Первые достижения геофизики

В 1839 году немецкий физик К.Гаусс провел первый математический анализ геомагнитного поля. На этом основании он предложил модель геоцентрического диполя, ось которого наклонена к оси вращения Земли на 11,5⁰ . Также он дал теоретическое обоснование изучения вековых вариаций магнитного поля Земли (учение о палеомагнетизме).

В 1895 г. был изобретен первый прибор для магнитной съемки – магнитометр. Магнитометрический метод начал использоваться для поиска месторождений полезных ископаемых. К началу 20 века в Швеции третья часть железорудных МПИ была открыта с помощью примитивных в то время методов магнитометрической разведки.

Другим геофизическим методом, получившим свое применение в этот период, стала гравиметрия, которая основывалась на выводах Стокса о связях аномалий силы тяжести с фигурой Земли. Он пытался найти взаимосвязь между неоднородностями рельефа и отклонениями отвеса маятника. При измерениях силы тяжести, проведенные у подножия Гималаев и в Андах были получены несколько неожиданные результаты: полученные значения оказались значительно ниже тех, которые можно было предположить при подобном перепаде высот. Для объяснения этого явления были выдвинуты гипотезы, основанные на допущении, что отдельные части земной коры находятся в состоянии равновесия. По одной гипотезе фундамент гор пропорционален их высоте, а по другой блоки имеют одинаковый размер, но различаются плотностью.

Первым крупным открытием в геофизическом изучении Земли в 19 веке было возникновение концепции изостазии – представления о равновесии коры, плавающей на поле плотном субстрате. Теория изостазии коренным образом изменила первоначальные представления о земной коре, приблизив их к современным. Принцип изостазии гласил, что земная кора имеет разную мощность под горами, равнинами и океаническими бассейнами, и различается по плотности, а значит и по составу.

Таким образом развитие геофизики началось с:

Ø создание геофизического прибора (отвеса, маятникового гравиметра);

Ø проведение полевого эксперимента (измерение отклонений в показателях прибора в горах.на равнинах);

Ø математическая обработка измерений;

Ø построение на этой основе геофизических концепций.

К 70-м г.г. 19 века утверждается новая модель фигуры Земли – геоид.

Создается во второй половине 19 в. сейсмология – методы измерения сейсмических колебаний. Это было вызвано потребностью общества: рост городов резко увеличил возможные катастрофические последствия землетрясений. Инструментальная сейсмология, возникнув как метод регистрации колебаний, вызванных землетрясением, вскоре решает другую задачу. Оказалось, что по зарегистрированным сейсмографом колебаниям от подземного толчка удается определить глубинное строение Земли.

Характерной особенностью геофизики было то, что вплоть до конца 19 века она развивалась практически оторвано от геологии. Лишь в последние 2 десятилетия 19 века намечаются первые взаимосвязи между этими науками. Это выразилось в появлении в 1889 г. геотектонической гипотеза Ч. Дэттона, построенной на принципе изостазии. Он считал, что снос материала с возвышенностей приводит к изостатическому поднятию этой местности и дальнейшему ее размыву. Накопление же осадков на дне водоема вызывает его прогибание, освобождая место для следующей серии осадков.

Раздел 10. "Критический" период развития наук о Земле (10-е - 50-е годы XX в.).

На рубеже XIX и XX вв. естествознание пережило очередную научную революцию. Проявилась она прежде всего в физике — были открыты рентгеновское излучение, естественная радиоактивность, разработана модель строения атома. Серьезные изменения претерпели и космогонические представления — была отвергнута небулярная гипотеза Канта—Лапласа, появилась планетезимальная гипотеза Мультона—Чемберлина, катастрофистская гипотеза Джинса, наметился переход от «горячих» космогонии, признавав­ших изначально расплавленное состояние Земли, к «холодным», отрицавшим такое состояние (Вейцзеккер, Шмидт, Юри и др. — уже в середине XXв.).