ч.2_12. Концепция истории и строения Земли.Тепловое состояние Земли.Ядерный реактор Земли.Уровень воды мирового океана.

ч.2_12. Концепция истории и строения Земли.

(Продолжение статьи 12, п.п.4-6)

***

Аннотация

      В статье разработана теория эволюции во временных масштабах вселенной и определены численные параметры Земли с учетом ее внутренней структуры.

***

Содержание

1. Общие сведения о Земле  ……………………………………………..1           
2. Давление, действующее внутри Земли ………………………………3
3. История рождения Земли …………………………………………….8
4. Тепловое состояние Земли …………………………………………..17
5. Ядерный реактор Земли …………………………………………… 21
6. Уровень воды мирового океана …………………………………….26
7. 
   
   
   
   4. Тепловое состояние Земли.
   
   
      В первую очередь представляет интерес изменение величины давления до глубины 700 км, т.е. до нижней границы астеносферы (Рис.5). Практически границы астеносферы совпадают со средними границами слоев Гутенберга и Галицина. По результатам сейсморазведки  наблюдениями за вулканической деятельностью Земли, было определено, вещество астеносферы находится в расплавленном состоянии, причем с увеличением глубины погружения от поверхности в земные недра до нескольких километров, температура земных пород растет в пределах от 10    до 100  на километр глубины в зависимости от района земной поверхности. Это значит, что из земных недр происходит выделение тепловой энергии, которая рассеивается в окружающем пространстве. Вещество астеносферы представлено базальтами (вулканические породы). Базальтовые породы не являются с точно распределённым процентным содержанием составляющих его химических веществ. Эти проценты у различных базальтов отличаются друг от друга. Химический состав базальта оказывает влияние на температуру его плавления, которая у большинства базальтов находится в пределах от 1150   до 1350 . Средняя температура плавления равна 1250 . Температурный коэффициент плавления базальта в зависимости от давления изменяется от 0.1  и до 0.01 . За температурный коэффициент плавления возьмем равный 0.06 .       
   
   
          На рис. 6,7 изображена температура плавления земного вещества, как функция от давления, действующая в земных недрах, которая определяется глубиной погружения в земные недра от твердой поверхности Земли.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   Рис.6
   
   
   
   
   
   
   
   Рис.7
   
   
   
   
           До глубины 2000 км рост давления определяется следующей формулой 22:
   
   
   
   
   
   
   
        Таким образом, на глубине 100 км (нижняя граница плавления базальта) температура достигает следующей величины:
   
   
   Р = 0.45∙100 = 45 кб     (68)
   
   
   
   
   Т = 1250+0.65∙45 = 1253       (69)
   
   
   
   
       На глубине 700 км (верхняя граница плавления базальта) температура равна следующей величине:
   
   
   Р = 0.47∙700 = 330 кб        (70)
   
   
   Т = 1250 + 0.06∙330 = 1270      (71)
   
   
   
   
         Обратимся к графику, изображенному на рисунке 6 , где отмечены линии:   
   
   
     Т1 – сплошная линия – это линия температуры, до которой нагрето вещество Земли;
   
   
     Т2  - штриховая – это изменение температуры базальта в зависимости от сжимающего
   
   
                его давления.
   
   
         Линия АЕ указывает на то, что в поверхностном слое Земли до глубины 100 км температура нагрева вещества растет от 15 до 1253 градусов Цельсия. Если рассматривать эту линию от точки Е к точке А, то она указывает на то, что происходит охлаждение вещества Земли за счет его теплопроводности и, поэтому температура вещества в стокилометровом слое снижается от 1253 градусов Цельсия на глубине 100 км до температуры 15 градусов Цельсия на земной поверхности.
   
   
    Линия Т1 (EG ) указывает на то, что температура вещества в этом слое поддерживается за счет тепловой энергии, выделяемой при распаде радиоактивных веществ и растет от 1253 до 1270 градусов Цельсия.
   
   
        Линия EG (Т2) указывает на то, что с ростом давления в земных недрах растет температура плавления базальта и в точке G  линия плавления базальта пересекается с линией нагрева вещества Земли. Вертикальные линии К и L указывает на то, что они соответствуют глубинам Земли 100 и 700 км соответственно.
   
   
      Точкой перехода базальта из расплавленного в твердое  состояние является точка G  (глубина 700 км, давление 320 кб). В этой точке линия температуры вещества (сплошная линия Т1) пересекает линию плавления базальта (штриховая линия Т2). Далее линия плавления вещества проходит выше линии его нагрева,  поэтому после точки  G  вещество переходит из жидкого в твердое состояние.
   
   
       Рассмотрим тепловое состояние вещества во всем объёме Земного шара (Рис. 7). После точки G линия температуры плавления вещества растет, но в точке F происходит переход от роста температуры плавления к неизменности температуры плавления (точка F), а потом снижение температуры плавления вещества. В точке U температура нагрева земного вещества снова начинает превосходить температуру его плавления и вещество переходит в жидкое состояние.
   
   
            В веществе внутреннего ядра Земли радиоактивных веществ практически нет, и оно разогреется за счет передачи тепловой энергии из выше расположенных земных слоев, а именно, из мантии. Из-за относительно высокой теплопроводности вещества сжатого сверхвысоким давлением и медленности протекания тепловых процессов во внутренних объёмах Земли, вещество Земли в целом без верхнего стокилометрового слоя разогрето достаточно равномерно. Средняя температура Земли на современном этапе ее существования равна 1270  градусов Цельсия.
   
