток, суммарное значение которого достигает 3,39 х 10²⁰ эрг/сек.

Общая энергия вращения современной Земли, как известно, приблизительно равна 2,1×10³⁶ эрг. [122]. Таким образом, кроме лунных приливов, всеми остальными факторами экзогенного воздействия на тектоническую активность Земли можно пренебрегать. Лунные же приливы, вносили заметный вклад в общий разогрев Земли только в катархее (т.е. ещё на догеологическом этапе её истории) и в раннем архее, послужив тем самым как бы спусковым механизмом, запустившим тектоническое развитие Земли. В остальное же время вклад лунных приливов в тектонику нашей планеты оставался достаточно скромным. Следовательно, тектоническая активность Земли начиная со времени 3,8 млрд лет назад, практически всегда питалась только эндогенной энергией.

Верхние слои геосферы Земли – её атмосфера, гидросфера, земная кора и даже литосфера находятся в постоянном массообмене друг с другом. При этом не следует забывать, что эти внешние геосферы сформировались на Земле только благодаря действию эндогенных процессов дегазации и дифференциации земных недр. Однако существование на Земле жидкой фазы воды, комфортных климатических условий, высокоорганизованной жизни, развитие процессов выветривания горных пород, седиментогенеза, образования горючих и других экзогенных полезных ископаемых связаны исключительно с солнечным излучением. Однако если учесть, что энергия любых динамических (тектонических) процессов в недрах Земли в конце концов переходит в тепло, то наиболее естественной мерой тектонической активности Земли все-таки является идущий из мантии глубинный тепловой поток, суммарное значение которого сегодня достигает значений 3,39×10²⁰ эрг/с [122].