Влияние вариаций магнитного поля Земли при декомпрессии магматической лавы из астеносферы на навигационные приборы

УДК 550.383.3

ВЛИЯНИЕ ВАРИАЦИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ ПРИ ДЕКОМПРЕССИИ МАГМАТИЧЕСКОЙ ЛАВЫ ИЗ АСТЕНОСФЕРЫ НА НАВИГАЦИОННЫЕ

ПРИБОРЫ

Попов В.В., д.т.н., профессор, «ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова» Лицкевич А.П., к.т.н., профессор, «ГМУимени адмирала Ф.Ф.Ушакова» Лицкевич О.Н., кафедра «Радиосвязь на морском флоте», аспирант «ГМУимени адмирала Ф.Ф.Ушакова»

В статье рассматриваются геодинамика литосферы океанов и локальные вариации магнитного поля врифтовых зонах, наблюдаемых при выходе мантии на океаническую литосферную поверхность океана. Обоснованность наблюдаемых вариаций поля (область Красного моря) базируется на основе моделей линейных магнитных аномалий разработанных английскими геофизиками Ф. Вайном и Д. Мэтьюзом.

Ключевые слова: геодинамика, литосфера, астеносфера, магнитные вариации, спрединг, рифтовая зона.

EFFECTS OF VARIATIONS IN EARTH'S MAGNETIC FIELD AT THE DECOMPRESSION OF THE ASTHENOSPHERE MAGMA LAVA ON NAVIGATIONAL

INSTRUMENTS

Popov V., doctor of technical sciences, professor, Admiral Ushakov Maritime University Litskevich A., candidate of technical sciences, professor, Admiral Ushakov Maritime University Litskevich O., the post-graduate student, Radio communication on the sea fleet chair, Admiral Ushakov Maritime University

The article considers the geodynamics of the lithosphere of the oceans and the local magnetic field variation in the rift zones is observed at the output of the mantle on the oceanic surface of the ocean. The validity of observed variations offield (the area of the red sea) is based on linear models of magnetic anomalies have been produced by British geophysicists F. Vine and D. Matthews.

Keywords: geodynamics, lithosphere, asthenosphere, magnetic variations, spreading, rift zone.

Одним из основных морских навигационных приборов в прошлом и остается в настоящем является магнитный компас, указательная стрелка которого, всегда указывала на земной Северный полюс. Наличие магнитного поля земли и компаса позволяет мореплавателям успешно ориентироваться в пространстве и достигать намеченной цели даже в экстремальных ситуациях. Однако есть такие области в морях и океанах, когда стрелка магнитного компаса ведет себя необычно, и определить истинное направление на Север невозможно. Причиной этих изменений показаний стрелки компаса являются вариации магнитного поля Земли.

Для объяснения причин вариаций магнитного поля необходимо обратиться к причинам возникновения магнитного поля Земли и её общей структуре. Земля как космический объект имеет сложную структуру, динамически изменяющуюся во времени. Первой обоснованной гипотезой была контрационная гипотеза французского геолога Эли де Бомона (1830 г.) [1].

В основе этой гипотезы лежали представления о горячем происхождении тектонической активности планеты её постепенным остыванием и сжатием, за счет которых происходили горные образования и складки. Несмотря на то, что контрационная гипотеза оказалась физически несостоятельной она господствовала почти 100 лет, вплоть до 30 годов XX века. В конце XIX века появились первые научно обоснованные мобилистские (динамические) идеи, кардинально пересматривающие контрационную гипотезу. Первую геодинамическую теорию высказал английский физик Освальд Фишер (1889 г.), который за основу геодинамики земной коры принял закономерности движение лавовых корок, образующихся при остывании магмы в лавовых озерах кратеров вулканов, которые он наблюдал на Гавайских островах [1]. Экстраполируя свои идеи на всю планету, Фишер заключил, что океанская кора также образуется за счет излияния базальтов из трещин в зонах её растяжения, а поглощается в зонах сжатия. Механизмом, перемещающим блоки земной коры, служили конвективные течения подкоркового субстрата. Идеи Фишера предопределили появление современной тектоники литосферных плит и дрейф континентов, высказанный впоследствии немецким метеорологом Альфредом Вегенгером, но он опередил свою эпоху и не был оценен по достоинству современниками.

Сегодня на Земле выделяются 13 главных литосферных плит. 7 крупных " Евразийская, Северо-Американская, ЮжноАмериканская, Тихоокеанская, Африканская, Индийская и Антарктическая, а также 6 средних Аравийская, Сомалийская, Карибская, Филиппинская, Наска, и Кокос [1,2].

Рис.1. Расположение основных литосферных плит Земли

Современное представление о структуре Земли, базирующееся на динамической теории представлено на рис. 2. Верхняя поверхность Земли " земная кора представляет литосферу. Под литосферой находится мантия. Непосредственно под мантией при сильном гравитационном давлении находится внешнее расплавленное ядро, содержащее проводящие элементы. В середине Земли находится твердое ферромагнитное ядро, содержащее железо, никель и серу.

Рис.2. Современное представление о структуре Земли

Механизм образования глобального магнитного поля Земли объясняется как механическими процессами конвекции, так и возникающими электромагнитными процессами. Процесс начинается с начального магнетизма твердого тела ядра, состоящего из ферромагнитных металлов. В результате вращения Земли возникает разность потенциалов между его краями, а наличие проводящей жидкой среды (внешнее ядро) создает условия для прохождения тока, замыкающегося через эту проводящую среду. В результате начальное магнитное поле твердого ядра за счет возникшего электрического тока и образовавшейся положительной обратной связи, а также внутренних энергетических источников значительно возрастает до уровня глобального магнитного поля Земли. У рассмотренного магнитного генератора (гидродинамо) возможны два устойчивых состояния, различающихся начальным полем. Будучи однажды запущенным, динамо может впоследствии испытывать самопроизвольные обращения. Из свойства обращения магнитного генератора следует теоретическая возможность инверсий " быстрых смен полярностей магнитного поля Земли, при которых геомагнитные полюса меняются местами. Следует отметить, что для земного магнитного генератора характерное время существование поля какой-либо одной полярности (105-106 лет), а время, за которое проходит инверсия поля, составляет (103-104 лет). В течение существование Земли происходило несколько инверсий магнитного поля. В настоящее время мы живем в Кайнозойскую эру, четвертичный период в эпоху прямой полярности магнитного поля (Брюнес), длящуюся 780 тыс. лет.

Океанская литосфера имеет свои особенности. Отличительной особенностью магнитного поля Мирового океана является система линейных аномалий разного знака, длящихся на сотни километров параллельно дивергентным границам (срединно-океанским хребтам и симметричным их гребням). Уникальности океанического магнитного поля и обоснованное объяснение линейным магнитным аномалиям дали английские геофизики Ф. Вайном и Д. Мэтьюзом в 1963 г.[3]. Сущность объяснения модели Ф. Вайна и Д. Мэтью-за состоит в том, что главное магнитное поле Земли в течение геологической истории многократно меняло свою полярность, т.е. испытывало инверсии с периодом сотни тысяч " миллионы лет. Решающим эмпирическим доказательством инверсий служит тот факт, что горные породы одного возраста повсюду обладают намагниченностью соответствующей одной и той же полярности геомагнитного поля. Но самым важным достижением Ф. Вайна и Д. Мэтьюза стало то, что они первыми научно обосновали и связали происхождение линейных магнитных аномалий со спредингом (расширением) океанского дна, идущим на фоне периодических инверсий геомагнитного поля [1]. Ими был предложен механизм магнитоактивного слоя океанской литосферы. Сущность её состояла в том, что океанская кора формируется в рифтовых зонах на гребнях срединно-океанских хребтов за счет декомпрессии мантийского вещества, подъема базальтового расплава по вертикальным трещинам и его излияния на поверхность океанского дна.

Т

Распределение температуры в океанской литосфере описывается уравнением теплопроводности:

у ЭТ - к д2Т

Эх р • Ср Эг2

При граничных условиях:

Т ^ 0, при г ^ 0; Т ^ Та при * х к —

где коэффициент теплопроводности океанской литосферы

р

Ср -у -

плотность литосферы; теплоемкость литосферы;

Т(х, г) - Та • вг/

1 \

Р- ср

к • х

Для получения мощности в (км) океанской литосферы * необходимо учесть, что её подошва соответствует изо-

Т(х, г) - Т1 -13000

терме солидуса мантийского вещества

.Для получения окончательных результатов введем коэффициент

X-

х

р • Ср у г

температуропроводности и, заменив на

, чтобы получить мощность литосферы как функцию её возраста, увеличивающегося симметрично от оси срединно-океанического хребта, получим:

' Н л

Т1 - Та • вг/

2

Путем преобразований получим формулу для искомой мощности литосферы:

Т^

Та

х-10

,-6

линейная полускорость спрединга; * вертикальная координата, отсчитываемая вглубь от поверхности литосферы;

ГТ1

температура астеносферы, равная 15000 С. Решение приведенного выше уравнения (1) имеет вид:

м2/с.

Подставляя данные в выражение (3) получим, что мощность литосферы в наиболее древних частях современного океана составляет 100-120 км.

Выше было сказано, что океанская кора формируется в рифто-вых зонах на гребнях срединно-океанских хребтов за счет подъема базальтового расплава по вертикальным трещинам и его излияния на поверхность океанского дна. Базальты быстро охлаждаются от температуры солидуса (более 1000 0С) до температуры придонного слоя (4 0С). При этом они проходят точку Кюрии приобретают сильную термостатическую намагниченность. Её намагниченность совпадает с направлением намагничивающего поля (главного магнитного поля), существующего в момент излияния базальтов. Пока геомагнитное поле имеет одну полярность, последовательно изливающиеся в рифтовой зоне порции базальтов намагничиваются в одном и том же направлении. Когда магнитное поле Земли испытывает инверсию, и следующая порция базальтов излившихся в рифтовой зоне, намагничивается уже в противоположном направлении относительно блока более древней коры, к этому времени расколотого надвое и отодвинутого в сторону от гребня срединно-океанского хребта примерно на одинаковое расстояние. Такова принципиальная схема, объясняющая полосовую структуру аномального магнитного поля океанов [1,3].

На основании приведенной модели Ф. Вайна и Д. Мэтьюза, У.Паркисон [2] пришел к выводу, что Красное море можно рассматривать как зарождающийся океан. Будущий океан содержит дивергентные границы (срединный хребет с центральной рифтовой зоной) и параллельными магнитными аномалиями. Картина аномалий дает максимальный возраст морского дна, примыкающего к Африке и Аравийскому полуострову, соответствующей эпохе Гаусс (2,5-3 млн. лет). Срединный хребет не является прямым продолжением хребта Карлсберга принадлежащего Индийскому океану.

Сообщения об аномалиях в районе Красного моря заключаются еще в том, что происходящие там природные изменения пока никто не исследует и не объясняет с научной точки зрения. Здесь очень нестабильная социальная обстановка, чтобы вести серьезные научные исследования, в частности здесь сосредоточены военные силы 27 государств, официальная цель которых - борьба с пиратами. Но по данным портала Wikileaks, удерживают эти страны вовсе не пираты, а магнитный вихрь в заливе, который свидетельствует о начавшейся природной катастрофе глобального масштаба. Впервые аномалия в виде гигантского водоворота в заливе была замечена в 2000 году после ряда землетрясений. Ее связали с начавшимся разворотом Африканской платформы, который привел к разрыву Красного моря и началу образования нового океана в районе Афарского треугольника Африки. Выбросы большого количества горячей магмы, содержащей некоторое количество радиоактивных элементов в водную морскую среду должно приводить к ионизированным парогазовым потокам,

ТКАШРОКТ БШШБББ Ш КШБТА | №2 2014 | 37

Рис.3. Вихри, наблюдаемые в районе Аденского залива

создающим дополнительное нестационарное магнитное поле, а перегретые области испарившейся воды, куда должна проваливаться более холодная вода верхних слоев. Этот процесс, как известно, сопровождается появлением водоворотов с нестационарным магнитным полем. В целом намагниченные водовороты принимают причудливую форму, а нестационарное магнитное поле искажает

показания компаса. Жителями эти явления воспринимаются как катастрофы или конец света. Застывающая магма также как мы видели, приводит к вариациям магнитного поля, которое фиксируется приборами, дающими в это время неверные показания.