   
           Таким образом, характерными точками графиков Т-Р, изображенных на рисунках 6 и 7 является следующее:
   
   
   - точка А: поверхность Земли;
   
   
   - точка Д: температура плавления базальта при нормальных условиях  равна 1250 градусов
   
   
                     Цельсия;
   
   
   - точка Е: переход базальта из твердого в расплавленное состояние;
   
   
   - точка G : в этой точке температура нагрева и плавления вещества совпадают;
   
   
   - точка  F :  исчезает зависимость роста температуры плавления вещества от величины
   
   
     сжимающего давления и происходит переход к снижению температуры плавления;
   
   
   -  точка  U : переход вещества из твердого в жидкое состояние;
   
   
   - точка W   : переход вещества из жидкого в твердое состояние (точка V);
   
   
   - точка  R  : центр Земли. Вещество нижнего ядра находится в шестом сверхплотном
   
   
                       состоянии. В этом состоянии вещество является твердым. Оно обладает
   
   
                       высокой темплопроводностью и электропроводностью.   
   
   
        Таким образом, за 3.8 миллиарда лет средняя температура вещества Земли постепенно повышалась и достигла 1270  градусов Цельсия   на современном этапе ее существования.
   
   
       Пороговая температура плавления вещества астеносферы равна 1253  градусов Цельсия.
   
   
       Определим   время начала образования в Земле астеносферного слоя.  Мощность энергии земного естественного ядерного реактора стабильно действует миллиарды лет. При нагреве земного вещества от 100 градусов Цельсия на первом этапе нагрева мощность расходовалась на повышение внутренней температуры вещества земного шара до температуры его плавления равного 1253  градусов Цельсия.
   
   
        Определим величину энергии, затраченную земным реактором на нагрев вещества:
   
   
          (72)
   
   
   
   
        Далее начался процесс плавления внутреннего вещества Земли при постоянной температуре. Энергия плавления равна следующей величине:
   
   
          (73)
   
   
   
   
        Суммарная энергия равна:
   
   
       Определим время, при котором начался процесс плавления земного вещества:
   
   
          (74)
   
   
   
   
          (75)
   
   
   
   
   
   
   
   
   
       Таким образом, 660 млн. лет назад земной реактор довел состояние внутреннего земного вещества до пороговой температуры плавления. Это значит, что только 660 млн. лет назад начался процесс образования верхнего ядра и остеносферного слоя и только с этого момента времени в Земле были запущены следующие процессы:
   
   
   - началась вулканическая деятельность,
   
   
   - процесс перемещения частей земной коры на поверхности Земли.
   
   
         Определим величину температурного обьемного расширения земного вещества. Для определения коэффициента расширения вещества Земли в пределах от 100 до 1270  градусов Цельсия, примем, средняя температура вещества возрастала пропорционально времени существования Земли.
   
   
         Этот временной период разбивается на 2 этапа:
   
   
   1. До начала плавления земного вещества. Время этапа 3.14 млрд. лет.
   2. От начала плавления земного вещества до настоящего времени. Время этапа 660 млн.лет.
            Определим коэффициент объёмного расширения земного вещества на этапе его нагрева. На основании исходных данных запишем следующую эмпирическую формулу.
               (76)
         Где:        - температура земного вещества.
             (77)
         Где:      - константа.
            Через 3.14 млрд. лет от образования земной коры объём Земли достиг следующей величины:
            (78)
         В результате получим следующую формулу для определения объёма Земли через рост средней температуры ее вещества:
              (79)
         Получим  формулу температурного объёмного расширения Земли. Продифференцируем записанное уравнение и результат умножим на 1/V:
             (80)
              (81)
           Отсюда получим:
             (82)
          Перейдя от производной к конечным величинам, получим следующее выражение:
             (83)
          Таким образом, коэффициент температурного объёмного расширения Земли равен:
             (84)
           Для сравнения приведем коэффициенты объёмного расширения следующих веществ находящихся в жидком состоянии при атмосферном давлении.
      Алюминий:                                                    Сера:
      Магний:                                                 Фенол:                 (85)
      Йод:                                                           Бензол:
           Таким образом, Земля в целом по своему температурному объёмному расширению близка к веществам, находящимся в жидком состоянии.
                                       
