• 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

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно

27 июня 2019
  • 10
  • 16
  • 2
  • 2
Показать публикацию

Внутри каждого космического объекта, который смог приобрести шарообразную форму, находится ядро — причем иногда не простое, а многослойное. 

На громадной глубине даже самые привычные вещества вроде железа приобретают необычные свойства — разрастаются в гигантские кристаллы, становятся жидкими или начинают генерировать электрический ток. Внешнее и внутреннее ядро Земли прекрасно демонстрирует все эти аномалии — а еще оно стало первым в истории защитником жизни на планете.

Путь к ядру

Изучать ядро достаточно непросто — поверхность Земли и его верхнюю кромку разделяют 2900 километров. Непросто пробуриться на такие глубины — чем ниже опускаться под землю, тем выше растет температура. В Кольской скважине, которая пока остается самой глубокой, на глубине в 12 километров накал достигал 220°C! Уже при таких температурах сложно работать не только электронике, но и самой аппаратуре — ведь ее надо как-то опустить в скважину, а потом вынуть обратно.

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

Кольская сверхглубокая скважина

И даже преодолев литосферу, надо как-то пробиться сквозь раскаленную пластичную мантию. В двухтысячных годах был рассчитан проект, позволяющий зонду размером с небольшую дыню достичь ядра. Правда, в нем есть пара слабых мест — для того, чтобы добраться до ядра, нужно было взорвать несколько ядерных бомб, залить туда море раскаленного металла и изобрести такой материал, который мог бы выдержать температуру в 2–3 тысячи градусов по Цельсию! Но на бумаге все выглядело чудесно: вместе с потоком раскаленного железа зонд мог бы достичь ядра Земли всего за неделю.

Однако в ученых остался метод, позволяющий достаточно точно рассчитать плотность и объем ядра Земли — сейсмография. Колебания, исходящие от поверхностных слоев планеты — вибрации землетрясений или импульсы ядерных взрывов — распространяются не только по поверхности Земли, но и уходят глубоко в недра. Там они преломляются, увеличивая свою скорость прохождения — как преломляются световые волны, проходя через стекло или воду. Именно по тому, как изменяется сейсмическая волна при прохождении через планету, ученые сумели получить точные физические параметры ядра.

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

Схема движения сейсмических волн в теле Земли

Помогают геологам также различные косвенные признаки. Например, наблюдение за магнитным полем Земли позволяет отслеживать динамику вращения ядра. Ценные подсказки порой дает даже то, что совсем не предназначено для исследования глубин. Был случай, когда сбои в работе орбитального телескопа «Хаббл» позволили выявить изменение направления потоков в жидком внешнем ядре Земли, служащих причиной сдвига магнитных полюсов.

Структура и характеристики ядра

Путь к знаниям долгий и тернистый, но плоды их сладки. На сегодняшний день достоверно известны следующие физические характеристики ядра Земли:

Температура ядра Земли в центральной точке может доходить до 6000 градусов Цельсия — это столько же, как на поверхности Солнца! Но в отличие от светила, энергией глубины питают не ядерные реакции, а гравитация. Точнее, ее сжатие — давление в ядре превышает атмосферное в 3,5 миллиона раз, достигая отметки в 360 гигапаскаль. Хотя процессы атомного распада в глубинах Земли происходят, их вклад не столь большой. Да и без громадного сжатия они были бы вялотекущими и не столь продуктивными.

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

Классические основные сферы Земли

Ядро Земли достигает 7000 километров в поперечнике — это больше не только Луны, но и Марса! Оно занимает не так много места внутри нашей планеты — около 15% объема — но зато его масса в 1,932 × 1024 килограмм составляет 30% от всей массы Земли.Оказывается, что разные слои ядра вращаются в разные стороны. Сегодня считается, что внешнее жидкое ядро вращается вокруг своей оси с востока на запад, а внутреннее — с запада на восток, при этом еще и быстрее Земли. Впрочем, разница не очень значительная — за год оно опережает планету всего на четверть градуса

Кроме того, новейшие исследования говорят о том, что внутри внутреннего ядра Земли лежит еще одно — «самое» внутреннее ядро, которое вращается вообще по другой оси. Давайте рассмотрим его и другие составляющие земного ядра подробнее.

