Приливные резонансы – Земля-Луна, Меркурий-Солнце, Земля-Венера

Предмет: Физика
Тип работы: Реферат
Язык: Русский
Дата добавления: 12.08.2019

 

 

 

 

 

  • Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой выпускной квалификационной работой!
  • Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала для самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

 

По этой ссылке вы сможете найти много готовых рефератов по физике:

 

Много готовых рефератов по физике

 

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

 

Приливы в верхних слоях атмосферы и в земной коре
Разогрев магмы за счет приливных сил
Разрыв спутников приливными силами (допустимые орбиты)
Приливы около черных дыр


Введение:

Ньютон на основе закона всемирного тяготения объяснил приливы в морях и океанах. Гравитационные приливы характерны не только для морской среды (где их легко наблюдать людьми без инструментов), но и для земной коры. Современные лазерные интерферометры-тензометры, высокоточные гравиметры и VR8-приемники позволяют регистрировать приливные волны в геологической среде. При морских приливах вещество перемещается в пространстве, в земной коре, приливы приводят только к вертикальным колебаниям частиц породы и вызывают изменения в тензоре напряженно-деформированного состояния (SSS) геологической среды. 

В средних широтах два раза в день поверхность Земли и границы раздела внутри земной коры смещаются вдоль радиуса Земли на 30-40 см.

Установлено, что приливы имеют сложную структуру: приливы вдоль экватора (параллели), образующие бегущую волну, являются наиболее изученными. Приливы вдоль меридианов между полюсами и экватором, согласно исследованию Эйри (1845), представляют собой стоячие волны. Приливы делятся на дневные, полудневные, полумесячные 14-15 дней и более, связанные с движением Земли вокруг Солнца. 

Гравитационные приливы постоянно регистрируются специальным оборудованием (в том числе лазерными интерферометрами-тензометрами) в геодинамических диапазонах Российской академии наук и других организаций. Возникновение резонансов гравитационных приливов в земной коре следует из ньютоновской теории гравитации. 

В русскоязычной литературе нам не удалось найти примеров проявления резонансов гравитационных приливов в земной коре. В дополнение к «классическим» приливам на состояние напряжения-деформации (SSS) геологической среды также влияют другие циклические гравитирующие факторы. В частности, известно, что вокруг Солнца вращается не центр тяжести планеты Земля, а так называемый барицентр системы Земля-Луна. В то же время из-за разницы масс (масса Луны в ~ 81 раз меньше массы Земли) барицентр расположен внутри Земли и колеблется на глубине от 1200 до 1900 км от Земли. поверхность в течение лунного месяца. Известно, что если центр тяжести физической системы не совпадает с геометрическим центром, то при вращении возникают периодические колебания напряжений (деформаций). Таким образом, в дополнение к гравитационному (приливному) влиянию Луны и Солнца, литосфера Земли постоянно подвергается воздействию волн сжатия-расширения из-за изменения положения барицентра. В 2009 году авторы обосновали необходимость учитывать колебания барицентра при оценке приливных воздействий на геологическую среду. Для расчета координат барицентра использовался пакет программ Калифорнийского технологического института (США) для эфемерид. 

Нормализация приливных факторов 

В течение лунно-солнечного месяца расстояние между Землей и Луной изменяется примерно на 40 тыс. Км, фазы Луны изменяются от полнолуния до отсутствия Луны на небе («черная» Луна), а барицентр система земной луны колеблется примерно на 700 км внутри литосферы верхней мантии. Чтобы связать вышеупомянутые гравитирующие факторы в единую систему отсчета, мы использовали нормализацию параметров гравитирующих факторов в диапазоне от нуля до единицы (0; 1). В этом случае максимальное значение параметра в течение года принимается за единицу, а минимальное годовое значение за 0. 

В результате были получены графики изменения во времени параметров гравитирующих факторов, нормированных к единице (расстояние Земля Луна, фазы Луны, расстояние барицентра от поверхности Земли и от наблюдателя, поскольку барицентр в любой точке не только вибрирует вертикально, но также "бегает" шарик Земли по параллелям).

В этом случае максимальное влияние на напряженно-деформированное состояние геологической среды земного шара оказывают колебания барицентра в диапазоне ± 28-30 ° относительно плоскости эклиптики.

С геодинамическим мониторингом в 2007-2015 гг. на Камчатском полуострове, о. Резонансы гравитационных приливов постоянно наблюдаются на Сахалине и в Алтае-Саянском регионе. 

Принципиальное отличие позиции авторов от других исследователей заключается в предположении в качестве источника энергии напряженно-деформированного состояния (ССС) геологической среды не только лунно-солнечных приливов, но и колебаний барицентра системы Земля-Луна. , В этом случае основное энергетическое воздействие на геологическую среду оказывают не сами приливы, а резонансы различных типов приливных факторов, в том числе взаимодействие лунно-солнечных приливов с колебаниями барицентра. 

Таким образом, резонансы гравитационных приливов являются пусковыми механизмами для подавляющего большинства сильных и катастрофических землетрясений на планете. В дополнение к сейсмическим источникам приливные резонансы также влияют на другие геологические объекты. В ходе исследования было выявлено влияние резонансов на такие объекты, как горные массивы, водонасыщенные коллекторы в земной коре, а также искусственные сооружения (гидроэлектростанции). 