      5. Ядерный реактор земной коры
            Тепловой баланс земных недр определяется следующими факторами:
      - акрецией,
      -сжатием вещества в земных недрах,
      - радиоактивностью соответствующих веществ.
          Из земных недр выделяется энергия мощностью  вт.  Для сравнения, суммарная энергетическая мощность установок, вырабатывающих энергию для практических нужд человечества, равна  вт. Несмотря на то, что мощность солнечной радиации, поступающей на Землю равна  вт, что в 5700 раз больше энергии поступающей из земных недр, эта радиация в разогреве земных недр решающей роли не играет. За счет солнечной радиации температура земной поверхности поддерживается в среднем на уровне 15 градусов Цельсия. Наблюдения за извержением вулканов показали, внутренние породы Земли нагреты до температуры выше 1.2 тыс. градусов, т.е. выше точки их плавления. Таким образом, температура 15 градусов не соизмерима с температурой нагрева земных недр. Солнечная радиация обеспечивает всего лишь стартовую температуру нагрева земных недр, которая на современном этапе существования Земли не может опуститься ниже 15 градусов Цельсия. Из факторов способствующих разогреву земных недр рассмотрим тот, который обеспечивается распадом ядер радиоактивных элементов. Радиоактивными ядрами атомов назовем такие, которые потенциально готовы к самопроизвольному распаду. Активными ядрами назовем такие, распад которых происходит в данный момент времени. Анализ химического состава пород, представляющих земную кору, показал, основными химическими элементами, вносящими вклад в настоящее время в разогрев земных недр являются калий40, рубидий87, уран234, уран238, торий232. Тепловая мощность перечисленных радиоактивных элементов обеспечивается следующими преобразованиями ядер:
      
      
               (86)
      
      
          Перечисленные элементы вносят суммарный соизмеримый вклад в тепловой баланс земных недр. Определим вклад этих  элементов в разогрев земных недр.   Радиоактивность веществ в беккерелях определяется по формуле:
               (87)
            (88)
      Где:      - количество ядер,
              N    - количество активных (распадающихся) ядер,
                 - период полураспада,
             k   - радиоактивность.
      Данные по приведённым элементам сведены в таблицу3.
      Таблица 3    
   
   

   Эле-мент	Масса ядра [МэВ]	Распространенность в земной коре	Период полураспа-да [год]	Количество ядер в кг радиоактивного вещества	Количество активных ядер в кг радиоактивного вещества	Энергетическая мощность кг вещества [Вт]	Относитель-ное содержания активных ядер в кг вещества
   K40	37216
   Rb87	80936
   Th232	216051
   U235	218247
   U238	221641

   
   
   
   
         Исключим из списка рубидий. Если рассматривать 1 кг вещества, в состав которого входят оставшиеся радиоактивные элементы и принять его за единицу, то долевое содержание элементов в этом килограмме будет следующее:
   
   
   2.7+10+0.028+4=16.73
   
   
        (89)
   
   
   
   
   
   
   
   
   
         Определим энергетическую мощность каждого элемента:
   
   
     (90)
   
   
   
   
   
   
   
   
   
        Суммарная энергетическая мощность совокупного килограмма вещества равна:
   
   
         (91)
   
   
   
   
       Определим массу вещества первичной континентальной земной коры:
   
   
        (92)
   
   
   
   
   
   
   
      Где:   s     - площадь коры с учетом континентального шельфа
   
   
                 h    - толщина  первичной коры
   
   
                ρ     - средняя  плотность
   
   
       Определим общее количество совокупных радиоактивных веществ в земной коре:
   
   
          (93)
   
   
   
   
        Таким образом, в 1 кг вещества первичной коры содержится следующая массовая доля радиоактивных элементов:
   
   
          (94)
   
   
   
   
        Определим энергетическую мощность ядерного реактора земной коры:
   
   
         (95)
   
   
    
   
   
        Таким образом, в земной коре ежесекундно сгорает:
   
   
     (96)
   
   
   
   
   
   
   
         С единичной площадью земной коры из земных недр выделяется энергия следующей мощности:
   
   
         (97)
   
   
   
   
      Теплопроводность вещества земной коры σ изменяется в пределах от 0.1вт/   до 7 вт/ . Примем среднюю теплопроводность земной коры равной 3.5 вт/ . Удельная энергия, поступающая с поверхности Земли в окружающее космическое пространство, определяется следующим выражением:
   
   
             (98)
   
   
     Отсюда определим величину изменения температуры вещества с глубиной погружения в земную кору:
   
   
         (99)
   
   
   
   
      Таким образом, на каждый метр глубины температура вещества возрастает на 0.023 градуса Цельсия. На двадцатикилометровой глубине температура вещества равна следующей величине:
   
   
           (100)
   
   
   
   
         А в целом, изменение температуры вещества с глубиной погружения на метр глубины изменяется в следующих пределах:
   
   
          (101)
   
   
   
   
    Если принять , то на глубине 100 км температура вещества окажется равной 1200 градусов Цельсия.
   
   
      Самая древняя порода на земле оценивается возрастом 3.8 млрд. лет. Поскольку именно на этом временном этапе радиоактивные вещества попали в поверхностный слой Земли, поэтому в тот период ее существования количество радиоактивных веществ в коре Земли было больше, чем сегодня.
   
   
      Определим, во сколько раз количество активных веществ в земной коре было больше по следующей формуле:
   
   
        (102)
   
   
   
   
        (103)
   
   
   
   
       Где:     A        -  текущее количество радиоактивных веществ,
   
   
                          - исходное количество радиоактивных веществ,
   
   
                    t      -   время. равное   3.8 миллиардам лет.
   
   
        Следовательно, 3.8 млрд. лет назад в земной коре было следующее количество радиоактивных веществ:
   
   
       (104)
   
   
   
   
   
       Процентное содержание урана235 в урановой руде составляет 16%.
   
