29Ноя

Автор: Проект "Космос"


Впервые найдены космогенные алмазы в земных горных породах, испытавших воздействие мощной ударной волны при взрыве метеорита.

Природный алмаз — символ чистоты и твердости — кристаллизуется из углерода и его соединений в условиях огромных давлений (30—50 кбар) и высоких температур, существующих в земных недрах.

Магма по разломам земной коры выносит алмазы вместе с обломками мантийных пород и застывает у поверхности, образуя жилы и округлые жерловины диаметром до одного километра и более — кимберлитовые трубки. Некоторые исследователи рассматривают их как жерловины древних вулканов, а сами кимберлиты — как результат подземных взрывов магматического расплава. Обычно кимберлитовые трубки на поверхности почти невозможно «опознать». Лишь после того как верхние горизонты алмазоносных пород разработаны, можно сравнить возникший гигантский карьер с вулканическим кратером. В таком «кратере» на уступообразных стенках сланцы сменяются известняками или гранитами, а дно этой громадной воронки выстлано кимберлитовыми породами.

Считается, что только глубинные эндогенные процессы могут обеспечить условия, необходимые для кристаллизации алмаза в земной коре. Это можно подтвердить получением искусственных алмазов из графита в условиях их стабильного существования при высоких давлениях (10 кбар) и температурах (около 1500—2000° С). В лабораторных опытах можно добиться, чтобы алмазы кристаллизовались и в метастабильных условиях, то есть в области их неустойчивого существования при относительно низких давлениях и температурах из различных соединений углерода, но такие процессы в природе маловероятны. Искусственные алмазы отличаются по ряду признаков от алмазов из кимберлитов: они более мелкие, хрупкие, темнее окрашены. Ученым не удалось еще воспроизвести природный процесс кристаллизации алмазов во всех деталях. Тем не менее результаты лабораторных экспериментов позволяют надеяться, что трудности со временем будут преодолены.

Возникают ли высокие и сверхвысокие давления и температуры где-либо в земле помимо глубоких недр? И если «да», то не могут ли в подходящих условиях там образоваться алмазы? Эти вопросы уже неоднократно обсуждались учеными.

Многочисленные теоретические, полевые и лабораторные исследования, проводимые в нашей стране и за рубежом, показали, что при падении метеорита, летящего со скоростью более 15—20 км/сек, на поверхность Земли происходит взрыв большой силы; освобождается огромная энергия, на фронте взрывной волны образуется кратковременное ударное давление (до нескольких мегабар) и высокая температура (несколько тысяч градусов). От такого удара земные породы плавятся и частично испаряются, а в месте столкновения образуется взрывной метеоритный кратер диаметром до нескольких десятков километров. В породах, окружающих кратер, и в заполняющих его обломочных массах обнаруживаются признаки ударного метаморфизма — результат прохождения мощной волны. Минералы горных пород испытывают различные ударные деформации, в них появляются сдвиги, следы дробления, раскалывания по ориентированным системам трещин. Если разрушение кристаллических решеток минералов происходит без плавления, минералы превращаются в стеклоподобные тела — диаплектовые стекла. Иногда кварц переходит в коэсит и стишовит, образуются и другие соединения. Для некоторых пород характерны конусы разрушения.


29Ноя

Автор: Проект "Космос"

Наблюдения на межпланетной автоматической станции «Марс-3» выявили существование внутренней структуры в плазменном следе Земли, а также характерные колебания этой структуры.

Станции «Марс-2» и «Марс-3» в течение многих месяцев вели наблюдения на ареоцентрических орбитах. Орбита спутника «Марс-3» сильно вытянута, поэтому удалось исследовать плазму и магнитные поля на различных угловых положениях относительно линии Марс — Солнце, которую приближенно можно принять за направление набегающего потока. Уже на первых витках вблизи Марса была обнаружена зона ионов с энергией менее 150 эв. Ионы такой энергии не наблюдаются в межпланетной среде и их появление вблизи Марса объясняется влиянием самой планеты. Дальнейшие наблюдения позволили наметить контуры этой зоны. Отмечалось также уменьшение потоков ионов с энергией более 500 эв. Это соответствует скачку скорости на границе зоны. Контуры границы напоминают очертания бесстолкновительной ударной волны, которую можно ожидать вблизи Марса. Предварительно можно заключить, что зона ионов малых энергий у Марса и есть область заторможенного и разогретого потока ионов за фронтом этой волны.

Предварительный вывод требует подтверждения. Детальный анализ результатов наблюдений и сопоставление их с другими материалами выявили скачок магнитного поля на границе зоны и подкрепили тем самым концепцию ударной волны. Факты и поведение атмосферы Марса, также неожиданны, как и переломы у детей. При дальнейшем анализе необходимо учесть следующие факты. Во-первых, положение фронта ударной волны значительно изменяется во времени. Во-вторых, расстояние фронта от Марса больше, чем дали расчеты, предполагавшие, что преградой потоку солнечного ветра служит ионосфера Марса. К тому же, расчеты учитывали только газокинетическое давление ионосферы без возможного вклада магнитных полей в ионосфере. Стало быть сложившиеся представления о характере и размере препятствия не вполне соответствуют истине. Поэтому при анализе полученных данных и в дальнейшем будет выясняться природа препятствия, роль ионосферных токов и нейтральной верхней атмосферы Марса. Следующая стадия изучения взаимодействия солнечного ветра и атмосферы Марса требует создания специальной аппаратуры.


25Ноя

Автор: Проект "Космос"

Эксперимент, поставленный на автоматических межпланетных станциях «Марс-2» и «Марс-3», заключался в измерении вариаций энергетического спектра ионной компоненты плазмы вдоль трассы станции и на орбите искусственного спутника Марса. Измерение спектра ионной компоненты служит удобным средством для изучения некоторых характеристик потока плазмы. Так как ионы во много раз тяжелее электронов, то при температуре плазмы, наблюдаемой в межпланетной среде (104— 106°К), энергия направленного движения ионов значительно превосходит энергию их теплового движения» Поэтому энергетический спектр ионов солнечного ветра имеет четко выраженный основной максимум, положение которого на энергетической шкале соответствует скорости потока плазмы. Ширина этого максимума позволяет судить о температуре ионов. Для Советского Союза эти иследования были очень значимы, была даже массовая рассылка писем самым первым лицам об успехе миссии с марками Марс-2(см. картинку).

В межпланетной среде общий характер спектра ионов сохраняется, то есть наблюдаются два максимума с фиксированным положением и преобладанием протонной концентрации над концентрацией альфа-частиц (приблизительно в 20 раз). Однако меняется скорость потока плазмы (от 260 до 850 км/сек), температура протонов и а-частиц, их относительная концентрация и некоторые иные параметры. Эти величины зависят от условий разгона плазмы в солнечной короне, от взаимодействия с другими потоками плазмы, от степени ее разогрева и охлаждения.

В течение почти всего полугодового перелета автоматической межпланетной станции «Марс-3» регистрировались спектры ионов солнечного ветра с одним основным и одним второстепенным максимумами. Правда, однажды наблюдались иные виды спектров. Их отличия состояли в относительном положении и величине максимумов в энергетическом спектре. Так, второй максимум иногда соответствовал втрое большей энергии, чем первый. Наблюдалось относительное перемещение максимумов. Поток частиц во втором максимуме иногда превышал поток частиц в первом. Эти аномальные по отношению к солнечному ветру энергетические спектры ионов, по-видимому, обусловлены образованием возмущенной плазмы при обтекании магнитосферы Земли солнечным ветром. Стало быть, есть основания считать, что плазменный след Земли простирается в межпланетной среде весьма далеко.


23Ноя

Автор: Проект "Космос"

Случай, когда солнечный ветер обтекает планету, не обладающую собственным магнитным полем, но имеющую развитую атмосферу (и, следовательно, ионосферу). В проводящей ионосфере создается ток, магнитное поле которого может образовать псевдомагнитосферу. Солнечному ветру будет препятствовать газовое давление в ионосфере и давление магнитного поля токов ионосферы. Граница, на которой останавливается поток солнечного ветра в лобовой точке, должна быть ближе к планете, чем внешние слои нейтральной верхней атмосферы планеты. Логично предположить, что в этом случае проявляются те же эффекты взаимодействия солнечного ветра с нейтральным газом, которые доминируют при обтекании комет. Планеты без поля легко обтекаемые, что позволяет плазме легко проходить. Напоминает некоторые модели любимого авто бмв, форма которых обтекаема, что позволяет уменьшить сопротивлени воздуха!

Итак, конкретный механизм обтекания планеты с атмосферой без значительного магнитного поля определяется весьма сложным сочетанием изменяющихся параметров верхней атмосферы, ионосферы и солнечного ветра с его магнитным полем. Исследователи вправе ожидать возникновения псевдомагнитосферы с более или менее четкой границей между потоком солнечного ветра и препятствием, а также формирования отошедшей ударной волны. Картина напоминает обтекание геомагнитного диполя. Но между солнечным ветром и ионосферой планеты вероятно образование диффузной переходной области. Не исключается усложнение процесса слабым собственным магнитным полем планеты и высокой проводимостью ее ядра. Переменный характер воздействия солнечного ветра, а также изменяющаяся ориентация его магнитного поля могут нарушать стационарность картины, наблюдающейся при обтекании планеты солнечным ветром. После изменения ориентации внешнего магнитного поля старая псевдомагнитосфера исчезает и образуется новая — с другой направленностью магнитного поля.

В любом случае отсутствие сильного экранирующего магнитного поля стимулирует значительный газовый обмен между солнечным ветром и верхней атмосферой планеты. Ионы солнечного ветра, нейтрализовавшись, уже не задерживаются электромагнитным полем. Этот поток нейтральных частиц вторгается в верхнюю атмосферу и, возможно,влияет на газовый состав атмосферы.

Таким образом, исследуя взаимодействие солнечного ветра с атмосферами планет, ученые получают сведения не только о структуре зоны: обтекания и процессах в ней происходящих, но также и о верхней атмосфере планеты.


23Ноя

Автор: Проект "Космос"

Приборы на американских межпланетных станциях «Пионер-7» и «Пионер-8» зарегистрировали сильные возмущения плазмы и магнитного поля на расстояниях от Земли около 1000 земных радиусов и 500 земных радиусов. Американские исследователи полагают, что эти возмущения связаны с пересечением волокон, на которые расщепляется геомагнитный хвост, и с образованием возмущенной плазмы, сносимой солнечным ветром из области обтекания магнитосферы Земли. Сейчас для таких исследований не нужны межпланетные станции, ученые могут смотреть информацию прямо со спутника находясь за своим ноутбуком, и это не сложнее, чем пополнение webmoney через карточку VISA.

От этого появляется вариант взаимодействия солнечного ветра с препятствием — это образование плазменного кометного хвоста, вытянутого от Солнца. Хвост состоит из ионов, возникших при ионизации газов из ядер кометы. Комета очень интенсивно выделяет газ, а ее магнитное поле, по-видимому, мало, чтобы как-то повлиять на поток солнечной плазмы. В результате солнечный ветер «натыкается» на газовое препятствие. Наблюдения показывают, что при этом активно ионизуется газовое вещество кометы. Аналогичные явления получались и в лаборатории, когда поток плазмы сталкивался с нейтральным газом. В присутствии магнитного поля ионизация нейтрального газа идет со скоростью, намного превышающей скорость ионизации при газокинетических столкновениях потока ионов с нейтральными частицами. В результате этого процесса, а также под влиянием солнечного ультрафиолетового излучения в голове кометы появляются тяжелые ионы, которые увлекаются потоком солнечного ветра. Поток замедляется, и впереди ядра кометы должна сформироваться ударная волна. Образовавшаяся плазма сносится вниз потоком. Так у кометы возникает шлейф.


23Ноя

Автор: Проект "Космос"

Что происходит, когда сверхзвуковой поток плазмы встречает на своем пути различные тела Солнечной системы — планеты, их спутники и кометы? Если препятствие не обладает достаточно высокой электропроводностью, если у него нет собственного магнитного поля, то частицы солнечного ветра ударяются о поверхность тела. При ударе ионы нейтрализуются и планета образует полость в потоке плазмы (поперечное сечение полости приблизительно равно размеру тела). Возникает след, который постепенно заполняется частицами из соседних участков. Здесь формируется возмущенное магнитное поле и возможно образование ударной волны. Такой процесс происходит и вблизи Луны. Исследования процессов на Луне до сих пор требует больших денег, поэтому взаимодействие плазмы изучают чаще с Землей.

Существует второй вариант обтекания препятствия солнечным ветром, когда у этого препятствия имеется собственное магнитное поле. Набегающий поток плазмы поджимает внешнее, слабое магнитное поле. Частицы набегающего потока отклоняются от своей первоначальной траектории, и поток «вынужден» огибать препятствие. Параметры плазмы и магнитного поля в зоне обтекания изменяются, что приводит к образованию ударной волны, отошедшей от препятствия. Волна приобретает форму гиперболоида. Такой процесс идет возле Земли. Солнечный ветер сильно изменяет конфигурацию внешних областей магнитного поля планеты. Силовые линии магнитного поля, выходящие из полярных областей дипольного поля, образуют очень длинный магнитный шлейф. Сама магнитосфера представляет чрезвычайно сложное образование с областями накопления горячей плазмы (воронки) и очень энергичных частиц (радиационный пояс).

Магнитосфера Земли сравнительно хорошо изучена. Структура ее шлейфа однородна, по крайней мере, до расстояний 80 радиусов Земли. Правда, неясна длина магнитного шлейфа Земли, не известно, все ли силовые линии, выходящие из северной полярной шапки, служат продолжением силовых линий, приходящих в южную полярную шапку.


21Ноя

Автор: Проект "Космос"

в 1971 году с космодрома Байконур запущен искусственный спутник красной Планеты — Марс 3! После продолжительного полета аппарат достиг Марса. Часть аппарата отделилась от модуля и приземлилась на поверхность Марса(впервые мягко в истории космонавтики).  Орбитальный модуль ещё целый год продолжал исследования поверхности Марса с орбиты. Не смотря на то, что прошло уже 40 лет, аппарат Марс-3 нельзя назвать просто металлопрокатом. Это аппарат, который олицетворяет ранние достижение нашей страны.

Выведенные на ареоцентрическую орбиту в год великого противостояния искусственные спутники Марса передали интересные сведения о верхней атмосфере этой планеты.

Межпланетные автоматические станции, искусственные спутники какой-либо планеты открывают широкие перспективы в исследованиях солнечной плазмы. Если удастся проникнуть в механизм ускорения частиц солнечного ветра — потоков разреженной плазмы, то можно будет понять, как происходит разогрев солнечной короны до очень высоких температур. Это весьма важная проблема физики Солнца.

Вариации солнечного ветра вызывают в околоземном космическом пространстве магнитные бури, полярные сияния и ионосферные возмущения.

Межпланетная среда — это естественная лаборатория, в которой можно изучать поведение сильно разреженной плазмы и проверить теоретические построения плазменных явлений. Исследования межпланетной среды служат прекрасным дополнением к экспериментам. Особенно тщательно изучаются бесстолкновительные ударные волны. Бесстолкновительными они называются потому, что длина свободного пробега частиц между взаимными столкновениями много больше размеров системы, в которой происходит этот процесс.

В эксперименте на межпланетной автоматической станции «Марс-3» ученых больше всего интересовал вопрос: как обтекает солнечный ветер планету Марс?


19Ноя

Автор: Проект "Космос"

Рассмотренные возможности наблюдений в скважинах относились непосредственно к глубинам, доступным наблюдениям (5—6 км). В то же время данный метод имеет большое значение при истолковании материалов наблюдений по изучению существенно больших глубин. Речь идет о земной коре и строении всей Земли. Разбираться в глубинах Земли, как смотреть в глубокий шкаф или другую мебель, наполненную одеждой, и понять что там в самой глубине. Интерпретация материалов таких наблюдений тоже сложна и не всегда однозначна. Вертикальное сейсмическое профилирование является основой развития метода моделирования сейсмических волн в реальных средах. Дело в том, что перенос в натуру результатов изучения сейсмических волн на моделях в лабораторных условиях связан с большими трудностями. В то же время., строение верхней части разреза настолько разнообразно, что позволяет моделировать волновые поля, характерные для больших глубин, недоступных наблюдениям. Данные ВСП дают возможность оценить роль различных типов волн в формировании сейсмограммы и более уверенно трактовать волновое поле, связанное с большими глубинами.

Методу вертикального сейсмического профилирования, как и любому сейсмическому методу, присущи не только достоинства, но и недостатки. Возможности метода ограничены и глубинностью исследований (глубина скважин достигает 6—7 км), и площадью, ведь на плане скважина — это все-таки точка. Поэтому ВСП применяется в комплексе с наземными наблюдениями, а также с детальными высокочастотными измерениями скоростей в скважинах — акустическим каротажем. В таком комплексе ВСП позволяет увеличить достоверность результатов интерпретации тысячекилометровой сети наземных наблюдений. Это настолько важно, что в настоящее время ВСП широко применяется в практике производственных партий и научно-исследовательских организаций.

Сейсмические волны — разведчики глубин: прозвучит команда «Огонь!», произойдет взрыв и в руки геофизика попадет очередная сейсмограмма. На какую новую ступень в познании земных глубин она нас поднимет? Ответ на этот вопрос будет зависеть и от вертикального сейсмического профилирования.


19Ноя

Автор: Проект "Космос"

В основе каждого метода интерпретации сейсмических материалов лежат какие-то представления о модели среды. Реальные среды очень сложны. Чем более детальными методами изучается среда, тем более сложной она представляется.

Высокочастотные (ультразвуковые) измерения показали, что однородные (по данным измерений в сейсмическом диапазоне частот) слои расчленяются на множество тонких пластов, и скоростной разрез представляется очень неоднородным, состоящим из сотен и тысяч отдельных слоев и прослоек. Однако сейсмические волны, распространяясь в земле, сами осредняют эти «неоднородности» и «создают» упрощенную (эффективную) модель. Такая модель, содержащая до 10— 15 неоднородностей, соответствует основным закономерностям волнового поля. Многие исследователи занимаются построение более детальной модели, находясь на своей загородной недвижимости, чтобы не беспокоить искусственными сейсмоволнами соседей.

Однако строгие принципы подобного осреднения пока не ясны. Вертикальное сейсмическое профилирование позволяет как бы «подсмотреть», каким образом волны распространяются, какие неоднородности разреза для них существенны, а каких они вообще «не замечают». Сопоставление волновых полей, образующихся в реальных средах, изученных этим методом, с детальными сведениями о скоростном разрезе является одним из основных направлений в построении теоретических упрощенных эффективных моделей.


19Ноя

Автор: Проект "Космос"

При проектировании сейсморазведочных работ в малоизученном районе геофизикам зачастую приходится выбирать метод для решения конкретной геологической задачи — метод отраженных или преломленных волн. А может быть, поперечные или обменные волны «осветят» интересующие геологов глубины? Обменными называются волны, образовавшиеся из продольных в процессе распространения. Очень непросто по наземной сейсмограмме понять их природу, выяснить, с какими границами они связаны, определить, какие волны являются полезными и действительно проникли на нужные глубины, а какие (помехи) лишь медленно «прошлись» вдоль земной поверхности. Нередко на это уходит много сил, времени и средств, а иногда даже и не один полевой сезон. ВСП дает в руки разведчиков ключ к оценке разведочных возможностей того или иного метода в конкретной геологической ситуации. Будущие геологи ищут лучший ВУЗ на образовательном форуме, чтобы в будущем заниматься исследованием недр Земли.

Так, если вести наблюдения методом ВСП в глубокой скважине, которая пересекла неоднородности среды, характерные для данного района, то можно установить, на каких границах образуются волны, и изучить их параметры. Исходя из этого, можно подобрать оптимальные условия возбуждения и методику наблюдений для выделения полезных волн. Такие наблюдения являются по существу рекогносцировочными. Они предшествуют наземным наблюдениям и существенно увеличивают их эффективность.

Практическое значение ВСП можно проиллюстрировать на примере сейсморазведочных работ в Саратовском и Волгоградском Поволжье. Здесь в течение более 10 лет выполнялись в больших объемах наземные наблюдения с целью изучения структур в отложениях, перспективных на нефть и газ. Однако среди огромного количества волн на обычных сейсмограммах выделить полезные не удалось. Создавалось впечатление, что устойчивые отражающие границы в толще терригенного девона отсутствуют. В этих условиях вряд ли имело смысл продолжать исследования отраженными волнами, и тогда привлекли методы обменных волн. Для окончательного решения поставили ВСП. На вертикальных профилях, пройденных в толще девонских отложений, были зарегистрированы отраженные волны от интересующих границ. Стало ясно, что в отсутствии полезных волн на сейсмограммах сами границы «не виноваты». В дальнейшем перспективность нефтяных площадей подтвердилась открытием новых месторождений. Что касается метода обменных проходящих волн, то ВСП, выполненное специально для оценки его эффективности, показало неприменимость этого метода в данных условиях и эти работы были прекращены.


Новости космоса

Можно по почте. Введите ваш email:

Рубрики
Ads