Первый Советский космонавт
Космонавты побывавшие в космосе
Астрономия Древней Греции
Космодром Байканур
Начало космической эры
Космическая техника СССР
Федерация Космонавтики - "Cтраницы история"

Гравитация
Двойные звезды

Тайны космоса XX век. Хроника необъяснимого

    Если бы мы знали, как распределены в мантии источники тепла и как распределяется температура, мы были бы значительно ближе к пониманию того, какую форму принимает там конвекция, однако нынешние наши знания об этом очень скудны. На основе обидах представлений о Земле, уже описанных в этой книге, приходится строить различные модели, которые проверяются затем посредством немногочисленных возможных наблюдений.
    
    Одно из таких наблюдений, которому должны удовлетворять все модели, полный поверхностный тепловой поток. Величина теплового потока, проходящего через земную поверхность, неоднородна, как уже отмечалось для океанов. Кроме того, точки измерений распределены по земному шару неравномерно, так что суммарные оценки страдают некоторой неопределенностью. По вычислениям, которые выполнили Ли и У еда, полный тепловой поток составляет примерно 3,2 1013 Вт. Однако было замечено, что в этих вычислениях не учтены значительные количества тепла, отводимые на океанических хребтах и возле них циркуляцией воды; если их учесть, то величина полной теплового потока возрастет приблизительно до 4-Ю13 Вт.
    Тепло в мантии может генерироваться различным образом, но внимания заслуживают только три категории источников тепловой энергии, поскольку только они способны производить много тепла. Во-первых, мантия сохраняет большое количество ранее накопленного тепла; его достаточно, чтобы поддерживать поверхностный тепловой поток на его нынешнем уровне в течение срока, в несколько раз превышающего возраст Земли. Конечно, при этом Земля должна остывать, так что возникает вопрос, действительно ли она остывает. Ответ может показаться удивительным, но, вероятнее всего, если Земля и остывает, то совсем немного. Стабилизирующим фактором служит конвекция. Так происходит потому, что если система достаточно нагрета для возникновения конвекции, дальнейшее ускорение притока тепла приводит главным образом к усилению конвекции, а не к возрастанию температурного градиента. Таким образом, в системе накапливается мало дополнительного тепла, так как оно почти полностью отводится к холодной поверхности. И наоборот, конвекция в такой системе не сможет долго существовать после прекращения притока тепла; поэтому конвекция в мантии Земли поддерживается не старыми запасами тепла, а прежде всего действующими ныне источниками. Это приводит нас к предположению о существовании второго поставщика тепла - земного ядра. Энергия в ядре должна выделяться, так как она необходима для питания геомагнитного динамо. Выделение энергии в ядре связано либо с распадом радиоактивного изотопа 40К, либо с ростом внутреннего ядра; в обоих случаях тепло должно отводиться к подошве мантии. Оценки количества этого тепла очень неопределенны, но ограничены интервалом (0,4-г 1,6)-1013 Вт, причем предпочтение чаще всего отдается значению несколько ниже 1013 Вт. Это значительная, но не основная часть полного поверхностного теплового потока, так что мы должны обратиться к третьему источнику тепла-к радиоактивному распаду в мантии.
    В настоящее время не существует единого мнения в вопросе о том, насколько велика радиоактивность в мантии. Теория подсказывает, что поскольку главные радиоактивные элементы (изотопы U, Th и К) обладают сильными литофильными свойствами, они должны концентрироваться вблизи земной поверхности. По-видимому, так оно и есть, особенно по отношению к урану и торию, количество которых в коре приблизительно соответствует общему их содержанию в хондритовой Земле, хотя калия в коре содержится только до 20% от ожидаемой величины. Высказывалось предположение, что остальной калий находится в сульфидной зоне ядра, но это никак не доказано, и, возможно, содержание калия в Земле не соответствует хондритовому составу. То обстоятельство, что теплогенерация в хондритовой Земле почти совпадала бы с наблюдаемым значением полного поверхностного теплового потока, использовалось как доказательство в пользу хондритовой модели Земли, но такой подход надо признать чрезмерно упрощенным, так как в этом случае не учитывается возможность значительного поступления ранее накопленного мантией тепла, а также приток тепла из ядра; при этом ни один из этих источников не зависит от радиоактивности. Попытки определить содержание в мантии радиоактивных элементов на основании анализа образцов мантийных пород ограничены сравнительно небольшими глубинами, с которых вынесены эти породы, и ненадежны вследствие большого разброса в значениях концентрации радиоактивных элементов. Тем не менее мы приводим в табл. 8.2,6 оценки этих концентраций для мантии и коры. Мантия сильно истощена в отношении радиоактивных элементов: их содержание там примерно в 200 раз ниже, чем в континентальной коре, но из-за огромной общей массы мантии ее теплогенерация, вероятно, сравнима с теплогенерацией коры, т.е. достаточно велика, чтобы создать наблюдаемый полный поверхностный тепловой поток. Таким образом, происхождение поверхностного теплового потока связывают в первую очередь с выделением радиогенного тепла в континентальной коре и мантии, а также с поступлением тепла из ядра, причем и это тепло может быть радиогенным. Небольшая доля теплового потока обусловлена, возможно, остыванием мантии.
    Хотя континентальная кора богаче радиоактивными элементами и толще, чем океаническая кора, средний тепловой поток через поверхность океанов и материков почти одинаков. Следовательно, тепловой поток через раздел Мохоровичича в этих двух областях должен иметь весьма различные значения. Поллак и Чапман использовали оценки содержания радиоизотопов в породах коры, чтобы вычесть теплогенерацию коры из общей суммы выделяющегося тепла, т.е. как бы удалили кору с поверхности мантии. Исследователи пришли к выводу, что тепловой поток через океанический раздел Мохоровичича примерно вдвое выше, чем через континентальный раздел, что подтверждает представление о большой глубине, на которую распространяются различия между континентами и океанами.

 Пионеры ракетной техники
 Начало космической эры
 Ракеты носители
 Человек в космосе
 Голоса из космоса
 Космическая метеорология
 Изучение Земли
 Наука о космосе
 Полеты ЛМС к Луне
 Полеты ЛМС к планетам
 Человек на Луне
 Первыe космические станции
 Рукопожатие на орбите
 Спейс Шаттл
 Полет человека на Марс
 Завод в космосе
 Электростанции в небе
 База на Луне
Космические поселения
 Развитие ракетно-космической техники в СССР
 Советские исследования планеты Венера
 Oрбитальные станции «Салют» Второго поколения
 Исследования по космическому производству В СССР