Парадокс ЕВЕРНДЕНА

“Земля завжди була такою і ніколи не була гідростатичною”

Джек Евернден

ПАРАДОКС ЕВЕРНДЕНА

https://studfiles.net/preview/4379327/page:5/

Ця тема замовчується уже декілька століть і тому не дивно що далеко не кожен фізик знає про те, що Земля стиснута неначе діжка обручами, хоча про це було відомо ще Ньютону - наша планета сплюснута в напрямку полюсів менше чим має бути для еліпсоїда обертання з кутовою швидкістю 15 град./годину, або що те саме - тривалістю доби в 24 години. Нагадаю, саме таку форму набуває краплина рідини або розплавленої матерії в процесі осьового обертання, якщо на неї не діють сили тяжіння або вісь обертання перпендикулярна до напрямку їх дії. Це стан гідростатичної рівноваги. Чим вища кутова швидкість обертання, тим більша у гідростатичного еліпсоїда сплюснутість, бо так звана відцентрова сила, яка діє на рідину, в районі екватора більша за ту, що біля полюсів на осі обертання, а сили поверхневого натягу (для краплі), або сили тяжіння (для планет) однакові у всіх напрямках від центру.

Сплюснутість визначається за формулою:

k = (a - c)/а, а - екваторіальний, с - полярний радіуси планети;

Ньютоном було встановлено, що наша планета сплюснута в недостатній мірі, бо умова гідростатичності Землі з теперішньою кутовою швидкістю обертання один оберт за 24 години справедлива при сплюснутості - k еліпсоїда = 1/232 = 0.0431. Цього і близько нема - сучасні дані спостережень за зміщенням орбіт штучних сателітів Землі дають меншу величину сплюснутості - k геоїда = 1/298,25 = 0.0332.

Отже, якась невідома сила колись деформувала нашу планету і можливо продовжує тиснути на неї і зараз. Якби Ньютон вказав на існування цієї сили, то на один парадокс було б менше. Ситуація дуже нагадує ту яка склалася в Еволюції. В свій час Дарвін не спромігся розкласти природний відбір на компоненти і зараз маємо проблему - наука не розглядає явище пандемії коронавіруса як епідемічний відбір в еволюції людини. Тепер що завгодно тільки не це, бо тему еволюції людини затабуїровали соціальними доктринами.

Сила Коріоліса

З деформацією планети дещо по іншому. Трудно навіть сказати скільки людей годувалось на геологічній еволюції нашої багатостраждальної планети. Писали наукові роботи, захищали дисертації. Наприклад теорія "холодного" утворення Землі була уже розроблена в деталях і… відкинута в кінці минулого століття. Зараз трудяться - хто над теорію горячої Землі, хто над вихровою… Землетруси і вулкани легко пояснюють тектонікою плит, які дрейфують і штовхаються. Це вам не пандемія коронавіруса, де приходиться гадать на кавовій гущі, чому американські негри мруть як мухи, а африканським - все ніпочому. А чому плити виникли і дрейфують? - на це теж є гарні теорії. Нема тільки пояснень чому під материками граніти, а під океанами базальти і нема теорії, яка могла задовільно пояснити чому Земля деформована в грушу-геоїд. Таких "чому" багато. Їх всіх наука неначе в кокон оформляє в парадокси і в такий спосіб красиво обходить проблеми. Одним із таких "коконів" являється парадокс Еверндена -

Земля завжди була такою як зараз.

В цій статті буде зроблена спроба спростувати його, бо кожному неупередженому видається, що при утворенні наша планета знаходилась в рідкому агрегатному стані, тобто мала форму гідростатичного еліпсоїда обертання. Відштовхуватись будем від факту деформації нашої планети.

Згідно закону Гука між силою та деформаціями існує лінійна залежність - F = Eхl/l , де F - сила стиснення на одиницю площі; E - модуль Юнга; l/l - відносна деформація. Третій закон Ньютона (Сила дії дорівнює силі протидії) дозволяє стверджувати - деформацію спричинила якась невідома сила, викликана зовнішнім впливом, бо змінився момент інерції, а отже, момент імпульсу планети.

