Излучение поля инерции Земли

и других планет Солнечной системы

… в этом процессе активно участвуют супер радиационные моды, связанные с угловой скоростью вращения Земли, можно показать, что излучение инерциона происходит с этой поверхности с линейной экваториальной скоростью вращения. В разделе 3.7 приведено решение уравнений гравидинамики для инерциона в свободном состоянии, движущегося с некоторой постоянной скоростью, которое описывается эллиптическими интегралами первого рода. Интересно отметить, что масса инерциона носит динамический характер и проявляется только при динамическом взаимодействии, как что следует из описанных в предыдущей главе представлений о вырожденном вакууме Голдстоуна — Хиггса. Поэтому, двигаясь от Земли к Солнцу в статическом гравитационном поле Солнца, инерцион не испытывает ускорений, т.е. движется, сохраняя линейную скорость, равную экваториальной скорости вращения Земли. При взаимодействии с Солнцем он становится тяжелой макроскопической частицей, что приводит к сильному взаимодействию и изменению режима активности Солнца. Эти представления могут лечь в основу автоколебательного механизма в Солнечной системе, впервые предложенного А.И. Новиковым.

4.10. Приложение, Излучение планет, геологические периоды (циклы ярость) в истории развития Земли

(Э.Р. Казаикова, А.И. Новиков)

Циклический характер тектонических процессов в целом является следствием саморазвития планеты (по М.А. Усову и В.А. Обручеву) и может рассматриваться с позиций гипотезы гидридной Земли Вернадского — Ларина как следствие циклического саморегулирующего процесса разложения ядра планеты и ее расширения в результате разуплонения ядра и мантии. С позиций этой протезы находят объяснение не только циклический характер тектонических процессов, но и последовательное уменьшение длительности цикло-периодов в ходе старения Земли [14]. Связь геологических событий с изменениями радиации Солнца, взаимного расположения небесных тел и их ротационного режима, видимо, справедлива. Необходимо помнить, что - эти основные процессы влияют на тектонические движения, трансгрессии, регрессии и т.д., но не определяют однозначно начало и конец геологических событий. В крупных подразделениях геохронологической шкалы получают отражение общие закономерности, этапы, а в более дробных отражаются особенности развития отдельных районов.

Биосфера на циклические колебания климата, обусловленные тектоническими движениями, отвечает как самоорганизующаяся система закономерно повторяющимися колебаниями своих свойств — биосферными ритмами. Модель образования геологических структур с определенной периодичностью не вызывают сомнений, поскольку данные получены в результате многолетних исследований ученых [11, 13, 17, 18, 24, 25]. Обсуждаться может лишь причина, вызывающая эти явления. На основании данных А, И. Новикова [21] о периодичности и мощности излучения планет можно предположить, что причиной геологических событий в истории Земли является изменяющаяся солнечная активность, а также физические свойства тел Солнечной системы и, в первую очередь, параметры Солнца и других планет [21]. Ранее высказано предположение о волновом характере движения планет Солнечной системы, где осциллятором является само Солнце. Дня изучения бегущих волн, возникающих в длинной натянутой струне, используете хорошо отработанный математический аппарат. Известно, что для изучения бегущих волн, образующихся в других средах, могут быть использованы те же соотношения, что и для определения параметров волнового движения [21].

В системе Солнце — планета роль упругой струны, очевидно выполняет гравитационная сила взаимодействия Солнца с планетой, определяемая уравнением Ньютона. Использование математического аппарата разработанного при изучении свойств натянутой струим, позволило получить уравнение для определения скоростей бегущих волн Солнечной системы в поле тяготения Солнца, а также вокруг каждой из планет …

Другое предположение, высказанное в (11), связано с направлением волн излучения планет. Известно, что Солнце излучает энергию в сторону небесных тел. Планеты, по мнению А.И. Новикова, излучают энергию в сторону Солнца. Схема излучения приведена на рис. 4.2. В [22, 34] определены периоды прихода волн излучения от четырех самых больших планет Солнечной системы к Солнцу, Оказалось, что время пути волн излучения Урана совпадает с цикличностью солнечной активности — 11,1 и 22,2 года. Время пути излучения Нептуна (55 лет) совпадает с известным периодом, наблюдаемым в цикличности солнечной активности [5].

Находят объяснение и другие циклы: годичный, равный времени пробега воля излучения от Юпитера к Солнцу, и 4,2 года, равный времени пробега воля излучения Сатурна [23). Одновременный же период волн излучения от четырех самых больших планет составляет 666 лет [21]. По данным А.А. Никонова [20], катастрофические землетрясения на Кавказе происходят с периодом 600 — 700 лет. Вулканическая деятельность яа Земле, как известно, связана со значительным выделением энергии. Причем суммарное энерговыделение при извержении вулканов происходит циклично [8]. Период между наибольшими пиками энерговыделения составляют величину, близкую к 666 годам. Совпадение циклов солнечной активности с временем прихода волн излучения от Урана к Солнцу, с катастрофическими землетрясениями, пиками выделения энергии при извержениях вулканов, с числом 666, совпадающим с периодом между одновременным приходом к Солнцу волн излучении от четырех больших планет и Марса, позволяет предположить более универсальное значение волн излучения планет в физическом состоянии Солнца и всей Солнечной системы.

В 1924 г. появились публикации М. Миланковича по определению климатов прошлого, поддающегося геологической проверке. Если У.Ж. Неверье и другие исследователи анализировали измерения эксцентриситета и циклы прецессии за последние 100 тыс. лег, то М. Милаикович использовал данные по вариациям всех трех астрономических факторов — эксцентриситета, прецессии и наклона оси вращения эа последний миллион лет [9]. С публикацией новых кривых инсоляции стало ясно, каким образом поступление на Землю энергии солнечной радиации регулируется двумя астрономическими циклами. Д. Месолелла показал, что астрономическая теория, вернее ее усовершенствованный вариант, который учитывает эффекты прецессии, объясняет эпизоды высокого стояния океанов 82 тыс., 105 тыс. и 125 тыс. лет назад. Опираясь на данные абсолютного возраста холодных пиков голоцена (250, 2800, 5300, 8000 и 10500 лет назад), Г. Дентон и В. Карлен выдвинули гипотезу существования особого климатического цикла малого ледникового периода продолжительностью 2500 лет, который накладывается на более крупные ледниковые циклы [9]. Период между одновременным приходом к Солнцу воля излучения четырех больших планет и Марса, составлявший 10 тыс. лет, известен как малый ледниковый период.

Полученные данные не позволяют однозначно ответить на вопрос о причинах климатических изменений. Никакими палеогеографическими событиями, расположением континентов и перемещением полюсов хотя они и оказывали определенное воздействие на климат, эти факты не могут быть объяснены.

После герцинского орогенеза и связанного с ним вулканизма атмосфера Земли в конце палеозоя оказалась сильно запыленной, насыщенной углекислым и другими газами. Это (наряду с уменьшением радиации при прохождении Солнечной системы через пылевые рукава Галактики — предполагаемой причиной галактических зим) вызвало резкое ее охлаждение и как следствие — великое Гондванское оледенение с апогеем в конце карбона-ранней перми. Атмосфера планеты скоро очистилась, но само развитие оледенения продолжалось до конца ранней перми при высоком содержании углекислого газа в атмосфере и постоянно усиливающемся парниковом эффекте. В конце концов он растопил ледянки и обусловил наступление крупнейшей в истории. Земли эпохи жаркого аридного климата с апогеем в конце перми раннем триасе. Под воздействием обще планетарных процессов формирования климата Земли и факторов региональной палеогеографии они занимали в тот или иной отрезок времени строго определенное положение и при некотором сходстве типов климатов никогда не были идентичны друг другу. Изменения радиационного баланса неизбежно, приобретали циклический характер, поскольку величина его определялась суммой нескольких переменных, действующих с противоположными знаками. Прежде всего, это изменения солнечной активности. По эволюции звезд М.Шварцшильд устанавливает, что светимость Солнца постепенно увеличивается и за время существования Земли она возросла на 25-60% (следовательно, тенденция к похолоданию климата на мезозойско - кайнозойском этапе с этим не связана).

