температуры

Любая приемлемая модель распределения плотности в Земле должна удовлетворять известным из наблюдений её значениям массы и момента инерции.

(1)

(2)

Дополнительное ограничение накладывается выбором принятой петрологической модели верхней мантии и вычисленными для неё значениями плотности при подходящих давлениях и температурах:

ρ₀=3.3…3.5 г/см³

В результате, если учесть возможность изменения химического состава по глубине, то в итоге получим равенство:

где χ(r) – функция, учитывающая возможное изменение химического состава вещества Земли с глубиной и возможное появление фазовых переходов под действием давления и температуры, К_S - модуль сжатия, g - значение силы тяжести, ρ – плотность пород.

Известны расчеты плотностных моделей Земли различных авторов, одна из которых (по Буллену) является наиболее подтверждаемой последними сейсмологическими и гравиметрическими исследованиями. В частности, по этим данным распределение плотности вглубь Земли показано в таблице:

Плотностная зональность в строении Земли

Оболочка	Интервал глубин, км	Интервал плотности, г/см³
Кора (А)	0 - 33	2.7 - 3.0
Мантия (В) (С) (D)	33 - 400 400 – 1000 1000 – 2900	3.32 - 3.65 3.65 - 4.68 4.68 - 5.69
Ядро (E) (F) (G)	2900 – 5000 5000 – 5100 5100 – 6371	9.4 - 11.5 11.5 - 12.0 12.0 - 12.3

Гравитационные аномалии, обнаруженные при наблюдениях с искусственных спутников, по-видимому, не связаны с распределением на поверхности Земли материков и океанов и с основными линейными структурами земной поверхности (за исключением глубоководных желобов и островных дуг, где аномалии в общем положительны) или даже с аномальным распределением плотности в верхней мантии. Это связано с тем, что основные поверхностные структуры уравновешены противоположным гравитационным эффектом «корня». Скорее всего, небольшие региональные изменения температуры как нижней, так и в верхней частях переходной зоны могут в основном объяснить результаты спутниковых измерений гравитационного поля. Такие температурные изменения могут быть вызваны местными особенностями расположения радиоактивных источников тепла в верхней мантии или ниже, или же они могли появиться при конвективных движениях, охватывающих всю мантию целиком или ограниченных верней мантией.

Существует эмпирическое соотношение Симона между температурой плавления и давления:

р = а [(Т/Т_о) ^с – 1 ]

где а и с – постоянные, Т_о – температура при нулевом давлении.

По этой формуле определены температуры на границе внешнее ядро – внутреннее ядро порядка 2730˚С и на границе мантия – ядро 2480˚С.

Общая формула, устанавливающая связь между давлением р, модулем всестороннего сжатия вещества K и плотностью ρ записывается так:

где K – модуль всестороннего сжатия вещества;

ρ₀ - плотность, экстраполированная к нулевому давлению.

Есть другая формула для р:

Распределение плотности (график 1) давления (график 2) и ускорение свободного падения (график 3) в недрах Земли приводится по К.Е. Буллену (рис. 2.4).