   
       В тот период существования Земли энергетическая мощность радиоактивных веществ была следующей:
   
   
      (105)
   
   
   
   
   
   
   
      Совокупная мощность  ядерного реактора земной коры была равна следующей величине:
   
   
         (106)
   
   
   
   
        Это в 1.8 раза больше современной мощности этого реактора. В полученной величине мощности не были учтены относительно коротко живущие радиоактивные элементы, которых сегодня уже нет в земном веществе. Таким образом, фоновый уровень радиации на том временном этапе Земли был выше современного его значения. Следовательно, именно ядерный естественный земной реактор, действующий в земной коре, создает тот тепловой поток, который выделяется из земных недр на суше.
   
   
      Энергия, выделяемая при распаде радиоактивных веществ внутри Земли, расходуется на:
   
   
   - нагрев Земли,
   
   
   - плавление вещества,
   
   
   - увеличение объёма Земного шара,
   
   
   - излучение тепловой энергии с поверхности.
   
   
       Тепловое излучение земной коры обеспечивается распадом радиоактивных элементов, распределенных в земной коре. Этими радиоактивными элементами общее их количество в земных недрах не исчерпывается.
   
   
        Существует второй слой вещества в земной поверхности, содержащий радиоактивные элементы, это нижняя половина астеносферы на глубине от 200 до 600 км.
   
   
        В настоящее время энергия радиоактивного распада в земных недрах расходуется на:
   
   
   - плавление вещества земных недр,
   
   
   - увеличение объёма земного шара.
   
   
        Этап плавления земного вещества начался 660 млн. лет назад. К настоящему времени в расплавленном состоянии оказался 41% от общего обьема вещества, представляющего Землю.
   
   
      Таким образом, в секунду в расплавленное состояние переходит в следующий обьем земного вещества:
   
   
         (107)
   
   
   
   
   
   
   
   
   
      Масса этого объёма равна величине:
   
   
         (108)
   
   
   
   
   
   
   
   
   
       Мощность энергии, расходуемой на плавление этого вещества равна следующей величине:
   
   
        (109)
   
   
   
   
   
   
   
   
   
        Определим коэффициент, определяющий приращение радиуса Земли во времени по формуле:
   
   
         (110)
   
   
   
   
         Продифференцируем записанное уравнение:
   
   
        (111)
   
   
   
   
         Перейдем от производных к конечным величинам:
   
   
       (112)
   
   
   
   
         На современном этапе существования Земли ее радиус в секунду увеличивается на следующую величину:
   
   
         (113)
   
   
   
   
      За год приращения земного радиуса равно следующей величине:
   
   
        (114)
   
   
   
   
        Приращение земного экватора равно следующей величине:
   
   
        За миллион лет приращение радиуса составляет следующую величину:
   
   
   
   
   
   
   
     Земной экватор за это же время увеличивается на:
   
   
   
   
   
   
   
       За 500 млн. лет длина экватора увеличивается на 2800 км.
   
   
       Для сравнения, ширина Атлантического океана равна 2830 км.
   
   
        Энергия, расходуемая на увеличение объёма земного шара, определяется следующим уравнением:
   
   
         (115)
   
   
   
   
        При небольшом приращении радиуса выражение для энергии примет следующий вид:
   
   
         (116)
   
   
   
   
     Энергия, приведенная к 1 сек. является мощностью.
   
   
        (117)
   
   
   
   
   
   
   
   
   
       Как видно из полученного результата, тепловая машина Земли работает с чрезвычайно высоким КПД. Практически вся энергия земного ядерного реактора расходуется на увеличение объёма Земли.
   
   
        Определим совокупную массу радиоактивных веществ в астеносфере, приняв, что соотношение этих веществ в астеносфере такое же, как и в земной коре:
   
   
         (118)
   
   
   
   
       Таким образом, количество радиоактивных веществ в астеносфере превышает их количество в земной коре в 170 раз.
   
   
            Удельная плотность радиоактивных веществ в земной коре равна следующей величине:
   
   
          (119)
   
   
   
   
   Удельная плотность радиоактивных веществ в радиоактивном астеносферном слое равна следующей величине:
   
   
         (120)
   
   
   
   
       Плотность радиоактивных веществ в астеносферном слое превышает плотность этих веществ в земной коре в следующее число раз
   
   
         (121)
   
   
   
   
    Обратим особое внимание на следующее обстоятельство. В результате ядерных реакций протекающих во внутренних объёмах Земли, в частности, образуются водород и гелий. Эти газы просачиваются через внешний слой Земли к земной поверхности и затем поступают в атмосферу Земли. По скорости выделения водорода и гелия из земной поверхности можно оценивать мощность энергии тех ядерных реакций, которые протекают в соответствующих внутренних объёмах земного вещества. Водород и гелий, как легкие газы, попав в земную атмосферу, в дальнейшем поднимаются в верхние ее слои на несколько десятков и сотен километров. Попадая в сферу озонового слоя , в частности, водород способен воздействовать на молекулы озона в озоновом слое Земли следующим образом, а именно уменьшать концентрацию этих молекул.
   
   
   
   6.Уровень воды мирового океана.
   
