• Лента публикаций
  • Последние публикации
    • за все время
    • за полгода
    • за месяц
    • Города и страны
    • Здоровье
    • Изобретения
    • Интересные факты
    • История
    • Космос
    • Наука
    • Природа
    • Рекорды
    • Технологии
    • Человек
Наука и техника
Подписаться Войти / РЕГИСТРАЦИЯ
  • Небольшие технические трудности. В ближайшее время мы появимся в сети и сайт станет чуточку лучше

Откуда мы знаем, что находится в ядре Земли

17 ноября 2018
  • 7
  • 4
  • 6
  • 1
Показать публикацию

Люди заполнили Землю. Мы завоевывали земли, летали по воздуху, ныряли в глубины океана. Мы даже побывали на Луне. Но мы никогда не были в ядре планеты. Мы даже и близко к нему не подобрались. Центральная точка Земли находится в 6000 километрах внизу, и даже самая дальняя часть ядра находится в 3000 километрах под нашими ногами. Самая глубокая дыра, которую мы сделали на поверхности — это Кольская сверхглубокая скважина в России, да и то она уходит вглубь земли на жалкие 12,3 километра.

Все известные события на Земле происходят близко к поверхности. Лава, которая извергается из вулканов, сначала плавится на глубине нескольких сотен километров. Даже бриллианты, которым необходимо чрезвычайное тепло и давление для образования, рождаются в породах на глубине не более 500 километров.

Все, что ниже, окутано тайной. Кажется недостижимым. И все же мы знаем довольно много интересного о нашем ядре. У нас даже есть некоторое представление о том, как оно сформировалось миллиарды лет назад — и все без единого физического образца. Как же нам удалось узнать так много о ядре Земли?

Для начала нужно хорошо подумать о массе Земли, говорит Саймон Редферн из Кембриджского университета в Великобритании. Мы можем оценить массу Земли, наблюдая за эффектом гравитации планеты, который она оказывает на объекты на поверхности. Выяснилось, что масса Земли составляет 5,9 секстиллиона тонн: это 59 с двадцатью нулями.

Но на поверхности нет признаков такой массы.

ядро Земли

«Плотность материала на поверхности Земли намного ниже, чем средняя плотность всей Земли, что говорит нам о том, что есть что-то более плотное, — говорит Редферн. — Это первое».

По существу, большая часть земной массы должна быть расположена по направлению к центру планеты. Следующим шагом будет выяснить, из каких тяжелых материалов состоит ядро. И оно состоит почти полностью из железа. 80% ядра — это железо, однако точную цифру еще придется выяснить.

Главным доказательством этого является огромное количество железа во Вселенной вокруг нас. Это один из десяти самых распространенных элементов в нашей галактике, который также часто встречается в метеоритах. При всем этом на поверхности Земли намного меньше железа, чем можно было бы ожидать. Согласно теории, когда Земли образовалась 4,5 миллиарда лет назад, много железа утекло вниз к ядру.

Там сосредоточена большая часть массы, а значит, и железо должно там быть. Железо также относительно плотный элемент при нормальных условиях, а под сильным давлением в ядре Земли оно будет еще плотнее. Железное ядро могло бы объяснить всю недостающую массу.

Но погодите. Как железо вообще там оказалось? Железо должно было каким-то образом притянуться — в буквальном смысле — к центру Земли. Но сейчас этого не происходит.

Большая часть остальной Земли состоит из горных пород — силикатов — и расплавленное железо с трудом через них проходит. Подобно тому, как вода на жирной поверхности образует капли, железо собирается в небольших резервуарах, отказываясь растекаться и разливаться.

Возможное решение было обнаружено в 2013 году Венди Мао из Стэнфордского университета и ее коллегами. Они задались вопросом, что происходит, когда железо и силикат подвергаются сильному давлению глубоко в земле.

Плотно сжимая оба вещества при помощи алмазов, ученым удалось протолкнуть расплавленное железо через силикат. «Это давление существенно изменяет свойства взаимодействия железа с силикатами, — говорит Мао. — При высоком давлении образуется «сеть плавления».

