Сили землі. Гравітаційна сила землі

Кожна зміна завжди вимагає певних зусиль. Будь-які зміни не відбудуться без будь-якого впливу. І очевидний приклад - наша рідна планета, яка формувалася під дією різних факторів на протязі мільярдів років. Важливо і те, що постійні процеси зміни Землі - це результат не тільки зовнішніх сил, але і внутрішніх, тих, які приховані глибоко в надрах геосфери.

І якщо вже через два-три десятка років вигляд нашої планети цілком може змінитися до невпізнання, то явно не буде зайвим розуміти ті процеси, вплив яких до цього призвело.

зміни зсередини

Пагорби і западини, нерівності та шорсткості, а також багато інших особливостей рельєфу суші - все це постійно оновлюється, руйнується і формується потужними внутрішніми силами. Найчастіше їх прояв залишається поза полем нашого зору. Однак навіть прямо в цей момент Земля плавно піддається тим чи іншим змінам, які в довгостроковій перспективі стануть набагато значніше.

Ще з часів бутності древніх римлян і греків були помічені підняття і осідання різних ділянок літосфери, що викликають все зміни в обрисах морів, суші і океанів. Багаторічні наукові дослідження із застосуванням різних технологій і приладів цілком це підтверджують.

Зростання гірських масивів

Повільне переміщення окремих ділянок земної кори поступово призводить до їх накладання один на одного. Стикаючись в горизонтальному русі, їх товщі згинаються, мнуться і трансформуються в складки різних масштабів і крутизни. Всього наука виділяє два типи горообразовательних рухів (орогенезу):

• вигинання пластів - Утворює як опуклі складки (гірські хребти), так і увігнуті (западини в гірських масивах). Саме від цього і пішла назва складчастих гір, які з плином часу поступово руйнуються, залишаючи за собою лише підстава. На ньому і формуються рівнини.
• розрив пластів - Товщі гірських порід можуть не тільки м`яти в складки, а й піддаватися розломів. Таким чином утворюються тваринний брилові (або просто глибові) гори: Скид, грабени, жменю і інші їх складові виникають при вертикальному зсуві (підняття вгору / опускання вниз) ділянок земної кори відносно один одного.

Відео: Доктор Попов - Сила землі

Але внутрішня сила Землі здатна не тільки м`яти рівнини в гори і руйнувати колишні обриси пагорбів. рухи літосферних плит також породжують землетруси і виверження вулканів, які нерідко супроводжуються жахливої розрухою і людськими смертями.

Дихання з-під надр

Важко навіть уявити, що звичне для кожної людини поняття «вулкан» в стародавні часи мало куди більш грізний відтінок. Спочатку справжню причину такого явища за звичаєм пов`язували з немилістю богів. Викидають з надр потоки магми вважали суворим покаранням понад за провини смертних. Катастрофічні втрати внаслідок вивержень вулканів відомі ще з самого світанку нашої ери. Таким чином, наприклад, величний римське місто Помпеї був стертий з лиця планети Земля. Сила планети в той момент проявилася нищівній міццю широко відомого нині вулкана Везувій. До речі, авторство цього терміна історично закріплено за стародавніми римлянами. Так вони іменували свого бога вогню.

Для сучасної людини вулкан - це конусоподібна височина над тріщинами в корі. Через них на поверхню землі, морського чи океанічного дна вивергається магма разом з газами і уламками гірських порід. У центрі подібного освіти розташовується кратер (в перекладі з грецького - «чаша»), через який і відбувається викид. При застиганні магма перетворюється в лаву і формує обриси самого вулкана. Однак навіть на схилах цього конуса нерідко з`являються тріщини, утворюючи тим самим паразитичні кратери.

Досить часто виверження супроводжуються землетрусами. Але найбільшу небезпеку для всього живого становлять саме викиди з надр Землі. Вивільнення газів з магми відбувається вкрай швидко, тому потужні вибухи згодом - буденне явище.