Внешнее ядро

Самый первый слой ядра, который непосредственно контактирует с мантией — это внешнее ядро. Его верхняя граница находится на глубине 2,3 тысячи километров под уровнем моря, а нижняя — на глубине 2900 километров. По составу оно ничем не отличается от нижележащих оболочек — давления гравитации попросту недостаточно для того, чтобы раскаленный металл затвердел. Зато его жидкое состояние является главным козырем Земли в сравнении с другими внутренними планетами Солнечной системы.

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

Как работает геодинамо

Дело в том, что именно жидкая часть ядра ответственна за возникновение магнитного поля Земли. Как наверняка известно читателю, магнитосфера служит щитом планеты против заряженных частиц открытого космоса и солнечного ветра. Они даже более опасны, чем излучение — частицы способны вывести из строя не только живые организмы, но и электронику. Биологи считают, что именно активное магнитное поле стало залогом выживания первобытных одноклеточных существ.

Как именно генерируется магнитное поле? Его порождает вращение жидкого железа и никеля в ядре. Магнитные свойства металлов тут ни при чем — это исключительно динамический эффект. А еще внешнее ядро подогревает мантию — причем в отдельных местах настолько сильно, что восходящие потоки магмы достигают даже поверхности, вызывая извержения вулканов.

Внутреннее ядро

Внутри жидкой оболочки находится внутреннее ядро. Это твердая сердцевина Земли, диаметр которой составляет 1220 километров — такой же размер у Харона, спутника-напарника Плутона. Эта часть ядра очень плотная — средняя концентрация вещества достигает 12,8–13г/см3, что в два раза больше густоты железа, и горячая — накал достигает знаменитых 5–6 тысяч градусов по Цельсию.

Высокое давление в центре Земли заставляет металл затвердевать при температурах, превышающих точку его кипения. При этом формируются необычные кристаллы, которые отличаются устойчивостью даже в обычных условиях. Считается, что внутреннее ядро представляет собой лес из многокилометровых кристаллов железа и никеля, которые направлены с юга на север. Для того чтобы проверить эту теорию, японские ученые потратили десять лет на создание особой алмазной наковальни — только в ней можно добиться такого давления и температуры, как в центре нашей планеты.

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

«Внутреннее» внутреннее ядро, или гипотетическая матрешка

Еще во время начальных исследований ядра при помощи сейсмических волн, геологи заметили необычное отклонение колебаний внутри ядра по направлению с востока на запад. Так как из-за своего вращения Земля шире на экваторе, чем на полюсах, сперва на это не обратили внимание. Но последующее изучение выявило, что центральная часть ядра может быть всего лишь очередной оболочкой.

Что представляет собой «внутреннее» внутреннее ядро? Скорее всего, оно состоит из тех же металлических кристаллов — но направленных уже не на север, а на запад. Пока что неясно, что вызывает такое расслоение. Однако ориентация кристаллов указывает на то, что тут не обошлось без гравитационных взаимодействий с Солнцем или Луной.

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

«Внутреннее» внутреннее ядро в строении Земли

Механизм формирования ядра

Ядром обладают все планеты Солнечной системы, как и полноценные, так и карликовые — от величественного газового гиганта Юпитера до отдаленной и холодной Седны. Параметры ядра разнятся от объекта к объекту — так, у Меркурия ядро занимает 60% массы и 80% объема планеты, когда радиус ядра Луны составляет скромные 350 километров от 1735 километров общего радиуса спутника.