Главное событие мезозойской эры — великое вымирание аммонитов, почти всех белемнитов, многих брюхоногих и двустворчатых моллюсков, всех планктонных фораминифер [13]. Биологическая продуктивность океанских вод снизилась более чем в 10 раз, Особое внимание привлекает гибель динозавров (в конце мела вымерло 14% неморских тетрапод), многих крупных пресмыкающихся. Имеющиеся данные в целом говорят не о всеобщей катастрофе, а о сложном характере вымирания, которое продолжалось миллионы лет. Но на границе мел — палеогена (65 млн. лет назад) действительно происходили резкие биологические изменения, охватившие многие морские и наземные экосистемы. Следует подчеркнуть, что на этом рубеже в большинстве разрезов отмечается перерыв в осадконакоплении длительностью от 1 до 5 млн. лет, что, по-видимому, снижает скорость, уменьшает катастрофичность события. Все же конец мела ознаменован глубоким кризисом биоты Земли. Геологическая обстановка в позднем мелу была неординарной. За позднемеловой трансгрессией и теплым климатом последовала одна из крупнейших регрессий (эвстатическое понижение уровня моря примерно на 100 м ниже его современного уровня), которая сопровождалась необычно интенсивной вулканической деятельностью. В верхнем мелу в пределах Африки и Индостана [13] произошли грандиозные излияния траппов.

Период между одновременным приходом волн излучения всех верхних планет (рис. 4.3) составляет 65 млн. лет. Исследователи по-разному объясняют различную длительность геологических периодов. На наш взгляд, это связано со свойствами орбит обращения планет относительно Солнца, т.е. с наличием эксцентриситета е, изменяющего расстояние от планеты до Солнца. Приведенные выше периоды одновременного прихода волн излучения рассчитаны для средних значений радиусов орбит. В [21] время распространения волны излучения планет до Солнца определялось из соотношения

Т= R _ср /V э (4.26)

где Т — время пути волны излучения планеты до Солнца; R _ср средний радиус орбиты; V, — скорость точек экватора планеты.

Известно, что орбиты обращения планет относительно Солнца представляют собой эллипсы, поэтому расстояние от планеты до Солнца изменяется в пределах эксцентриситета орбиты, т.е.

L = R_ср(1±е), (4.27)

где L — расстояние от планеты до Солнца в момент излучения воля; R_ср — средний радиус орбиты; е — эксцентриситет орбиты.

Эксцентриситет орбиты

Юпитера	0,04846
Сатурн	0,05563
Урана	0,04725
Нептуна	0,00859

Период между одновременным приходом волн излучения от нескольких планет к Солнцу (Т_S), определялся как произведение периодов (Т) отдельных пласт, т.е.

Т_S =Т_ю ·Т_с ·Т_у ·Т_н (4.28)

Где Т_S - период суммарный; Т_ю ·Т_с ·Т_у ·Т_н - периоды отдельных планет.

С уч:том эксцентриситета соотношение (4.28) примет вид

Т_Sнаиб=Т_ю(1+е_ю)•T_с(I+е_с)•Т_у(1+е_у)•Т_н(1+е_н), (4.29)

Т_Sнаим=Т_ю(1-е_ю)•T_с(I-е_с)•Т_у(1-е_у)•Т_н(1-е_н), (4.30)

Полученные значения величины Т приведены в таблице.

Время прохождения излучения от планет к Солнцу

Удаление от Солнца	Земля	Марс	Юпитер	Сатурн	Уран	Нептун	Плутон
Наибольшее	5,18	16,413	1,021	2,34	11, 62	28 03	8220,4
Среднее	5,10	15,012	0,974	2,217	11,101	27,787	6581,6
Наименьшее	5,01	13,73	0,93	2,10	10,60	27,547	5269,5
Тср = Rср/Vз Тнаиб = Тср (1 + е) Тнаим = Тср (1 — e)

