|
|
|
|
|
ГЕОФИЗИКА |
Большая советская энциклопедия (БЭС) |
комплекс наук, изучающих физические свойства Земли в целом и физические процессы, происходящие в её твёрдых сферах, а также в жидкой (гидросфера) и газовой (атмосфера) оболочках. Различные геофизические науки развивались на протяжении 4 последних столетий (особенно в 19-м и 20-м) неравномерно и в некоторой изоляции одна от другой; их частные методы разнообразны, что определяется своеобразием физических характеристик и процессов в каждой из трёх указанных оболочек Земли. Отдельные геофизические дисциплины, по крайней мере некоторыми своими сторонами, смыкаются с областями геологии и географии. Понятие Г. как науки, объединяющей большую совокупность наук в определённую систему, оформилось лишь в 40—60-х гг. 20 в.
Имеются общие признаки геофизических наук. Всем им свойственна преобладающая роль наблюдения за ходом природных процессов (по сравнению с лабораторным экспериментом) для получения исходной фактической информации, а также количественная интерпретация фактов на основе общих физических законов.
В разделении геофизических дисциплин нет твёрдо установившейся терминологии. Так, наравне с традиционным термином «метеорология» для науки об атмосфере применяется ещё термин «физика атмосферы», но нередко в более ограниченном значении. В последнем случае рамки, выделяющие физику атмосферы из метеорологии, намечаются разными авторами по-разному. То же относится к соотношению между океанологией и физикой моря и пр. Большая и давно обособившаяся отрасль метеорологии — климатология, учение о климатах земного шара — чаще относится к географическим наукам. Ряд геофизических дисциплин или их разделов имеет прикладной характер.
Наиболее разработанная классификация геофизических наук положена в основу рубрикации реферативного журнала «Геофизика», согласно которой в состав Г. входят: геомагнетизм (учение о земном магнитном поле); аэрономия (учение о высших слоях атмосферы); метеорология (наука об атмосфере) с подразделением на физическую метеорологию (физику атмосферы), динамическую метеорологию (приложение гидромеханики к атмосферным процессам), синоптическую метеорологию (учение о крупномасштабных атмосферных процессах, создающих погоду, и об их прогнозе), климатологию; океанология (учение о Мировом океане, включая и физику моря); гидрология суши (учение о реках, озёрах и других водоёмах суши); гляциология (учение о всех формах льда в природе); физика недр Земли; сейсмология (учение о землетрясениях и иных колебаниях земной коры); гравиметрия (учение о поле силы тяжести); учение о земных приливах; учение о современных движениях земной коры. Указанные науки, в свою очередь, разделяются на отдельные частные дисциплины. Некоторые из них, например климатологию и гляциологию, большей частью относят к географическим наукам. Кроме того, различаются такие прикладные геофизические науки, как разведочная и промысловая геофизика (см. Геофизические методы разведки).
Современное развитие геофизических наук стимулируется возрастающими потребностями в прогнозе состояния окружающей человека среды, в особенности погоды и гидрологического режима (См. Гидрологический режим), в освоении природных богатств и в регулировании природных процессов. В определённой мере оно связано и с космическими исследованиями, поскольку космические корабли пролетают земную атмосферу при старте и возвращении на Землю, а искусственные спутники Земли вращаются в верхних слоях атмосферы. С технической стороны это развитие обеспечивается быстро возрастающим числом глобальных наблюдений с использованием новейших методов электроники и автоматики, машинной обработкой огромного количества результатов наблюдений и всё более широким применением математического анализа в теоретических построениях.
С. П. Хромов.
|
Мультимедийная энциклопедия |
комплекс наук, исследующих физическими методами строение Земли. Геофизика
в широком смысле изучает физику твердой Земли (земную кору, мантию, жидкое
внешнее и твердое внутреннее ядро), физику океанов, поверхностных вод суши
(озер, рек, льдов) и подземных вод, а также физику атмосферы
(метеорологию, климатологию, аэрономию).