Тем не менее создание ядра любого космического тела, даже звезды, обязано одному интересному гравитационному явлению — дифференциации недр. Когда планеты только начинают формироваться из газовых туч вокруг молодой звезды, их вещество собирается вокруг первичных ядер: больших камней, сгустков льда или пыли. Когда молодая планета набирает достаточную массу, в действие вступает гравитация, втягивающая массивные элементы вроде железа к центру объекта — тем самым более легкие вещества, как вот кремний или кислород, выталкиваются на поверхность.

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

Земля во время активной аккреции в представлении художника

Во время этих перемещений выделяется громадное количество энергии, из-за которой планета расплавляется, а гравитация придает ей характерную сферическую форму. Тем самым процесс перемещения тяжелых веществ ускоряется. Астероиды, масса которых недостаточна для плавления, так и остались кучками пыли и камней, сбитыми вместе.

Интересный факт — хотя уран является одним из самых тяжелых элементов в природе, он проигнорировал дифференциацию недр и практически полностью остался на поверхности планеты, в земной коре. Причиной этому является то, что уран встречается лишь в связке с другими, более легкими элементами. Они и послужили ему «спасательным кругом», который удержал радиоактивный металл наверху.

А все тяжелые элементы, которые ушли вглубь — в первую очередь железо и никель — сформировали центр планеты. Ядро Земли прошло весь долгий путь от пыли на орбите новорожденного Солнца до многослойного металлического шара — и сегодня оно греет и защищает нашу планету изнутри.

Источник

+52
  • 10
  • 16
  • 2
  • 2
Полина
созерцатель
  • Активность: 120k
  • Пол: Женщина
Полина созерцатель
Космос
Публикации месяца
15 фактов об Александре Македонском, которые не учат в школе
15 фактов об Александре Македонском, ...
3002 24
Жуткие факты из мира науки, которые настораживают современных учёных
Жуткие факты из мира науки, которые н...
3644 11
Загадочные артефакты, доказывающие существование развитых древних цивилизаций
Загадочные артефакты, доказывающие су...
3660 37
И ведь умели: 10 удивительных древних технологий, которые опережали время
И ведь умели: 10 удивительных древних...
2434 5
8 фактов о бесконечности, которые буквально взорвут ваш мозг
8 фактов о бесконечности, которые бук...
2846 19
23 факта о земле, которые вы не знали
23 факта о земле, которые вы не знали
1642 5
15 вещей, которые изменились до неузнаваемости
15 вещей, которые изменились до неузн...
1677 0
10 пропавших изобретений, которые могли бы изменить мир
10 пропавших изобретений, которые мог...
1480 9
10 «бесполезных» вещей, которые навсегда изменили нашу жизнь
10 «бесполезных» вещей, которые навсе...
1238 9
Тунгусское событие: тайна взрыва метеорита — гипотезы и расследования
Тунгусское событие: тайна взрыва мете...
2436 22

Показать комментарий

[[comment.formatted_mark_curval]]
[[comment.formatted_mark_curval]]
Афанасий Фет
ученик
  • Активность: 8124
  • Репутация: 34
  • Пол: Мужчина
Афанасий Фет ученик
3 года назад

Когда-то давно я тоже занимался сейсмическими исследованиями данных Кольской сверхглубокой скважины. Интересное было время!

+5
Генрих Наварра
мастер
  • Активность: 9010
  • Репутация: 105
  • Пол: Мужчина
Генрих Наварра мастер
3 года назад

Александр, гипотеза - это ведь не просто прокукарекать, а там хоть трава не расти, ее как-то обосновать надо)

+5
Николай
ученик
  • Активность: 5910
  • Репутация: 2
  • Пол: Мужчина
Николай ученик
3 года назад

В теории там душа планеты, человек.

+3

20 комментариев

Афанасий Фет
ученик
  • Активность: 8124
  • Репутация: 34
  • Пол: Мужчина
Афанасий Фет ученик
3 года назад

None

Показать комментарий

Когда-то давно я тоже занимался сейсмическими исследованиями данных Кольской сверхглубокой скважины. Интересное было время!

