Žemės fizikos pagrindai

Įvadas. 1. Geofizika- mokslas apie fizinius reiškinius ir procesus Žemėje. Geofizikos vieta mokslų apie Žemę tarpe. Kas yra geofizika- tai mokslų kompleksas skirtas Žemės išorinių savybių bei fizinių savybių ir procesų vykstančių jose tyrimui. Žemę mes galime suskirstyti į šias dalis: atmosferą ją tiria atmosferos fizika, (meteorologija) hidrosfera tiria hidrofizika (hidrologai) tai išorinės žemės dalys lieka žemės pluta mantija ir branduolys šiek tiek duomenų mes gauname iš gręžinių tačiau giliausias pasaulyje gręžinys Kolos tesiekia tik 12,2 km. Lietuvoje giliausias gręžinys Vydmantų siekia tik 2,56km. visus kitus duomenis apie žemės gelmes mes gauname iš netiesioginių metodų ir šiuos duomenis renka ir apdoroja Žemės fizika. 2. Žemės fiziniai laukai ir jų parametrai. Uolienų fizinės savybės fizinių laukų ryšys su Žemės sandara ir litosfera. Fizinis laukas tai yra erdvė arba erdvės dalis kurios bet kuriame taške ir bet kuriuo laiko momentu galime įvertinti to lauko charakteristiką. Tam kad susidarytų fizinis laukas būtina sąlyga yra to lauko šaltinis, toje pačioje erdvėje gali būti keletas to lauko šaltinių. Kiekvienas šaltinis apie save formuoja fizinį lauką nepriklausomai nuo kitų šaltinių tačiau jų poveikis kokiame nors taške sumuojasi tai vadinama superpozicijos principu. Kiekvienas fizinis laukas turi 2 svarbiausias charakteristikas 1- lauko stiprumas E , 2 lauko potencialas U . tarp lauko stiprumo ir potencialo yra ryšys kuris loginėje formoje atrodo taip: E=grad U grad- tai gradientas ir tai yra pokytis per atstumo arba laiko vienetą. Pats laukas gali būti vaizduojamas spinduliais ar apskritimu. Apskritimas tai linija sujungianti taškus su vienodu lauko potencialo ar lauko stiprumo reikšmėmis, kuo jų daugiau tuo šaltinis stipresnis. Linijoje kiekviename taške lauko stiprumas ar potencialas vienodas tačiau tolstant nuo šaltinio lauko stiprumas mažėja. Lauko stiprumo kitimą mes galime užrašyti taip: E=-du/dr, tai reiškia kad per menką atstumą dr fizinis laukas pasikeitė per menką dydį du. Minusas prieš formulę reiškia kad lauko stiprumas mažėja. Kintamas fizinis laukas tai laukas kuris kinta kieno nors atžvilgiu, tai yra lauko šaltinis tolsta (pavyzdžiui mano atžvilgiu tolstanti lempa kai aš stoviu vietoje) tokiu atveju lauko stiprumas apskaičiuojamas taip: E=-du/dt, kiek pasikeitė potencialas per laiko vienetą dt. Jei fizinį lauką kerta riba su kitokiomis savybėmis tai lauko spinduliai keičia kryptį ir deformuojasi tokiu atveju lauko stiprumas E bus skirtingas prieš intarpą ir po jo. Tai jau nevienalytis laukas. Jei aplinka yra nevienalytė tai skirtingomis kryptimis laukas bus nevienalytis. Žemėje yra daug fizinių laukų tai gravitacinis laukas (jis matuojamas gravimetrais) magnetinis laukas, seisminis laukas, šiluminis laukas ir kiti. Žemės fizika tai kieto žemės kūno medžiagos sudėties fizinių savybių bei jame vykstančių fizinių procesų tyrimai. Uolienų fizinės savybės. Savybės Simbolis Matavimo vienetai Tankis δ (gma) Kg/m3 Magnetinis impulsas k (kapa) T (teslom) Savitoji elektros varža σ(ro) Ωm Elektros aktyvumas A (alfa) mV Šilumos impulsas c J/kg K Seisminių bangų greitis Vp Vs m/sek 3. pagrindiniai Žemės fizikos skyriai. Svarbiausi Žemės fizikos uždaviniai ir jų sprendimų būdai. Žemės fizikos sudedamosios dalys Gravimetrija, Magnetometrija, Seismologija, Endogeniniai ir egzogeniniai procesai, taikomoji geofizika. Žemės fizikos uždaviniai: gamtos išteklių racionalus naudojimas, 2 techninio progreso įtaka geosferoms ir žmonių saugumui. Sprendimo būdai: tiesioginiai tyrimai kai betarpiškai kontaktuojama su tiriamuoju objektu. 