За типом дії вулкани поділяються на кілька типів:

• діючі - ті, про останньому виверженні яких є документальні відомості. Найбільш відомі серед них: Везувій (Італія), Попокатепетль (Мексика), Етна (Іспанія).
• потенційно діючі - Вивергаються вкрай рідко (раз в декілька тисяч років).
• згаслі - такий статус мають вулкани, про останні виверженнях яких документальних свідчень не збереглося.

вплив землетрусів

Зрушення гірських порід часто провокують швидкі і сильні коливання земної кори. Найчастіше це відбувається в районі високих гір - ці області донині безперервно продовжують формуватися.

Місце зародження зрушень в глибинах земної кори називається гипоцентром (вогнищем). Від нього поширюються хвилі, які і створюють коливання. Точка на поверхні землі, прямо під якою розташовується осередок - епіцентр. У цьому місці спостерігаються найбільш сильні поштовхи. У міру подальшого віддалення від цієї точки вони плавно згасають.

Наука сейсмологія, вивчає явище землетрусів, виділяє три основні види землетрусів:

1. тектонічні - основний горообразующіх фактор. Виникає в результаті зіткнень океанічних і материкових платформ.
2. вулканічні - виникають в результаті потоків розжареної лави і газів з-під земних надр. Зазвичай вони досить слабкі, хоча і можуть тривати кілька тижнів. Найчастіше є провісниками вивержень вулкана, що загрожує куди більш серйозними наслідками.
3. обвальні - виникають в результаті обвалення верхніх шарів землі, що покривають собою порожнечі.

Сила землетрусів визначається за десятибальною шкалою Ріхтера за допомогою сейсмологічних приладів. І чим більше амплітуда хвилі, що виникає на земній поверхні, тим відчутніше буде шкоди. Найбільш слабкі землетруси, що вимірюються в 1-4 бали, можна проігнорувати. Вони реєструються лише спеціальними чутливими сейсмологічними приладами. Для людей вони проявляються максимум у вигляді тремтячих стекол або злегка переміщаються предметів. У більшості ж своєму вони повністю непомітні на око.

У свою чергу, коливання в 5-7 балів цілком можуть спричинити різні пошкодження, хоч і незначні. Сильніші землетрусу вже становлять серйозну загрозу, залишаючи після себе зруйновані будівлі, практично повністю знищену інфраструктуру і людські втрати.

Щорічно сейсмологи реєструють близько 500 тисяч коливань земної кори. На щастя, лише п`ята частина з цього числа дійсно відчувається людьми і лише 1000 з них приносять реальні збитки.

Детальніше про те, що впливає на наш спільний дім ззовні

Безперервно змінюючи рельєф планети, внутрішня сила Землі не залишається єдиним формує елементом. Безпосередню участь в цьому процесі беруть і численні зовнішні фактори.

Руйнуючи численні нерівності і заповнюючи підземні западини, вони привносять відчутний внесок в процес безперервного зміни поверхні Землі. Варто звернути увагу, що крім текучих вод, спустошливих вітрів і дії гравітації, безпосереднім чином на свою ж планету впливаємо і ми.

змінені вітром

Руйнування і перетворення гірських порід в основному відбувається під впливом вивітрювання. Воно не створює нові рельєфні форми, але руйнує тверді матеріали до пухкого стану.

На відкритих просторах, де немає лісів і інших перешкод, піщані і глиняні частки за допомогою вітрів можуть переміщатися на значні відстані. Згодом їх скупчення утворюють еолові форми рельєфу (термін походить від імені давньогрецького бога Еола - повелителя вітрів).

Приклад - піщані пагорби. Бархани в пустелях створюються виключно за вітряної погоди. У деяких випадках їх висота досягає сотні метрів.

Таким же чином можуть накопичуватися осадові гірські відкладення, що складаються з пилуватих частинок. Вони мають сірувато-жовтий колір і називаються лессамі.

Слід пам`ятати, що, рухаючись з великою швидкістю, різні частки не тільки накопичуються в нові освіти, а й поступово руйнують зустрічається на своєму шляху рельєф.