+5
Алексей Бездубков
злостный тролль
  • Активность: 14k
  • Репутация: -2196
  • Пол: Мужчина
Алексей Бездубков злостный тролль
3 года назад

Комментарий скрыт, потому что многим пользователям он не понравился.

Показать комментарий

Гипотеза, она и в Африке- гипотеза.
А вдруг Земля в центре полая?
А?

-9
Генрих Наварра
мастер
  • Активность: 9010
  • Репутация: 105
  • Пол: Мужчина
Генрих Наварра мастер Алексей Бездубков
3 года назад

None

Показать комментарий

Александр, гипотеза - это ведь не просто прокукарекать, а там хоть трава не расти, ее как-то обосновать надо)

+5
Борис Груберман
ученик
  • Активность: 4141
  • Репутация: 12
  • Пол: Мужчина
Борис Груберман ученик Алексей Бездубков
3 года назад

None

Показать комментарий

Александр, Бог создал Землю. А зачем ему пустота внутри ?
И вообще, как Кремлевские церковники во главе со Смарчком терпят эту науку ? Передать все денежные средства Гундяю, а он то уж знает куда их
пристроить !!!!!! ..... собрать бы книги все , да сжечь .....

-1
Рушан Мухамеджанов
злостный тролль
  • Активность: 10k
  • Репутация: -153
  • Пол: Мужчина
Рушан Мухамеджанов злостный тролль
3 года назад

None

Показать комментарий

слышал такую версию,что расплавленное ядерное топливо прожигает планету насквозь....до ядра,и вызывает необратимые изменения в его функционировании....

-1
Афанасий Фет
ученик
  • Активность: 8124
  • Репутация: 34
  • Пол: Мужчина
Афанасий Фет ученик Рушан Мухамеджанов
3 года назад

None

Показать комментарий

Рушан, насквозь не прожжет

0
Рушан Мухамеджанов
злостный тролль
  • Активность: 10k
  • Репутация: -153
  • Пол: Мужчина
Рушан Мухамеджанов злостный тролль Афанасий Фет
3 года назад

None

Показать комментарий

Victor, до ядра я имел в виду...) опять же,я не селен в данном вопросе...)

-1
Афанасий Фет
ученик
  • Активность: 8124
  • Репутация: 34
  • Пол: Мужчина
Афанасий Фет ученик Рушан Мухамеджанов
3 года назад

None

Показать комментарий

Рушан, и до ядра тоже. Во-первых, сила тяжести по направлению к центру линейно спадает до нуля. Во-вторых, подземные фильтраты быстро рассеют топливо, состоящее из урана, который охотно вступает в химические реакции с веществом.

0
Рушан Мухамеджанов
злостный тролль
  • Активность: 10k
  • Репутация: -153
  • Пол: Мужчина
Рушан Мухамеджанов злостный тролль Афанасий Фет
3 года назад

None

Показать комментарий

Victor, как утверждает специалист по радиационной химии,с 50-летним опытом работы в данной области,это не так...тем более,что расплав ЯТ не является ураном...и да,до ядра может и не протечет,но та прослойка между ядром и мантией,или корой Земли приобретет иные свойства,что может негативно сказаться на всем.я повторю-я не спец...но покажите мне,кто щаз спец...только представители старой школы кто еще жив,но их никто не слушает,так как везде "свои" люди....бездари и неучи...

-1
Афанасий Фет
ученик
  • Активность: 8124
  • Репутация: 34
  • Пол: Мужчина
Афанасий Фет ученик Рушан Мухамеджанов
3 года назад

None

Показать комментарий

Рушан, зато я спец.

-2
Рушан Мухамеджанов
злостный тролль
  • Активность: 10k
  • Репутация: -153
  • Пол: Мужчина
Рушан Мухамеджанов злостный тролль Афанасий Фет
3 года назад

None

Показать комментарий

Victor, я рад за Вас!)

