Физика тектоники литосферных плит Земли

Дифференциация науки, начавшаяся в 19 веке, к концу ХХ столетия, вероятно, дошла до кульминации. И это ее разделение, специализация, углубление в тонкости каждого научного направления, привело к тому, что стали упускать явления в смежных областях наук. Но сейчас этот пробел интенсивно стараются исправлять.

Однако, научный мир, дойдя уже даже до создания искусственного интеллекта, и углубившись в структуру элементарных частиц, решил, что в фундаментальных вопросах ни на поверхности, ни под ногами уже ничего не осталось...

При этом хорошо известно, что еще многие проблемы и явления в природе не понятны, не имеют объяснения. Но, занимаясь, несомненно, чрезвычайно важными и необходимым для человечества исследованиями, углубляясь в материю, в ее микромир, исследователям некогда смотреть под ноги, некогда осматривать то, что лежит на поверхности.

В одной статье я уже напоминал слова из басни Крылова «...слона то я и не заметил». Но сейчас я скажу по-другому: «В науке, как и в жизни, есть те, которые смотрят далеко вперед, но не видят, что делается под ногами; есть такие, которые смотрят вглубь, но не видят, что делается на поверхности. Значит должны быть и ведущие... чтобы не спотыкались впереди идущие»...

То есть, в науке должны быть еще и те, которые, обладая широким кругозором, не только осматривают все вокруг и могут находить объяснения необъяснимых явлений, ответы на которые могут лежать на поверхности, но еще умеют и оглядываться назад... И об этом тоже, я надеюсь, со временем напомнить.

Поэтому начнем с краткого знакомства с двумя законами природы, на которые наука просто не обращала внимание. До настоящего времени науке не были известны ни Первый закон инерциального вращения, ни Второй [1,2]. Коротко напомню.

В Первом законе говорится о том, что если от вращающегося тела отрывается (отделяется) его часть, то эта часть летит не только по касательной, сохраняя линейную скорость движения (что было известно в науке), но при этом еще и вращается, сохраняя инерциальное вращение того тела, от которого оно отделилось под действием центробежных или иных сил.

При этом отделении рвались жесткие связи сцепления с основным телом вращения, не позволявшие отделившемуся телу, в соединении с основным телом, совершать какие-либо иные движения, кроме принудительных вращений совместно с основным телом вращения.

При таком отделении тело, став свободным, вынуждено было при своем инерциальном движении сохранить вращение «материнского», то есть основного, тела вращения.

Во Втором законе инерциального вращения речь идет уже не об отделившемся элементе от вращающегося тела, а о самом -основном, «материнском», вращающемся теле. А точнее, о его частях, об элементах, из которых состоит это вращающееся тело. И эти элементы при вращении тела (неважно – инерциальном или принудительном) испытывают принуждение к вращению... а они этого не хотят! Они бы просто не стали вращаться.

Элементы вращающегося тела стремятся сохранить свою пространственную ориентацию. Они бы это и сделали, если бы у них была свобода выбора своего движения.

Второй закон так и называется: Закон сохранения пространственной ориентации элементами вращающегося тела. Это стремление и порождает внутренние силы напряжения, этого вращающегося тела, этого объекта [1, 2].

Рассмотрим действие, или проявление этого Закона в природе. Одним из таких примеров является тектоника литосферных плит Земного шара, окруженная ореолом загадок, и порождающая самые большие неприятности населению планеты: землетрясения, цунами, вулканы [7].

2.    Состояние проблемы тектоники литосферных плит Земного шара в современной науке.

В 1930 году Альфред Вегенер выдвинул теорию о движении отдельных участков суши относительно друг друга. Подтверждение этого наука получила только в 1960 году, после исследования океанического дна, где подобные изменения поверхности планеты были зафиксированы океанологами и геологами.

« Большие участки литосферы расходятся в разные стороны, остывают, формируя дно Мирового океана» [6].

Это первые факты. Для целей настоящей статьи нас не интересует строение Земного шара. Но краткую информацию об этом для нашей работы отразим небольшой цитатой: «Широко известная модель внутреннего строения Земли (деление ее на ядро, мантию и земную кору) разработана сейсмологами Г. Джеффрисом и Б. Гутенбергом еще в первой половине XX века...» «...На основании новых сейсмологических данных оказалось возможным разделить ядро на внутреннее и внешнее, а мантию – на нижнюю и верхнюю Эта модель, получившая широкое распространение, используется и в настоящее время» [5].

То есть, в настоящее время, к литосфере относится кора и часть верхней мантии Земного шара. По некоторым источникам, к ней относят земную кору и всю верхнюю мантию, до границы с основной мантией... или до астеносферы.