2 netiesioginiai jie daugiausiai naudojami tai tiriami geoterminiai laukai seismingumas ir t.t. 3 modeliavimas tai yra svarbiausia dalis sumodeliave mes tapatiname su rezultatais ir jei jie sutampa modelis teisingas. Mes modeliuojame pagal lauko grandinėlė. E → fizinės savybės → medžiaga riba → šaltinis ši grandinėlė gali būti ir atvirkštinė. 4. šiuolaikinių geofizinių tyrimų būklė pasaulyje ir Lietuvoje. ◦ Pirmiausia tyrimų organizavimas nuo to kaip jie organizuoti priklauso pačio tyrimo pasisekimas ◦ Tarptautinės ir nacionalinės programos. Neseniai buvo nacionalinė programa bendra su Lietuva- Lenkija buvo tirtas pasienio zonos miškų būklė ir kaip įtakoja vandenį. ◦ Stebėjimai observatorijose ir specialiose stotyse. Kiekvienoje observatorijoje atliekami geofiziniai tyrimai atmosferos kosminių reiškinių ir žemės kieto kūno reiškinių. Ten stovi gravimetrai ir pastoviai fiksuoja gravitaciją ten kur stovi observatorija. Magnetografas- magnetinį lauką ir seismografas seismines bangas. Specialios stotys stovi ašigaliuose taip pat yra specialūs satelitai kurie skraido ir tiria magnetinį ir gravitacinį laukus. ◦ Ekspedicijos jos yra rengiamos į vietas kur pvz. Susmego žemė Rezultatai: • Sudaryti geofizinių laukų žemėlapiai. • Sukurtas žemės modelis. • Paaiškinti žemės gelmėse vykstantys procesai. • Atrasta skirtinga žemės plutos sandara vandenynuose ir žemynuose • Surastos riftų zonos • Katastrofinių reiškinių prognozavimas. • Mėnulio ir kitų planetų tyrimai. Pirmiausia į kitas planetas yra siunčiami prietaisai. Gravimetrija 1 Gravimetrijos apibrėžimas ir esmė. Žemės gravitacinio lauko charakteristikos. Gravimetrija tai gravitacinio lauko tyrimas. Kadangi kiekviename taške mes galime nustatyti gravitacijos kryptį tai galime ir nubrėžti ir pavidalą, štai kodėl gravimetrija yra vienas iš pagrindinių mokslų atsakantis į klausimą kokia yra Žemės forma. Paskutiniais tyrimais yra nustatyta, kad Žemė yra kardioidas tai yra panaši į širdies formą. Pietų pusrutulyje ji yra šiek tiek suplota, o šiaurės – ištemta. Kadangi Žemė sukasi ją veikia išcentrinė c=g* ω2 jėga todėl ekvatoriuje Žemės trauka yra mažiausia, kuo labiau žemė suplota tuo labiau ją trauks sunkio jėga: F=k*m1*m2/r2, Žemė sukasi kampiniu greičiu ω o jėga yra vektorius ir mes jį sudedame geometriškai, tų jėgų suma bus g taigi pirmoji dedamoji yra išcentrinė jėga, 2- traukos mutoninė jėga F 3- išorinė gravitacijos jėga ji yra pati mažiausia ir žymima P =. Jei norime apskaičiuoti kūno masę m=δ*v 2 Sunkio jėga, gravitacinio lauko potencialas ir jo išvestinės. Lygio paviršius. Potencialas yra skaliarinis dydis tai yra darbas kurį reikia atlikti pernešant vienetinę masę iš ∞ įtašką kuriame mes skaičiuojame potencialą. Masė yra gravitacinio lauko stipris. sunkio jėga yra apskaičiuojama šia formule. γ0=978,031(1+0,0053024sin2φ-0,0000059sin22 φ) teoriškai bet kuriame taške jei žinome taško koordinates tai galime ir apskaičiuoti norminę sunkio jėgą. Teorinė sunkio jėga dažnai nesutampa su praktine išmatuota gravimetru. lygio paviršius. Lygio paviršiaus taške potencialo dydis yra vienodas, bet kuriame lygio paviršiaus taške gravitacija bus statmena lygio paviršiui, gravitacija gali kisti tačiau ji visada išliks statmena lygio paviršiui w (x,y,z)=A mes galime surasti tokį dydį jei lygio paviršius aprašomas šia formule sutampa su pasaulinio lygiu. 3 Norminis ir anomalus gravitacinis laukas. Gravitacinio lauko anomalijų sąryšis su žemės gelmių sandara. Sunkio jėgos ir jos gradientų matavimai. Teoriškai bet kuriame geoido taške mes galime apskaičiuoti gravitacijos dydį. g0=dw/dn. Tuo tarpu realus gravitacinis laukas yra anomalus. Geoidas (jei apibūdinsim grubiai) tai jūros lygis, o sausumoje geoido forma nesutampa sunkio jėga ir su tašku nuo kurio skaičiuojame. Taigi tarp geoido ir stebėjimo taško yra grunto masės kuri taip pat veikia prietaisą. tam kad eliminuoti spindulio padidėjimą buvo atrasta formulė: σ=0,3086*H bet žia tik sunkio jėgos anomalija laisvame ore jei norim apskaičiuoti tikrą turim įvesti mases. σ g= σ gH-0,0838 σ*H. Žemėje masė yra pasiskirsčiusi nevienodai todėl gauname skirtumą tarp sunkio jėgos ir stebimos gravitacijos. Taigi realus gravitacinis laukas yra anomalus. ∆g=gst- γ0- σ g . jei gauname teigiamą anomaliją tai uolienos yra sunkesnės jei neigiamą tai jos lengvesnės. Jei lygu 0 tai atitinka teorinius duomenis. Tyrinėdami gravitaciją mes galime tiksliai pasakyti kokios formos yra Žemė, taip pat galime pasakyti apie masių pasiskirstymą Žemės viduje. Žemės gravitacinio lauko charakteristika. Sunkio jėga. Gravitacinio lauko potencialas ir jo antros eilės išvestinės. Norminis gravitacinis laukas, anomalus gravitacinis laukas. Sunkio jėgos ir gradientų matavimas sunkio jėgos absoliutaus dydžio matavimai, santykinio sunkio jėgos pokyčio matavimai. Sunkio jėgos gradientų matavimai. 16 amž pabaigoje Galilėjus įrodė kad nepriklausomai nuo kūno masės nuo to pačio aukščio metus du daiktus jie nukris vienodu greičiu. Laisvai krentantys kūnai per tam tikrą atstumą įgyja vienodą pagreitį g=9,8 m/s. Sunkio jėga ir g yra ne kas kita kaip gravitacinio lauko stiprumas Magnetometrija 1 Magnetometrijos apibrėžimas ir esmė. Svarbiausi magnetizmo dėsniai. Magnetometrija tai žemės fizikos dalis tirianti magnetinį lauką, jo pasiskirstymą ir sąryšį su žemės gelmių sandara.remiantis fizikos dėsniais galime išskirti dvi magnetizmo dalis: elektromagnetizmas (kitaip kinetinis magnetizmas), ir statinis magnetizmas. Magnetizmas tai ypatinga tarpusavio sąveikos forma, atsirandanti tarp judančių įelektrintų dalelių.jei tokia dalelė juda laidžioje elektrai aplinkoje tai tokia dalelė sukuria aplink save lauką. Sąryšį tarp elektros lauko ir stiprumo nusako Biosavaro ir Laplaso dėsnis tai yra jei per mažą gabaliuką laidininko teka elektros srovė i tai aplink tokį laidininką sukuriamas magnetinis laukas dH pagal šią formulę kur r atstumas nuo laidininko vidurio iki taško kur skaičiuojamas lauko stiprumas α kampas tarp laidininko ir spindulio r. K priklauso nuo tekančios srovės dažnio Ši formulė tinka tik vakuumui kur yra amagnetinė aplinka Jei procesas vyksta aplinkoje kur yra magnetinės savybės iš čia: B- magnetinė indukcija, μ- tai medžiagos magnetinė skvarba.dimensija kg/s2A- arba kitaip T(tesla)- tačiau tai labai didelis dydis todėl žemės magnetiniam laukui charakterizuoti netinka turėtumėm naudoti nT-nanoteslos, nT=10-9T. Medžiagos savybes galim charakterizuoti magnetine skvarba (linijinis dydis) ir imlumu. Nagrinėdami magnetinę indukciją mes galime suvokti apie medžiagos magnetines savybes. Magnetinė statika. Jos pagrindinis dėsnis yra Kulono. F=m1*m2/r2. čia mes įvedame sąvoką magnetinės masės nors tai yra abstraktus dydis. Kadangi bet kokia magnetinė masė sukuria aplink save magnetinį lauką tai to magnetinio lauko stiprumas (jei vakuume) arba magnetinė indukcija (jei vyksta kokioje nors medžiagoje, ar lauke kuris pasižymi kokiomis nors magnetinėmis savybėmis) bus lygi: iš čia m- magnetinės masės dydis magnetinio lauko šaltinis (apie bet kokį šaltinį sukuriamas laukas), r- atstumas nuo magnetinės masės iki taško kurį skaičiuojam, μ- nusako medžiagos savybes kur sklinda laukas. Pagal magnetine statika magnetinis laukas gali būti ir teigiamas ir neigiamas ir tą nusako Kulono dėsnis. Tai yra kokia jėga sąveikauja magnetinės masės +m1 ir +m2, tai tos masės stums viena kitą jėga f0, jei priešingo ženklo tai jos trauks viena kitą. jei tai vyksta aplinkoje kuri pasižymi kokiomis nors magnetinėmis savybėmis tai prisijungia μ- šis dydis pasako kiek pasikeičia sąveikos jėga F tarp dviejų magnetinių masių. Jei μ>1 tai jėga tokioje medžiagoje bus didesnė ir tokios medžiagos yra vadinamos paramagnetikais. Jei μ

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!