   
          3.8 млрд. лет назад  средняя температура Земли уменьшилась до 100 градусов Цельсия в результате ее длительного остывания. На этом процесс остывания ее внутреннего вещества остановился, т. к. Земля оказалась покрыта двойной теплой грелкой с механизмом ее подогрева на базе естественного радиоактивного земного реактора. Нижний слой реактора располагался на глубине нескольких сотен километров. Верхний слой подогрева был образован радиоактивными веществами земной коры. Начиная с этого момента, прекратилось остывание вещества, расположенного на глубине ниже 700 км, т.е. ниже внутреннего радиоактивного сферического слоя, и снова был запущен процесс разогрева земных недр.
   
   
         Здесь необходимо обратить внимание на следующее обстоятельство. Наблюдение за космическими объектами показало, что вне зависимости от типа вещества, которым представлен космический объект, если его радиус превышает 1000 км, то все без исключения космические объекты, в конечном счете, приобретают сферическую форму. В чем тут дело?  Это объясняется тем, что начиная с некоторой величины давления, действующего на вещество, любое твердое вещество переходит в квазипластическое состояние. Для той совокупности веществ, которыми представлены космические объекты, период релаксации (время перехода в гравитационно уравновешенное состояние) в общем, оказывается относительно небольшим. Причем, чем большими размерами обладает объект, тем меньше период релаксации. Именно для объектов, радиусы которых превышают 1000 км, величины, действующих внутри них давлений, уже оказывается достаточно, чтобы вещество, находящееся в их внутренних объёмах, переходило в квазипластическое состояние. Тем более для объектов, у которых радиусы превышают 1000 км, включая и Землю. В таких объектах их внутреннее вещество заведомо находится в квазипластическом состоянии.
   
   
        Перейдем к рассмотрению геологических процессов, происходящих в земных недрах в историческом ракурсе. Структура Земли 3,8 млрд. лет назад была практически сформирована, но средняя температура земного вещества тогда была всего лишь 100 градусов Цельсия, поэтому размер Земли был в 1.7 раза меньше, а площадь поверхности – в 2.9 раза меньше современных параметров Земли.
   
   
       3,8 млрд. лет назад параметры:
   
   
   - радиус
   
   
   - площадь поверхности
   
   
       Современные параметры:
   
   
   - радиус  
   
   
   - площадь поверхности
   
   
        Вся поверхность Земли была занята земной корой, в состав которой входили и радиоактивные элементы. Толщина коры 30 км. На глубине ниже 400 км. находился слой, также содержащий радиоактивные вещества. Из-за низкой средней температуры вещества Земли (100 градусов Цельсия) все вещество находилось в твердом состоянии. Поскольку действовали процессы, радиоактивного разогрева земного вещества, запустился процесс роста средней температуры земного вещества, что сопровождалось ростом того объёма пространства, которое занимала Земля из-за теплового расширения вещества, представлявшего Землю. Из-за относительно низкого давления, действовавшего на вещество земной коры, это вещество не могло перейти в квазипластическое состояние и поэтому в нем не происходило пластической деформации вещества. Плотность этого вещества ниже плотности того вещества, которое находится под ним. Угловая скорость вращения Земли более чем в 2 раза превосходила современную величину этой скорости, поэтому на земном экваторе растрескиванию земной коры способствовали центробежные экваториальные силы. Таким образом, первичное растрескивание коры происходило преимущественно вдоль меридиональной линии, в том месте, где сегодня находится Тихий океан. При этом процессе земная кора просто сползала с подстилающих ее базальтовых пород, а из внутренних объёмов Земли на поверхность выдавливались эти породы, как паста из тюбика. При сползании земной коры, с подстилающего ее вещества, происходило сдавливание земной коры, что способствовало образованию горных массивов, которые выдавливались из коры при сжатии ее вещества.
   
   
         Поскольку плотность вещества земной коры ниже плотности подстилающих ее  базальтовых пород, поэтому кора всплывала из-под подстилающего ее базальта, как брошенная в воду пробка. При разбухании земного вещества происходило также уменьшение кривизны земной поверхности, что приводило к постепенному распрямлению земной коры. Это заставляло кору растрескиваться и от коры откалывались острова, представленные веществом коры и даже целые континенты. Увеличение площади земной поверхности растаскивало эти откалывающие куски коры по земной поверхности.
   
   
        Первоначально длина земного экватора (3.8 млрд. лет) была равно 23.5 тыс. км. Современная длина земного экватора равна 40 тыс. км.
   
   
            Увеличение длины экватора происходило со следующей средней скоростью:
   
   
           (122)
   
   
   
   
         В первую очередь на земной  поверхности сформировался бассейн Тихого океана. Одновременно шло формирование Северного Ледовитого и Индийского океанов. Продолжался процесс распрямления земной коры. В конечном счете, от Евразийского континента откололись Северная и Южная Америки. На завершающем этапе рост экватора происходил за счет удаления американских континентов от евразийского, т.е. за счет образования и расширения впадины Атлантического океана.
   
   
        Таким образом, время образования Тихого океана продолжалось 3.3 млрд. лет, а Атлантического продолжается последние полмиллиарда лет.
   
   
          Самым большим континентом Земли является Еврозийский. Как и вся земная поверхность, он подвержен распрямлению, что приводит к сдавливанию того вещества коры, которое находится в ее центральном районе, и это приводит к выдавливанию вещества из континентальной коры в виде соответствующих горных массивов. Первоначально такими горами были Уральские, а на более позднем эволюционном этапе Земли, такими горами стали Гималайские.
   
