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

    Любой материал, который, подобно веществу мантии, может вести себя то как жесткое твердое тело, то как пластичная масса, имеет, очевидно, сложные механические свойства, но мы можем говорить о его вязкости, как если бы это была жидкость, имея в виду, что речь идет только о деформациях, вызываемых постоянными напряжениями, действующими в течение длительного времени.
    Настоящая вязкость-это мера «густоты» жидкости, т.е. мера ее сопротивления течению. Деформировать жидкость - значит ее сдвинуть, и движение в жидкости можно себе представить как скольжение друг по другу бесконечно тонких слоев. При таком скольжении отдельные молекулы перескакивают от одного слоя к другому, тем самым как бы стремясь выравнять скорости слоев, и, что в данном случае важнее, связи, существующие между этими молекулами и препятствующие их рассеиванию в виде газа, постоянно то разрушаются, то восстанавливаются. Этот процесс и создает вязкость. В простейших жидкостях, таких, как вода, скорость, с которой слои скользят друг по другу, просто пропорциональна сдвигающей силе (ньютоновская вязкость), но многие жидкости ведут себя более сложным образом. Известные примеры - яичный белок и тиксотропная (не образующая капель) краска.
    Теперь обратимся к сдвигу (скалыванию) в кристаллическом твердом веществе. В кристалле атомы удерживаются на местах, фиксированных относительно соседних атомов, силами, действующими между ними. Соответственно когда начинает действовать умеренная скалывающая (касательная) сила, вся кристаллическая решетка меняет форму. Если убрать эту силу, решетка возвращается точно к своей первоначальной форме, проявляя, как говорят, упругое поведение. Но если напряжение существенно возрастет, связи будут разрываться. В лаборатории это вполне может вызвать раскол образца надвое, но глубоко в Земле окружающее давление так велико, что кристалл всегда в целом сохраняется.
    Всеобщее, так сказать «оптовое», скольжение одной части кристалла относительно другой встречается редко. Так происходит потому, что в решетках всех природных кристаллов имеются дефекты, что допускает в отдельных местах внутри кристалла небольшую перестройку, иногда затрагивающую за один раз только один атом. Много мелких перестроек, последовательно захватывающих весь кристалл, может сложиться в значительную остаточную деформацию. Это явление, называемое ползучестью или крипом, хорошо известно в технике. При комнатной температуре, когда наиболее простые перестройки в материале уже «использованы», ползучесть замедляется (происходит «упрочнение» вещества). Однако при температурах, приближающихся к точке плавления, возросшая подвижность атомов допускает неопределенно долгое развитие ползучести, и это относится ко всей мантии глубже нескольких десятков километров. Аналогичный пример ползучести в кристаллическом твердом веществе-движение ледников вниз по долинам.
    Соответственно мантия может выдержать избыточное напряжение как упругая среда, если только это напряжение прилагается в течение более короткого времени по сравнению с тем, которое требуется атомам для перескока на новое место и для закрепления в новом положении. Это объясняет, каким образом вещество может проявлять (на кристаллическом уровне) вязкое поведение под действием постоянной силы и при этом упруго отвечать на кратковременные импульсы. Таким образом, для сейсмических волн, имеющих период всего лишь несколько секунд, мантия представляет собой упругую твердую среду, но на нагрузку со стороны земной коры и на другие силы, действующие в течение многих тысяч лет, она реагирует как вязкая жидкость.
    Конкретное расположение атомов, допускающее развитие ползучести, принимает различные формы в зависимости от температуры, величины напряжения и характера материалов. В одних случаях скорость ползучести очень сильно зависит от напряжения и иногда бывает пропорциональна его четвертой степени, а в других случаях это простая пропорциональная зависимость. В настоящее время нет единого мнения о том, какой из нескольких известных механизмов ползучести преобладает в мантии, и вследствие этого мы не можем быть уверены, что наши нынешние ограниченные знания о вязкости применимы ко всем условиям, существующим в недрах Земли.
    Вязкость мантии можно вывести на основании результатов тех «экспериментов», которые проведены для нас Природой. Накопление и таяние полярных ледяных шапок, имеющих толщину несколько километров, вызывает достаточно длительное изменение напряжений, чтобы деформировать кору и мантию. Вследствие высокой вязкости мантии изостатическое выравнивание после таяния льда идет медленно и в настоящее время еще продолжается.
    До того как мы сможем использовать это выравнивание, чтобы вывести вязкость, нам надо принять какую-то модель вязкого поведения комплекса кора плюс мантия. Обычно это трехслойная модель: жесткая литосфера лежит на астеносфере, имеющей сравнительно низкую вязкость, а астеносфера в свою очередь покоится на нижней мантии, вязкость которой сравнительно высока. Свидетельство того, что сразу же под литосферой находится слой пониженной вязкости, на нем показано, что в этой области температура ближе всего к точке плавления и что там действительно происходит, вероятно, частичное плавление. Конечно, трехслойная модель-это упрощение, так как между слоями имеются постепенные переходы, но для наших целей такая модель достаточно точна.

 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