Однако, как я отмечал, для наших целей ни детали, ни структура, ни названия, пока не представляют интереса. Нас больше интересует то, что вся верхняя оболочка Земного шара состоит из отдельных плит. То есть поверхность вращающегося шара состоит из отдельных, извините, «пазлов», отдельных частей. Это первое.

И второе, все эти плиты не слишком жестко связаны со своей «подушкой», которая находится под ними, раз уж она позволяет плитам перемещаться.

Правда, уже на этом этапе решения вопроса, можно без сомнения утверждать, что когда-то, быть может в начальной стадии рождения планеты, произошел раскол еще слабой литосферы на эти плиты под действием именно названного здесь Закона сохранения пространственной ориентации.

Далее, за миллиарды лет, эти плиты всегда под действием тех же сил могли изменять свои размеры, раскалываться в различных местах или вступать в более жесткие связи друг с другом.

Итак, в настоящее время литосфера планеты разделена на плиты, постоянно движущиеся по поверхности пластичной раскаленной, а быть может вообще расплавленной астеносферы...

«Литосфера делится на 8 крупных плит, десятки средних плит и множество мелких. Между крупными и средними плитами располагаются пояса, сложенные мозаикой мелких ковровых плит» [3].

Эти плиты испытывают взаимные перемещения следующих типов: расхождение (дивергенцию), схождение (конвергенцию), которое происходит в глубоких желобах океанов, «где океанические плиты подвигаются под континентальные; и скольжение вдоль поперечных разломов».

« Эти типы смещений устанавливаются по сейсмическим данным в результате определения механизмов смещения в очагах землетрясений. Причина перемещения литосферных плит - в тепловой конвекции в мантии Земли. В то же время остаётся ряд недоказанных, дискуссионных вопросов» [4].

Так говорит один из источников о механизме движения плит. Но мы уже можем отметить, что это не является механизмом движения.

И другая оценка:

«...Таким образом, механизмы, приводящие в движение литосферные плиты, могут быть связаны с силами мантийного «волочения» и с силами, приложенными к краям плит» [3]

Вот именно на этих цитатах и остановим наше внимание.

Как видим, никакой определенности в механизме движения литосферных плит нет. Есть только факты о движении и характер, «манеры» движений, типы взаимодействия плит друг с другом. На более специфическом языке геофизики их называют: спрединг, субдукция, плюмы, суперплюмы [10].

3.    Физическая основа движения литосферных плит.

Итак. Согласно Закона сохранения пространственной ориентации элементов (или элементами) вращающегося объекта, называемого также Вторым законом инерциального вращения, имеем следующие компоненты (соучастники) взаимодействия: вращающимся объектом является Земной шар; составными элементами (или частями) являются тектонические плиты, покрывающие поверхность Земного шара, которые плавают на магматической «подушке».

И в первую очередь необходимо представить, каким образом вела бы себя плита с учетом действия Закона сохранения пространственной ориентации, если бы она находилась одна на этом месте.

На экваторе плиты испытывают, так называемый «вертикальный» вращательный момент. Это значит, что если бы через центр массы плиты была продета ось вращения, параллельная оси вращения Земного шара, то она (плита) вращалась бы, то есть медленно «кувыркалась» бы, относительно вращения Земли в противоположную сторону. Она при вращении Земли поднималась бы, стараясь сохранить свою ориентацию в пространстве. То есть, извините,.. по отношению к звездам – она бы не вращалась.

На полюсах (или рядом с ними) у плавающих льдин, например, существует только «горизонтальный» момент вращения, то есть, они вращаются в противоположную сторону по сравнению с вращением земной оси. (Оси же параллельны!). За полярными кругами, почему-то, очень мало литосферных плит. В нашу эпоху, почти нет... И этому тоже есть, правильнее сказать, должна быть причина. Но там вместо них есть льдины, айсберги и целые поля. И вот эти «плиты» тоже подчиняются этому Второму закону инерциального вращения. При этом, в северном полушарии они будут вращаться по часовой стрелке, в южном полушарии – против часовой стрелки (если смотреть с полюсов). Что же будут делать два рядом вращающиеся по часовой стрелке ледяных поля? На линиях касания краями они вращаются навстречу друг другу, и потому будут ломать края, поднимая торосы. (Если заметили, мы, попутно, раскрыли и еще один секрет природы: причину возникновения торосов!)

Так же ведут себя и тектонические плиты в средних широтах. Здесь они испытывают действие и «вертикального», и «горизонтального» вращательного момента.

Так, например, в образовании Уральского хребта горизонтальной составляющей больше вертикальной, вероятно из-за более высоких широт, чем Алтайский и Саянский хребты, которые находятся южнее Уральского.