-1
Генрих Наварра
мастер
  • Активность: 9010
  • Репутация: 105
  • Пол: Мужчина
Генрих Наварра мастер Рушан Мухамеджанов
3 года назад

None

Показать комментарий

Рушан, не надо быть семи пядей во лбу и спецом старой школы, достаточно элементарного здравого смысла. Что есть ядерное топливо? двуокись 235-го урана в трубках из нержавейки, т.н., ТВЭЛы. Ну, расплавилось все это хозяйство, получился расплав с Т под 2тыс. градусов, тысяча тонн. Ну, проплавит эта масса пару-тройку метров грунта и остынет к чертовой матери, какой, к Аллаху, центр Земли? Или думаешь, что в расплаве будет продолжаться ядреная реакция, особенно после того, как он перемешается с десятком-другим кубов грунта?)

+1
Рушан Мухамеджанов
злостный тролль
  • Активность: 10k
  • Репутация: -153
  • Пол: Мужчина
Рушан Мухамеджанов злостный тролль Генрих Наварра
3 года назад

None

Показать комментарий

Генрих, лична я-ничего не думаю,так как в подобных вещах не смыслю ни хрена..) есть спецы,которые должны разбираться...а чтобы разбираться-нужно изучать...но это нахрен никому не нужно...раньше,когда хатели обеспечить ядерный паритет,изучали не хило...такие опыты проводили-нонешним и не снилось...это я знаю точно...все полученные знания прямые и косвенные легли в учебники(не школьные).....или в справочники...вот возможности широкава,гражданскава применения тех знаний использованы не были,к сожалению...спецы данной отрасли юридическай национальности,эмигрировав,смогли полученные знания(патенты и авторские свидетельства) успешно реализовать....те же,кто остался-доживают в нищете...а теории,они и остаются теориями,пока практически не докажутся....мои спецы утверждают,что ни фига расплавы ЯТ не остывают....тем более,учитывая их массу...и температуру...это Вам не чайник с чаем вскипятить и остывать оставить...)

-1
Андрей Макаров
ученик
  • Активность: 11k
  • Репутация: 42
  • Пол: Мужчина
Андрей Макаров ученик Афанасий Фет
3 года назад

None

Показать комментарий

Victor, я читал в каком-то номере "Физика горения и взрыва" гипотезу о "ядерном балансе" внутри Земли. Тяжёлые элементы, в т.ч. их изотопы, должны давно "осесть" под мантией в виде слоя. Толщина этого слоя является околокритической. Ибо чуть больше - развивается цепная реакция. Так вот, если хорошенько вдарить по земной коре астероидом, либо сосредоточенным многомегатонным ядерным взрывом, ударная волна достигнет слоя ядерного топлива и "обожмёт" его до сверхкритической плотности. В результате, планета может взорваться. Во всяком случае, жизни на ней долго не будет...

+1
Афанасий Фет
ученик
  • Активность: 8124
  • Репутация: 34
  • Пол: Мужчина
Афанасий Фет ученик Андрей Макаров
3 года назад

None

Показать комментарий

Андрей, не слышал такой теории. Но лучше не вдарять

+1
Андрей Макаров
ученик
  • Активность: 11k
  • Репутация: 42
  • Пол: Мужчина
Андрей Макаров ученик Афанасий Фет
3 года назад

None

Показать комментарий

Victor, да вроде логично всё. За 4,5 млрд. лет, конечно, должен произойти "рассев" по плотности веществ. Если уран норовит "всплыть", то есть другие делящиеся изотопы металлов - плутоний, торий и иже с ними. Давление немаленькое. Всё сходится!

