Страница 84 из 107
Распад комет и образование метеоров, распределяющихся затем по всей орбите или по значительной ее части, происходит таким образом, что метеорные тела покидают ядро кометы с умеренными скоростями. Было подсчитано, например, что для объяснения наблюдавшихся в 1933 и 1946 гг. дождей Драконид достаточно, чтобы метеорные частицы выбрасывались из ядра кометы со скоростями порядка 14–20 м/с. Частицы эти располагаются довольно точно в плоскости кометной орбиты, иначе продолжительность метеорного дождя была бы много больше. Скорости выброса в 10 м/с достаточно, чтобы метеорные частицы растянулись за 160 лет по малой орбите, как орбита Геминид, и за 1100 лет по большой орбите, такой, как у кометы Галлея.
Конечно, метеорный рой, существующий отдельно от кометы, подвергается иным планетным возмущениям, чем сама комета, и ввиду меньшей точности метеорной орбиты учесть возмущения трудно. Вот почему совершенно непредвиденным образом отдельные метеорные потоки и сгущения в них то сближаются, то удаляются от Земли. Таков, например, несбывшийся дождь Леонид в 1899 г., который не состоялся, вопреки ожиданиям. Он предполагался таким же эффективным, как в 1866, 1833 и 1799 гг. Этот поток вновь проявил себя дождем в 1966 г.
В конечном счете, гравитационные и иные возмущения превращают комету в метеорный поток, а поток становится со временем все более и более рассеянным в пространстве.
Источники:
П.И.Бакулин, Э.В.Кононович, В.И.Мороз «Курс общей астрономии», М., Наука, 1983.
Д.Я.Мартынов «Курс общей астрофизики», М., Наука, 1988.
• ВОПРОС № 50: Как возникают землетрясения?
ОТВЕТ: Сейсмичность, т. е. способность космического тела посредством землетрясения (лунотрясения и т. п.) «разряжаться» и «сбрасывать» накопленную упругую энергию, по-видимому, общее свойство для планет земной группы и больших спутников. Однако, если обратиться к карте землетрясений, видно, что если это и общеземное свойство, то проявляется оно далеко не равномерно на Земле. На нашей планете сейсмичность проявляется не повсеместно, а сосредоточена в основном в окрестности Тихого океана и существенно меньше в нескольких других выделенных районах, как на континентах, так и в океанах. Обычно это либо ослабленные, либо наиболее напряженные зоны литосферы. Глубины Землетрясений варьируют от 5 до 700 км.
Известен ряд корреляций, связывающих сейсмичность с параметрами Земли: высотой геоида, скоростью вращения Земли, магнитным полем и т. д. Рассматривать сейсмичность Земли можно только вместе с ее моделью образования, эволюции и внутреннего устройства. Научные основы сейсмологии, как науки о физике землетрясений, были заложены после того, как Ч.Ф.Рихтером для сравнения одного землетрясения с другим была предложена шкала магнитуд. (Магнитуда — относительная величина.) Шкала определяет стандартное землетрясение и оценивает другие землетрясения по их максимальным амплитудам относительно этого стандартного масштаба при идентичных условиях наблюдения.
Магнитуда землетрясения М по определению Рихтера:
М = lg [А/Ао],
где Ао и А — максимальные амплитуды записи на определенном сейсмографе для стандартного и измеряемого события соответственно. Магнитуда связана с энергией землетрясения. Изменение магнитуды на единицу эквивалентно повышению (понижению) энергии землетрясения в 32 раза. К примеру, магнитуда М = 8,0 соответствует Е = 6,3∙ 1023 эрг; М = 7,0; Е = 2,0∙1022 эрг и т. д.
Гутенберг и Рихтер установили закон повторяемости землетрясений. Число мелко-фокусных землетрясений (Ъ<50 км) в год зависит от магнитуды в соответствии с формулой lg ΔN = -0,48 + 0,90∙(8 — М),
где ΔN — число землетрясений в год в интервале ΔМ = 0,1М. Смысл закона повторяемости землетрясений состоит в том, что землетрясения с высокой энергией происходят на Земле сравнительно редко, с меньшей — чаще, с еще меньшей — еще чаще. Средняя годовая энергия землетрясений, в целом по Земле, приходится в основном на землетрясения с магнитудой более 7.