Этапность в развитии жизни, связанная с крупными экосистемными перестройками, положена в основу периодизации истории Земли. Три наиболее резких рубежа в развитии фанероэойской биосферы (криптозой — палеозой, палеозой — мезозой и мезозой — кайнозой) при определенных различиях характеризуются некоторыми общими чертами, и главные из них — массовые вымирания. Начиная с поздней перми периодичность вымираний приближается к 26 млн. лет, в палеозое она составляет около 32 — 37 млн. лет. Крупные вымирания селективны. Как правило, жертвами оказываются формы, наиболее чувствительные к воздействию внешних факторов. В докембрийских отложениях фиксируются границы на уровнях 3300, 2900, 2100, 1300, 1100 млн. лет и др., геологическое значение которых не имеет пока однозначного толкования [30]. Тем не менее рубеж 3 261 282 000 лет — одновременный приход волн излучения к Солнцу от Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна, Плутона в фазе ~, 2 105 727 000 лет — от Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна в ~, а от Плутона в È, 1 625 641000 лет — от Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна в ~, а от Плутона в È, 1052 863 500 лет — от Марса и Плутона в È, а от Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна ~.

Подтверждение возможности влияния волн излучения планет на историю развития Земли может быть получено из сравнения интенсивности волн излучения и энергии, выделяемой на Солнце при вспышках. По данным [31], с 4 февраля по 23 июня 1967 г. энергия вспышек составляла от 0,9×10³² до 5,0×10³³ эрг. Согласно [32], энергия ударной волны в 1972 г. достигала 7,3×10³³ эрг.

Следует также учесть, что одновременное воздействие волн излучения способствует значительному усилению интенсивности. Иэ физики [23] известно, что интенсивность волн, создаваемых Nисточниками, оказывается в N² раз больше интенсивности, создаваемой одним источником, В случае прихода волн излучения от четырех планет к Солнцу интенсивность может быть увеличена в 16 раз, вслучае шести верхних планет — в 36 раз. Приведенные данные о корреляции при сопоставлении периодов геохронологической шкалы с периодами Т (между одновременным приходом волн излучения к Солнцу) подтверждают возможность существования новой гипотезы. Если предположить, что Солнце по отношению кцентру Галактики перемешается по законам волнового движения, как планетыпо отношению к Солнцу [21], то можно определить время пути волн излучения Солнца до Галактики. Предположив, что Солнце относительно центра Галактики описывает траекторию, близкую к окружности, средний радиус может быть определен из соотношения

R_ср = L/2p

где R_ср — радиус (средний) орбиты Солнца при обращении относительно центра Галактики; L — длина орбиты, определяемая из уравнения

L=ut

где u — скорость Солнца относительно Галактики по орбите, t период обращения Солнца относительно Галактики. Тогда

R_ср = ut/2p,

где t = 2•10⁸ лет; u= 250км•с^-1

R= (250•2•10⁸•31556926)¸ 2p= 2,51 • 10¹⁷ км.

Механизм воздействия космических факторов на строение (точнееструктуру) недр Земли должен быть, очевидно, осмыслен. Целесообразно учесть и факторы структуры самой Солнечной системы. Речь идето том, что радиусы орбит планет, отнесенные к длине экватора Солнца, дают результаты, кратные 1/4 и 1/8 длины экватора. Как известно, это служит признаком наличия стоячих волн в упругой системе, величинакоторой равна в данном случае радиусу (среднему) орбиты планеты. Выше была показана корреляционная связь между наблюдаемыми циклами солнечной активности и временем пути волн излучения от планет до Солнца. Эта связь осуществляется внутри Солнечной системы. Некоторые характерные в геохронологии периоды могут быть объяснены и энергетическим взаимодействием между Солнцем и Галактикой.

Заключение

Геодинамика как наука о динамике Земли особенно тесно связана с физикой, поэтому развитие физических парадигм должно оказывать сильное влияние на развитие геодинамнческих представлений. Указанная. параллель позволяет эффективно проследить их эволюцию, которую можно разбить на этапы с характерными для них системами формальных моделей.

Первый этап можно назвать классической геодинамикой. Он связан с моделированием процессов в недрах Земли, которое максимально использует классические представления механики сплошной среды применительно к реологии различных геологических сред, прием в основном на основе лннеаризованных моделей. Акцент при этом подходе делается, на вещественный состав геологических сред и динамику энергомассопереноса с взаимодействием, осуществляемым потенциальными физическими полями различного пространственно-временного масштаба. Динамические уравнения выводятся из вариационных принципов — математической формализации представлений об устойчивом равновесии динамических систем. Сочетание линейности моделей и устойчивости процессов дозволяет делать только аснмптотические выводы о динамических свойствах геологических систем, которые соответствуют пределам непрерывных процессов, а сами процессы предполагаются "свободными", без учета взаимодействия.

