Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow Вращение Земли от архея до наших дней

Вращения Земли и Луны в геологическом прошлом

По сути дела единственным источником информации о суточном вращении Земли и об орбитальном движении Луны в геологическом прошлом являются сравнительно немногочисленные данные, полученные из анализа суточных слоев роста датированных ископаемых кораллов, двухстворчатых моллюсков, строматолитов [320] и тонкослойных осадочных отложений [352; 353]. В суточной микрослоистости этих ископаемых объектов документированы продолжительности года dy и синодического месяца dm, поскольку их ритмы роста связаны с лунными и солнечными приливами.

С угловой скоростью суточного вращения Земли П, средними движениями Луны п и Солнца п0 эти величины связаны уравнениями

Среднее движение Солнца п0 = 1,99 • 10-7 с-1 (по крайней мере, в интервале фанерозоя - позднего протерозоя) можно считать постоянным [116]. Имеющиеся на настоящее время определения dy и dm суммированы и обсуждены в [96; 186; 275]. В своих исследованиях [62; 96-99; 271] мы использовали данные, представленные в работах [213; 228; 236; 305; 320; 349; 353].

Из уравнений (1.46) видно, что для вычисления угловой скорости вращения Земли в прошлые геологические эпохи необходимо знать величину dy, а чтобы вычислить угловую скорость орбитального движения Луны, нужно знать и dy, и dm. Вообще говоря, среднее движение Луны можно вычислить по числу лунных месяцев в году ds по формуле

Однако определений величины ds очень немного, поэтому в наших расчетах значения ds не использовались.

Прежде всего отметим, что в интервале от -220 млн лет до настоящего времени имеется всего три надежных определения dy (для t = 0; -70 и -220 млн лет), но 13 определений dm, 10 из которых приходится на кайнозой. В работе [62] показано, что при некоторых допущениях угловые скорости вращения Земли и Луны в последние 100-150 млн лет можно вычислить по одним только данным о продолжительности лунного месяца, что заметно увеличивает представительность палеонтологических данных в фанерозойской шкале. Приближенная формула для вычислений П в кайнозое-мезозое по данным о продолжительности синодического месяца dm имеет вид

В уравнении (1.47): П0 = 7,292 • 10-5 с-1 - современная угловая скорость вращения Земли, п0 = 26,619 • 10-7 с-1 - современное среднее движение Луны, С - полярный момент инерции Земли,

у = 23°,444, i = 5°, 145, Мит- массы Земли и Луны, G - гравитационная постоянная. Обоснование формулы (1.47) будет представлено ниже (гл. 5).

Результаты расчетов fi(t) и n(t) по палеонтологическим данным в фанерозое (последние 570 млн лет истории Земли) и протерозое представлены на рис. 1.13 и в табл. 1.5. Там, где это возможно, были вычислены доверительные интервалы для полученных значений H(t) и n(t). Они также отражены в табл. 1.5. Следует отметить, что раннепротерозойские данные получены по результатам изучения тонкой структуры осадочных отложений Г. Вильямсом [353]. Ошибку этих измерений оценить не удалось.

Угловые скорости вращения Земли Л (залитые точки) и орбитального движения Луны п (светлые точки) в геологическом прошлом

Рис. 1.13. Угловые скорости вращения Земли Л (залитые точки) и орбитального движения Луны п (светлые точки) в геологическом прошлом

Сводная таблица эмпирических данных о скорости суточного вращения Земли и орбитального движения Луны в геологическом прошлом

Таблица 1.5

Время, млн лет

п, i

Полуширина

доверительного

интервала

п, urV

Полуширина

доверительного

интервала

-1

7,274

0,066

2,658

0,056

-4

7,375

0,066

2,679

0,044

-14

7,206

0,066

2,643

0,072

-30

7,352

0,132

2,673

0,048

-38

7,453

0,066

2,693

0,128

^18

7,41

0,165

2,684

0,088

-54

7,317

0,132

2,664

0,096

-60

7,341

0,132

2,669

0,064

-70

7,486

0,066

2,696

0,072

-100

7,374

0,066

2,68

0,04

-160

7,36

0,066

2,678

0,064

-220

7,426

0,066

2,69

0,08

-290

-

-

2,74

0,08

-300

7,685

0,099

-

-

Окончание табл. 1.5

Время, млн лет

Q, 10“5с“‘

Полуширина

доверительного

интервала

и, 10“V

Полуширина

доверительного

интервала

-320

7,944

0,132

2,82

0,072

-340

7,944

0,099

-

-

-350

-

-

2,81

0,088

-360

8,103

0,132

2,85

0,112

-370

7,944

0,033

2,78

0,112

-420

7,984

0,099

2,87

0,064

-440

8,223

0,099

2,91

0,112

-470

8,263

0,099

2,89

0,072

-510

8,462

0,083

2,87

0,296

-650

7,984

0,66

2,806

0,096

-680

7,937

0,099

2,81

0,104

-860

8,681

-

-

-

-900

8,307

-

-

-

-950

-

-

2,783

-

-1800

8,875

-

2,783

-

-1800

8,979

-

2,972

-

-2000

8,78

-

2,783

-

-2500

-

-

зл

-

Итак, суммированные в табл. 1.5 данные представляют собой 21 определение угловой скорости вращения Земли и 21 определение среднего движения Луны в интервале фанерозоя, а точнее до 510 млн лет в прошлое. Имеются также по 7 определений Пип для протерозоя. Безусловно, что эти выборки эмпирических данных об особенностях суточного вращения Земли и орбитального движения Луны в геологическом прошлом мало- представительны и недостаточно точны. В одной из своих работ, относящейся к этой тематике, Б.А. Каган, говоря об имеющихся палеонтологических данных о вращениях Земли и Луны, справедливо заметил, что «другого не дано, и не использовать эти данные было бы просто неразумно» [71]. В дополнение можно еще добавить, что изменения ротационного режима в системе «Земля - Луна» в геологическом прошлом представляют собой интегральный отклик этой системы на планетарные геодинамические процессы и/или на воздействие каких-то космических факторов. Ценность палеонтологических определений продолжительностей года и синодического месяца состоит также в том, что их точность по сравнению с точностью многих геодинамических характеристик, по крайней мере, не ниже.

Можно предполагать, что определения dm и dy в протерозое по результатам исследований микрослоистости осадочных отложений, которые выполнил Г. Вильямс [352, 353], и вычисленные соответствующие значения Пип имеют несколько большую ошибку, нежели аналогичные определения по данным роста кораллов, моллюсков и строматолитов. Это видно по разбросу протерозойских значений П и п на рис. 1.13. Однако имеется также одна точка определения продолжительности года (dm = 445 сут) на основе анализа суточной микрослоистости строматолитов с возрастом около 1,8 млрд лет [305]. Эта точка не противоречит данным Г. Вильямса приблизительно для того же возраста. Значительно сильнее из общего ряда выбиваются две точки, относящиеся к позднему протерозою (возраст 650 и 680 млн лет).

Тем не менее на основе анализа рис. 1.13 можно предположить, что замедления суточного вращения Земли и орбитального движения Луны в фанерозое и в протерозое были различными. Более того, даже в пределах фанерозоя ротационный режим в системе «Земля - Луна» несколько раз изменялся. Детальное обсуждение палеонтологических данных о вращениях Земли и Луны будет представлено в гл. 5.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы