Физическое состояние вещества геосфер В. В. Орлёнок, доктор геолого-минералогических наук
    Плотность. Средняя плотность самой верхней литосферной оболочки Земли толщиной 0 - 33 км известна из непосредственных определений и ряда вполне приемлемых экстраполяций - она составляет 2,7 - 3,0 г/см3.
    Средняя плотность вещества Земли легко определяется из закона тяготения Ньютона:
    . (II.1)
    Здесь G = 6,67(10-8 см3/г(с2 (в системе СГС) - гравитационная постоянная; М - масса однородной шарообразной Земли радиусом R. Отсюда можно найти массу Земли, если известна средняя плотность заполняющего ее вещества:
    , (II.2)
    откуда с учетом (II.1) находим
    . (II.3)
    Подставляя в правую часть выражения (II.1) средние значения g =
    = 982,0 см/с2 и R = 6,371(108 см, получаем:
    г/см3. (II.4)
    Таким образом, простой расчет показывает, что средняя плотность Земного шара почти в два раза больше средней плотности литосферной оболочки Земли. Следовательно, дефицит плотности должен восполняться на более глубоких уровнях планеты.
    Характер изменения плотности с глубиной должен при этом удовлетворять закону изменения скоростей упругих волн, а распределение масс - наблюдаемому моменту инерции вращающейся Земли:
    . (II.5)
    Кроме того, плотность на поверхности Земли должна быть равна фактической средней плотности литосферы. Поэтому принятие наиболее простого закона непрерывно-монотонного возрастания плотности с глубиной в соответствии с гидростатической моделью хотя и дает плотность в центре Земли порядка 10 - 11 г/см3, близкую к вероятной (Магницкий, 1965), однако не отвечает ни одному из вышеперечисленных условий.
    Близкое к реальному изменение плотности с глубиной было определено с учетом данных сейсмологии, среднего для Земли значения момента инерции I, известного по спутниковым данным, и средней плотности . Например, в случае однородной модели момент инерции был бы равен:
    . (II.6)
    Здесь С - момент инерции относительно полярной оси; А - момент инерции относительно экваториальной оси. Согласно наблюдениям значение I* для реальной Земли оказалось равно (Мельхиор, 1976):
    I/Ma2 = 0,33089.
    Это соответствует значительной концентрации массы в центре планеты. В этой связи интересно сравнить I* для Луны - он равен 0,402 ? 0,02, т.е. Луну с хорошим приближением можно рассматривать как однородное тело.
    В последние годы стало ясно, что учета только I* оказывается недостаточно для того, чтобы объяснить особенности и периоды колебания земного шара, возникающие под действием сильных землетрясений (типа чилийского, 1961 г.) и суточных приливообразующих сил. Дело в том, что в случае полностью твердой Земли частота ее колебания под действием приложенной силы будет несколько выше, чем частота колебаний шара с "жидким" ядром. "Болтание" твердого субъядра относительно покрывающей его жидкой оболочки внешнего ядра увеличивает период колебания всей системы. Это и было обнаружено при исследовании периодов колебания Земли М. Молоденским (1961) и Г. Джеффрисом (1960).
    С учетом этих данных и на основе ранее рассчитанной модели внутреннего строения Земли (Гутенберг, 1963; Мельхиор, 1976) методом машинного перебора установили, что для удовлетворения I* = = 0,33089 и для получения наилучшего согласия с крутильными и сфероидными колебаниями низких порядков (при прочих вышеперечисленных условиях) необходимо ввести аномальный скачок плотности на границе с ядром, т.е. ............