На втором этапе, называемом волновой геодинамикой, изучают колебания систем вокруг положения устойчивого равновесия. Самостоятельный статус приобретают волновые физические поля, излучаемые геодинамическими элементами различных масштабов. Они обладают собственной динамикой и взаимодействуют с "классическими" процессами. В эту же систему представлений входит анализ колебательных процессов массопереноса и кинематического влияния вращения Земли на ход геологических процессов. К этому этапу можно отнести многочисленные работы по изучению волновых тектонических движений, цикличности геологических процессов, собственных колебаний Земли в классических моделях, инерциальные эффекты, связанные с вращением Земли и т.д.

Третий этап развития представлений в геодинамике и физике Земли - это нелинейная геодинамика. В ее основе лежит изучение нелинейных взаимодействий между физическими полями и различными процессами внутри Земли, играющими существенную роль в функционировании геосистем. При построении физических моделей этого этапа учитываются эффекты дисперсии энергии, нелинейных потенциальных взаимодействий, резонансных явлений в волновых полях. Один из характерных результатов направления — выделение солитонных эффектов, которые отражают первый уровень самоорганизации в системе физических полей и геологических процессов. В гл. 1 рассмотрено несколько примеров нелинейного поведения геологических сред различного масштаба. В частности, дается вопрос о характерных образах нелинейных геодинамических процессов, знание которых необходимо для исследования геодинамики на основе фактических материалов. Логическим завершением данного этапа является использование в геодинамических построениях концепции неравновесной устойчивости И, Пригожина — обобщенного понятия динамической устойчивости совокупности процессов. Согласно этой концепции, динамическая система с нелинейными взаимодействиями асимптотически приходит к устойчивому состоянию, называемому дисснпативной структурой, Ее образование соответствует переходу системы в состояние устойчивого равновесия, т.е. равновесие становится следствием рождения структуры! Диссипативные структуры — связующее звено третьего этапа с четвертым этапом развития геодинамических представлений, который можно назвать квантовой геодинамикой, Он связан с внедрением в систему наук о Земле понятия "равновесная неустойчивость материи" (суть его подробно излагается в гл, 1 и 3), Процесс рождения структуры можно рассматривать как последовательность равновесных состояний, названных авторами ступенями системного движения материи, восходящую к инициальному состоянию, в котором равновесие предельно неустойчиво и рождение структуры — следствие потери равновесия. В гл, 2 и 3 показано, что основное физическое поле, в состояниях неустойчивого равновесия, определяющее динамику процессов в критическом состоянии, — поле инерции. Его динамическими уравнениями являются макроквантовые уравнения следствия вакуумных уравнений Г.И. Шипом. В гл. 3 сделано заключение, что динамика вещества Земли, находящегося на больших глубинах в критическом состоянии, имеет макроквантовый характер, что и оправдывает название этого этапа — "квантовая" геодинамика. Оно уже встречалось ранее в работах некоторых авторов, в которых использовались физические принципы, отличающиеся от приведенных в данной работе. В связи с этим мы не рассматриваем развиваемое нами направление геодинамики как

продолжение этой традиции. В настоящей работе проанализирован этот этап развития геодинамических представлений с максимально возможного числа точек зрения: системной, физической, геофизической, геологической, гидрогеологической, физико-химической и астрофизической. Авторы надеются, что им удалось достаточно обосновать необходимость развития данного типа, связанного с новым для науки классом явлений, обнаруженных в последние годы в самых различных природных процессах и имеющих макроквантовый характер.

