Выравнивание полюсов

Полфлюхт (от немецкого « бегство с полюсов ») — геофизическая концепция, предложенная в 1922 году Альфредом Вегенером для объяснения его идей дрейфа континентов .

Сила полета к полюсу $F_{\mathrm {Pf} }$ — это та составляющая центробежной силы при вращении Земли, которая действует по касательной к земной поверхности.

Суточное вращение Земли (точнее: в течение звездных суток продолжительностью 23,93447 часа) вокруг своей оси вращения заставляет каждого жителя Земли испытывать центробежную силу, направленную перпендикулярно земной оси, т. е. по диагонали к земной поверхности, в зависимости от степень широты. Центробежная сила содержит составляющую, касательную к поверхности Земли вдали от полюса; этот компонент называется Polfluchtkraft , или силой полета к шесту.

Математика

Величина центробежной силы равна:

$F_{\mathrm {Cf} }=m\cdot \omega ^{2}\cdot r$

где

• $m$ - это масса тела (не масса Земли!)
• $r$ это его расстояние от оси Земли
• $\omega =0.00007292116/\mathrm {s}$ угловая скорость вращения Земли в радианах в секунду

Расстояние зависит от географической широты φ на среднем радиусе Земли R = 6371 км, что приводит к:

$\Rightarrow F_{\mathrm {Cf} }=m\cdot \omega ^{2}\cdot R\cdot \cos \varphi$

Только на экваторе центробежная сила точно противодействует силе гравитации. На всех остальных градусах широты он действует под углом α = 90° – φ к горизонту.

Теперь к силе полета к полюсу применяется следующее:

${\begin{aligned}F_{\mathrm {Pf} }&=F_{\mathrm {Cf} }\cdot \sin \varphi \\&=m\cdot \omega ^{2}\cdot R\cdot \cos \varphi \cdot \sin \varphi \end{aligned}}$

Эффект

Если рассматривать только ту составляющую силы, которая действует параллельно поверхности Земли, то она направлена ​​на юг в северном полушарии и на север в южном полушарии . Постоянное действие этой силы является причиной того, что Земля не является идеальной сферой , а сплюснута на полюсах. Несколько упругая природа Земли приспосабливается к преобладающему вращению, так что распределение ее массы уступает силе полярного полета, а экваториальный радиус увеличивается за счет полярного радиуса. Сегодня уплощение полюсов составляет 0,3353%, или 21 км.

Исаак Ньютон сформулировал эту деформацию впервые математически. Возникший в результате Полфлюхткрафт был постулирован немецким геологом Дамианом Крайхгауэром в 1902 году и венгерским физиком Лорандом Этвосом в 1912 году. Около 1920 года Альфред Вегенер постулировал полет полюсов континентов и подозревал, что центробежная сила была причиной дрейфа континентов, выдвинутого им и другими гипотезами. . Через несколько лет это было опровергнуто, но термины Полфлюхт и Полфлюхткрафт нашли свое отражение в научной литературе.

Вегенер предположил, что дифференциальная гравитационная сила, возникающая из-за горизонтальной составляющей центробежной силы, может заставить континентальные массы медленно дрейфовать к экватору .

Гипотеза Вегенера была расширена Полом Софусом Эпштейном в 1920 году, но сейчас известно, что эта сила слишком слаба, чтобы вызвать тектонику плит . Прочность слоев земной коры гораздо сильнее, чем предполагали Вегенер и Эпштейн.

Литература

• Краткий Оксфордский словарь наук о Земле (тема «Полфлюхт»), Оксфорд, 1990 г.
• Ласло Эдьед : Physik der festen Erde (Физика твердой Земли), 368 стр. Академическое издательство, Будапешт, 1969 г.
• О полярном расположении континентов, Ф. Нёльке, 1921 г.
• Дамиан Крайхгауэр, Вопрос экватора в геологии , Типография миссии в Стейле, Стейл (1902)
• Лоранд Этвос, Труды 17-й Генеральной конференции по международным измерениям Земли , Том 1, Георг Раймер, Берлин (1913 г.)
• Альфред Вегенер, Происхождение континентов и океанов , второе издание, Фридрих Видег и Зон, Брауншвейг (1920)
• Альфред Вегенер, Происхождение континентов и океанов , перевод третьего немецкого издания Джона Джорджа Энтони Скерла, EP Dutton and Company, Нью-Йорк (1924)