ядро Земли

Это может говорить о том, что железо постепенно проскальзывало через породы Земли в течение миллионов лет, пока не достигло ядра.

В этот момент вы можете спросить: откуда мы, собственно, знаем размер ядра? Почему ученые считают, что оно начинается в 3000 километрах? Ответ один: сейсмология.

Когда происходит землетрясение, оно посылает ударные волны по всей планете. Сейсмологи записывают эти колебания. Будто бы мы бьем по одной стороне планеты гигантским молотом и прислушиваемся к шуму на другой стороне.

«В 1960-х годах произошло землетрясение в Чили, которое дало нам огромное количество данных, — говорит Редферн. — Все сейсмические станции по всей Земле записывали толчки этого землетрясения».

В зависимости от маршрута этих колебаний, они проходят через разные участки Земли, и это влияет на то, какой «звук» они издают на другом конце.

В начале истории сейсмологии стало очевидно, что некоторые колебания пропали без вести. Эти «S-волны» ожидали увидеть на другом конце Земли после происхождения на одном, но не увидели. Причина этому простая. S-волны реверберируют через твердый материал и не могут проходить через жидкость.

Должно быть, они столкнулись с чем-то расплавленным в центре Земли. Составив карту путей S-волн, ученые пришли к выводу, что на глубине примерно 3000 километров породы становятся жидкими. Это также говорит о том, что все ядро расплавленное. Но у сейсмологов был и другой сюрприз в этой истории.

ядро Земли

В 1930-х годах датский сейсмолог Инге Леман обнаружила, что другой тип волн, P-волны, неожиданно прошли через ядро и были обнаружены на другом конце планеты. Сразу последовало предположение, что ядро разделено на два слоя. «Внутреннее» ядро, которое начинается в 5000 километрах внизу, были твердым. Расплавлено только «внешнее» ядро.

Идея Леман была подтверждена в 1970 году, когда более чувствительные сейсмографы показали, что P-волны действительно проходят через ядро и, в некоторых случаях, отражаются от него под некоторыми углами. Неудивительно, что в конце концов они оказываются на другой стороне планеты.

Ударные волны через Землю отправляют не только землетрясения. На самом деле, сейсмологи многим обязаны развитию ядерного оружия.

Ядерный взрыв тоже создает волны на земле, поэтому государства обращаются за помощью к сейсмологам во время испытания ядерного оружия. Во время холодной войны это было чрезвычайно важно, поэтому сейсмологи вроде Леман получили большую поддержку.

Конкурирующие страны узнавали о ядерном потенциале друг друга и параллельно с этим мы узнавали все больше и больше о ядре Земли. Сейсмология до сих пор используется для обнаружения ядерных взрывов сегодня.

ядро Земли

Теперь мы можем нарисовать примерную картину строения Земли. Есть расплавленное внешнее ядро, которое начинается примерно на полпути к центру планеты, а внутри него расположено твердое внутреннее ядро с диаметром примерно 1220 километров.

Вопросов от этого не становится меньше, особенно на тему внутреннего ядра. К примеру, насколько оно горячее? Выяснить это оказалось не так-то просто, и ученые долгое время ломали голову, говорит Лидунка Вокадло из Университетского колледжа Лондона в Великобритании. Мы не можем засунуть туда термометр, поэтому единственный возможный вариант — это создать нужное давление в лабораторных условиях.

ядро Земли

При обычных условиях железо плавится при температуре 1538 градусов

В 2013 году группа французских ученых произвели лучшую оценку на сегодняшний день. Они подвергли чистое железо давлению в половину того, что имеется в ядре, и отталкивались уже от этого. Температура плавления чистого железа в ядре составляет примерно 6230 градусов. Присутствие других материалов может немного снизить точку плавления, до 6000 градусов. Но это все равно горячее, чем на поверхности Солнца.

Будучи своего рода поджаренной картошкой в мундире, ядро Земли остается горячим, благодаря теплу, оставшемуся от образования планеты. Оно также извлекает тепло из трения, возникающего по мере движения плотных материалов, а также распада радиоактивных элементов. Остывает оно примерно на 100 градусов по Цельсию каждый миллиард лет.