Вивітрювання гірських порід буває чотирьох видів:

1. хімічне - полягає в хімічних реакціях між мінералами і зовнішнім середовищем (вода, кисень, вуглекислий газ). В результаті гірські породи підлягають руйнуванню, їх хімічна складова терпить зміни з подальшим утворенням нових мінералів і з`єднань.
2. фізичне - викликає механічний розпад гірських порід під впливом цілої низки чинників. В першу чергу фізичне вивітрювання відбувається при значному коливанні температур протягом доби. Вітру, поряд із землетрусом, виверженням вулканів і селевими потоками аналогічно є факторами фізичного вивітрювання.
3. біологічне - здійснюється за участю живих організмів, діяльність яких призводить до створення якісно нового утворення - грунту. Вплив тварин і рослин проявляється в механічних процесах: дроблення гірських порід корінням і копитами, риття нір і т. Д. Особливо масштабна роль в біологічному вивітрюванні належить мікроорганізмам.
4. Радіаційний, або ж сонячне вивітрювання. Характерним прикладом руйнування порід при подібному впливі - місячний реголіт. Поряд з цим радіаційне вивітрювання впливає ще й на раніше перераховані три види.

Відео: А ЩО, ЯКЩО ЗНИКНЕ ГРАВІТАЦІЯ !?

Всі ці типи вивітрювання нерідко виявляються комбіновано, поєднуючись в тих чи інших варіаціях. Однак різні кліматичні умови також впливають на чиєсь переважання. Наприклад, в місцях з сухим кліматом і в високогірних районах часто зустрічається фізичне вивітрювання. А для областей з холодним кліматом, де температури часто коливаються до 0 градусів Цельсія, характерно не тільки вивітрювання морозом, а й органічне укупі з хімічним.

гравітаційний вплив

Жоден перелік зовнішніх сил нашої планети не виявиться повним, якщо не згадати про фундаментальному взаємодії всіх матеріальних тіл - це гравітаційна сила Землі.

Зруйновані численними природними та штучними чинниками, гірські породи завжди схильні до переміщення з піднесених ділянок грунту на більш низькі. Так народжуються обвали, осипи, трапляються і сіли з зсувами. Гравітаційна сила Землі з першого погляду може здаватися чимось незримим на тлі потужних і небезпечних проявів інших зовнішніх факторів. Однак ж все їх вплив на рельєф нашої планети просто б нівелювалося без всесвітнього тяжіння.

Розберемося детальніше з тим, який вплив надає гравітація. В умовах нашої планети вага будь-якого матеріального тіла одно сила тяжіння Землі. У класичній механіці це взаємодія описує всім відомий зі шкільної лави ньютоновский закон всесвітнього тяжіння. Згідно з ним, F тяжкості дорівнює добутку m на g, де m - маса об`єкта, а g - прискорення вільного падіння (Завжди дорівнює 10). При цьому сила тяжіння Землі впливає на всі тіла, розташовані як безпосередньо на ній, так і поблизу неї. У разі якщо на тіло впливає виключно гравітаційне тяжіння (а всі інші сили взаємно врівноважені), воно піддається вільному падінню. Але при всій своїй ідеальності такі умови, де сили, що діють на тіло у поверхні Землі, по суті, нівельовані, характерні для вакууму. У повсякденному реальності стикатися доводиться зовсім з іншою ситуацією. Приміром, на падаючий об`єкт в повітрі впливає і величина опору повітря. І хоч все одно сила тяжіння Землі виявиться значно сильніше, цей політ вже не буде дійсно вільним за визначенням.

Цікаво, що вплив тяжіння існує не тільки в умовах нашої планети, а й на рівні нашої Сонячної системи в цілому. Наприклад, що сильніше притягує Місяць? Земля або Сонце? Не володіючи вченим ступенем в області астрономії, багато хто напевно будуть здивовані відповіддю.

Тому що сила тяжіння супутника Землею поступається сонячної приблизно в 2.5 рази! Резонно буде задуматися, як небесне світило не відриває Місяць від нашої планети з настільки сильним впливом? Адже в цьому плані величина, якої дорівнює сила тяжіння Землі по відношенню до супутника, значно поступається такої для Сонця. На щастя, наука здатна відповісти і на це питання.

