4.3. Землетрясения и другие природные катастрофы

Агрегатное состояние макрообъектов.

Вещество, как известно, находится в газовом, жидком и твёрдом состоянии. Различие между ними проявляется в их поведении в ограниченном объёме пространства. Газы заполняют любой, предоставленный им объём. Жидкость заполняет ту часть ёмкости, которая равна её объёму, принимая форму этой ёмкости. Твёрдое тело в отсутствии внешних силовых воздействий сохраняет форму и объём в любом месте пространства. По своему строению жидкость ближе к твёрдому телу. Текучесть жидкости свидетельствует о том, что в её структуре отсутствует упорядоченное (правильное) расположение составляющих её атомов. Смещение в процессе течения одних частиц относительно других происходит так, что каждая частица остаётся всё время окружённой такими же соседними частицами и среднее расстояние между ними не изменяется, хотя всё время меняется состав ближайших соседей. При плавлении металла его объём изменяется незначительно – на 2-6%. Это значит, что среднее расстояние между атомами металла в жидком состоянии мало отличается от расстояний между атомами в узлах кристаллической решётки.

Экспериментальные данные показывают, что характер межатомного взаимодействия (природа сил связи) при переходе металла из твёрдого состояния в жидкое не изменяется, а интенсивность этого взаимодействия уменьшается на несколько процентов. Тем не менее, при переходе металла в жидкое состояние он приобретает все специфические свойства жидкости. Кристаллизация металлов представляет собой переход системы атомов из термодинамически неустойчивого в устойчивое кристаллическое состояние. Причиной образования центров кристаллизации является то, что свободная энергия кристаллического состояния ниже свободной энергии жидкости.

Наличие определённой закономерности (упорядоченности) в расположении атомов относительно друг друга на расстояниях, сравнимых с межатомными, называется ближним порядком. Упорядоченность на расстояниях, сравнимых с линейными размерами рассматриваемой системы, называется дальним порядком в этой системе. В структуре жидкости отсутствует дальний порядок (этим она отличается от кристаллических твёрдых тел), но имеется ближний порядок (этим она отличается от газов). Наличие в жидкостях ближнего порядка означает, что для каждого атома можно ввести понятие положения равновесия, то есть определённые места в пространстве, относительно которых атомы жидкости совершают тепловые колебания в течение определенного времени. Затем атомы переходят в новое положение равновесия, которое находится на расстоянии одного атомного диаметра от исходного положения равновесия. Это значит, что для определённых малых промежутков времени жидкости и кристаллические твёрдые тела представляют собой идентичное вещество. При кратковременных (импульсных) нагрузках жидкость ведёт себя как достаточно жёсткий материал. Например, в опытах Корнфельда жидкость, при выстреле в неё из пистолета, разлетается на гранённые осколки с образованием трещин.

Механизм, критерии и диагностика землетрясений.

Согласно теории тектонических плит, принятой сейсмологами, верхняя оболочка Земли – кора и подстилающая её верхняя мантия, образующие литосферу, вместе с расположенными на ней континентами и океанами разделена на несколько огромных плит. Плиты под воздействием конвекционных потоков постоянно перемещаются, сжимая друг друга и образуя по границам нарушения сплошности (разломам) скопления сейсмической энергии. Многие сейсмологи, говоря о механизме землетрясений, связывают их возникновение с внезапным высвобождением этих накоплений энергии упругих деформаций, происходящим по различным причинам. После длительного деформирования накапливаются в районе разлома напряжения, достигающие в определённый момент предельной для прочности пород величины. В результате, происходит разрыв или срез этих пород с внезапным быстрым смещением – упругой отдачей, вследствие чего и возникают сейсмические волны.