ELFT HÍRADÓ

[StatFizSzeminar <statfiz AT glu.elte.hu>]

                   #    #    #    #    #    #

                    ELTE TTK Fizikai Intézet
                STATISZTIKUS FIZIKAI SZEMINÁRIUM


                        2015. febuár 18.
                         szerda, 11 óra

                          Bozóki Tamás

           ELTE TTK Geofizikai és Űrtudományi Tanszék

                  "A föld forgásának hatása
            a köpenykonvekció numerikus modelljeiben"


Egy igen aktuális és összetett folyamat a köpenyben zajló konvekció, melynek
egyik legfontosabb vizsgálati módszere a numerikus szimuláció. Ezen 
szimulációk
számos új eredménnyel szolgálnak, azonban a komplex jelenségek numerikus
kezelhetősége miatt sok közelítéssel élnek. A Föld forgásának elhanyagolása 
egy
gyakran használt közelítés, amely a köpenybeli folyamatokat leíró fizikai
egyenletek dimenziótlanításával nagyrészt alátámasztható, ugyanakkor a 
konvekció
egyre pontosabb megértéséhez elengedhetetlen a hatásának vizsgálata. 

Érdekes jelenség, melynél a forgó Földön fellépő centrifugális erő hatása
szerepet játszhat, a szeizmikus tomográfia által a köpeny--mag határ felett
kimutatott két csökkent nyírósebességű zóna egyenlítői elhelyezkedése. Ebben a
centrifugális erő szempontjából kitüntetett, egyensúlyi helyzetben veszi fel a
legnagyobb tehetetlenségi nyomaték értéket a forgó rendszer.

Kutatásom során két kérdésre kerestem a választ: (1) hogyan befolyásolja a 
Föld
forgása a köpeny legmélyebb tartományában elhelyezkedő, vélhetően nagy 
sűrűségű
tartomány deformációját, valamint (2) hogyan hat a Föld forgása a köpenyben
zajló termikus konvekcióra. A numerikus vizsgálatot a véges elemes módszert
alkalmazó COMSOL Multiphysics program segítségével végeztem. Első esetben egy
hengerszimmetrikus, kétrétegű, izotermikus modellt vizsgáltam. Az eredmények 
azt
mutatják, hogy a Föld forgása termikus konvekció nélkül nem képes 
nagymértékben
deformálni az alsó sűrű réteget; valamint, hogy a deformáció nagysága 
független
a két réteg közötti sűrűségkülönbségtől. A második modellsorozatban földszerű,
termikus konvekciós modelleket vizsgáltam. Mivel a Föld forgási szögsebessége
geológiai időskálán nem állandó, több forgási szögsebesség esetén is végeztem
szimulációkat. Meglepő eredmény, hogy a forgás (különösen nagyobb szögsebesség
esetén) a szeizmikus tomográfia által mutatott közel antipodális, egyenlítői
nagy feláramlásokat nem generálja, hanem éppen ellenkezőleg, gátolja. Ez a 
gátló
hatás azonban földi szögsebesség esetén, a szimulációk eredménye alapján,
elhanyagolható.

Összefoglalásként megállapítható, hogy a kutatás során sikerült a forgás
köpenykonvekcióra gyakorolt hatását pontosabban megérteni. A forgás
köpenykonvekciós modellekben történő elhanyagolásának jogossága a legtöbb
esetben alátámasztható, azonban az összetételében inhomogén köpenyben a forgás
hatásának szerepe továbbra is aktuális téma marad.


    1117, Budapest, Pázmány P. sétány 1/A, Északi tömb 2.54
                honlap: http://glu.elte.hu/~statfiz

                   #    #    #    #    #    #