Приложение N4. Изменение наклона земной оси и смещение географических полюсов.

Содержание:

Смещение географических полюсов.
Проводящиеся в течение многих десятилетий наблюдения на станциях Международной службы движения полюсов Земли (до 1961 г. именовалась Международной службой широты; была создана в 1899 г.), а также 20-летние измерения с помощью геодезических спутников указывают, что тело планеты, а значит, географическая ось Земли, отклоняется от оси ее вращения (неизменной в пространстве, если не учитывать прецессию и нутацию) со скоростью около 10 см/год, т.е. примерно на 1^o в 1 млн лет. Однако оценки истинного смещения в масштабах миллионов лет очень неопределенны. Предполагается, что за эпоху кайнозоя (последние 65 млн лет) этот дрейф составил около 10^o, причем последние 10 млн лет его скорость достигает 0.5^o в 1 млн лет.

Постоянное смещение географических полюсов раньше объяснялось главным образом таянием ледников: потоки втекают в Мировой океан и тем самым изменяют общее распределение масс в теле Земли, на что она реагирует сменой характера своего вращения. Но это справедливо лишь относительно последних веков и не объясняет процессы, происходившие в предшествующие миллионы лет.

Смещение географических полюсов и движение литосферных плит.
Недавно новое объяснение предложили геофизики Б.Штайнберг (B.Steinberg; Институт метеорологии и геофизики при Франкфуртском университете, Германия) и Р.Дж.О`Коннелл (R.J.O`Connell; Гарвардский университет, Кембридж, штат Массачусетс). Они построили модель геоида (для эпохи кайнозоя) с учетом движений в мантии Земли, соответствующих топографическим аномалиям, а также движений литосферных плит; были вычислены величины адвекции в мантии с ее неоднородностями плотности (т.е. горизонтальное перемещение масс, вызывающее изменение их физических свойств).

Можно считать более или менее установленным, что основная причина аномалий в распределении масс Земли, отвечающих за отклонения от идеальной сферы, - это холодные и высокоплотные плиты коры, погружающиеся в пределах глубоководных желобов в земные недра.

В результате удалось создать правдоподобную картину того, как должны были смещаться географические полюса нашей планеты в течение последних 65 млн лет. Эта картина оказалась весьма сходной с той, которая воссоздается по данным палеомагнетизма на основе реконструкции местоположения плит земной коры относительно неподвижных горячих мантийных струй, поднимающихся к поверхности Земли.

Смещение географических полюсов и геотектоника.
Интересную работу проделал Б.Чао с коллегами (B.Chao; Центр космических полетов им.Годдарда НАСА США, Гринбелт, штат Мэриленд). В 1996 г. они рассмотрели вопрос о том, как сейсмическая активность в период с 1977 г. могла повлиять на характер вращения Земли.

Подземные толчки смещают большие участки земной коры и лежащей под ней мантии, перераспределяя массу планеты. Такие смещения могут изменять положение географического полюса и его скорость относительно оси вращения Земли, подобно тому как разброс рук танцовщика на льду (или, наоборот, их вытягивание вдоль тела) влияет на его вращение.

Специалисты из группы Чао пришли к выводу, что землетрясения после 1977 г. в совокупности привели к перемещению Северного географического полюса в направлении Японии со средней скоростью примерно 6 см в столетие. По их мнению, такая тенденция сохранялась в течение всего нынешнего века.

В 1997 г. эту работу продолжила группа Дж.Спада (G.Spada; Болонский университет, Италия). Они сопоставили изменения в наклоне географической оси Земли с магнитудой отмечавшихся в тот же период мощных подземных толчков. Известно, что наиболее сильные землетрясения порождают взаимодействие двух соседних литосферных плит, когда одна из них погружается под другую и "зацепляет" ее. При таких землетрясениях кора и мантия начинают резко колебаться вверх и вниз, вызывая мощные сейсмические волны. Происходящее в этих условиях перераспределение масс определяется рядом факторов, в частности зависит от того, под каким углом к поверхности погружается плита. Но, по расчетам Спада, наиболее вероятное перераспределение масс таково, что Северный полюс сдвигается по долготе, на которой расположен эпицентр соответствующего толчка. Большинство землетрясений происходит в области "огненного кольца", охватывающего по периметру весь Тихий океан, поэтому Северный полюс и перемещается от Арктики в сторону Японского архипелага.

Зависимость движения полюсов планеты от сейсмической активности напрямую измерить весьма сложно, так как ее маскирует множество иных факторов. Например, тысячелетнее таяние ледников тоже привело к перераспределению масс на планете, что должно было отразиться на характере ее вращения. Накопленное вследствие этого смещение полюсов уже измерено астрометрическими методами (по изменению географической широты обсерваторий, где проводятся точные наблюдения за положением звезд). Сейчас это перемещение происходит, наоборот, в сторону от Японии, и его скорость достигает 10 см/год. Однако, по мнению Спада, в масштабах времени 10 - 100 млн лет на смещение коры и мантии Земли сейсмика может иметь более существенное влияние, чем таяние ледников.

Чао считает утверждения Спада правдоподобными и намерен подтвердить их, изучая последствия какого-либо мощного землетрясения. По его мнению, даже один толчок магнитудой 8.5 по шкале Рихтера мог бы сдвинуть полюс на несколько миллиметров, а подобное изменение астрономы зафиксировать уже в состоянии.