Нагадаю, закон збереження моменту імпульсу L для закритої системи забороняє його змінювати без зовнішнього впливу. Сам по собі момент імпульсу L задається моментом інерції і кутовою швидкістю обертання -

Для того щоб оцінити величину невідомої сили будемо вважати що відносна деформація планети l/l пропорційна різниці в сплюснутості гідростатичного еліпсоїда до того і геоїда після того - l/l = (k еліпсоїда - k геоїда). Якщо припустити, що Земля до деформації являлась за формою гідростатичним еліпсоїдом, який обертався з кутовою швидкістю один оберт за 24 години, то невідому силу, яка її стисла, можна оцінити за законом Гука -

F = E(k еліпсоїда - k геоїда) = E (0.0431 - 0.0332) = Eх0.01.

За тих же обставин при обертанні з кутовою швидкістю один оберт за 22 години, сплюснутість гідростатичного еліпсоїда Землі рівна - k еліпсоїда=1/200 (за Евернденом). Відповідно невідома сила стиснення мала бути більшою в 1.68 рази, якщо порівнювати з попередньою -

F = E (k еліпсоїда - k геоїда) = E (0.0500 - 0.0332) = Ex0.0168.

Тобто, для того щоб оцінити справжній масштаб сили стиснення нам треба знати кутову швидкість обертання нашої планети до аварії, в яку вона попала. Погодьтесь, не треба бути спеціалістом, щоб по деформації машини оцінити її швидкість в момент ДТП, знаючи в якому стані вона була перед цим. У нас ситуація інша - нам невідомо наскільки сплюснутою була Земля до того і тому визначити в такий спосіб кутову швидкість обертання не видається можливим.

Зате можемо в інший, бо існує можливість зробити це по Місяцю, гравітація якого через механізм припливного тертя потроху відбирає в Землі момент імпульсу осьового обертання, внаслідок чого наша планета сповільнює своє обертання навколо осі, а Місяць потихеньку віддаляється.

Очевидно максимальною кутова швидкість у Землі була тоді, коли Місяць ще не вирушив в свою одісею, а довгй час на орбіті Роша кружляв над нею. Така ситуація могла мати місце до того як був запущений механізм припливного тертя, тобто до конденсації водяного пару з атмосфери Землі при охолодженні земної кори. Таким бачиться утворення праокеану дистильованої води. До речі, Життя не могло виникнути в солоній воді...

Коли запрацював механізм припливного тертя розпочалась одісея Місяця тривалістю майже в 4 мільярди років. З цього моменту Земля стала гальмувати. За різними підрахунками кутова швидкість нашої планети, до того як вона втратила невинність гідростатичного еліпсоїда, тобто до аварії, була в межах один оберт за 10-12 годин. Тобто Земля за формою поверхні являла собою дуже сплюснутий гідростатичний еліпсоїд, а отже сила, яка призвела до деформації в слабо сплюснутий геоїд, була величезною.

Гіпотезу про її існування назвемо "п”ята сила" -

Гіпотеза "П”ята сила".

Миттєва зміна моменту інерції планети, що обертається навколо осі, породжує силу стиснення/розширення, яка за рахунок деформації форми планети та перерозподілу розплавленої речовини, намагається її компенсувати.

Я знаю що для багатьох всі мої еволюційні гіпотези здаються вигадками, деяким навіть смішними. Наприклад, гіпотези про - єгипетські піраміди як інсталяції жіночого репродуктивного органу, єгипетську вірьовку як міру зерна, етимологію латинського слова EROS…. А чого варті грандіозні гіпотези про планетарний ампліфікатор чи еволюцію генетичного коду?! - не кожен скаже, бо ніхто не хоче занурюватись навіть по щиколотки в біохімію. І ось, нарешті, підставився - вимушений зайти за червону лінію в царину точних наук фізику. Завели мене туди парадокс Еверндена, проста логіка мого віку та нестримне бажання узнати як воно було. Тепер кожен має можливість кинути в мене камінь, бо текст орієнтований на випускників фізфаку Лікбезу.

