|
УДК 523.41/.43Оценка проницаемости коры планет земной группы и Луны
Семашко С.В., доцент,
Тульский государственный университет, Россия |
Сфероидальная форма планет и предположение о силикатном составе мантии и коры планет солнечной группы позволяет провести оценку проницаемости коры этих планет и Луны.
Известно, что планеты земной группы, или внутренние планеты Солнечной системы - Меркурий, Венера, Земля и Марс обладают высокой плотностью и состоят преимущественно из кислорода, кремния, железа, магния и ряда других тяжелых элементов. Эти планеты в соответствие с современными представлениями, подобны Земле и состоят из железо-никелевого ядра, силикатной мантии и коры, которая образовалась в результате выплавок из мантии [1,2].
Характеристики коры (коэффициент Пуассона - μ, плотность - ρ, ускорение свободного падения - g) этих планет и Луны представлены в табл. 1.
Таблица 1 - Характеристики коры |
параметр | Земля | Луна | Марс | Венера | Меркурий |
μ | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 |
ρ [кг/м3] | 2700 | 2850 | 2800 | 2700 | 3300 |
g [м/с2] | 9,81 | 1,60 | 3,76 | 8,87 | 3,72 |
H [м] | 0 - 40000 | 0 - 60000 | 0 - 100000 | 0 - 50000 | 0 - 100000 |
В этой таблице интервал значений Н соответствуют наиболее общепринятым (в настоящее время) мощностям коры планет и Луны.
Проведем оценку проницаемости коры внутренних планет и Луны для закрытых гидродинамических систем, используя предположение, что проницаемость (К) определяется соотношением (см. статью "Сила тяжести и проницаемость земной коры" в этом сборнике):
К = 5,9·10 -2·[(1-2μ)·T/(ρ·g·H)] 2, |
где μ - коэффициент Пуассона, T - поверхностная энергия (1н/м), ρ плотность коры, g - ускорение свободного падения на планете (Луне), H - глубина. Результаты оценки проницаемости коры планет Земной группы и Луны с использованием этого соотношения представлены на рис.1.
Сфероидальную форму внутренних планет и Луны можно рассматривать как один из главных аргументов при доказательстве определяющей роли гравитационных сил на планетарном уровне организации вещества планет. Известно, что небесное тело только в том случае может называться планетой, если оно за счет своей массы и силы тяжести приобретает форму близкую к шару. Формирование и сохранение шаровидной формы планет происходит под действием сил гравитации, следовательно, влияние этих сил на ряд физических свойств пород, в том числе и на проницаемость, представляется вполне возможным.
Близкие значения проницаемости коры Земли и Венеры могут отражать и близкие значения радиусов и масс этих планет. Марс и Меркурий также имеют достаточно близкие планетарные параметры и значения проницаемости на всем интервале глубин - от поверхности до мантии.
Отметим, что на границе кора - мантия для всех внутренних планет проницаемость коры достигает значений примерно одного порядка - 10 -20 [м2 ]. Это может быть и следствием закономерностей дифференциации планетного вещества, и проявлением общих закономерностей внутреннего развития планет.
Рис. 1 – Проницаемость коры планет Земной группы и Луны |
Проницаемость, оценки которой приведены в данной статье, "отражает состояние коры в отсутствие физико-механических и физико-химических процессов" [3].
Следовательно, на данном этапе исследований представляется достаточно очевидным, что в коре планет Земной группы:
- происходит более быстрое уменьшение проницаемости с глубиной при увеличении массы планет;
- на границе кора-мантия нижняя часть коры имеет проницаемость порядка - 10 -20 [м2 ].
Библиографический список - Жарков В.Н.. Внутреннее строение Земли и планет / В.Н. Жарков. - М: Наука. 1983. - 486 с.
- Планеты земной группы // Единство с космосом - астрономические записки. URL: http://edinstvo.org/page/planety-zemnoj-gruppy (Дата обращения: 20.12.2012)
- Шмонов В.М. Флюидная проницаемость пород земной коры/ В.М. Шмонов, В.М Витовтова, А.В. Жариков. -М.: Научный мир. 2002. - 216 с.
| |