Знать эту температуру полезно, поскольку она влияет на скорость прохождения колебаний через ядро. И это удобно, потому что в этих вибрациях есть что-то странное. P-волны проходят неожиданно медленно через внутреннее ядро — медленнее, чем если бы оно состояло из чистого железа.

«Скорости волн, которые сейсмологи измерили в землетрясениях, значительно ниже, чем показывает эксперимент или компьютерный расчет, — говорит Вокадло. — Никто пока не знает, почему так».

Очевидно, к железу примешивается другой материал. Возможно, никель. Но ученые посчитали, как сейсмические волны должны проходить через железо-никелевый сплав, и не смогли подогнать расчеты под наблюдения.

Вокадло и ее коллеги в настоящее время рассматривают возможность присутствия в ядре других элементов, например, серы и кремния. Пока никто не смог придумать теорию состава внутреннего ядра, которая удовлетворила бы всех. Проблема Золушки: туфелька никому не подходит. Вокадло пытается экспериментировать с материалами внутреннего ядра на компьютере. Она надеется найти комбинацию материалов, температур и давления, которые будут замедлять сейсмические волны на правильную величину.

ядро Земли

Она говорит, что секрет может скрываться в том факте, что внутреннее ядро находится почти в точке плавления. В результате этого точные свойства материала могут отличаться от тех, что принадлежали бы совершенно твердому веществу. Также это могло бы объяснить, почему сейсмические волны проходят медленнее, чем ожидалось.

«Если этот эффект реален, мы могли бы примирить результаты минеральной физики с результатами сейсмологии, — говорит Вокадло. — Люди пока не могут этого сделать».

Существует еще много загадок, связаных с ядром Земли, которые еще предстоит решить. Но не имея возможности погрузиться на эти невообразимые глубины, ученые совершают подвиг, выясняя, что находится в тысячах километров под нами. Скрытые процессы недр Земли чрезвычайно важно изучать. У Земли есть мощное магнитное поле, которое генерируется благодаря частично расплавленному ядру. Постоянное движение расплавленного ядра порождает электрический ток внутри планеты, и он, в свою очередь, генерирует магнитное поле, которое уходит далеко в космос.

ядро Земли

Это магнитное поле защищает нас от вредного солнечного излучения. Не будь ядро Земли таким, каким оно является, не было бы магнитного поля, а мы бы серьезно от этого страдали. Вряд ли кто-нибудь из нас сможет увидеть ядро своими глазами, но хорошо просто знать, что оно там есть.

Источник

+50
  • 7
  • 4
  • 6
  • 1
Полина
созерцатель
  • Активность: 120k
  • Пол: Женщина
Полина созерцатель
Наука
Публикации месяца
15 фактов об Александре Македонском, которые не учат в школе
15 фактов об Александре Македонском, ...
3241 24
Жуткие факты из мира науки, которые настораживают современных учёных
Жуткие факты из мира науки, которые н...
4087 11
Загадочные артефакты, доказывающие существование развитых древних цивилизаций
Загадочные артефакты, доказывающие су...
4108 37
23 факта о земле, которые вы не знали
23 факта о земле, которые вы не знали
2060 6
8 фактов о бесконечности, которые буквально взорвут ваш мозг
8 фактов о бесконечности, которые бук...
3104 21
И ведь умели: 10 удивительных древних технологий, которые опережали время
И ведь умели: 10 удивительных древних...
2610 5
10 «бесполезных» вещей, которые навсегда изменили нашу жизнь
10 «бесполезных» вещей, которые навсе...
1748 10
15 вещей, которые изменились до неузнаваемости
15 вещей, которые изменились до неузн...
1829 0
10 пропавших изобретений, которые могли бы изменить мир
10 пропавших изобретений, которые мог...
1989 10
Загадки, которые учёные сумели разгадать
Загадки, которые учёные сумели разгадать
2302 4

Показать комментарий

[[comment.formatted_mark_curval]]
[[comment.formatted_mark_curval]]
ghjcn
профессионал
  • Активность: 46k
  • Репутация: 806
  • Пол: Мужчина
ghjcn профессионал
4 года назад

ЕЛЕНА , тут правильно надо написать не " Откуда мы знаем, что находится в ядре Земли ", а " предположения о ядре Земли".
Разница между знаем и предполагаем, ОЧЕНЬ большая.