Щоб упередити "каменепад" кажу зразу - у мене є докази. Море доказів, точніше - гори. В прямому сенсі цього слова. Одиночні вулкани, гірські хребти і системи, а також впадини глибиною в Еверест. Тобто все те що вище і нижче радіусу еквіпотенціальної поверхні нашої планети. Але самим переконливим серед них являється гора Олімп на Марсі. Звертаюсь до фізиків однокурсників - скажіть, яким фізичним законом можна пояснити висоту вулкана в 22 км на планеті за масою майже в 10 раз меншу за Землю? - отож бо…

Ось уже вкотре приходиться започатковувати нове фізичне поняття (мабуть тому що шастаю виключно по білим плямам) - миттєва зміна моменту інерції. Це коли швидкість, з якою відбувається набуття моменту інерції, із-за великої інертної маси (сила Коріоліса) виключає можливість зменшення у відповідь кутового обертання, з тим щоб виконувався Закон збереження моменту імпульсу L= Iw = const.

Миттєву зміну моменту інерції можна оцінювати як ситуацію форс-мажор для тіл обертання. Люди, слава Богові, ніколи не зіткалися з подібним явищем, а тому і гадки не мали, що падіння гігантського метеориту чи астероїда на Землю може миттєво змінити момент інерції планети так само як і втрата земної матерії, вибитої ударною планетою за межу Роша. При цьому величина доданого або втраченого моменту інерції залежить не стільки від захопленої маси m, як від широти місця де відбулась подія. Добре коли астероїд впаде на полюсі - не буде ніякого форс-мажора, просто зміниться маса планети M+m. Але якщо влетить на екватор миттєво зміниться момент інерції планети I+mR², де R - відстань від екватора до осі обертання. За теоремою Штейнера доданий момент інерції найбільший на екваторі і нульовий на полюсах, бо ціна маси m для моменту інерції пропорційна квадрату відстані від місця падіння до осі обертання планети. Тобто для моменту інерції одна і таж маса m на полюсі і на поверхні екваторіальної області, як кажуть в Одесі - “это две большие разницы”.

Теорема Штейнера. Момент інерції тіла відносно довільної осі дорівнює сумі моменту інерції цього тіла M відносно осі, що проходить через його центр паралельно до осі, що розглядається і добутку маси тіла m на квадрат відстані між осями a

При втраті або набутті в ударний спосіб додаткового моменту інерції планета не може миттєво додати обертів чи загальмувати щоб відстежити цю зміну, бо на заваді стоїть велика сила інерції обертання (сила Коріоліса). І що планеті “робити”? - розвалитись на шматки, сумарний момент інерції яких буде той що треба для Закону збереження моменту імпульсу. Саме за таким сценарієм могли розвиватись події з миттєвою зміною моменту імпульсу планети відомої нам як пояс астероїдів. Здається на момент настання події зовнішнього впливу вона вже охолола до твердого агрегатного стані і тому не могла “проковтнути” астероїд, який влупив в її екватор. В результаті була розірвана силою розширення, яка миттєво виникає щоб змінити форму планети через деформацію, або якщо бути точним - компенсувати зміну моменту інерції, яка виникла в результаті падіння астероїда. Планета може уціліти, якщо зможе деформувати свою форму та перерозподілити речовину всередині. Очевидно, для цього поверхня планети має бути закритою панцирем тонкої твердої кори, а її речовина - в рідкому агрегатному стані, тобто здатною до переформатування. Останній варіант - це про нашу Землю. В реаліях закованої в панцир твердої кори планети з розплавленою речовиною всередині з протилежного боку відносно місця падіння і осі обертання з”являться гори-антиподи.

Дивимось у Вікіпедії як виникли гори - Гора завжди формується силами, які впливають на гравітаційний баланс шляхом підняття (чи нарощування) порід.

Пропонується більш зрозуміла гіпотеза -

Гіпотеза 1. Гори формуються під дією сили розширення, яка виникає для компенсації гіроскопічного дисбалансу, спричиненого миттєвим набуттям моменту інерції від падіння гігантського астероїда або в інший спосіб, шляхом підняття (чи нарощування) порід.

