ДИНАМИКА ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО СООТВЕТСТВИЯ ТОЧЕК ЭКЛИПТИКИ НА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ С НАВЕДЕННОЙ
advertisement
ГЕОФИЗИКА А.И.ГЛАТОЛЕНКОВ, канд.техн. наук, ведущий научный сотрудник Институт сейсмологии Алматы, Казахстан E-mail:botvinik87@mail.ru ДИНАМИКА ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО СООТВЕТСТВИЯ ТОЧЕК ЭКЛИПТИКИ НА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ С НАВЕДЕННОЙ СЕЙСМИЧНОСТЬЮ ЗЕМНОГО ШАРА Рассмотрена небесно-механическая модель вращения и перемещения планеты Земля, стянутая центром вращения в одну плоскость с проводниками (точками эклиптики) на земной поверхности в западном и восточном полушариях. Вращение планеты происходит за счет разности двух пар сил между центром вращения планеты и точками эклиптики на земной поверхности Тянь-Шаня и Эквадора. Рассмотрен механизм неравномерности вращения Земли и наклонов, размещенный в экваториальной области западного полушария. В основу построения модели заложен принцип преобразования географических координат проводников из сферической системы в декартовую. В итоге трехмерные характеристики проводников обозначили в теле планеты внутренние динамические точкиданной модели. В математическом выражении обозначены линейные связи как внутренних напряженных полей в западном и восточном полушарии, так и напряженные поля на сферической поверхности планеты относительно центра вращения, расположенного на проекции эклиптики. Установлено, что проводники на эклиптики в экваторе, относится к периоду зимнего солнцестояния, и является приливным тормозным «горбом» в виде замкнутой водной поверхности между береговыми линиями острова Исабела и Эквадора. Принцип действия тормозного узла связан с центробежной силой, действующей периодически в экваториальной плоскости от центра масс, размещенных вблизи центра шара. Чтобы обеспечить тепловой баланс планеты, природа сама позаботилась об этом, выстроив в субмеридиональном направлении на широте экватора группу из вулканов, приблизительно с севера на юг, и разъединив их между меридианами 78,5°W и 91,06°W значительным водным пространством. В качестве подтверждения ротационного механизма модели представлена схема наведенной статическими напряженными полями сейсмичности. Изменение пространственной кинематики планеты требует пересмотра механизма вращательно-колебательного движения деформируемой Земли и ее ориентации в пространстве. Это в итоге может привести к уточнению ряда астрономических, геодинамических и навигационных задач планеты. Ключевые слова: ось вращения, наклон оси, тормозной горб, центр масс, эклиптика, земная поверхность, скорость вращения, тепловая деформация, сейсмика. A.I. GLATOLENKOV, Cand.ofTechn. Science,Leading Researcher Institute of Seismology Almaty, Republic of Kazakhstan E-mail: botvinik87@mail.ru DYNAMICS OF THE GEOMETRIC POINTS OF CONFORMITY OF THE ECLIPTIC ON THE EARTH'S SURFACE WITH INDUCED SEISMICITY OF THE GLOBE Reviewed sky-mechanical model of rotation and movement of the planet Earth, tightened the center of rotation in one plane with conductors (points of the Ecliptic) on the earth's surface in the Western and Eastern hemispheres. Rotation of the planet is due to the difference of two pairs of power between the center of rotation of the planet and points on the Ecliptic on the earth's surface Tien-Shan and Ecuador. The mechanism of the irregularity of the Earth's rotation and tilt, located in the Equatorial area of the Western hemisphere. In a basis of construction of the model based on the principle of conversion of the geographical coordinates of the conductors of the spherical system in rectangular. In the end three-dimensional features of conductors identified in the body of the planet internal dynamic point of this model. In mathematical terms are marked with linear connection of both internal intense fields in the Western and Eastern hemisphere and 60 ИНЖЕНЕРНАЯ ФИЗИКА № 11. 