Следует сказать несколько слов о новых путях развития квантовой геодинамики, которые наметились в последнее время. Получила развитие новая математическая теория рождения структур при катастрофах. В современной математической теории катастроф сами эти акты являются элементарными и классифицируются с помощью бифуркационной диаграммы. В разрабатываемой в настоящее время структурной теории катастроф они разворачиваются в процессы образования структуры. Катастрофа - не только разрушение, но и рождение структуры! Кроме того, данная теория позволяет конкретизировать само понятие структуры, предлагая формальный аппарат для ее описания, который связан с топологическим внутренним строением бифуркационных диаграмм. В настоящее время найдены пути применения этого подхода в лагранжезом формализме механики и теории поля, что позволяет эффективно исследовать формирования физических структур. Формализация процессов структурообразования может быть получена, на основании другого подхода — создания математической теории процессов самоорганизации. Развивается новое направление, связанное с моделированием динамики рождения структур в состояниям равновесной неустойчивости и с созданием нового класса алгоритмов самоорганизации. Описание алгоритмов дается на самом высоком уровне математической абстракции — теории категорий и теории эскизов. Это, с одной стороиы, - обеспечивает универсальность приложений, разрабатываемых алгоритмов самоорганизации к любому классу природных явлений, а с другой — позволяет моделировать на ЭВМ виртуальные, или "квантовые" состояния систем. Данный подход, в частности, дает возможность построить формально математическое описание уровней системного движения материи (гл. 1). В результате этого они оказываются как уровнями проявления вакуума так и ступенями развития процессов самоорганизации, соответственно различным степеням равновесной неустойчивости материи.

Можно сказать, что нелинейная геодинамика связана с моделированием процессов и поиском отдельных эффектов, а. квантовая геодинамика изучает состояния равновесия геологических сред, соответствующие макроквантовым состояниям больших скоплений вещества. Этот подход позволяет эффективно интегрировать сложные совокупности нелинейных процессов в целостные системы, поэтому его развитие, несмотря иа сложность физических основ, должно дать хорошие результаты при изучении природных систем.

Однако процесс развития геодинамических представлений не исчерпывается перечисленными выше этапами. Возникает проблема описание механизмов взаимодействия между равновесно неустойчивыми (макроквантовыми) состояниями геологических сред. В современной квантовой теории существует понятие "спин элементарных частиц" — сложная математическая абстракция элементарного процесса вращения. Наличие между,-- частицами спин-спиновых взаимодействий, обладающих свойствами дальнодействия, свидетельствует о существовании нового, неизвестного paнее типа взаимодействий между процессами вращения, осуществля физическими полями, называемыми в современных работах торсионными или полями кручения. Эти поля частично могут быть описаны с помощью компонент поля инерции, изложенных в гл. 2. Последовательное развитие этих представлений для изучения взаимодействий между макроквантов состояниями с дальнейшими приложениями к геодинамике должно вести к созданию нового раздела науки — торсионной геодинамики, которая даст объяснение многим дальнодействующим эффектам наблюдаемым в земных процессах.

Можно применить методологию системного движения материи к самому процессу развития геодинамических представлений. Так, 7-й ступени CllM соответствует классическая геодинамика, для которой объектная определенность вещества Земли. К 6-й ступени СДМ относится волновая геодинамика, где изучается вопрос связи полей излучения, имеющих волновую природу, и их источников.

Методы нелинейной геодинамики характерны для 5-й ступени СДМ, так как нелинейные связи стирают грань между источником и полем излучения, формируя эффект самодействия. Как говорилось в гл. 1, переход от 5-й к 4-й ступеням СДМ осуществляется через асимптотический переход от нелинейных связей к полю инерции, т.е. через диссипативные структуры к состояниям равновесной неустойчивости материи. Отсюда следует, что квантовая геодинамика относится к 4-й ступени СДМ, согласно совокупности принципов, на которых строятся ее модели. На 3-й ступени СДМ возникают состояния первично возбужденного вакуума, формально описываемые компонентами полей кручения, или торсионными полями. Это дает основание утверждать, что к этой ступени относится торсионная геодинамика, физические основы которой пока еще гипотетичны, но формальный аппарат уже разработан в смежных естественных науках. Наконец 2-й ступени, которой свойственны пространственно-временные структурные связи и пространственно-геометрические структуры, будет соответствовать область "структурной геодинамики", связанной с изучением известного "эффекта формы" в приложениях к геодинамике

Завершая книгу можно сказать, что на современном этапе развития геодинамики происходит переход от нелинейной к квантовой геодинамике и предлагаемая работа - шаг именно в этом направлении.