Теоретична космонавтика для таких випадків використовує кілька понять:

• Сфера дії тіла M1 - навколишній простір навколо об`єкта M1, в межах якого рухається об`єкт m;
• Тіло m - об`єкт, що вільно рухається в сфері дії об`єкта M1;
• Тіло M2 - об`єкт, який надає рівноваги вплив на цей рух.

Здавалося б - вирішальною повинна бути гравітаційна сила. Земля притягує Місяць набагато слабкіше за Сонце, проте є й інший аспект, який і надає підсумкове вплив.

Вся суть зводиться до того, що M2 прагне розірвати гравітаційну зв`язок між об`єктами m і M1 шляхом наділення їх різними прискореннями. Величина цього параметра безпосередньо залежить від відстані об`єктів до M2. Однак різниця між зраджувати тілом M2 прискорень на m і M1 буде менше, ніж різниця прискорень m і M1 безпосередньо в полі тяжіння останнього. Цей нюанс і є причина того, чому M2 не здатна відірвати m від M1.

Уявімо аналогічну ситуацію із Землею (M1), Сонцем (M2) і Місяцем (m). Різниця тих прискорень, яке створює Сонце по відношенню до Місяця і Землі, в 90 разів менше того середнього прискорення, які характерні для Місяця по відношенню до сфери дії Землі (її діаметр - 1 млн км, відстань між Місяцем і Землею - 0,38 млн кілометрів). Вирішальну роль відіграє не те, з якою силою Земля притягує Місяць, а велика різниця прискорень між ними. Завдяки цьому Сонце здатне лише деформувати орбіту Місяця, але ніяк не відірвати її від нашої планети.

Підемо ще далі: вплив гравітації в різному ступені характерно і для інших об`єктів нашої Сонячної системи. Яке саме воно впливає, з огляду на те, що сила тяжіння на Землі значно відрізняється від показників інших планет?

Це вплине не тільки на переміщення гірських порід і утворення нових форм рельєфу, а й на їх вагу. Обов`язково відзначимо, що цей параметр визначається величиною сили тяжіння. Вона прямо пропорційна масі даної планети і обернено пропорційно квадрату її ж радіуса.

Не будь наша Земля сплюсненої біля полюсів і витягнутої в районі екватора, вага будь-якого тіла на всій поверхні планети був би однаковим. Але ми не живемо на ідеальному кульці, а екваторіальний радіус довше полярного приблизно на 21 км. Тому вага одного і того ж предмета буде важче на полюсах і найлегше на екваторі. Але навіть в цих двох точках сила тяжіння на Землі відрізняється незначно. Мізерну різницю у вазі одного і того ж об`єкта можна виміряти тільки за допомогою пружинних ваг.

І зовсім інша ситуація складеться в умовах інших планет. Для наочності звернемо увагу на Марс. Маса червоної планети в 9.31 разів менше земного, а радіус - в 1.88 разів менше. Перший фактор, відповідно, повинен зменшити силу тяжіння на Марсі в порівнянні з нашою планетою в 9.31 раз. У той же час другий фактор збільшує її в 3.53 рази (1.88 в квадраті). В результаті сила тяжіння на Марсі становить приблизно третину від земної (3.53: 9.31 = 0.38). Відповідно, гірська порода з масою на Землі в 100 кг буде важити на Марсі рівно 38 кг.

З огляду на, яка сила тяжіння Землі властива, її можна порівняти в один ряд між Ураном з Венерою (тяжіння яких менше земного в 0.9 раз) і Нептуном з Юпітером (їх тяжіння більше нашого в 1.14 і 2.3 рази відповідно). Найменшим впливом гравітації відзначився Плутон - в 15.5 рази менше земних умов. А ось найбільш сильне тяжіння зафіксовано на Сонце. Воно перевищує наше в 28 разів. Іншими словами, тіло вагою в 70 кг на Землі там би поважчав приблизно до 2 тонн.

Під лежачий пласт вода протече

Ще один найважливіший творець і одноразово руйнівник рельєфів - рухома вода. Її потоки своїм рухом утворюють широкі річкові долини, каньйони і ущелини. Однак навіть малі її кількості при неспішному пересуванні здатні формувати яружно-балковий рельєф на місці рівнин.

