Geofizyka

Ziemia

q=5520 kg/m3 , masa Ziemi=1, masa Księżyca 1/81, masa słońca =332800

q skały=(2000-5000) kg/m3 , materiały sypkie ~1500 kg/m3 ,q Fe~8000 kg/m3 ,q jądra Z=12000 kg/m3, q lodu na ziemi=918 kg/m3,q lodu w dalekich Obsz. Ukł. Słon=940 kg/m3,

pochodzenie strumienia geotermicznego:

energia pierwotna, energia radiogeniczna, energia pływowa( oddziaływanie między planeta a księżycem)

PREM- model sferyczno- symetryczny-wstępny model odmieszania( wszystkie wielkości zależą od odległości od środka Ziemi)-dane wyjściowe:

Model ziemi to 9 współśrodkowych warstw:

warstwa

z, km

r, km

Ocean ( śr. globalna)

0

6371

skorupa (śr. globalna)

3

6368

Litosfera-LID-górna warstwa

24,5

6346,4

warstwa niskich v fal sejsm-LVZ

80

6291

warstwa między LVZ a nieciągłością 400 km

220

6251

warstwa przejściowa

400

5971

dolny płaszcz- LM

670

5701

dolny płaszcz-warstwa "D" r=3630-3480

2891

3480

jądro zewnętrzne OC

5149,5

1221,5

jądro wewnętrzne IC

6371

0

Dyssypacja energii- zamiana energii mechanicznej na cieplną

Albedo ziemi =0,29(1-wszystko odbite, 0-nic nie dobite)

Doba-podział czasu pomiędzy dwoma kolejnymi górowaniami:

Słońca-Doba słoneczna= 86400s(24h*60min/h*60s/min)

Gwiazdy-doba gwiazdowa = 86164 s

Rok gwiazdowy(syderyczny) - przedział czasu pomiędzy dwoma takimi samymi położeniami słońca względem gwiazd (366,25dni) ,

Rok zwrotnikowy-Przedział czasu pomiędzy dwoma kolejnymi przejściami słońca przez punkt równonocy wiosennej ( według tego jest nasz kalendarz-nie pełna liczba -> co 4 lata rok przestępny)(365,24 dni)

Nachylenie osi ziemskiej -23,5 o,okres precesji=26,5 lat(przez niego powstaje rok zwrt.)

Miesiąc gwiazdowy-przedział casu pomiędzy kolejnymi przejściami księżyca przez ten sam południk nieba( 27,32 dni)

Miesiąc synodyczny -przedział pomiędzy kolejnymi położeniami księżyca w tej samej fazie (29,53 dni)

Miesiąc smoczy- przedział czasu pomiędzy przejściami księżyca przez ten sam węzeł orbity(27,21 dni)

Miesiąc anomaliczny- przedział czasu pomiędzy kolejnymi przejściami księżyca przez perigeum (27,55 dni)

Aktywność słońca: 11 lat- okres zmienności plam słonecznych, 2*11 lat -okres zmian biegunowości pola magnetycznego słońca

Prędkość płyt litosferycznych-1- 10 cm/rok

Planeta Ziemia jako punkt materialny

P- okres obiegu

a- średnia odległość od słońca( półoś wielka) =1AU=1.496* 1011m,

m-masa =5.976* 1024kg

Gm-=3.98*10 14 m 3/s 2,

2π/P- śr. kątowa prędkość orbitalna= 1.991*10 -7/s

V=2π a/P- śr. liniowa prędkość orbitalna= 30 km/s

mVa-orbitalny moment pędu= 2.663*10 40 kg m 2/s

G- stała grawitacyjna= 6.672 * 10 -11m3/kg*s 2,

Elementy orbity planet:

a- półoś wielka (1AU)= 1.496*1011m

e- mimośród orbity= 0,0167

i- nachylenie orbity planety do płaszczyzny ekliptyki

Ω-długość węzła wstępującego

ω- odległość kątowa perihelium od węzła wstępującego

t0- moment przejścia przez peryhelium- 4.01

konsekwencja ruchu planet po orbicie eliptycznej

odległość ziemi od słońca w peryhelium q=0.9833AU(4.01)

odległość ziemi od słońca w aphelium Q=1.0167AU (6.07)

nierównomierne rozłożenie dł. Pór roku na obu półkulach

Planeta ziemia jako kula jednorodna o masie M i promieniu R

M-masa= 5.976* 1024kg, R- śr. promień= 6.371*106m

q-= 3M/(4πR3)- gęstość śr.= 5517 kg/ m3,

Ө- nachylenie osi rotacji do płaszczyzny orbity=23o27'

τ- okres rotacji= 86164.09s

ω=2π/τ- śr kątowa prędkość rotacji= 7.292116*10-5/s

ωRcosφ- śr. liniowa prędkość rotacji= 464.58 cos φ m/s

g= G M/R2- przyspieszenie grawitacyjne na pow.planety= 9.82m/s2

I= 0.4 MR2- moment bezwładności kuli jednorodnej

Iω2/2- energia kinetyczna rotacji<3.54* 1033 kg m2/s2,

(GM/R)1/2prędkość orbitalna na orbicie stycznej do pow. planety = 7.9km/s

(2GM/R)1/2-prędkość ucieczki z pow.planety do nieskończoności= 11.2 km/s

Rozkład ciśnienia p(r) =p(0) [1-r 2/R2], p(0)= 3G/8π* M2/R4,( dla ziemi ciśnienie centralne p(0)= 1.73*1011Pa= 173 GPa=1.73 Mbar, prawdziwa wartość p(0)= 3.64*1011Pa)

Energia akumulacji grawitacyjnej E= 16/15 π2GR5q2= 3/5 GM2/R( dla ziemi prawdziwa wartość wsp. = 0.67>3/5

Rp- promień biegunowy( polar)- 6 356 751 m

Re- promień równikowy (equatorial)- 6 378 136 m

ƒ= Re- Rp/ Re spłaszczenie geometryczne =1/298.257

planeta/satelita

półoś wielka AU

okres obiegu

R Śr. km

gęstośc śr. kg/m3

merkury

0,3971

87.9693 doby

2440

5430 skalna

wenus

0.72333

224.701 doby

6052

5240 skalna

ziemia

1

365.25636 doby

6371

5517 skalna

księżyc

 

27,32 doby

1738

3344 skalna

mars

1.5237

689.980 doby

3387

3940 skalna

jowisz

5.2028

11,862 lat

69800

1340 olbrzym-gazowy

Io

 

1.77 doby

1822

3528 skalny

Europa

 

3.55 doby

1561

3014 skalny

Ganimede

 

7.15 doby

2631

1942 lodowy

Callisto

 

16.69 doby

2410

1834 lodowy

Saturn

9.539

29.458 lat

57800

700 gigant gazowy

Tytan

 

15.95 doby

2575

1881 lodowy

Uran

19.18

84.014 lat

25200

1250 gigant gazowy

Neptun

30.06

164.79 lat

24600

1630 gigant gazowy

Tryton

 

354.76 doby

1360

2061 lodowy

Pluton(KBO)

39.44

247.7 lat

1137+- 8

1940 +-120 lodowy

Charon

 

6.39 doby

586+- 13

1853+- 158 lodowy