   
        В настоящее время земные океаны оказались заполнены водой. Возникает вопрос, а что же происходило с водной поверхностью мирового земного океана в историческом ракурсе?
   
   
        Радиоактивные вещества, непрерывно разогревая внутренние объёмы Земли, заставляют ее увеличивать свой объём и, соответственно, площадь ее поверхности. Рассмотрим, какими процессами сопровождается рост площади земной поверхности.
   
   
       Между земной корой, представляющую сушу, на земной поверхности возникали глубокие трещины, которые постепенно расширялись, образуя впадины, где собирается вода, создавая мировые океаны.
   
   
        Таким образом, на поверхности Земли протекали 2 процесса:
   
   
   - метеориты и кометы постепенно  увеличивали общий объём воды на Земле, и таким
   
   
     образом, повышали уровень воды мирового океана. Из твердой части этих обьектов образовались осадочные породы, которые увеличили радиус Земли на несколько километров. Количество воды на земной поверхности увеличивалось также за счёт её выделения из земных недр вместе с растворёнными в ней химическими веществами.
   
   
   - увеличение площади земной поверхности приводило к понижению этого уровня.
   
   
         С целью конкретизации задачи примем, вода на земной поверхности появилась 3.8 млн. лет назад в относительно небольшом количестве. Поэтому необходимо принять, уровень воды в тот период существования Земли за «ноль». Затем этот уровень повышался в течение 2.5 млрд. лет, примерно, линейно, и  1.3 млрд. лет назад, объём воды на Земле достиг современной величины, содержащийся в мировом океане.
   
   
       Определим, каким образом происходило изменение уровня мирового океана Земли в историческом ракурсе. Сугубо для упрощения получения результата, примем, объём воды на поверхности Земли последние 3.8 млрд. лет не изменялся.
   
   
       Рассмотрим рисунок рис.8 , на котором по вертикальной оси откладывается уровень мирового океана. Нулевая точка соответствует бровке континентального шельфа.
   
   
   
   
   
   
   
   Рис.8
   
   
       По горизонтальной оси:
   
   
   - в положительном направлении площадь континентальной коры, которая в истории Земли
   
   
     хотя и была дном океана, но ее площадь последние 3.8 млрд. лет практически не
   
   
     менялась и равна 1.76 ∙10*14 м*2;
   
   
   - в отрицательном направлении откладывается величина площади дна мирового океана по
   
   
      началу склона дна мирового океана (шельфовая бровка), которая 3.8 млн. лет назад была
   
   
      равна  нулю.
   
   
      Средняя глубина бровки континентального шельфа 0.13 км.
   
   
      Средняя глубина континентального шельфа равна 0.066 км.
   
   
      Средняя высота суши равна 0.75 км.
   
   
     Средняя высота континентальной коры равна 0.82 км.
   
   
      Приняв линейную зависимость пиков возвышенности континентальной коры  получим, максимальная высота возвышенностей равна 1.64 км. Это не соответствует высоте  максимальных пиков на поверхности современной суши, но в древней истории Земли горной поверхности не было.
   
   
        Площадь современного океанского дна равна 3.34∙ 10*14 м*2
   
   
        Средняя глубина мирового океана равна 3.7 км.
   
   
        Объём воды мирового океана равен 1.34 ∙ 10*18м*3
   
   
        Введем следующие параметры, где:
   
   
   - площадь континентальной коры (1.76 ∙ 10*14м*2;
   
   
   - максимальный уровень суши относительно бровки континентального шельфа (1.64км);
   
   
   - площадь дна мирового океана,
   
   
   - глубина дна мирового океана от шельфа континентальной бровки (3.57км);
   
   
   - уровень воды над бровкой континентального шельфа
   
   
   - объём воды мирового океана над континентальной корой
   
   
   - объём воды мирового океана до бровки континентального шельфа
   
   
   - объём воды мирового океана над дном мирового океана выше бровки континентального
   
   
      шельфа
   
   
   - объём воды над континентальной корой выше максимального ее уровня
   
   
   - объём воды мирового океана 1.34∙ 
   
   
       Запишем следующие выражения:
   
   
         (123)
   
   
   
   
   
   
   
   
   
        В объём  v  необходимо включить объём континентальной коры, т.к. ее объём повышает уровень мирового океана:
   
   
         (124)
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
      Где:  s -  общая площадь поверхности Земли.
   
   
   
   
          (125)
   
   
   
   
   
   
   
          (126)
   
   
   
   
         (127)
   
   
   
   
        Результаты вычисления уровня воды мирового океана за последние 3.8 млрд. лет существования Земли сведены в таблицу 4.
   
   
   Таблица 4.
   
   

   t	0(0.74)	0.46(1.2)	0.96(1.7)	1.46(2.2)	1.96(2.7)	2.76(3.5)	3.8(4.54)
   	7.83	6.43	5.13	3.93	3.03	1.63	0.13

   
   
   
   
      В скобках указано время от момента рождения Земли.
   
   
      Результаты, приведенные в таблице, изображены на рисунках (рис. 9 , рис. 10).
   
   
   
   
   
   Рис. 9
   
   
      Рис. 9    – фиктивный уровень воды.
   
