Приведены результаты расчетов в аналитической форме с помощью уравнений Томаса-Ферми электронной энергии ряда химических элементов. Расчет проведен таким образом, чтобы учесть влияние высокого давления в земной коре в зависимости от высокой плотности электронов в каждом атоме химического элемента. При этом делаются сравнения между результатами расчета по уравнениям Томаса-Ферми (ТФ), и аналогичными результатами расчетов по разным полуэмпирическим теориям.

Ключевые слова: атом, электронные, Томаса-Ферми теория, аналитический расчет, эмпирическое уравнение.

I. ВВЕДЕНИЕ.

Чтобы получить необходимые сведения о глубинном строении Земли, нужно объединить комплекс геологических и геофизических исследований с соответствующими модельными теоретическими расчетами. С помощью глубоких скважин и шахт геолог может изучить лишь самый верхний, чрезвычайно тонкий слой литосферы. Глубина 9583 м, достигнутая скважиной в Оклахоме (США), была самой большой чрезвычайно долго. Скважина на Кольском полуострове впервые побила этот рекорд: ее глубина превысила 12 км 106 метров. В целом, обычные исследования связаны со значительно меньшими глубинами. Если мы сравним эти величины с Землей среднего радиуса, мы увидим, что даже самые глубокие скважины проникли в тело Земли на очень малую величину. Но как же геолог смог сделать свои предположения о внутреннем строении Земли? Путем специальных геофизических методов и инструментов. Сейсмический метод является самым главным из них. Земная кора отделена от последующих слоев границами, где происходит резкое изменение сейсмических скоростей. Астеносфера расположена на глубинах oт 120-250 км - под континентами, и на глубинах от 30-60 км - под океанами. Мощность самой астеносферы простирается до глубин около 400 км. Сейсмические скорости быстро понижаются от этой границы. Астеносфера и земная кора с верхней частью твердой мантии над астеносферой (литосфера) называется верхней мантией. Она состоит из пород темного цвета, вероятно, перидотитов и эклогитов. Эта оболочка простирается на глубину до 1000 км. В этом слое от глубины 700 км вновь отмечается рост скоростей сейсмических волн. Эти явления связаны с дальнейшим уплотнением мантийного материала. Нижняя мантия простирается на глубину от 1000 до 2920 км, в пределах которой выделяется 5-6 слоев с разными упругими параметрами. Очень резкая граница изменения физических свойств пород наблюдается на границе мантии и внешнего ядра Земли – на 2900 км. Его верхняя часть - до глубин в 4980 км, составляет 15.16% от объема и 29,8% от массы Земли. Это часть внешнего ядра легко проходят P- волны, в отличие от S-волн. Это слой, следовательно, находится в жидком состоянии. Внутреннее ядро имеет радиус 1250 км , и составляет около 0,7% от объема и 1,2% от массы Земли. Скорости P-волн здесь равны 11.1-11.4 км/с. Но тот факт, что S-волны распространяются через этот слой, позволяет предположить, что это есть плазма в твердом состоянии.

Идея о внутренней сферической структуре нашей планеты впервые была высказана в 19 веке. В начале 20-го века выдающийся австрийский геолог Э.Зюсс предложил выделить пять сфер внутри Земли в зависимости от господствующих в этих сферах составных элементов. Таким образом, имеются выдающиеся своим содержанием элементов сферы: сиал (Si + Al), сима (Si + Mg), хрофесима (Cr + Fe + Si +Hg), нифесима (Ni + Fe + Si + Mg) и нифе (Ni + Fe).

Для получения сведений о глубинном строении Земли, геологические и геофизические исследования должны быть объединены с модельными теоретическими расчетами. Теория Томаса-Ферми при выполнении соответствующих условий может использоваться для нахождения уравнения состояния вещества в ядре Земли [1]. Ядро земли можно условно разделить на три главных слоя: слой E – глубины - 2920-4980 км; давление - 1,386-3,239 Мбар; плотности - 5,56/10,08-12,28 г/см², слой F – глубины - 4980-5120 км; давления - 3,239-3,278 Мбар; плотности - 12,28-12,317 г/см², слой G – глубины - 5120-6370 км; давления - 3,278-3,657 Мбар; плотности - 12,317-12,68 г/см², для этих условий выполнены расчеты с использованием уравнений TF-теории.

формате PDF (146Кб)