Читать книгу Земные ландшафты - Виктор Геннадьевич Смирнов - Страница 13

Гравитационное поле Земли – это земное пространство (от центра Земли – до расстояния 36 тыс. км над поверхностью суши и Мирового океана), в пределах которого все предметы и явления подвергаются воздействию силы тяжести.

Сила тяжести – это геометрическая сумма силы притяжения Земли и центробежной силы. Как видно, сила тяжести и сила притяжения – это разные понятия, и на силу тяжести, таким образом, оказывает влияние соотношение двух факторов:

1. Сила притяжения Земли

2. Центробежная сила

Рассмотрим первый фактор. Сила притяжения зависит от:

а. Влияния ближайших космических тел

Сила воздействия космических тел друг на друга зависит, во-первых, от расстояний между ними, во-вторых – от массы самих тел. Земля подвергается воздействию со стороны Луны и Солнца. Но поскольку они находятся достаточно далеко от нашей планеты, их влияние (которое всё же есть) в целом не учитывается.

б. Распределения масс на поверхности Земли и внутри неё

Горы создают дополнительную нагрузку на верхнюю мантию, поэтому сила тяжести в этих местах должна быть больше, чем на равнинах. На поверхности океана наоборот – сила тяжести должна быть меньше, чем на равнинах, поскольку вода легче горных пород. Но измерения показывают, что сила тяжести на одной параллели везде (и на суше, и на поверхности океана) имеет одинаковую величину. Это говорит о том, что массы внутри Земли (под земной корой) и на поверхности планеты распределяются в общем равномерно. Объясняется такая равномерность следующим образом.

В местах большой нагрузки земной коры на мантию (в горах) породы мантии опускаются вниз. А там, где обнаруживается недостаток массы земной коры (дно океана), породы мантии подступают к поверхности.

Таким образом, земная кора, уравновешиваемая мантией, находится в состоянии изостатического равновесия. Как говорят, земная кора «плавает» в мантии. Следовательно, на земной поверхности сила тяжести практически везде одинакова. Отклонения (положительные аномалии) силы тяжести наблюдаются только в молодых горах, под которыми мантия еще не успела опуститься – должно пройти какое-то время; нарушенное равновесие восстанавливается не сразу.

Процессы уравновешивания (компенсации) земной коры происходят на глубине от 100 до 150 км. Этот слой внутри Земли называется слоем изостазии.

Рассмотрим второй фактор, который влияет на силу тяжести, – центробежная сила.

На вращающейся Земле, имеющей форму шара (в грубом расчете), центробежная сила зависит от широты места. На полюсах эта сила равна нулю, на экваторе – достигает максимума. Чем меньше центробежная сила, тем больше должна быть сила тяжести. Так и получается: северный и южный полюса – это места, где сила тяжести на 0,6 % больше, чем на экваторе. Из всего этого можно сделать вывод, что на полюсах сила тяжести равна силе притяжения.

Гравитационное поле характеризуется таким понятием, как ускорение свободного падения. На полюсах оно равно 9,83 м/с2, на экваторе 9,78 м/с2. Ускорение свободного падения постепенно уменьшается от полюсов к экватору на 55/1000 м/с2 – на каждый градус широты.

Анализируя всё вышесказанное, можно утвердительно сказать, что сила тяжести практически полностью зависит от силы притяжения Земли. Даже большая центробежная сила экватора не оказывает существенного воздействия на величину гравитации (разница в силе тяжести между полюсами и экватором – всего 0,6 процентов).

Существует такое понятие, как напряженность гравитационного поля. В данном случае напряженностью гравитационного поля Земли называется величина силы тяжести. В горизонтальном профиле напряженность постепенно и равномерно убывает от полюсов в сторону экватора. В вертикальном профиле (от поверхности Земли – вверх и вниз) напряженность поля уменьшается, соответственно, с высотой и глубиной. На высоте 36 тыс. километров от поверхности суши или Мирового океана, а также в центре Земли сила тяжести равна нулю.

Нетрудно подсчитать радиус сферического гравитационного поля – от центра Земли до 36 000 км над поверхностью геоида. Исходя из среднего радиуса Земли, приблизительный радиус гравитационного поля составляет 42 367 км.

Сила тяжести направлена по вертикали (отвесу) к земной поверхности.

Гравитационное поле без преувеличения можно назвать фундаментальной энергетической земной оболочкой. Сама Земля и все её природные процессы, протекающие как на поверхности, так и на глубине, обязаны своим существованием гравитационному полю.

Значение гравитационного поля:

1. Формирование фигуры Земли

2. Удерживание атмосферы

3. Атмосфера обеспечивает существование гидросферы

4. Уплотнение внутриземного вещества и формирование плотного ядра

5. Сила тяжести – двигатель гравитационной дифференциации земного вещества, которая создает давление масс на глубине, тем самым порождая тепловую энергию. Также тепловая энергия высвобождается при радиоактивном распаде элементов (тория, урана, цезия). Тепловая энергия – причина тектонических процессов в глубине Земли и на её поверхности.

6. Стремление земной коры к изостазии (к равновесию).

7. Силой тяжести обусловлены внешние гидрологические и геологические процессы: сток вод, выпадение осадков, склоновое перемещение вещества.

Гравитационное поле – не единственная энергетическая оболочка Земли. К такому невещественному типу геосфер можно отнести магнитное поле. Рассмотрим вкратце роль магнитного поля в природных процессах Земли.