Пробивати свій шлях через будь-які перешкоди - не єдина сторона впливу течій. Ця зовнішня сила також виступає в ролі транспортувальника уламків гірських порід. Так формуються різні рельєфні утворення (наприклад, плоскі рівнини і нарости уздовж річок).

Особливим чином вплив текучих вод позначається на легкорозчинних породах (вапняк, крейда, гіпс, кам`яна сіль), розташованих близько до суші. Річки поступово прибирають їх зі свого шляху, прямуючи в глибину земних надр. Таке явище називається карстом, в результаті нього утворюються нові форми рельєфу. Печери і воронки, сталактити і сталагміти, прірви і підземні водойми - все це підсумок тривалої і потужної діяльності водних мас.

фактор льоду

Поряд з проточними водами, льодовики приймають не меншу участь в руйнуванні, транспортуванні та відкладення гірських порід. Створюючи тим самим нові форми рельєфу, вони згладжують скелі, утворюють морені пагорби, гряди і улоговини. Останні нерідко заповнюються водою, перетворюючись в льодовикові озера.

Руйнування гірських порід за допомогою льодовиків називається екзарація (льодовикової ерозією). При проникненні в долини річок, лід піддає їх ложе і стінки сильному тиску. Пухкі частки здирають, частина з них вмерзают і тим самим сприяють розширенню стінок глибини дна. В результаті річкові долини набувають форму з найменшим опором для просування льодів - коритоподібний профіль. Або ж, згідно їх науковому найменуванню, льодовикові троги.

Відео: 12 Сили в природі Гравітаційна взаємодія Закон всесвітнього тяжіння

Танення льодовиків сприяє створенню Зандра - рівнинних утворень, що складаються з скупчилися в замороженої воді частинок піску.

Ми і є зовнішня сила Землі

З огляду на внутрішні сили, що діють на Землю, і зовнішні чинники, саме час згадати і про нас з вами - тих, хто вже не перший десяток років привносить колосальні зміни в життя планети.

Всі форми рельєфу, створені людиною, називаються антропогенними (від грецького anthropos - людина, genesisum - походження, і латинського factor - справа). У наші дні левова частка цього типу діяльності здійснюється при використанні сучасної техніки. Причому нові розробки, дослідження і значна фінансова підтримка від приватних / державних джерел забезпечують її стрімкий розвиток. А це, в свою чергу, постійно стимулює нарощування темпів антропогенного впливу людини.

Особливо піддаються змінам рівнини. Ця місцевість завжди була пріоритетною для заселення, спорудження будинків і інфраструктури. Більш того, абсолютно буденною стала практика спорудження насипів та штучного вирівнювання рельєфу.

Змінюється довкілля та з метою видобутку корисних копалин. За допомогою техніки люди викопують величезні кар`єри, бурять шахти, роблять насипу на місцях відвалів пустої породи.

Часто масштаби діяльності людини можна порівняти і з впливом природних процесів. Наприклад, сучасні технічні досягнення дають нам можливість створювати величезні канали. Причому за набагато більш стислі терміни, якщо порівнювати з аналогічним формуванням річкових долин плином води.

Процеси руйнування рельєфу, іменовані ерозією, значно посилюються людською діяльністю. В першу чергу негативного впливу піддається грунт. Цьому сприяє розорювання схилів, повальна вирубка лісових масивів, непомірний випас худоби, прокладка дорожнього покриття. Ще більше ерозію посилюють зростаючі темпи будівництва (особливо це стосується зведення житлових будинків, для яких потрібні такі додаткові роботи, як, наприклад, заземлення, при якому вимірюється сила опору землі).

Останнє століття відзначилося ерозією приблизно третини всіх світових оброблюваних угідь. Найбільш масштабно ці процеси протікали на великих землеробських площах Росії, США, Китаю та Індії. На щастя, проблема ерозії землі активно вирішується на міжнародному рівні. Однак же основний внесок в зменшення згубного впливу на грунт і відтворення раніше знищених ділянок привнесуть наукові дослідження, нові технології і грамотні методи їх застосування людиною.