Вязкость мантии
Форма Земли (земной геоид) с хорошей степенью приближения соответствует равновесному эллипсоиду вращения жидкого тела - это свидетельствует об эффективно-жидком состоянии земной мантии. Действительно, отклонения геоида от эллипсоида вращения не превышают ±100 м, тогда как экваториальное вздутие самого эллипсоида достигает 21,38 км.
С другой стороны, факт прохождения через мантию поперечных сейсмических волн с периодами до нескольких минут говорит о её эффективной жёсткости по отношению к кратковременным механическим воздействиям. Совместить эти данные можно лишь в одном случае, считая, что мантийное вещество ведёт себя подобно вару, т.е. очень вязкой жидкости. При кратковременных нагрузках у таких вязких жидкостей проявляются свойства упругих и даже хрупких тел, а при длительных воздействиях - свойства очень вязкой жидкости.
С вязкостью, значения которой приведены под катом, литосфера далеко не уедет.
Вязкость Земли
Оценка вязкости.
А: значения отклонений геоида от равновесной фигуры эллипсоида вращения жидкого тела (около ±100 м).
Б: размеры мантии (~ 3000 км).
В: предположительные средние скорости конвективных течений в мантии (~ 10 см/год).
Средня вязкость мантии: А+Б+В= ~ 3×10^22 П (3×10^21 Па*с).
По оценкам С. А. Ушакова (1968), исходящего из скорости поднятия областей, около 10 тыс. лет назад освободившихся от нагрузки покровных ледников, таких, как Балтийский и Канадский континентальные щиты, вязкость мантийного вещества под континентами близка к 10^22 П.
Теоретические определения вязкости нижней мантии по кажущейся скорости дрейфа полюсов приводят к значениям порядка 6×10^23-5×10^24 П. По расчётам Г. Ранелли и Б. Фишера (1984), принимавших адиабатическое распределение температуры в мантии, вязкость этой геосферы меняется от 10^20-5×10^20 П в астеносфере до 6×10^23 П в нижней мантии на глубинах около 2 700 км.
Для сравнения: (значения вязкости некоторых хорошо известных веществ).
Вязкость воды при комнатной температуре равна 10^-2 П;
глицерина - 7 П;
базальтовых расплавов в зависимости от температуры меняется от 10^2 до 10^4 П;
асфальта - 10^10-10^12 П;
стекла при температуре отжига - 10^13 П;
битум при минус 50°С - 10^15 П;
меди при 200 °С - 10^18 П;
стали при 450 °С - порядка 10^18-10^20 П.
В астеносфере верхней мантии под океаническими литосферными плитами на глубинах до 85-100 км вязкость частично расплавленного мантийного вещества не должна превышать 10^19-10^20 П. Под континентальными плитами на глубинах около 250-300 км вязкость мантии возрастает до значений около 10^21-10^22 П. В нижней мантии вязкость повсеместно возрастает с глубиной, на глубинах около 2 000 достигая значений, порядка 10^24-10^25 П. На ещё больших глубинах в нижней мантии вязкость вещества вновь начинает уменьшаться, снижаясь, вероятно, до 10^19-10^20 П в переходном слое D. Наконец, можно ожидать, что на подошве нижней мантии в слое Берзон, где происходит дезинтеграция мантийного вещества, его вязкость резко падает на много порядков, приближаясь в пограничном слое на поверхности земного ядра к вязкости «ядерного» вещества в самом ядре. Наиболее вероятное распределение вязкости в мантии приведено на рис. 21.
Рисунок 21. Распределение вязкости в Земле:
1 - по модели Ранелли-Фишера при адиабатическом распределении температуры в мантии (Ranalli, Fischer, 1984); 2 - принятое распределение вязкости в Земле; 3 - распределение вязкости в молодой Земле (до начала её дифференциации).
О. Г. Сорохтин: «Развитие Земли» / Вязкость Земли
Но как посмотреть, как посчитать..
Есть предложения?
С другой стороны, факт прохождения через мантию поперечных сейсмических волн с периодами до нескольких минут говорит о её эффективной жёсткости по отношению к кратковременным механическим воздействиям. Совместить эти данные можно лишь в одном случае, считая, что мантийное вещество ведёт себя подобно вару, т.е. очень вязкой жидкости. При кратковременных нагрузках у таких вязких жидкостей проявляются свойства упругих и даже хрупких тел, а при длительных воздействиях - свойства очень вязкой жидкости.
С вязкостью, значения которой приведены под катом, литосфера далеко не уедет.
Вязкость Земли
Оценка вязкости.
А: значения отклонений геоида от равновесной фигуры эллипсоида вращения жидкого тела (около ±100 м).
Б: размеры мантии (~ 3000 км).
В: предположительные средние скорости конвективных течений в мантии (~ 10 см/год).
Средня вязкость мантии: А+Б+В= ~ 3×10^22 П (3×10^21 Па*с).
По оценкам С. А. Ушакова (1968), исходящего из скорости поднятия областей, около 10 тыс. лет назад освободившихся от нагрузки покровных ледников, таких, как Балтийский и Канадский континентальные щиты, вязкость мантийного вещества под континентами близка к 10^22 П.
Теоретические определения вязкости нижней мантии по кажущейся скорости дрейфа полюсов приводят к значениям порядка 6×10^23-5×10^24 П. По расчётам Г. Ранелли и Б. Фишера (1984), принимавших адиабатическое распределение температуры в мантии, вязкость этой геосферы меняется от 10^20-5×10^20 П в астеносфере до 6×10^23 П в нижней мантии на глубинах около 2 700 км.
Для сравнения: (значения вязкости некоторых хорошо известных веществ).
Вязкость воды при комнатной температуре равна 10^-2 П;
глицерина - 7 П;
базальтовых расплавов в зависимости от температуры меняется от 10^2 до 10^4 П;
асфальта - 10^10-10^12 П;
стекла при температуре отжига - 10^13 П;
битум при минус 50°С - 10^15 П;
меди при 200 °С - 10^18 П;
стали при 450 °С - порядка 10^18-10^20 П.
В астеносфере верхней мантии под океаническими литосферными плитами на глубинах до 85-100 км вязкость частично расплавленного мантийного вещества не должна превышать 10^19-10^20 П. Под континентальными плитами на глубинах около 250-300 км вязкость мантии возрастает до значений около 10^21-10^22 П. В нижней мантии вязкость повсеместно возрастает с глубиной, на глубинах около 2 000 достигая значений, порядка 10^24-10^25 П. На ещё больших глубинах в нижней мантии вязкость вещества вновь начинает уменьшаться, снижаясь, вероятно, до 10^19-10^20 П в переходном слое D. Наконец, можно ожидать, что на подошве нижней мантии в слое Берзон, где происходит дезинтеграция мантийного вещества, его вязкость резко падает на много порядков, приближаясь в пограничном слое на поверхности земного ядра к вязкости «ядерного» вещества в самом ядре. Наиболее вероятное распределение вязкости в мантии приведено на рис. 21.
Рисунок 21. Распределение вязкости в Земле:
1 - по модели Ранелли-Фишера при адиабатическом распределении температуры в мантии (Ranalli, Fischer, 1984); 2 - принятое распределение вязкости в Земле; 3 - распределение вязкости в молодой Земле (до начала её дифференциации).
О. Г. Сорохтин: «Развитие Земли» / Вязкость Земли
Но как посмотреть, как посчитать..
Есть предложения?