«В позднем карбоне—перми произошло столкновение Восточно-Европейского континента с Северо-Азиатским. В результате коллизий южная часть вендско-палеозойской окраины Сибирского континента и весь Казахстанско-Байкальский составной континент были разделены сдвигами и сопряженными надвигами на множество террейнов, которые формируют структуру Центрально-Азиатского тектонического складчатого пояса». [9, стр.86].

В экваториальной зоне (в тропическом поясе), под действием вертикального момента вращения, одна часть плиты (восточная) должна подниматься, другая ее сторона (западная) должна опускаться.

Так, например, можно предположить, что Кордильеры созданы были подъемом восточной стороны мощной Тихоокеанской плиты: Анды – аналогичным движением плиты Наска и т.д. [7, стр.113].

Таким образом, в случае тектонического движения литосферных плит в экваториальной зоне земного шара приоритетный характер должен быть наползание восточного края тектонической плиты на западный край соседней плиты, которая, находится восточнее наползаемой. Другая же сторона, западная сторона наползаемой плиты, при этом может опускаться и как бы подползать под плиту, которая находится с запада от нее. Например, континентальную. [7, стр. 115].

Это, если у нее есть возможность для опускания своего западного края. Но если тот край лишен такой возможности, то это может быть основанием для создания горных хребтов [7, стр. 69].

То есть, так как Земля вращается с Запада на Восток, то каждая плита будет задирать вверх свой восточный край. Это небольшой опережающий фактор. Западный край будет опускаться… Это основа движения литосферных плит в центральных широтах Земного шара.

Может ли быть наоборот? Вполне. Если восточный конец плиты, который должен был задираться, имеет более сильное сцепление с соседней плитой, чем ее западный конец.

Более точные результаты поведения, тектоники литосфернных плит можно получить при детальном анализе места нахождения на Земном шаре отдельных плит, их размеров, прочности и многих других характеристик этих плит.

Закон сохранения пространственной ориентации, или, как его еще коротко можно называть – Второй закон инерциального вращения, может объяснить их поведение, и даже предсказать с высокой вероятностью направления сил смещения. Однако предсказать контактные точки соприкасания тектонических плит, невозможно из-за глубины пластов и их глобальных размеров.

Но это не окончательный вердикт. Думаю, что могут быть средства индикации напряженных мест, т.е. более высокой вероятности предсказания землетрясений и извержений вулканов.

7.    Заключение.

Вполне очевидно, что действие и Первого Закона сохранения инерциального вращения, и Второго закона, Закона сохранения ориентации тел в пространстве, - распространяется на весь материальный мир не только на Земле, но и на всех объектах Вселенной.

Но если в космосе они могут проявляться при взаимодействии объектов друг с другом, то на Земле оба закона еще найдут свое применение, как в прикладных науках, так и в толковании ранее необъяснимых событий, или явлений природы.

Под действие этих законов могут попасть и вращение предметов в космическом корабле, и полтергейст на земле, и движение камней в Долине смерти, рождение землетрясений и их предсказание, и многих других явлений на нашей планете. Несомненно также и то, что Второй закон инерциального вращения нес и несет полную ответственность за формирование лица Земли.

В период формирования земной оболочки, в первый миллиард лет существования планеты, именно этот закон создавал лицо всей планеты.

Затвердевающие плиты плавали в раскаленном океане планеты и, сталкиваясь, создавали и ломали континенты. Литосферные плиты, наползая друг на друга, создавали горные хребты: Анды, Кордильеры, Уральские горы, Тибет и прочие. В формировании ландшафта принимали активное участие и вулканы, рождающиеся на стыках литосферных плит…

Эти процессы еще активно действуют по всей Вселенной… В то же время, таким космическим объектам, как Луна, Фобос, Деймос, Меркурий, Венера, Плутон и им подобных – тектоника плит не угрожает, так как, во-первых, у них не могло быть этих плит, а во-вторых, если бы они и были, то уж слишком медленно вращаются эти объекты. Второй закон инерциального вращения не распространяется на объекты, если отсутствует вращение этого объекта.

А вот планета Фаэтон именно от этого могла развалиться, безо всяких соударений с другими космическими объектами.

Итак. Завершим Заключение сводным выводом.

Тектонические плиты в экваториальной зоне земного шара испытывают вращательный момент относительно вращения Земли, ее «оси», в противоположную сторону, стараясь сохранить свою «вертикальную» ориентацию в пространстве.

На полюсах (или рядом) у плавающих льдин и айсбергов, на которых закон действует так же, как и на литосферные плиты, существует только «горизонтальный» момент вращения в противоположную сторону по сравнению с вращением оси Земного шара. В средних широтах плиты испытывают действие и вертикального вращательного момента и горизонтального.

Фактически - они просто стараются сохранить свою предыдущую пространственную ориентацию относительно звезд, которая является одной из основных характеристик состояния покоя тела в пространстве.