2013. intense fields on the spherical surface of the planet relative to the center of rotation, which is located on the projection of the Ecliptic. It is established that the conductors on the Ecliptic equator, refers to the period of the winter solstice, and is the tidal braking «hump» in the form of a closed water surface between the coastlines of the island of Isabela and Ecuador. The principle of action of the brake Assembly associated with the centrifugal force acting periodically in the Equatorial plane from the center of masses, placed near the center of the globe. To provide heat balance of the planet, nature itself has taken care of that, having built in the submeridional direction at the latitude of the equator group of volcanoes, approximately North-South, and by disconnecting them between meridians 78,5°W and 91,06°W significant water space. As a confirmation of rotation mechanism model presents a scheme of induced static tense fields of seismicity. Changes in the spatial kinematics of the planet requires a reexamination of the rotationalvibrational motion of a deformable Earth and its orientation in space. This could eventually lead to a clarification of some astronomical, geodynamic and navigation problems of the planet. Key words:rotation axis, the tilt of the axis, brake hump, the center of mass, the Ecliptic, the earth's surface, speed, heat deformation, seismic. Обеспечение точности координатно-временной ориентации стационарных и движущихся объектов в околоземном пространстве связано с фундаментальной задачей построения динамических моделей вращательно-колебательных движений Земли. В ряде практических задач иногда необходимо ориентироваться на внутрисуточный прогноз движения земного полюса. Поэтому изучение неравномерности вращения Земли, движения полюсов и нутаций земной оси имеет большое практическое и научное значение [1]. В свое время в научных кругах возник вопрос о роли особых точек на земной поверхности и есть ли они, а также могут ли эти точки быть связаны с глобальными механизмами планеты [2]. Такие точки существуют и привязаны они к плоскости эклиптики и к движению их относительно околосолнечной орбиты. Если планета движется по орбите, то логично, что ее центр вращения должен быть совмещен с проекцией земной эклиптики в теле планеты. Таким образом, центр вращения должен быть связан с центром движения планеты, т.е. в точке соприкосновения этих центров. Ранее было обращено внимание на то, что следы на земной поверхности отражают грандиозную работу планетарного механизма. Этот механизм и поддерживает определенную скорость вращения Земли вокруг своей оси. Было установлено, что кинематический механизм связи осевого вращения планеты Земля и ее перемещение, обеспечивается «точками» эклиптики, диаметрально закрепленные на широтах земной поверхности в восточном и западном полушарии [3]. Возвращаясь к проблеме ориентации планеты Земли в пространстве, необходимо уточнить, какую роль в западном полушарии на экваторе выполняет обозначенная композиция линейно выстроенных в субмеридиональном направлении двух параллельных групп вулканов.Одна группа на острове Исабела, другая – вдоль побережья Эквадора. Небесно-механическая модель суточного хода скорости вращения и наклона земной оси Считается, что планета Земля движется под действием сил притяжения Солнца. При этом такое движение называют центральным и привязывают к центру планеты, то есть к центру масс, которые, как принято считать, расположены вблизи центра шара. На самом деле планету движет система уравновешенных сил с центральной точкой вращения и движения, расположенной на проекции земной эклиптики. След эклиптики проходит через всю планету под углом 23,4° от широты 41°N до широты 0°...2°S. Соответственно, центр вращения смещен относительно центра шара к северу приблизительно на величину ~2070 км. Суточный механизм вращения планеты связан с напряженностью вращающегося пространства между меридианами 78°W и 91°W в широтной полосе 0°…2°S. Основная приливообразующая сила возникает в этом районе. Вблизи этих меридианов размещены две группы вулканов выстроенных в северо-южном направлении. Одна группа вулканов размещена вдоль побережья Эквадора (78°W), другая на острове Исабела (91°W). В целом, данный узел привязан точкой эклиптики к периоду зимнего солнцестояния, его