Очевидно, гори вибиті астероїдом мають тягнутися вздовж паралелі на яку прийшовся удар і знаходитись в одному широтному діапазоні. Такі гори довго шукати не приходиться. Вони тягнуться зі сходу на захід через всю Євразію, а починаються з гірської системи Гімалаїв. Плавно переходять в Тянь-Шань, Кавказ, Альпи, Піренеї. Між ними западини і каньйони, з яких очевидно була відібрана речовина для їх формування. Зараз це дно моря - Каспійського, Чорного і Середземного, а також Маріанська западина.

По географічній карті видно, що удар велетенського астероїда прийшовся трохи вище екватора. В результаті під дією сили розширення земна кора суперматерика з протилежного боку тріснула і уламки тектонічної плити наповзли одне на одного, сформував гори. Якщо проштрикнути спицею глобус через Гімалаї і вісь обертання, то з протилежного боку вона має попасти в центр астероїда, який напевно і досі покоїться в мантії Землі.

На Марсі гіроскопічне самобалансування відбулося за допомогою вулканів. З протилежного боку від падіння астероїда в тому ж широтному діапазоні силою розширення, породженою миттєвою зміною моменту інерції, в твердій корі Марса були пробиті канали по яким розплавлена лава подавалась на поверхню планети для збільшення моменту інерції саме в цьому місці.

Спочатку в такий спосіб щитовидний вулкан Патера Альба залив величезну площу, а потім три гігантські вулкани утворили плато Фарсіда і Тарсіс площею 30 млн. км2та висотою 10 км. Над всіма ними височить Олімп - найбільша і найвища гора Сонячної системи, а поряд трохи менші за висотою - Арсія, гора Павича і Аскрійська гора. Закинута майже в космос маса додає необхідний момент інерції і в такий спосіб гіроскопічно його балансує.

Якщо подивитись на розгорнуту карту Марса, то в світлі сказаного не важко помітити, що посередині між плато Фарсіда з чотирма вулканами (зліва) і патерою Альба з форсунками-вулканами (справа) знаходиться місце падіння астероїда. Це вирівняна наче грейдером рівнина без жодної гори чи вулкану.

Природно виникає питання, звідки береться речовина на всі ці плато і гори. Таке враження що всередині планети функціонує насос, який вмикається падінням астероїда чи втратою маси і качає розплавлену лаву туди куди треба, щоб збільшити момент імпульсу та гіроскопічно збалансувати планету. Якщо так думати, то виходить що шлангом цього насосу може бути “труба” навколо осі обертання, бо там маса має нульовий момент інерції. “Труба” тягнеться до ядра, а отже звідти відбирає речовину щоб підняти її в “потерпілий” сагітальний диск. Інакше трудно пояснити як важкі хімічні елементи, локалізовані в нижній мантії і в ядрі, змогли попасти на поверхню Землі і утворити там гори із заліза, нікеля, міді, серебра і пр. Ще важче пояснити, чому між зовнішнім ядром і нижньою мантією затухають поперечні сейсмічні хвилі. Може там пустота із-за того що звідти була відібрана речовина на гіроскопічне балансування сагітального диску пощербленого транзитною планетою або з поглинутим астероїдом? Хто його зна, але наука ці гіпотези на жаль не розглядає...

Декілька слів про гори які тягнуться вздовж меридіанів. Очевидно Уральські гори та Анди з Корділь”єрами з”явились не для того щоб гіроскопічно балансувати падіння якогось астероїда, бо вони пересікають майже всі широти. Більш за все вони створені для іншого, а саме - для гіроскопічного балансування нашої планети в льодовикові періоди, коли відбувалося масштабне обмерзання Північної півкулі. Як відомо товщина льодовикового покрову під час останнього сягала 3-4 км, а льодовики займали 25% площі суходолу. А раніше було ще гірше, особливо в криогеній. Це вносило гіроскопічний дисбаланс, а отже збільшувало кут нахилу осі обертання (прецесію), що в свою чергу викликало ще більше охолодження поверхні планети… Але наша планета не могла зовсім замерзнути, бо завжди у відповідь на збільшення моменту інерції зростала ”п”ята сила” гіроскопічного балансування, яка включала вулкани на викид розплавленої речовини на поверхню заледенілих континентів а вздовж меридіанів піднімала гори.

Гладкий Іван

igladim@gmail.com

10.10.2020