   
   
   
         
   
   
   Рис. 10
   
   
         Рис. 10   – реальное изменение уровня воды мирового океана.
   
   
         Как было сказано выше, на рисунке 9 приведен теоретический вариант для случая, если бы вся вода на Земле появилась в полном объёме 3.8 млрд. лет назад. В реальности, объём воды постепенно увеличился от нулевой величины (3.8 млрд. лет назад) и достиг современного объёма 1.3 млрд. лет назад. Поскольку, начиная с ранних эволюционных этапов Земли, количество комет в солнечной системе непрерывно уменьшалось, а площадь земной поверхности увеличивалась, уровень воды мирового океана на первом эволюционном этапе возрастал с большей скоростью, чем на последующих. На некотором историческом этапе уровень воды мирового океана некоторое время не изменялся, а затем начал понижаться. Уровень воды мирового океана 1.3 миллиарда лет назад достиг максимальной отметки 1.65 км, и таким образом, почти вся поверхность суши оказалась под водой. В течение 200 млн. лет уровень воды не изменялся. Затем, 1.1 млрд. лет назад начал понижаться (рис.10). Приняв максимальную высоту суши равной 1.64 км, получим, что только 1.1 млрд. лет назад над водой мирового океана начали появляться в заметном количестве и стали расти островки суши. 700 млн. лет назад уже половина современной суши освободилась от покрывавшей ее воды мирового океана, и на Земле начали появляться реки, озера с пресной водой в заметном количестве. Именно из-за затопления суши водой до 1 млрд. лет назад на суше не было жизни, поскольку на Земле суши в тот период ее существования, просто не было.
   
   
              Каждый миллион лет уровень воды мирового океана понижается на 1.07 метра за счет увеличения общего объёма земного шара. 100 млн. лет назад на земной поверхности не было льдов. Вся вода находилась в жидком состоянии. К сегодняшнему моменту времени часть воды оказалась представлена на суше в виде льда. Этот фактор понизил уровень мирового океана еще на 83 метра. Таким образом, 100 млн. лет назад уровень мирового океана был выше современного уровня на 190м.
   
   
       При увеличении объёма Земли происходит одностороннее растрескивание земной коры. Почему это  происходит? Это связано с тем, что вещества расположенные на внутренних объёмах Земли равномерно разогреваются, что и приводит к увеличению объёма Земли, температура Земной коры при этом не изменяется. Как следствие, при неизменной температуре вещества коры ни ее объём, ни площадь не изменяются во времени, а внутренний объём Земли разбухает и, таким образом, разрывает внешнюю оболочку Земли, ее кору.
   
   
       Здесь действуют  два процесса:
   
   
   - уменьшатся кривизна Земной поверхности, т.е. земная кора постепенно распрямляется;
   
   
   - поскольку общая площадь земной поверхности увеличивается, происходит разрыв земной коры и трещины заполняются веществом, поступающих их внутренних объёмов Земли.
   
   
       Эти процессы и приводят к землетрясениям. Причем, ни один район Земли не застрахован от землетрясений, хотя определённые районы обладают повышенной вероятностью для возникновения на них землетрясений. Причем, процесс возникновения условий для образования землетрясений непрерывен.
   
   
      Растрескивание земной коры происходит двумя основными способами:
   
   
   1. Растрескивание связано с распрямлением Земной коры. В этом случае оно начинается с глубинных слоев при сдавливании вещества, расположенного в поверхностных слоях земной коры. Такие процессы зачастую сопровождаются соответствующей вулканической деятельностью.
   2. Растрескивание связано с растяжением Земной коры. В этом случае оно начинается с поверхностных слоев Земной коры и клином уходит вглубь Земли.
         Рассмотрим механизм формирования земной коры с общих позиций.  Поверхность  современной Земли подразделяется на два явно различных типа:
      - континентальное,
      - океаническое.
          Почему такая структура возникла? Вещество Земли во внутренних ее объёмах находится в состоянии сильного сжатия. В этом состоянии вещество обладает следующими свойствами. Форма Земли близка к эллипсоиду вращения. Это указывает на то, что вещество Земли находится в гидростатическом равновесии по отношению к действующим на нее силам (притяжение и центробежная). Земля ведет себя по отношению к длительно действующим силам, как жидкое тело. По оценкам, вязкость Земли равна Па ∙ с.
          В тоже время модуль сдвига, определяемый для Земли в целом, по кратковременным воздействиям (землетрясение, приливы и перемещения масс в атмосфере и др.) составляют около. Таким образом, Земной шар является вязкоупругим телом с периодом релаксации  .
          Как показала историческая практика, растрескивание Земной коры происходит однобоко. Причем, растрескивание идет вдоль меридиональной линии, т.к. действие центробежной силы достигает максимальной величины именно на экваторе. Вначале образовался Тихий океан. Сегодня происходит рост площади Атлантического океана от его срединного донного хребта. Почему, таким образом, протекает процесс растрескивания Земной коры?  Кора суши представлена более легкими породами, чем глубинные земные породы, поэтому за всю историю Земли она оставалась на ее поверхности. При сдавливании веществ, находящихся в твердом состоянии, у них происходит рост величины их пластической деформации. При увеличении объёма Земли ее внутренние породы, находящиеся под большим давлением, находятся в состоянии повышенной пластической деформации. Это приводит к тому, что вещество Земли при росте ее объёма выдавливается из-под коры и переходит в вещество океанского дна. Процесс выдавливания вещества из-под материковой коры является весьма медленным и поэтому форма твердой части Земли заметно отличается от сферической. В дальнейшем возникновение астеносферы (660 млн. лет назад) существенно ускорило этот процесс, что привело к расколу коры на отдельные современные континентальные плиты и относительно быстрому взаимному перемещению этих плит по земной поверхности  последние полмиллиарда лет.
            Поскольку плотность вещества земной коры ниже, чем вещества океанского дна, происходило смещение точки центра тяжести Земли в целом. Это привело к тому, что точка центра массы внутреннего твердого земного ядра перестала совпадать с точкой общего центра Земли. Внутреннее ядро, находясь в жидком веществе верхнего ядра, как самая плотная часть Земли, под действием гравитационной силы, стремиться  совместить свой центр массы с общим ЦМ Земли. При этом происходит переток жидкого вещества внешнего ядра вокруг внутреннего твердого ядра. Поэтому осевая угловая скорость вращения Земного ядра начинает не совпадать с угловой скоростью вращения вещества в Земной мантии. Все эти процессы  оказывают влияние на осевую угловую скорость вращения Земли.
              Таким образом, образование земли происходило:
   