+1
Афанасий Фет
ученик
  • Активность: 8124
  • Репутация: 34
  • Пол: Мужчина
Афанасий Фет ученик Андрей Макаров
3 года назад

None

Показать комментарий

Андрей, не уверен. Я сам немного занимался рассеянными изотопами в коре. Плутония не встречал, тория довольно много, но он не особо делится. Уран, как вы знаете, имеет два основных изотопа и сейчас преобладает тот, что не особенно любит делиться - без обогащения реакцию не запустить никакими вдарениями

+1
Андрей Макаров
ученик
  • Активность: 11k
  • Репутация: 42
  • Пол: Мужчина
Андрей Макаров ученик Афанасий Фет
3 года назад

None

Показать комментарий

Victor, Слава Создателю! Это замечательно, что не взорвёмся. Значит, погубим планету другими способами...

+1
Николай
ученик
  • Активность: 5910
  • Репутация: 2
  • Пол: Мужчина
Николай ученик
3 года назад

None

Показать комментарий

В теории там душа планеты, человек.

+3
Андрей Макаров
ученик
  • Активность: 11k
  • Репутация: 42
  • Пол: Мужчина
Андрей Макаров ученик
3 года назад

None

Показать комментарий

Не понимаем мы всей сказочной прелести, ибо живёт во вселенной А.Бесклубова - с полыми небесными телами и всемирным отталкиванием!

0

Показать комментарий

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

Курица под сыром⁠⁠
1164 7

Курица под сыром⁠⁠

Генерал погорячился: СССР не воевал в одиночку во время Второй Мировой войны
1294 37

Генерал погорячился: СССР не воевал в одиночку во время Второй Мировой войны

Мира или счастливая случайность
1163 42

Мира или счастливая случайность

10 знаменитых символов, первоначальный смысл которых известен немногим
1855 10

10 знаменитых символов, первоначальный смысл которых известен немногим

Лучшие портретные фотографии
1311 2

Лучшие портретные фотографии

Лавровый лист - сильный магнит удачи!
878 4

Лавровый лист - сильный магнит удачи!

Светло и просторно: минималистичный интерьер таунхауса в Бруклине
909 2

Светло и просторно: минималистичный интерьер таунхауса в Бруклине

5 популярных достопримечательностей в разных уголках планеты
839 2

5 популярных достопримечательностей в разных уголках планеты

5 Рецептов с авокадо
1175 0

5 Рецептов с авокадо

10 ошибок в общении, которые превратят в ссору любой разговор
943 0

10 ошибок в общении, которые превратят в ссору любой разговор

[[post.title]]

Последние публикации

Читать далее
9 волнующих тайн, раскрытых наукой совсем недавно

9 волнующих тайн, раскрытых наукой совсем недавно

1126 4
Марина
Удивительные теории о распространении болезней

Удивительные теории о распространении болезней

215 0
Марина
Топ невероятных фактов о космосе, поражающих воображение

Топ невероятных фактов о космосе, поражающих воображение

192 0
Марина
Любопытные парадоксы, над которыми вам придётся хорошенько подумать

Любопытные парадоксы, над которыми вам придётся хорошенько подумать

1078 4
Марина
Научные эксперименты, которые закончились трагически

Научные эксперименты, которые закончились трагически

1688 7
Марина
Загадки, которые учёные сумели разгадать

Загадки, которые учёные сумели разгадать

1920 4
Марина
23 факта о земле, которые вы не знали

23 факта о земле, которые вы не знали

1642 5
Марина

Читать далее

Рекомендуем

Читать далее
10 бьюти-советов, которые должны знать каждая женщина

10 бьюти-советов, которые должны знать каждая женщина

1340 0
Мария
25 собак, которые ведут себя странно даже для других собак

25 собак, которые ведут себя странно даже для других собак

838 9
Карина Рой
Твердый сыр в домашних условиях

Твердый сыр в домашних условиях

1529 5
Наталья Василенко
Три кита нашей кухни: вместительность, функциональность, комфорт

Три кита нашей кухни: вместительность, функциональность, комфорт

879 1
Марина
7 заблуждений про автомобили с турбодвигателями

7 заблуждений про автомобили с турбодвигателями

666 0
Александр

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]]