 | ВЯЗКОСТЬ ЗЕМЛИ |
Реологические свойства Земли двояки. С одной стороны земной геоид соответствует равновесному эллипсоиду вращения жидкого тела, с другой стороны, факт прохождения через мантию поперечных сейсмических волн с периодами до нескольких минут говорит о ее эффективной жесткости по отношению к кратковременным механическим воздействиям. Совместить эти данные можно лишь в одном случае, считая, что мантийное вещество ведет себя как очень вязкая жидкость. При кратковременных нагрузках у таких вязких жидкостей проявляются свойства упругих и даже хрупких тел, а при длительных воздействиях — свойства очень вязкой жидкости.
Используя значения отклонений геоида от равновесной фигуры эллипсоида вращения жидкого тела около 100 м, характерные размеры мантии в 3000 км и средние скорости конвективных течений в мантии в 10 см/год, можно оценить среднюю вязкость мантии, равную 3*1022 П.Судя по скорости воздымания областей, около 10 тыс. лет назад освободившихся от нагрузки покровных ледников (Балтийский и Канадский щиты), вязкость мантийного вещества под континентами, судя по оценкам С.А. Ушакова (1968), близка к 1022 П, что похоже на вязкость стали при 450оС.
Аналогичный характер изменений присущ распределению вязкости в мантии. В астеносфере под океаническими плитами на глубинах до 85–100 км вязкость частично расплавленного мантийного вещества не превышает 1019–1020 П. Под континентальными плитами на глубинах около 250–300 км вязкость мантии возрастает до значений около 1021–1022 П. В нижней мантии вязкость возрастает с глубиной, на глубинах около 2000 достигая значений, порядка 1024–1025 П. На еще больших глубинах в нижней мантии вязкость вещества вновь начинает уменьшаться, снижаясь до 1019–1020 П в переходном слое D''''. Наконец, на подошве нижней мантии в слое Берзон, где происходит дезинтеграция мантийного вещества, его вязкость резко падает на много порядков, приближаясь в погранслое на поверхности земного ядра к вязкости “ядерного” вещества в самом ядре.
Верхний предел вязкости “ядерного” вещества во внешнем ядре можно оценить по затуханию продольных сейсмических волн. Такая вязкость значительно меньше 109 П. С другой стороны, для генерации в ядре дипольного магнитного поля, ось которого близко совпадает с осью вращения Земли, необходимо, чтобы скорости течений “ядерного” вещества были достаточно большими для возникновения в них инерционных ускорений Кориолиса, способных “закрутить” такие течения в структуры с заметными широтными составляющими. Но для этого необходимы скорости течений “ядерного” вещества порядка сантиметров или даже десятков сантиметров в секунду. Течения с такими скоростями на поверхности ядра могут возникать только в том случае, если вязкость “ядерного” вещества окажется достаточно низкой для возникновения быстрых течений. Изучение переменных составляющих геомагнитного поля, а также энергетического баланса механизмов его генерации позволило определить, что вязкость жидкого вещества в земном ядре не превышает 0,4 П.
Учитывая то, что температура в ядре приблизительно на 50–100оС превышает температуру плавления “ядерного” вещества (т.е. что оно перегрето), принимается вязкость приблизительно равная 10–1–10–2 П. О вязкости внутреннего ядра ничего не известно, кроме того, что она на много порядков должна превышать вязкость вещества внешнего ядра.