Лектор - Член-корреспондент РАН, профессор А.О.Глико E-mail gliko@ifz.ru

1. Предмет и особенности геофизики как науки. Связи геофизики с другими науками о Земле (геологией геохимией, тектоникой) и различными областями физики. Геофизические данные как косвенная информация о структуре и физических свойствах недр Земли. Глобальные наблюдательные сети и современные спутниковые методы в геофизике. Роль математики и компьютерного моделирования в изучении структуры, формирования и эволюции Земли.

2. Гравитационное поле и фигура Земли. Краткий исторический экскурс (первые измерения размеров земного шара Эратосфеном, вычисления массы Земли Кавендишем, экспедиции Французской Академии Наук в Перу и Лапландию, теория Клеро). Ускорение силы тяжести. Потенциал силы тяжести и его представление в виде разложения по сферическим функциям. Вычисления сферических функций и их свойства. Определения коэффициентов разложения низших порядков на основе данных наблюдений за возмущениями орбит искусственных спутников Земли. Вывод о негидростатичности недр Земли. Определение моментов инерции Земли. Нормальное поле силы тяжести и сфероид - первое
приближение к реальной фигуре Земли. Измерения ускорения силы тяжести на суше и аномалии силы тяжести. Геоид и аномалии высот геоида над сфероидом (эллипсоидом). Линейное соотношение между аномалиями высот геоида и аномалиями потенциала силы тяжести. Спутниковая альтиметрия. Современные модели гравитационного поля, основанные на комплексе спутниковых и наземных гравиметрических данных.
Относительная компенсация в поле силы тяжести континентов и океанов. Концепция изостазии. Две класические модели (по Пратту и по Эри) изостазии. Современный взгляд на явление компенсации. Послеледниковые изостатические поднятия.

3. Сейсмология (изучение Земли по наблюдениям за распространением сейсмических волн). Сейсмические волны, сейсмографы и сейсмограммы. Напряжения и деформации в сплошной среде. Уравнение движения. Закон Гука для упругой среды. Уравнение движения упругой среды в перемещениях. Волны в безграничной, однородной и изотропной среде. Волновые уравнения для Р- и S волн.
Распространение сейсмических волн, отражение и преломление на границах раздела, рефракция. Параметр сейсмического луча.
Траектории сейсмических лучей. Зоны тени P- и S- волн и вывод о жидком состоянии внешнего ядра. Основные поверхности раздела в Земле. Кора и мантия Земли, внешнее и внутреннее ядро. Записи сейсмических волн на сейсмограммах и годографы. Задача обращения годографа и определения распределения скоростей сейсмических волн в недрах Земли. Классическая сферически симметричная модель и метод Герглотца-Вихерта. Скоростные разрезы Земли. Сейсмическая томография.
Поверхностные волны. Дисперсия волн Релея и Лява и исследование структуры верхней мантии. Собственные колебания Земли (радиальные, сфероидальные и крутильные).
Сейсмические исследования структуры земной коры. Граница Мохо под континентами и океанами. Региональные вариации структуры коры. Геофизические данные о строении земной коры стабильных континентальных областей (древние кратоны и платформы) и активных тектонических структур, сопряженных с развитием вулканизма и магматизма.

4. Сейсмология (изучение сейсмичности и природы землетрясений). Распределение эпицентров землетрясений по земному шару. Землетрясения как реакция среды на накопление тектонических напряжений (образование и распространение разрыва, сопровождающееся сейсмотектоническими деформациями и излучением сейсмических волн). Типичные примеры землетрясений, связанных со сбросами и сдвигом по разлому. Магнитуда землетрясений. Соотношение между магнитудой и энергией землетрясения. Механизмы очагов землетрясений, определяемые по записям волн на сейсмограммах. Сейсмический момент и определение величины напряжений, сброшенных при землетрясении. Сейсмичность и сейсмический процесс. Афтершоковая активность и размеры очаговой зоны. Проблема прогнозирования землетрясений.

5. Модели Земли (физические свойства и состав). Сейсмический параметр - комбинация скоростей сейсмических волн. Плотность недр Земли. Метод Вильямсона-Адамса. Параметризованные модели Земли. Современные модели, основанные на комплексе данных (по объемным и поверхностным волнам, собственным колебаниям Земли и результатах лабораторных исследований поведения вещества при высоких давлениях и температурах). Распределения давления и ускорения силы тяжести. Состав мантии, внешнего и внутреннего ядра. Фазовые превращения в переходном слое мантии. Короткий экскурс в проблему образования Солнечной системы, формирования Земли как планеты и ее ранней истории. Состав континентальной и океанической коры.

6. Геомагнетизм и палеомагнетизм. Магнитное поле Земли, его характеристики и свойства. Параметры современного дипольного поля. Спектр геомагнитных вариаций, вековые вариации и вариации, связанные с возмущениями ионосферы. Природа геомагнитного поля - механизмы гидромагнитного динамо, действующие в жидком внешнем ядре.
Магнетизм горных пород. Ферримагнитные минералы - носители намагниченности горных пород. Одно- и многодоменные минеральные зерна. Остаточная намагниченность изверженных (термоостаточная) и осадочных (химическая) горных пород. Обращения геомагнитного поля. Палеомагнитная хронографическая шкала. Основные эпохи нормальной и обратной полярности поля. Данные о процессе изменения полярности поля. Палеомагнитные данные и реконструкция движений континентальных плит.

7. Геодинамика и тектоника плит. Литосфера и литосферные плиты. Тепловой поток, теплогенерация пород, распределение температур и реология верхних частей Земли. Дрейф континентов (исторический взгляд). Морские геофизические исследования и открытие Мировой системы Срединно-Океанических Хребтов. Спрединг (разрастание) дна океанов. Гипотеза Морли-Вайна-Мэттьюза и ее подтверждение данными научного глубоководного бурения. Комплексная интерпретация данных по тепловому потоку, батиметрии и гравитационному полю областей срединно-океанических хребтов. Модели образования молодой океанической литосферы. Вулканическая и гидротермальная активность в осевых зонах срединно-океанических хребтов - результаты геофизических исследований и непосредственных наблюдений с глубоководных аппаратов. Трансформные разломы, скорости спрединга в Атлантическом и Тихом океане.
Субдукция океанической литосферы, структура зон субдукции. Сейсмичность и распределение гипоцентров землетрясений в погружающихся плитах. Силы, обуславливающие движение литосферных плит.
Тепловая конвекция в мантии - основной движущий механизм тектоники плит. Физическая природа конвекции. Образование мантийных плюмов как свойство интенсивной нестационарной конвекции. Проявления взаимодействия плюмов с литосферой -горячие точки, континентальные рифты и области внутриплитового вулканизма.
Коллизионные зоны и формирование гор. Спутниковые методы мониторинга движений плит.

ЛИТЕРАТУРА
1. Общая геофизика и экология Ред В.И.Трухин
2. Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли и планет. - М: Наука, 1983
3. Уеда С. Новый взгляд на Землю. - М: Мир, 1989
4. Браун Д., Массет У. Недоступная Земля. - М: Мир, 1991