+8
Александр Иззатулла
ученик
  • Активность: 589
  • Репутация: 2
  • Пол: Мужчина
Александр Иззатулла ученик
4 года назад

а как же быть с этим: «...почему все считают, что ядро железное, а мантия силикатная [состоящая из соединений кремния]?.. Оказалось, что это самое фундаментальное положение никогда не было доказано и что лаконичная формула «ядро железное, мантия силикатная» – не более чем умозрительное предположение... Поэтому опять же сама собой родилась аналогия: в Земле когда-то произошло плавление, тяжелое железо стекло вниз, в центр планеты, а легкие силикаты, как шлаки в домне, всплыли и образовали мантию. Отсюда и повелось: ядро железное, мантия силикатная» (В.Ларин, «Земля, увиденная по-новому»). Поскольку же сугубо железо-никелевый состав ядра совершенно не доказан, постольку вполне допустима гипотеза, что внутреннее строение Земли совсем иное: в ядре планеты очень много водорода, который в твердом ядре находится в составе гидридов, а в жидком внешнем ядре – в качестве раствора в металле (пусть даже в том же железе и никеле). Сейсмологические измерения указывают на то, что и внутреннее (твердое), и внешнее (жидкое) ядра Земли характеризуются меньшей плотностью, по сравнению со значением, получаемым на основе модели ядра, состоящего только из металлического железа при тех же физико-химических параметрах… Эксперименты [Badding J.V., Mao H.K., Hemley R.J., High-Pressure crystal structure and equation of state of iron hydride: implications for the Earth’s core // High-Pressure Research: Application to Earth and Planetary Sciences / (Syono H., Manghnan M.H. – eds.) TERRAPUB, Tokyo – Am. Geophys. Union. Washington D.C. 1992. P363-371] позволили установить, что гидрид железа FeH может сформироваться при высоких температурах и давлениях и, погружаясь вглубь, оказывается устойчив при давлениях, превышающих 62 ГПа, что соответствует глубинам ~1600 км. В этой связи присутствие значительных количеств (до 40 мол. %) водорода в ядре вполне допустимо и снижает его плотность до значений, согласующихся с данными сейсмологии» (Ю.Пущаровский, «Тектоника и геодинамика мантии Земли»). В итоге модель гидридного ядра может оказаться куда ближе к реальности, нежели прежняя железо-никелевая модель. Тем более, что уточненные расчеты условий в недрах нашей планеты выявляют неудовлетворительность «чистой» железо-никелиевой модели ее ядра.

+5
Григорий Винтер
ученик
  • Активность: 1784
  • Репутация: 6
  • Пол: Мужчина
Григорий Винтер ученик
4 года назад

Безумно интересно. Когда я учился в аспирантуре на Геолог.факультете СПбГУ, про состав ядра предпочитали помалкивать, ибо это никому неизвестно...

+5

9 комментариев

ghjcn
профессионал
  • Активность: 46k
  • Репутация: 806
  • Пол: Мужчина
ghjcn профессионал
4 года назад

None

Показать комментарий

ЕЛЕНА , тут правильно надо написать не " Откуда мы знаем, что находится в ядре Земли ", а " предположения о ядре Земли".
Разница между знаем и предполагаем, ОЧЕНЬ большая.