В настоящей статье рассматривается исключительно физика твердой Земли,
основными разделами которой являются сейсмология, геодезия, гравиметрия,
геомагнетизм, геоэлектрика, геотермия, реология, физика минералов и горных
пород. Прикладная геофизика разрабатывает методы и теорию геофизической
съемки и геофизической разведки, главным образом с целью поиска
месторождений полезных ископаемых
(см. <<ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ РАЗВЕДКА>>).
Морская геофизика проводит исследования в морях и океанах.
Геофизика использует данные других наук, в основном физики и геологии, а
также математики, астрономии, кристаллографии, геохимии. Большое влияние
на развитие геофизики оказали результаты космических исследований и
развитие теории тектоники плит. См. также ЗЕМЛЯ.
Сейсмология изучает землетрясения, их механизмы и последствия,
распространение сейсмических волн, а также все виды движений земной коры,
которые регистрируются сейсмографами на суше и на дне океанов и морей.
Наиболее активные землетрясения наблюдаются в ослабленных зонах вдоль
границ тектонических плит. При этом возбуждаются три типа сейсмических
волн: продольные (P), поперечные (S) и поверхностные (волны Лява и Рэлея).
Сильные землетрясения могут также возбуждать свободные колебания всей
Земли.
Выбором сейсмически безопасных мест для строительства проектируемых
сейсмостойких сооружений занимается инженерная сейсмология. Реальной
методологии точного прогноза времени и места землетрясений пока не
существует. Известно, что наиболее сильные землетрясения сопровождают
процесс субдукции (поддвига) в глубоководных желобах или движения по
трансформным разломам. Это позволяет прогнозировать районы возможных
землетрясений. Информация о силе ожидаемых толчков крайне необходима для
определения возможной интенсивности сейсмических воздействий на такие
сооружения, как ядерные реакторы, плотины, мосты и здания.
Сейсмические методы используются для изучения внутреннего строения Земли в
целом и ее структуры на разных глубинах. Следует отметить, что на основе
результатов сейсмических исследований установлено, что Земля состоит из
ядра, мантии и земной коры. Использование цифровых сейсмографов сыграло
огромную роль в изучении земных недр и позволило регистрировать
землетрясения. По данным об изменениях скоростей волн была составлена
трехмерная схема строения мантии. Структура верхней мантии, определяемая
по скоростям сейсмических волн, различна для районов срединно-океанических
хребтов и материков и соответствует распределению теплового потока.
Сходная картина в изменениях скоростей волн отмечается и в нижней мантии,
однако они не коррелируют с макрорельефом поверхности Земли.
См. также <<ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ>>.
Геодезия исследует главным образом форму Земли. Различают две
геодезические задачи: определение параметров сфероида или эллипсоида
(дающего наилучшее совпадение с поверхностью моря), в первом приближении
аппроксимирующего форму Земли, и измерение отклонений действительной
поверхности геоида от сфероида. По существу, форма Земли представляет
собой эллипсоид вращения, слегка сплющенный на полюсах. Определение формы
геоида и сфероида осуществляется в основном путем сочетания наземной
геодезической съемки и изучения орбит искусственных спутников Земли.
Изменения формы Земли, связанные с перемещением литосферных плит,
определяются по данным радиоинтерферометрии и Системы глобального
определения местоположения (GРS).
См. также <<ГЕОДЕЗИЯ>>.
Гравиметрия занимается изучением гравитационного поля Земли. Локальные
вариации этого поля, связанные с плотностными неоднородностями в пределах
земной коры, используются для определения положения рудных тел. Полагают,
что рельеф земной поверхности и плотностные изменения внутри земной коры с
глубиной взаимно компенсируются, поэтому удовлетворительная корреляция
между гравитационными аномалиями протяженностью 100-1000 км и рельефом не
наблюдается.
Геомагнетизм исследует магнитное поле Земли (его источники и изменения на
протяжении геологической истории Земли), а также магнитные свойства горных
пород. Принято считать, что магнитное поле Земли обусловлено
электрическими токами в жидком внешнем ядре, его напряженность изменяется
с периодичностью от 100 до 10 000 лет, а полярность подвержена обращениям
(инверсиям). Измерения интенсивности и направления намагниченности горных
пород позволяют изучать происхождение и изменения во времени геомагнитного
поля и служат ключевой информацией для развития теории тектоники плит и
дрейфа материков.
