Джеймс Кэмпбелл о механике смещения литосферы

1. Расчёт центробежного эффекта ледовой шапки
Предварительные расчеты возможного центробежного эффекта антарктической шапки впервые были выполнены Букером и, далее, переработаны Кэмпбеллом. Кэмпбелл, ознакомившись с расчетами Букера, указал, что центробежная сила направлена под прямым углом к оси вращения, что не содействует горизонтальному перемещению земной коры, даже если величина эффекта будет достаточной для этой цели. Необходимо найти тангенциальную составляющую общей величины центробежного эффекта, применив принцип параллелограмма сил (рис. 35).

Определение закона параллелограмма сил: если две силы, действующие на точку, будут представлены по направлению и интенсивности смежными сторонами параллелограмма, то их результирующая будет представлена диагональю параллелограмма, которая проходит через точку.
 
На трех параллелограммах на рис. 35 две силы, действующие на точку a, - это сила тяжести, представленная линией a-d (радиальная линия к центру Земли), и тангенциальная составляющая центробежного воздействия ледяной шапки, представленная линией a-c, в то время как "равнодействующей" этих сил является диагональ a-b, расположенная под прямым углом к оси вращения. Читатель заметит, что Кэмпбелл здесь перевернул термины определения, но не изменил величины сил по отношению друг к другу. "Результирующая" в определении - это наша отправная точка; это предполагаемый общий центробежный эффект ледяной шапки. Но очевидно, что неважно, является ли данная величина диагональю или стороной параллелограмма; параллелограмм позволяет найти неизвестную величину из известной величины, какой бы ни была последняя. Следовательно, параллелограмм позволяет найти величину тангенциальной составляющей. Вращательный эффект этой силы, воздействующей на земную кору, проиллюстрирован весом, показанным на рис. 36.
 

Рис. 35. Механика смещения: параллелограмм сил.


Таблица 21. Усиление центробежных эффектов по мере смещения ледяной шапки к экватору


На рисунках показаны относительные величины общего центробежного момента (под прямым углом к земной оси) и тангенциальной составляющей, действующей горизонтально и приводящей к смещению земной коры, для различных широт, при условии, что ледяная шапка сохраняет свой расчетный вес (без таяния) до тех пор, пока не достигнет экватора. Расчеты выполнены Джеймсом Хантером Кэмпбеллом (инженер-математик).


По определению, тангенциальная составляющая центробежного эффекта действует горизонтально. Возникает ещё вопрос о том, будет эта сила действовать только на земную кору или же она будет действовать на земное тело в целом и, таким образом, будет иметь тенденцию "рассеиваться" вглубь. Иначе это вопрос звучит так: последствия приведут к смещению оси или только к смещению земной коры. Мы уже решили, что это приведет только к смещению земной коры из-за наличия под ней мягкого, вязкого и пластичного слоя. Таким образом, будем рассматривать силу, тангенциальную составляющую общего воздействия, как действующую только на земную кору, признавая при этом, что смещение земной коры связано с эффектами трения о подслой. Мы видели, что особенностью обсуждаемого механизма является то, что он создает постоянно растущую силу, которая скорее преодолевает это трение, чем поглощается им.

Ч.Хэпгуд. Путь полюса.