+8
Александр Иззатулла
ученик
  • Активность: 589
  • Репутация: 2
  • Пол: Мужчина
Александр Иззатулла ученик
4 года назад

None

Показать комментарий

а как же быть с этим: «...почему все считают, что ядро железное, а мантия силикатная [состоящая из соединений кремния]?.. Оказалось, что это самое фундаментальное положение никогда не было доказано и что лаконичная формула «ядро железное, мантия силикатная» – не более чем умозрительное предположение... Поэтому опять же сама собой родилась аналогия: в Земле когда-то произошло плавление, тяжелое железо стекло вниз, в центр планеты, а легкие силикаты, как шлаки в домне, всплыли и образовали мантию. Отсюда и повелось: ядро железное, мантия силикатная» (В.Ларин, «Земля, увиденная по-новому»). Поскольку же сугубо железо-никелевый состав ядра совершенно не доказан, постольку вполне допустима гипотеза, что внутреннее строение Земли совсем иное: в ядре планеты очень много водорода, который в твердом ядре находится в составе гидридов, а в жидком внешнем ядре – в качестве раствора в металле (пусть даже в том же железе и никеле). Сейсмологические измерения указывают на то, что и внутреннее (твердое), и внешнее (жидкое) ядра Земли характеризуются меньшей плотностью, по сравнению со значением, получаемым на основе модели ядра, состоящего только из металлического железа при тех же физико-химических параметрах… Эксперименты [Badding J.V., Mao H.K., Hemley R.J., High-Pressure crystal structure and equation of state of iron hydride: implications for the Earth’s core // High-Pressure Research: Application to Earth and Planetary Sciences / (Syono H., Manghnan M.H. – eds.) TERRAPUB, Tokyo – Am. Geophys. Union. Washington D.C. 1992. P363-371] позволили установить, что гидрид железа FeH может сформироваться при высоких температурах и давлениях и, погружаясь вглубь, оказывается устойчив при давлениях, превышающих 62 ГПа, что соответствует глубинам ~1600 км. В этой связи присутствие значительных количеств (до 40 мол. %) водорода в ядре вполне допустимо и снижает его плотность до значений, согласующихся с данными сейсмологии» (Ю.Пущаровский, «Тектоника и геодинамика мантии Земли»). В итоге модель гидридного ядра может оказаться куда ближе к реальности, нежели прежняя железо-никелевая модель. Тем более, что уточненные расчеты условий в недрах нашей планеты выявляют неудовлетворительность «чистой» железо-никелиевой модели ее ядра.

+5
Григорий Винтер
ученик
  • Активность: 1784
  • Репутация: 6
  • Пол: Мужчина
Григорий Винтер ученик
4 года назад

None

Показать комментарий

Безумно интересно. Когда я учился в аспирантуре на Геолог.факультете СПбГУ, про состав ядра предпочитали помалкивать, ибо это никому неизвестно...

+5
mr. Djinn
ученик
  • Активность: 1639
  • Репутация: 13
  • Пол: Мужчина
mr. Djinn ученик
4 года назад

None

Показать комментарий

оно золотое....золота на поверхности ещё меньше))

+2
Сергей
ученик
  • Активность: 2103
  • Репутация: 6
  • Пол: Мужчина
Сергей ученик
4 года назад

None

Показать комментарий

Кроме глубины пробитого шурфа, все остальное "предположительно"

+3
Владимир
новичок
  • Активность: 1385
  • Репутация: -2
Владимир новичок
4 года назад

None

Показать комментарий

В центре планеты Земля, не плюс 6000 градусов , а минусовая температура, центр земли представляет собой плазменное ядро. При вращении по оси вращения, на северном и южном полюсах поэтому низкие температуры. Если в центре было + 6000 градусов, то на полюсах была бы жара.
Например: проткните по центру карандашом яблоко и вращайте с достаточной скоростью яблоко и карандаш, то по карандашу, будет выделяться сок от точек прокола, соответствующей температуры.

Вулканическая активность, гейзеры и другие температурные поверхностные явления подобны прыщикам на теле человека.

Дремучее охранительство наших некоторых консервативных понятий, вопреки очевидности и объективности будет преодолено в подавляющем большинстве стран,по расшифрованным пророчествам М. Нострадамуса, основанных на знаниях прошлых цивилизаций, в 2232 году.
С уважением. Владимир Бочаров. Сочи, Адлер.