Как видно, если не принимать во внимание колебания барицентра, то невозможно объяснить аномалии (A, B, C) амплитуды спектров сейсмического шума в массиве гранитоидов. 

За последние 5 лет (судя по публикациям) возрос интерес исследователей к оценке влияния гравитационных приливов на геологическую среду. В частности, анализ литературы наблюдается влияние приливов на поведение флюидных (водоносных) систем. Большое внимание уделяется вкладу приливов в аномальное гравитационное поле Земли. 

Однако в то же время исследователи игнорируют вклад колебаний барицентра в формирование ССС геологической среды. Неспособность учесть резонансы гравитационных приливов не позволяет удовлетворительно объяснить результаты экспериментов, выполненных при решении различных задач (от прогнозирования землетрясений до оценки напряженно-деформированного состояния геологической среды при мониторинге ГГД). 

Достаточно сравнить влияние резонансов двухнедельных приливов с откликом водонасыщенных коллекторов, чтобы убедиться, что именно резонансы гравитационных приливов формируют поле напряжений в геологической среде В частности, в флюидонасыщенных пластах. 

Приливные резонансы влияют на ССС крупных искусственных объектов (гидроэлектростанций и т. д.). К сожалению, влияние резонансов гравитационных приливов на безопасность крупных искусственных сооружений не учитывается. Необходимо пересмотреть принцип организации геодинамического мониторинга плотин, объектов длительного хранения радиоактивных отходов и других экологически опасных объектов. 

Реакция жидких нефтегазовых объектов на приливные резонансы

В нефтегазовой промышленности приливные резонансы могут быть использованы для прямой разведки месторождений нефти и газа (ОГЗ).

В нефтяном пласте, в результате резонанса 14-15-дневных приливов, в диапазоне частот от долей до нескольких Гц (0,1 ^ 3,0 Гц) появляются стоячие волны в зависимости от параметров нефтяного пласта (толщина пласта, его длина, водонасыщенность). Регистрируя низкочастотные собственные колебания нефтяного пласта на поверхности, можно установить местоположение залежи. 

Амплитудно-фазовые параметры резонансов гравитационных приливов различного типа в земной коре изучены недостаточно.

Приливные резонансы – Земля-Луна, Меркурий-Солнце, Земля-Венера

Глубина проникновения деформационных волн, вызванных гравитационными резонансами, вероятно, превышает 30 км, т.е. охватывает земную кору, литосферу и, возможно, мантию (до 2000 км), поскольку в течение «лунного» месяца барицентр Земли система. Луна движется в теле Земли на 700 км (от 1200 до 1900 км от поверхности). 

Экспериментально установлено, что резонансы гравитационных приливов усиливают собственные колебания (0,1-5,0 Гц) нефтяных и газовых месторождений, что позволяет использовать их в качестве источника энергии для непосредственного изучения нефти и газа. На основе этого принципа была разработана и опробована технология «Флюидно-резонансная сейсморазведка« Регистрация приливных воздействий на залежи нефти и газа» (ФРС-РПВНГЗ). 

Технология FRS основана на энергии резонансов гравитационных приливов, т.е. используется своего рода естественный невзрывной источник волновых процессов в земной коре. В этом его принципиальное отличие от «пассивной» низкочастотной сейсморазведки. 

В течение 2010-2015 гг. Полевые эксперименты проводились в четырех районах на Сибирской платформе с различными типами водоемов: 

  1. трещинно-кавернозный коллектор;
  2. терригенный нефтегазоносный пласт толщиной от одного до 10-20 м;
  3. газонасыщенный коллектор толщиной от 1-2 до 50 м.

На участке с недостаточно изученным нефтегазоносностью (одна скважина) в бассейне реки. На Подкаменной Тунгуске получены явные аномалии, физическая природа которых, вероятно, связана с залежами нефти и газа. 

Оценка напряжений, возникающих в результате приливных резонансов

Как уже отмечалось, в 2010-2014 гг. авторы предложили графический метод для прогнозирования времени резонансов гравитационных приливов. Однако величина напряжений, возникающих при этом в геологической среде, оставалась неясной, поскольку теория не получила достаточного развития. Известная программа ETERNA позволяет оценивать напряжения, возникающие в геологической среде при прохождении приливных волн, но еще не была протестирована для расчета напряжений, возникающих во время приливных резонансов. 

В отсутствие надежных теоретических оценок только экспериментальные данные позволяют оценить величину возможных напряжений при возникновении резонанса.

Максимальные отклонения графиков давления связаны с резонансами барицентра и фазы Луны от 10-12 до 4-5% от уровня горного давления. 

К сожалению, количественная оценка величин колебаний давления в упомянутых скважинах  в результате воздействия резонансов искажается технологическими процессами (изменение диаметра, изменение режимов отбора жидкости через дроссель) , При испытании скважин влияние техногенных факторов может быть сведено к минимуму. 