Один из важнейших вопросов сейсмологии заключается в выяснении природы механизма землетрясения, т. е. физики процессов в его очаге. Несмотря на то, что этот вопрос стоит перед исследователями не один десяток лет, современные представления базируются, тем не менее, на идеях, заложенных 80 лет назад Дж. Рейдом.
Суть теории Рейда состоит в накоплении упругих деформаций при постепенном нарастании перемещения блоков, образовании разрыва и резкого смещения сторон разрыва в положение, в котором отсутствуют упругие деформации. Разрыв, трещина, собственно очаг землетрясения, по Рейду, могут либо выходить на поверхность — и тогда мы наблюдаем сильное землетрясение, либо находиться под ней — во всех случаях слабых землетрясений. Несмотря на неоднократные попытки критики этих положений, другие известные модели очага землетрясения недалеко "ушли" от модели Рейда, ничего принципиально нового в модели очага землетрясения так и не было сделано.
Возникает естественный вопрос: возможно, теория Рейда полностью удовлетворяет существующую сейсмологическую практику и не находит противоречия? В действительности это совсем не так. Рассмотрим возражения Ф.Стейси, обсуждающего одно из положений теории Рейда: напряжения на разломе линейно растут со временем и землетрясение происходит тогда, когда достигается определенный предел. Если принять, рассуждает Стейси, интервал времени между землетрясениями равным 100 годам, предел напряжения перед землетрясением порядка 107 дин/см2, то получается скорость роста напряжения 3∙10-3 дин/(см2∙с), что в 1000 раз меньше скорости изменения напряжений при лунных приливах в земной коре 7 дин/(см2∙с). Тогда, казалось бы, лунный прилив должен абсолютно четко проявляться в периодичности появления землетрясений, чего в действительности не наблюдается.
Таким образом, фактический материал не допускает однозначного толкования наблюдаемых явлений. Гипотезы, описывающие очаг землетрясения, связывают излучение упругих волн с быстрой разгрузкой вследствие разрушения твердого тела в очаге.
Обратим внимание на следующие общепризнанные положения. Во-первых, сейсмическая энергия черпается за счет изменения упругой энергии сдвига в очаге. Во-вторых, очаг землетрясения достаточно локализован, и энергия излучаемых волн пропорциональна объему очага. (Некоторое различие величин накопленной энергии в единице объема для разных по глубине и протяженности очагов не имеют принципиального значения, учитывая огромный диапазон изменения энергий землетрясений.) В-третьих, повторяемость землетрясений свидетельствует об установившемся или квазиустановившемся процессе деформирования.
Источники:
Л.В.Тарасов «Физика в природе», М., Просвещение, 1988, глава 17.
В.Н.Родионов, И.А.Сизов, В.М.Цветков «Основы геомеханики», М., Недра, 1986.
В.В.Кузнецов «Физика земных катастрофических явлений», Новосибирск, «Наука», 1992.
• ВОПРОС № 51: Есть ли у вселенной край?
ОТВЕТ: Ответ на вопрос зависит от того, что называть краем Вселенной (это слово принято писать с заглавной буквы).
Вселенная либо замкнута (трехмерное подобие мыльного пузыря) — тогда у нее края нет, либо бесконечна, и тогда края тоже нет. Однако в некоторых космологических моделях имеется так называемый горизонт. Это поверхность, из-за которой наблюдатель не может получить никаких сигналов. Однако горизонт не является физическим краем Вселенной, а пространство на горизонте устроено так же, как и в том месте, где находится наблюдатель. С другой стороны, в настоящее время с помощью внеатмосферного телескопа "Хаббл" и радиоинтерферометра со сверхдлинной базой (приемники излучения разнесены на расстояние 8000 км) астрономы имеют возможность наблюдать объекты, удаленные от нас на 15 миллиардов световых лет. Если общепринятая сейчас гипотеза Большого взрыва верна, а по различным оценкам это событие произошло 10–20 миллиардов лет назад (многие астрономы считают, что это случилось 17 миллиардов лет назад), то из приведенных цифр видно, как близко к началу Вселенной подошли астрономы-наблюдатели.