В своей статье мы попытались показать, что явления, которые мы наблюдаем в районе Красного моря и Аденского залива в частности, вполне вписываются в научную модель Ф. Вайна и Д. Мэтьюза для формирования океанской коры литосферы с выходом горячих базальтов на придонную поверхность моря. Описанные явления должны учитываться судоводителями при проводке судов в подобных зонах морей и океанов.

Литература:

1.Апполонов С.В. Геодинамика. Учебник." Изд-во С-Петерб. Ун-та, 2001 г.

2.Паркисон У. Введение в геомагнетизм. Пер. с англ. Монография/"М.: Мир1986 г.

3. Природа магнитных аномалий в строении океанической коры. Монография/Под ред А.М. Городницкого .М.:ВНИРО, 1996 г.

4. Vine F.J. and D.H. Matthews. Magnetic anomalies over oceanic ridge, Nature, 1999, 947-949

ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ЛОГИСТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Резер А.В., к.э.н., доцент кафедры «Финансы и кредит» Московского государственного университета путей сообщения,

Гаврилюк Т.М., к.э.н., доцент кафедры «Бухгалтерский учет и статистика» Московского государственного университета путей

сообщения

В статье рассмотрены проблемы развития и применения логистических технологий современные транспортными компаниями в условиях реформирования транспортной отрасли, в том числе железнодорожного транспорта.

Ключевые слова: логистические технологии, железнодорожный транспорт, транспортно-логистическая система, транспортное предприятие.

PROBLEMS OF DEVELOPMENT AND APPLICATION OF LOGISTICS TECHNOLOGIES AT RAILWAY TRANSPORT

Rezer A., Ph.D., associate Professor of the Finance and credit chair, Moscow State University of Railway Transport Gavrilyuk T., Ph.D., associate Professor of the Accounting and Statistics chair, Moscow State University of Railway Transport

Article considers the problems of development and application of modern logistics technology transport companies in terms of reforming the transport sector, including rail transport.

Дальнейшее развитие железнодорожного транспорта России требует ускоренной разработки и внедрения продвинутых методов управления современными транспортными предприятиями с учетом специфики каждого вида транспорта и уникальной позиции, занимаемой железнодорожным транспортом в России. Обеспечение конкурентоспособности российских железных дорог при перевозке грузов и пассажиров возможно лишь в увязке с постоянным совершенствованием деятельности железнодорожных компаний, опирающихся на достижения современных наук о бизнес-менеджменте, своевременную и наиболее полную обработку данных о внешних и внутренних процессах, состоянии рынков потребителей и поставщиков и экономики в целом, а также на поиске возможностей успешной адаптации передовых научных методов логистики в российских условиях.

При рассмотрении полезного научного и прикладного отечественного и зарубежного опыта организации работы железнодорожного транспорта следует в первую очередь обратить внимание на достижения логистики как примера удачного подхода к решению накопившихся проблем организации перевозок в новых условиях, характеризующихся жесткими условиями конкуренции и повышенными требованиями к качеству логистического обслуживания со стороны транспортных и смежных с ними компаний.

Таким образом, с точки зрения транспортного предприятия, управление его логистическим обслуживанием подразумевается

выделение в качестве основных видов деятельности следующих: работа с клиентами и маркетинг, организация собственно перевозок и сопутствующих услуг, управление запасами (свободные транспортные средства и свободные водители), управление потоками денежных средств, а также управление информационными потоками и обслуживанием заказов.

Многие проблемы, с которыми пришлось столкнуться зарубежным железнодорожным компаниям, возникли и в российской практике. Более того, перенимая зарубежный опыт в решении тех же проблем, российский железнодорожный транспорт воссоздает те же условия и вновь встречается с теми же проблемами, с которыми приходится бороться зарубежным транспортным компаниям уже на новых этапах проведения реформ.

Сегодня железнодорожный транспорт России оказывает сильное влияние на социально-экономическую жизнь страны, поэтому вопросам развития железнодорожного транспорта государство уделяет особое внимание. В настоящее время сценарии развития железнодорожного транспорта определены в утвержденном Правительством РФ прогнозе социально-экономического развития страны до 2030 года и прописаны в актуализированной Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года. Согласно Транспортной стратегии возможны два варианта (сценария) развития железнодорожного транспорта: консервативный и инновационный (см. табл. 1., 2).