   
   1. Образование железо-никелевого ядра.
   2. Внутреннего обьема Земли без внешнего 700 километрового слоя.
   3. Образование базальтового слоя под земной корой.
   4. Образование земной коры, представленной гранитом.
   5. Образование осадочных пород и водной поверхности Земли.
      
      
       
      
      

                В процессе исторической эволюции Земли ее размер возрастал, начиная с временного этапа 3.8 млрд.лет назад. Это означает, что сила тяжести в тот период существования Земли была выше современного ее значения.

      
      
      

           Изменение величины силы  тяжести в историческом ракурсе приведено в таблице 5.

      
      
      

      Таблица 5.

      
      

      t[млрд. лет]	3.8	3	2	1	0.5	0
      	2.9	2.3	1.75	1.3	1.14	1
      	2.22	1.77	1.42	1.16	1.09	1

      
      
      

      
      
      

            Где:        - кратность изменения силы  тяжести, относительно современного ее  на земных полюсах,

      
      
      

                        - кратность изменения силы  тяжести, относительно современного ее значения на земном экваторе.

                    Рассмотрим вопрос будущей истории Земли. Продолжится процесс расплавления внутреннего вещества и Земля продолжит свой рост, а, следовательно, будет увеличиваться и ее общий объём. Суточный период осевого вращения Земли также будет расти. Уровень мирового океана продолжит понижаться и т.д.
          Через 125 млн. лет уровень мирового океана понизится до континентальной шельфовой бровки и в среднем вся поверхность континентальной коры окажется освобожденной от воды Мирового океана.
          Через миллиард лет существование Земли произойдут следующие изменения:
      1. Радиус  Земли: 6.371∙+ 0.89∙ = 7.261 ∙  км.
      2. Период осевого вращения Земли: 24 + 5.28 = 29.28 час.
      3. Все вещество, находящееся под земной корой окажется в расплавленном состоянии,
          включая и нижнее ядро.
            Магнитное поле у Земли исчезнет. По мере роста температуры внутреннего вещества Земли все большее количество химических веществ будет достигать температуры их кипения. Это приведет к росту мощности вулканических взрывов. Аналогом здесь является кипящий бульон в суповой кастрюле с подпрыгивающей крышкой. В масштабах Земли роль крышки кастрюли играет Земная кора.
          Постепенно по мере уменьшения количества радиоактивных веществ, внутренняя температура Земли достигнет пикового значения. Это произойдет примерно, через 13 млрд. лет, что соизмеримо с возрастом Вселенной. Если Солнечная система к тому времени не разрушиться, включая Землю, то наступит процесс постепенного остывания земных недр. Уровень мирового океана понизится до минимальной отметки. Поверхность Земли, как и суши, достигнут максимальной величины.
            В дальнейшем, если планета Земля продолжит свое существование, начнется процесс постепенного остывания земных недр. Объём Земли начнет уменьшаться, а, следовательно, и площадь ее поверхности. Начнут действовать механизмы сдавливания вещества Земной коры (как кожура запеченных яблок). Это приведет на земной поверхности к механизму мощного горообразования из вещества Земной коры. Вся поверхность Земли превратиться в гористую местность. Тепловая история Земли будет сопровождаться уменьшением ее размера до той величины, которым она обладала 3.8 млрд. лет назад. Если температура Земной поверхности окажется равной современной величине, то она окажется покрытой толстым слоем воды мирового океана. Если же температура ее поверхности будет стремиться к абсолютному нулю температур, то вся ее поверхность окажется покрыта мощными горными хребтами, которые будут скрыты толстым слоем льда мирового океана подобного тому, что наблюдается в Антарктиде. Теоретически, своего минимального объёма Земля достигнет, если ее внутренняя температура приблизится к абсолютному нулю температур.
      Валерий Гребенников
      8-928-16-00-581
      
      

      
      

      http://gvaleriy.blogspot.ru/2016/03/blog-post.html