можно рассматривать как регулировочный механизм скорости вращения и наклона земной оси. Основную роль в этом узле выполняет водная поверхность между этими меридианами, которая подвержена приливными ускорениями Солнца и Луны. Эта площадкав результате вращения планеты постепенно встречает солнечные лучи, образуя между меридианами волновое поле. Движение по окружности экватора делится на два участка: равномерное по окружности размером 38 604,84 км и криволинейное –L =πRЗ(λ91° – λ78°)/180° ≈ 1449 км, что составляет 13° от большого круга экватора. Большой участок окружности привязан к центру шара и имеет постоянную скорость вращения 465 м/с и суточное время прохождения ~23,072 ч. Недостающее время суток, ИНЖЕНЕРНАЯ ФИЗИКА № 11. 2013. 61 Линейные двумерные поля напряжений, размещенные в восточном и западном полушарии, создают при вращении в полусферической приповерхностной оболочке шара напряженное пространство [4]. Механизм регулировки суточного хода планеты В определенное время суток при прохождении двух пар параллельных проводников на земной поверхности через плоскость эклиптики происходит толчок, который определяет суточную динамику планеты. Данное явление подтверждается линейной расстановкой высот вдоль экваториальной плоскости между меридианами 78°W и 91°W Рис. 1. Проекция смещения при вращении траектории силы (табл. 1).Расстановка вулканов между этими меКориолиса в экваториальной зоне западного полушария ридианами λ78°и λ91° такова, что минутный остаток относительно центра масс от меридиана 78°W в их географических координатах долгот остается к меридиану 91°W практически один и тот же, т.е. проекция линейпорядка ~51,67 мин, компенсируется за счет проных отрезков между вулканами на горизонтальхождения малого участка земной поверхности, коную плоскость (плоскость экватора) остается вегда системы планеты и Солнца вступают во взаиличиной постоянной 1449 км,при суточном времодействие с основными массами (ядром), котоменивращения 24⋅60′ = 1440'. рые сдвинуты на 13° по экватору от центра шара. Раз градусные значения меридиональных коПри вращении планеты возникает инерционный ординат вулканов 78°W и 91°Wотличаются между момент, когда северный полюс эклиптики в течесобой только минутным остатком, то длина вектоние 13° взаимодействует с массами планеты ра между смежными вулканами будет больше его (рис. 1). При прохождении этого участка земной проекции на горизонтальную ось (плоскость экваповерхности появляется ускорение Кориолитора). Это будет влиять на изменениескорости тесаа = 2m (w , u)⋅sin13°.Скорость вращения на этом ла. В результате на этом экваториальном участке участке не постоянна. возникает сила Кориолиса (рис. 2а). В процессе поворота на 13° массы испытывают Таким образом, тепловой баланс поверхности действие гравитационного поля северного полюса между меридианами 78°W и 91°W в районе экваэклиптики, который способствует при вращении тора связан с размерами геологических тел (в данпланеты замедлять или ускорять время за счет ном случае с высотой вулканов) и их периодами разности напряженности гравитационных полей при преодолении расстояния от вулкана к вулкана экваторе и на широте Тянь-Шаня. Это явление ну, временем суток, и наклоном этой поверхности находит отражение при переходе конечных точек по отношению к лучам Солнца. Сюда еще можно потенциалов земной поверхности в гравитационотнести температуру и влажность воздуха, наных векторах с меридиана 78°Wна меридиан правление и силу ветра. 91°W, что в итоге приводит к смещению геограУвеличение линейных отрезков на малом учафических полюсов по поверхности Земли. стке между противоположными вулканами, разТаблица 1 Координация сопряженных отметок географических координат вулканов в экваториальной зоне западного полушария вдоль меридианов 78°W и 91°W Угол наклона вектора между вулканамик экватору,град. 62 Географические координаты Долгота Широта 1,5° 78°08′W 0°21′S 8° 78°20′W 2°00′S 3,2° 78°24′W 1°29′S 1,1° 78°26′W 0,4° 78°36′W 0°41′S 0°10′S ИНЖЕНЕРНАЯ ФИЗИКА № 11. 2013. Название вулкана и его высота, м Антисана 1667 Сангай 5230 Алтар 2072 Котопахи 5911 Пучинча 4784 Географические координаты Долгота Широта 91°10′W 0°49′S 91°20′W 0°02′N 91°24′W 0°55′S 91°27′W 91°32′W 0°26′S 0°04′N Название вулкана и его высота, м Сьерро-Негро 1124 Вольф 1710 Серо-Асуль 1640 Алседо 1130 Эквадор 1408 мещенных на меридианах 78°W и 91°W, приводит к снижению скорости вращения (приблизительно, от 446 м/с до 430 м/с), в то время как скорость на большом участке круга равна 465 м/с. Кроме этого, направленным вращением гравитационной силы F происходит сбрасывание приращения потенциала в противоположную сторону вращения с одного вулкана h78° на другой h91°(или группа вулканов), т.е. (h78° – h91°) , где h78°>h91° при L = const(рис. 2). Изменение скорости вращения происходит за счет уменьшения или увеличения напряженности гравитационного поля q = F/(h78° – h91°). Такой процесс перераспределения потенциалов при учете L = constприводит к увеличению или уменьшению размера вертикального отрезка в северо-южном направлении, величина которого, как нормаль к L = const,способствует изменению угла наклона оси вращения. Действие центробежной силы, за время обращения между этими меридианами, например за 54', снижается. После этого на ~23 ч теряется направленная связь этого участка с массами планеты. Ось вращения постепенно возвращается в исходное положение до следующего периода прохождения солнечных лучей по этому участку. Отношение линейных составляющих размера вектора долготы λ к размеру вектора широты φ в связи с углом наклона оси будет выглядеть как φ/λ ≡ sinα, где α – угол наклона линейного отрезка между вулканами на меридианах 78°W и 91°W к горизонтальной плоскости. Длина максимального вектора между вулканами не превышает 1465 км (при 8°); в координатах долгот подчеркнуты минутные остатки Механизм периодического перемещения планеты за период ее обращения, например за ~54', связан с тепловым балансом между меридианами 78°W и 91°W в момент наклона этой поверхности по отношению к Солнцу. Таким образом, потенциал высот подверженный действию центробежной силе при переходе с одной точки на другую, Рис. 2. Механизм изменения скорости вращения и наклона оси планеты в экваториальной зоне между берегом Эквадора и островом Исабела тормозит вращение и одновременно изменяет угол наклона оси вращения в направлении полярной оси мира. Надо помнить, что в геометрии пространства взаимодействие единичного квадрата с прямоугольной ячейкой на экваторе в один градус соответствует 54' (100⋅60′/111). Проекция векторов на горизонтальную плоскость (плоскость экватора) есть величина постоянная L ≈ 1449 км;масштаб между широтой и долготой не выдержан Наведенная сейсмичность земного шара В методическом плане научный подход к оценке проявления сейсмичности в регионах осуществляется на основе наблюдений за распределением очагов землетрясений на местности. В итоге проводят глубинную и энергетическую (по магнитуде) дифференциацию сейсмогенерирующих зон по регионам. По глубине очагов привязывают суммарное термобарическое давление к прочностным свойствам среды. Такой, довольно логичный подход, принятый сейсмологами, не раскрывает до конца физику распределения этих зон во временных интервалах. В итоге, оценку сейсмической опасности региона осуществляют по построенным картам плотности сейсмопотенциала земной коры, что не приводит к положительным результатом в качестве прогностической оценкилокальных участков региона. На рисунке 3а показан фрагментсейсмичности, наведенной вращением шара в земной коре. Наглядно видно как реагирует геологическая среда планеты на механизм вращающихся линейных полей напряженности по направлениям в западном полушарии на экваторе и в восточном полушарии на 41°N широте. Так между напряженными полями, создаваемые радиус-векторами и осью вращения, образуется на плоскости область полусферы равных касательных напряжений, представляющую собой один из участков СрединноАтлантического хребта,контуры которого полностью совпадают с рисунком сейсмичности на этом участке Атлантического океана. Центральной фигурой в предлагаемой небесно-механической модели является мнимая точка, которая и формирует в плоскости земной эклиптики неравномерность вращения Земли (рис. 3б). Эта точка является центром соприкосновения оси вращения с плоскостью земной эклиптики. Она смещена по оси вращения к северу и расположена примерно на глубинах 4140…4186 км. Как показали экспериментальные наблюдения, помимо поступательныхи ротационных колебаний необходимо принимать во внимание нутационные колебания эклиптики между точками равноденствия. Что касается самой сейсмичности, наведенной за счет вращения кинематических радиусИНЖЕНЕРНАЯ ФИЗИКА № 11. 