+3
Владимир Псарев
новичок
  • Активность: 1376
  • Репутация: 0
  • Пол: Мужчина
Владимир Псарев новичок Владимир
3 года назад

None

Показать комментарий

Владимир, Вова, молодец, ты и прав.

0
Олег
ученик
  • Активность: 830
  • Репутация: 2
  • Пол: Мужчина
Олег ученик
4 года назад

None

Показать комментарий

Объект сложный, но не таинственный.

0
Василий Чеховский
новичок
  • Активность: 745
  • Репутация: 0
  • Пол: Мужчина
Василий Чеховский новичок
3 года назад

None

Показать комментарий

Никто бы ни от чего не страдал. Мы были бы просто другими,если вообще были бы.

0

Показать комментарий

[[comment.formatted_mark_curval]]
[[comment.formatted_mark_curval]]
< >
[[post.title]]

6 простых способов сделать в машине потише
545 0

6 простых способов сделать в машине потише

Быстрее, чем доставка еды на дом: блюда, которые вы приготовите за 15 минут
643 8

Быстрее, чем доставка еды на дом: блюда, которые вы приготовите за 15 минут

Невероятные изделия для дома, которые сделаны из мусора
674 0

Невероятные изделия для дома, которые сделаны из мусора

Мы это ценим
523 6

Мы это ценим

Топ-60 упражнений для кардио-тренировок в домашних условиях
842 1

Топ-60 упражнений для кардио-тренировок в домашних условиях

Даже двум хозяйкам на кухне комфортно и хватает места
688 4

Даже двум хозяйкам на кухне комфортно и хватает места

9 причин посадить войлочную вишню на своем участке
1128 3

9 причин посадить войлочную вишню на своем участке

18 мистических фотографий из океанских глубин: Финалисты конкурса Ocean Photography Awards 2021
1359 4

18 мистических фотографий из океанских глубин: Финалисты конкурса Ocean Photograp...

Хитрости делового общения, или 10 правил телефонного этикета, ведущие к успеху
810 2

Хитрости делового общения, или 10 правил телефонного этикета, ведущие к успеху

10 проверенных временем приемов для тех, кто помешан на чистоте
649 0

10 проверенных временем приемов для тех, кто помешан на чистоте

[[post.title]]

Последние публикации

Читать далее
10 научно обоснованных причин, которые убеждают в существовании инопланетной жизни

10 научно обоснованных причин, которые убеждают в существовании инопланетной жизни

615 4
Марина
Самые мощные станции альтернативной энергетики в мире

Самые мощные станции альтернативной энергетики в мире

132 0
Марина
Самые страшные космические катастрофы

Самые страшные космические катастрофы

122 0
Марина
Гипотеза параллельных миров, как она есть, простым языком

Гипотеза параллельных миров, как она есть, простым языком

861 11
Марина
10 фактов, делающих Марс похожим на Землю

10 фактов, делающих Марс похожим на Землю

1011 1
Марина
10 «новых» изобретений с длинной историей

10 «новых» изобретений с длинной историей

1399 5
Марина
9 волнующих тайн, раскрытых наукой совсем недавно

9 волнующих тайн, раскрытых наукой совсем недавно

1982 11
Марина

Читать далее

Рекомендуем

Читать далее
20 жизненных открыток для отличного настроения

20 жизненных открыток для отличного настроения

851 0
Мария
Бог знает, кому нужны дети, а кому - нет

Бог знает, кому нужны дети, а кому - нет

804 11
Ирина
Топ-60 упражнений для кардио-тренировок в домашних условиях

Топ-60 упражнений для кардио-тренировок в домашних условиях

842 1
Карина Рой
Сильные молитвы за сына в армии святым угодникам

Сильные молитвы за сына в армии святым угодникам

493 3
Ирина
Топ-11 способов применения апельсиновых корок

Топ-11 способов применения апельсиновых корок

1028 1
Мария

Читать далее
  • Помощь
  • Реклама
  • Пользовательское соглашение
  • Правообладателям

Использование материалов сайта возможно только при указании гиперссылки на источник

Обратная связь
  • vk
© 2022, Наука и техника
[[plusRating]]
[[minusRating]]