С согласия ООО «Альтаир» (Томск) мы публикуем сравнение данных испытаний давления одной из скважин на Самотлорском месторождении с резонансами гравитационных приливов.

Скважина была в состоянии покоя с 28.09.2011 по 25.10.2011; непрерывная (через 2-3 с) регистрация температуры и давления на уровне нефтяного пласта (толщина около 10 м на глубине 1800 м).  Характерный «рост» давления в течение дня соответствует возбуждению «стоячей волны» в нефтяном пласте. Максимальная амплитуда волны совпадает со временем резонанса, а амплитуда колебаний давления составляет около 1,5 атм. (при давлении горной породы около 125 атм.). Таким образом, резонанс гравитационных приливов оказывает дополнительное воздействие на нефтяной резервуар с силой до 1,5 атм. или 1,5% от давления породы. 

Соответственно, согласно экспериментальным данным, возможные колебания напряжений (деформаций) в скважинах под влиянием различных типов резонансов гравитирующих факторов составляют от 1,5 до 5% от горного давления.

Влияние колебаний барицентра системы Земля-Луна на геологическую среду

Учитывая, что барицентр системы Земля-Луна в течение синодического месяца колеблется в мантии Земли на глубине от 1200 до 1900 км от поверхности, приливные резонансы покрывают огромные массы геологической среды, включая не только земную кору, но и верхнюю мантию. В результате периодически в земной коре, литосфере и верхней мантии возникают аномальные напряжения, которые неизбежно влияют на различные геодинамические процессы (разряд очагов землетрясений, усиление собственных колебаний ОГЗ, движение пластических масс в мантии с образованием шлейфы и т. д.). 

В частности, в статье, опубликованной в Nature Geoscience, основанной на результатах лабораторного моделирования, предполагается, что на глубине около 1400 км происходит аномальное (в 2-3 раза) утолщение вязкости ферросиликатов мантии. Именно в этом интервале глубины барицентр колеблется в течение лунного месяца. 

На глубинах около 1500 км пластовое давление достигает от 20 до 60 ГПа или от 200 до 600 тыс. Атм. При резонансах приливов и барицентров можно ожидать скачков давления (относительно давления в горных породах на этих глубинах) не менее 1,5-5%, то есть от 2 до 30 тысяч атм. 

Известно, что для получения искусственных алмазов требуются температура от 1000 до 2000 ° С и давление от 20 до 60 тысяч атм. Эти «алмазные» значения давления вполне сопоставимы с условиями, возникающими, когда барицентр движется в верхней мантии. 

Колебания барицентра и резонансы приливов, вероятно, вызывают движение материала мантии с образованием "плюмов", известных в теории. Колебания барицентра, несомненно, играют важную роль в боковой миграции жидкостей (в том числе нефти и газа) в земной коре. В нефтегазоносных бассейнах (Западная Сибирь, Тимано-Печора и др.) Преимущественно нефтяные залежи расположены к югу от более северных преимущественно газовых месторождений. 

Это обстоятельство можно объяснить с точки зрения колебаний напряжения в земной коре под влиянием движения барицентра внутри тела Земли, более подвижный газ вытесняется в северном полушарии на север по отношению к менее «подвижному» нефтяные залежи. Поэтому целесообразно учитывать геодинамические процессы при разработке теории образования месторождений нефти и газа. 

Заключение

Резонансы гравитационных приливов являются значительным источником энергии геодинамических процессов в земной коре. Приливные резонансы являются основным пусковым фактором для возникновения сильных (M> 5.0) землетрясений. Энергии резонанса приливов достаточно для возбуждения стоячих волн в нефтегазовой зоне, что позволило предложить технологию прямой разведки нефти и газа ФРС (РПВНГЗ). 

В практике нефтегазовой промышленности многие явления можно объяснить с точки зрения резонансной геодинамики. В частности, известно, что время от времени на нефтяных и газовых месторождениях происходят аварии разрыва труб внутри горной среды. Если исключить человеческий фактор, то причины аварий связаны с геодинамическими движениями, возникающими из-за резонансов гравитационных приливов. Следовательно, целесообразно не только изучать и теоретически понимать механизмы резонансов гравитационных приливов в земной коре, но и использовать мощный, стабильный и предсказуемый источник энергии (приливный резонанс) в горной и геологической практике: от прямого прогнозирования залежи нефти и газа к оптимизации технологических режимов испытаний, отбор нефти и газа, соблюдение геодинамической безопасности на месторождениях. 

Колебания давления в породах неизбежно сопровождаются сейсмоэлектрическим эффектом. Отсюда вытекает потенциальная возможность разработки технологии поиска месторождений твердых полезных ископаемых, основанной на использовании энергии резонансов гравитационных приливов. 

Целесообразно оценить возможную роль резонансов в формировании одиночных волн деформации, таких как солитоны (основа так называемого тектонического оружия), которые позволят предсказывать «волны-убийцы» не только в океанах, но и в земной коре для обеспечения безопасности крупных искусственных сооружений (плотин и т. д.). Таким образом, мониторинг и учет резонансов гравитационных приливов позволяет объяснить и предсказать многие практически важные геодинамические процессы в земной коре и литосфере.