2013. 63 векторов планеты, то приводим фрагмент, выстроенный сейсмичности на земном шаре за период 1900…2013 гг. (рис. 3б). На рисунке можно рассмотреть центр вращения планеты в координатах φ20,5°N и λ20,5°W, а также силовые точки этих векторов, соприкасающихся с осью вращения, как для радиус-вектора 41°…42°N, так и для радиус-вектора оси масс ~0°…2°S. Таким образом, источником энергии собственных колебаний и вращения Земли являются конечные точки земной поверхности, пересекающиеся с проекцией эклиптики. На проводниках восточного полушария (территория ТяньШаня) при вращении создается центростремительная сила крутильных колебаний. Аналогичная зона, диаметрально противоположная ТяньШаню, представленная в западном полушарии проводниками, также создает центробежную силу крутильных колебаний. Вместе проводники образуют виртуальное осевое двумерное пространство в плоскости вращения планеты как шара. Источник гармонических колебаний Таким образом, в пространственной ориентации Земли распределение солнечной энергии осуществляется двумя плоскими поверхностями с одинаковым потенциалом каждая и размещенные относительно оси вращения между точками в восточном и западном полушариях. В какой-то момент времени линии напряженности электромагнитного излучения, исходящие от Солнца, становятся ортогональны этим поверхностям, которые и представляют собой, скорей всего, гармонический плоский осциллятор системы Земля. Периодичность свободных колебаний в момент прохождения плоскости осциллятора в плоскости солнечных лучей на восточном полушарии – 18…19', на западном полушарии – 50…56'. Свободные а колебания, создаваемые проводниками, способствуют периодическому движению оси около положения равновесия полюса мира. Осциллятор состоит из двух окружностей, диаметры которых вытянуты вдоль плоскости земной эклиптики между точками 40°…42°N в восточном полушарии и точками 0°…2°S на экваторе западного полушария. Ось осциллятора ориентирована относительно северного полюса эклиптики, проходит через центры вращения Н4140…4186 км и периодически закрепляется по меридиану ~13°W в плоскости экватора с основными массами планеты. Ось полярного полюса эклиптики в интервале времени ~54' суточного вращения планеты совмещается через центр вращения с осью масс, что в итоге приводит к изменению скорости вращения и смещению географического полюса. Выводы Если исходить из ошибочного представления о том, что след плоскости эклиптики проходит через центр шара, тогда амплитуда меридиональной составляющей суточного наклона на экваторе должна быть равна нулю. На самом деле, основываясь на новой концепции о пространственной ориентации планеты относительно плоскости эклиптики, амплитуды широтной и меридиональной составляющих на экваторе будут иметь наибольшую величину. Удлинение радиуса шара будет не в любой точке земной поверхности, а в районе экватора, где меридиан получает максимальную тепловую инерцию. Чтобы обеспечить тепловой баланс планеты, природа сама позаботилась об этом, выстроив в субмеридиональном направлении на широте экватора группу из вулканов, которые образуют одну сплошную земную поверхность, приблизительно с севера на юг и разделены между б Рис. 3. а) – конструктивная модель ориентации планеты в плоскости эклиптики, соприкасающейся с точками земной поверхности; б) – наведенная сейсмичность в предварительно напряженной среде вращающейся Земли (распределение сейсмичности по земному шару за период 1900…2013 гг., магнитуда М >1 [5] фрагмент. 64 ИНЖЕНЕРНАЯ ФИЗИКА № 11. 