См. также <<ГЕОМАГНЕТИЗМ>>.
Геоэлектрика изучает изменяющуюся с глубиной электропроводность Земли
путем наблюдений за изменениями магнитного поля. Взаимодействие вариаций
магнитного и электрического полей, обусловленных как естественными, так и
искусственно индуцированными токами, используется в магнитотеллурическом
зондировании при разведке полезных ископаемых и для изучения строения
нижней части коры и верхней мантии.
См. также <<ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ РАЗВЕДКА>>.
Геотермические исследования основаны на измерении теплового потока и
теплопроводности, а также радиоактивности вблизи поверхности, которые
затем экстраполируются на глубину. Тепловое излучение Солнца оказывает
незначительный эффект на недра Земли. Точно так же энергия, высвобождаемая
при землетрясениях и приливном трении, мала по сравнению с геотермальными
потерями тепла. Предполагается, что главный источник тепла в Земле
обусловлен радиоактивным распадом долгоживущих радионуклидов, а также
высвобождением гравитационной энергии и распадом короткоживущих
радионуклидов. Современный тепловой поток Земли подвержен большим
изменениям. На материках он зависит от радиоактивности коренных пород,
причем на долю мантии приходится примерно половина общего теплового
потока. В океанах он вдвое больше, чем на материках, и обусловлен, главным
образом, конвекцией в мантии.
На глубинах ниже 100 км распределение температур и источников тепла, а
также механизм его переноса точно не установлены. Конвекция, вероятно,
происходит в верхней мантии и внешнем ядре, но неясно, насколько она
активна в нижней мантии. На ранних этапах истории Земли термальная
конвекция могла быть более интенсивной. В вулканических областях,
срединно-океанических хребтах и областях гидротермальной активности
обнаружен более высокий тепловой поток.
Реология занимается изучением остаточных деформаций и течения вязких и
пластичных материалов. Применительно к Земле это обычно означает
исследование вязкости внутренних слоев и ее изменений во времени, а также
глубинных движений вдоль разломов, перемещений литосферы относительно
астеносферы, субдукции литосферных плит, трещинообразования в горных
породах, крипа и т.п. Прямые измерения вязкости в недрах Земли невозможны,
однако ее оценки могут быть выполнены на основе изучения скорости поднятий
таких древних областей, как Канадский и Балтийский щиты, ранее
опустившихся под действием ледниковой нагрузки. Согласно этим оценкам,
вязкость верхней мантии - 10 20-10 22 Па*с, а нижней - от 1022 до 1026
Па*с (паскаль - единица давления, 1 Па = 10 дн/см2).
На основе исследований горных пород при высоких давлениях изучаются их
свойства и интерпретируются данные о скоростях распространения
сейсмических волн и распределении плотности вещества в недрах Земли. Таким
образом определяется минералогический состав ее внутренних слоев. Методы
изучения плотности, кристаллической структуры, электропроводности, точки
плавления минералов и горных пород при высоких давлениях базируются на
достижениях термодинамики и физики твердого тела. Экспериментальные методы
включают ультразвуковые измерения скорости как функции давления величиной
примерно 30 кбар (1 кбар = 108 Па). При помощи специальной техники можно
генерировать высокие давления, по крайней мере до 1000 кбар (100 ГПа). Под
действием ударного сжатия или в камерах с алмазными наковальнями могут
быть получены более высокие давления, чем в центре Земли (~3600 кбар, или
360 ГПа).
В идеальном случае для полного понимания процессов, происходящих в глубине
Земли, необходимо знать зависимости скоростей распространения продольных и
поперечных волн, модуля упругости, плотности, коэффициента термического
расширения, удельной теплоемкости, температуры плавления, вязкости,
электро- и теплопроводности горных пород от давления. Поскольку эти
сведения невозможно получить путем непосредственных наблюдений, бльшая
часть современных знаний предстает в форме теоретически рассчитанных
уравнений состояния как функции от плотности. На основе использования
уравнений состояния экспериментальные данные экстраполируются на область
высоких давлений, характерных для недр Земли.
Важную роль в определении свойств, не поддающихся непосредственным
измерениям, и интерпретации сейсмических данных для определения состава
пород и фазовых переходов в Земле играют опытным путем установленные
соотношения между скоростями волн, плотностью и атомным весом. Все модели
Земли включают зоны скачкообразных изменений плотности и волновых
скоростей на различных глубинах, обусловленные изменениями химического
состава. Некоторые из этих зон идентифицируются как фазовые переходы или
перестройка кристаллической структуры в минеральных ассоциациях, что
подтвердили эксперименты с использованием методов рентгеноструктурного
анализа. Лабораторные эксперименты по фазовым переходам в горных породах
при высоких давлениях и температурах позволяют определить границы
различных сред в земных недрах.
Фазовые переходы в недрах Земли происходят в определенном диапазоне
глубин. Переходная зона между 400 и 1000 км включает две главные границы
со скачкообразным изменением свойств на глубинах ~400 и ~670 км, которые
идентифицированы как границы перехода оливина в шпинель и шпинелеподобные
структуры и шпинели в более плотную ассоциацию - перовскит плюс
магнезиовюстит.
Граница между ядром и мантией имеет химическую природу. Внешнее ядро может
быть представлено жидким железо-никелевым расплавом с добавками более
легких элементов, по всей вероятности, серы, кислорода или кремния.
Наиболее точные изотопные методы определения возраста горных пород
основаны на процессах распада радиоактивных элементов в этих породах.
геофизическим данным об изменении давления с глубиной (100 ГПа = 1 Мбар =
106 атмосфер).
ЛИТЕРАТУРА
Джефрис Г., Земля, ее происхождение, история и строение. М., 1960
Гутенберг Б., Физика земных недр. М., 1963 |
Современная Энциклопедия |
ГЕОФИЗИКА, комплекс наук, исследующих физическими методами строение, физические свойства Земли и процессы, происходящие в ее оболочках. В геофизике выделяют физику Земли (сейсмология, геомагнетизм, гравиметрия, геотермия, разведочная геофизику и др.), гидрофизику и физику атмосферы. Данные геофизики используются в прогнозе погоды, при разведке и освоении минеральных ресурсов, в изучении строения Земли. |
Идеографический словарь |
^ геология
^ основываться на, метод, физика
геофизика - изучение Земли физическими методами.
геофизический.
гелиогеофизика.
физика литосферы.
геотермия, геотермика. геотермический.
пиргеометр.
гравиметрия. | сейсмология.
геомагнетизм. деклинация.
магнитометрия. аэромагнитная съемка.
деклинатор. инклинатор. магнитограф. аэромагнитометр.
гидрофизика.
гидроакустика. бароклинность. баротропность.
физика атмосферы.
ионозонд. электрограф. |
Орфографический словарь Лопатина |
геоф`изика, геоф`изика, -и |
Словарь Ушакова |
ГЕОФ’ИЗИКА, геофизики, мн. нет, ·жен. (от ·греч. ge - земля и слова "физика") (научн.). Совокупность дисциплин, применяющих физические методы к изучению земного шара. |
Толковый словарь Ефремовой |
[геофизика]
ж.
Комплекс научных дисциплин, изучающих физические свойства Земли в целом и физические процессы, происходящие в ее твердой, жидкой и газовой оболочках (геосферах). |
Научнотехнический Энциклопедический Словарь |
ГЕОФИЗИКА, наука, изучающая физические свойства Земли как единой системы. Частично связана с ХИМИЕЙ, ГЕОЛОГИЕЙ, АСТРОНОМИЕЙ, СЕЙСМОЛОГИЕЙ, МЕТЕОРОЛОГИЕЙ и многими другими науками. На основе данных о природе сейсмических волн, геофизики изучили внутреннюю структуру Земли. |
|
|
|
Если вы желаете блеснуть знаниями в беседе или привести аргумент в споре, то можете использовать ссылку:
будет выглядеть так: ГЕОФИЗИКА
будет выглядеть так: Что такое ГЕОФИЗИКА
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|