2013. меридианами 78,5°Wи 91,06°W значительным водным пространством. Предложена новая небесно-механическая модель вращения и перемещения планеты Земля, стянутая центром вращения в одну плоскость с проводниками (точками эклиптики), размещенных на земной поверхности в западном и восточном полушариях. В основу построения модели заложен принцип перевода привязки координат проводников из сферической системы в декартовую. В результате трехмерные узлы проводников преобразованы в одномерные значения, что позволило обнаружить в теле планеты внутренние динамические точки данной модели. Центральной фигурой в предлагаемой модели является «мнимая»точка, которая и формирует в плоскости земной эклиптики неравномерность вращения Земли. Эта точка является центром соприкосновения оси вращения с плоскостью земной эклиптики. Она смещена по оси вращения к северу и расположена примерно на глубинах 4140…4186 км. Как показали экспериментальные наблюдения, помимо поступательныхи ротационных колебаний необходимо принимать во внимание нутационные колебания эклиптики между точками равноденствия. Область выхода эклиптики на экваторе относится к периоду зимнего солнцестояния и является приливным тормозным «горбом» в виде замкнутой водной поверхности между береговыми линиями острова Исабела и Эквадора. Приложение центробежной силы на экваторе от основных масс планеты за счет нутационных колебаний эклиптики увеличивает длину линейных отрезков в субширотном направлении и изменяет одновременно угол наклона оси вращения в меридиональном направлении при переходе точки приложения силы с вулкана на вулкан. Новая интерпретация вращательноколебательного движения деформируемой Земли и ее ориентация в пространстве позволит повысить точность в решении ряда астрономических, геодинамических и навигационных задач планеты. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Сидоренков Н.С. Природа нестабильностей вращения Земли // Природа. 2004. № 8. С. 1…19. 2. Устьянцев В.Н. Механизм формирования структуры системы Земли. О роли стационарных энергетических центровв сохранении динамического равновесия системы Земли.Режим доступа:http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1185561. 3. Глатоленков А.И., Литовченко И.Н. Кинематические механизмы генерации направленных полей напряжений и деформаций во вращающейся Земле // Инженерная физика. 2013. № 7. С.61…66. 4. Nonlinear flow within a travail ellipsoidal planet driven by combined longitudinal and latitudinal libration // Chan Кi tH. Phys. Earth and Planet. 2012. 194195. C. 64…70. 5. Мировой каталог землетрясений (NEIC). Режимдоступа:http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqar chives/epic/epic_global.php REFERENCES 1. Sidorenkov N.S. Prirodanestabil'nosteyvrashcheniyaZemli [The Nature of instability of the rotation of the Land].Priroda [Nature]. 2004. № 8. P. 1…19. 2. Ustiyancev V.N. MekhanizmformirovaniyastrukturysistemyZemli. O rolistatsionarnykhenergeticheskikhtsentrovv sokhraneniidinamicheskogoravnovesiyasistemyZemli[The Mechanism of the shaping the structure of the system of the Land.The stationary energy centre dug About in conservation of the dynamic balance of the system Zemli]. Available at. http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1185561. 3. Glatolenkov A.I., Litovchenko I.N. Kinematicheskiemekhanizmygeneratsiinapravlennykhpoleynapryazheniy i deformatsiyvovrashchayushcheysyaZemle[Kinematicheskie mechanisms to generations directed by flap of the voltages and deformation in revolving Land].Inzhenernayafizika[Engineering physics]. Moscow. 2013. №7. P.61…66. 4. Nonlinear flow within a travail ellipsoidal planet driven by combined longitudinal and latitudinal libration // Chan Кi tH. Phys. Earth and Planet. 2012. 194195. P. 64…70. 5. Mirovoykatalogzemletryaseniy (NEIC) [World catalogue of the earthquakes (NEIC)]. Available at.http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/ epic/epic_global.php Сведенияобавторах Глатоленков Александр Иванович, канд.техн. наук, ведущий научный сотрудник E-mail: botvinik87@mail.ru Институт сейсмологии 050060,Алматы, Республика Казахстан, пр. Аль-Фараби, 75-а Informationaboutauthors Glatolenkov Alexander I., Cand.ofTechn. Science, Leading Researcher E-mail: botvinik87@mail.ru Institute of Seismology 050060, Almaty, Republic of Kazakhstan, Al-Farpabi, 75-a. ИНЖЕНЕРНАЯ ФИЗИКА № 11. 2013. 65
