Внутреннее и внешнее ядро Земли

Существование твердого ядра внутри нашей планеты было обнаружено, благодаря отражению от него сейсмических волн. Чувствительные приборы сейсмографов зафиксировали волны, оттолкнувшиеся от границ внутренней твердой поверхности земного ядра. Впервые об этом стало известно в 1936 году, от Инги Леманн, исследовательницы из Дании, а впоследствии граница была названа ее именем. Вскоре после обнаружения твердой внутренней структуры планеты, появилась гипотеза о высоком содержании в ядре железа, что было научно доказано в 1971 году.

Как изучают ядро Земли?

Практически любой шарообразный космический объект может иметь внутри ядро, иногда с простой, а чаще всего — с многослойное структурой. Внутри громадных небесных тел молекулы различных металлов могут значительно изменять наиболее свойственные им признаки, разрастаясь в кристаллы гигантских размеров. Одновременно они могут превращаться в жидкие формы, активно генерирующие электрическую энергию. Для астрофизической науки подобные метаморфозы внутреннего и внешнего ядер планеты представляются аномальными явлениями. Однако, без всех этих превращений внутри Земли, жизнь на ней могла и не возникнуть.

Изучать внутреннее устройство Земли, располагая современными техническими возможностями, представляется непростой задачей. Удалось измерить расстояние от его верхней оболочки до поверхности планеты, оно составляет 2,9 тысячи километров. Геологическая разведка пока не может бурить скважины до подобных глубин. Кроме того, температура раскаленного ядра проникает в нижние слои породы. Зонд, опущенный в Кольскую скважину, на глубине 12-ти километров показал значение, несовместимое с жизнью человека, которое равно 220-ти градусам выше нуля. Пока технологически сложно изготавливать чувствительную аппаратуру, которая может не только точно работать при таких температурах, но и возвращаться из скважин в первоначальной сохранности.

Схема движения сейсмических волн
Схема движения сейсмических волн

Обнадеживающие перспективы по устройству сверхглубоких скважин наталкиваются на необходимость преодоления литосферы, за которой лежит раскаленная мантия. Она состоит из металлов, расплавленных до пластичного состояния. Совсем недавно рассматривался научный проект, который предлагал небольшому зонду, размером с футбольный мяч, добраться до середины Земли. Если бы удалось изобрести материал, выдерживающий на протяжении какого-то времени температуру вулканической массы, расплавленной до показателей в +2-3 тысячи градусов, то такой аппарат мог бы всего за несколько дней попасть в ядро, вместе с потоком пластичного металла. Однако технологии производства супер материалов пока не достигли таких возможностей, и проект остался на бумаге.

Совершенствование методов изучения земного ядра по-прежнему остается в ведении сейсмологов. Любые сильные колебания поверхностного слоя Земли, такие как землетрясения, вулканическая деятельность или испытания мощных бомб, сначала расходятся по верхней оболочке планеты, а затем достигают глубоких недр. Подобно преломлению волн света, при их прохождении через стекло, колебания преодолевают твердую оболочку ядра. По характерным показателям силы и направления сейсмических волн, ученые в настоящее время могут рассчитывать величину и плотность ядра с достаточной точностью.

кольская сверхглубокая скважина
Кольская сверхглубокая скважина

Существуют и побочные геологические признаки состояния земного ядра. Так, по состоянию магнитного поля планеты можно проследить динамику вращения ее плазменной сердцевины. Такая возможность случайно представилась, когда в работе телескопа Хаббл, находящегося на околоземной орбите, возникли перебои. При этом астрофизики смогли обнаружить изменения в направлении расплавленных потоков, оказывающих влияние на положение магнитных полюсов планеты.

Строение ядра Земли

Желание знать о собственном космическом доме как можно больше информации заставляет ученых находить методы изучения невидимого ядра Земли. На сегодняшний момент известно, что внутренняя масса планеты занимает около 15 % от всего объема. При этом, его масса определена в количестве 30 % от земной, что говорит о большой плотности вещества, из которого состоит ядро. Диаметр внутреннего тела составляет 7 тысяч километров, превосходя не только спутник, но даже соседнюю планету Марс. Ядро не однородно по своему составу, в нем имеется внутренняя часть, вращение которой происходит в обратном направлении, по отношению к его внешней оболочке.

Строение Земли
Строение Земли

Современные представления о структуре ядра позволяют видеть его, как взаимное динамичное вращение внутренней и внешней частей, которые двигаются в противоположных направлениях вокруг земной оси. Одно из них происходит с востока на запад, а другое, соответственно, навстречу. Температуру внутри планетарного ядра ученые оценивают близкой к 6-ти тысячам градусов. Высокая энергия, поддерживающая большую раскаленность ядра, примерно такую же, как у светила, обеспечивается не только ядерными реакциями, но и большой силой гравитационного сжатия. Известно, что оно может превышать давление в атмосферных слоях в 3,5 миллиона раз. В свою очередь, сила сжатия в ядре служит ускорителем для большей продуктивности ядерных реакций.

Внешнее ядро

Прямо под мантией находится внешний слой планетарного ядра, занимающего пространство на глубинах от 2,3 до 2,9 километров. Оно состоит из такого же расплавленного металла, как и более глубокие субстанции. Высокая температура и недостаточная плотность для образования металла позволяют ему оставаться в виде огромных жидких кристаллов. В этой внешней структуре происходит закручивание энергетических потоков, действующих под воздействием вращения планеты вокруг своей оси.

Оказалось, что Земле очень повезло с существованием у нее жидкой верхней оболочки ядра, так как она отвечает за состояние магнитного поля. Оно служит самым важным условием поддержания жизни всех биологических организмов на планете, потому что представляет собой своеобразный щит, способный задерживать солнечный ветер и другие космические частицы с опасными зарядами. Оказалось, что главной причиной выживания организмов стала работа магнитного поля, порожденного динамикой частиц железа и никеля внутри планеты. Периодический выход вулканических пород происходит в результате перегрева восходящих потоков расплавленной магмы, находящихся во внешней оболочке ядра.

Слои Земли
Слои Земли

Внутреннее ядро

Самой плотной частью ядра является его внутренняя часть, которая представляет собой сильно сжатую сердцевину, с диаметром 1220 километров. Огромная плотность густого металла превышает концентрацию молекул железа в 2 раза. Вещество раскалено здесь до 5-6 тысяч градусов, что сопоставимо с температурой на поверхности Солнца. Несмотря на высокие температуры, превышающие точки плавления многих металлов, вещество все-таки твердеет из-за огромного давления среды. В результате образуются достаточно устойчивые и сложные по форме кристаллы вещества. Моделирование строения внутренней полости планеты позволило японским исследователям утверждать, что густой лес из многочисленных кристаллов в ядре имеет строгое направление верхушек с южной стороны на север.

Самое «внутреннее» ядро

Гравитационные взаимодействия между планетами, Солнцем и спутниками вызывают различные колебания в направлении кристаллов ядра. Некоторые из них могут быть направлены с востока на запад, составляя еще одно внутреннее ядро. Такие выводы были сделаны с помощью геологических наблюдений за сейсмическими сигналами, которые иногда показывали отклонения от обычных данных. Также на выводы повлияла особенность строения планеты, имеющей эллиптическое расширение в области экватора.

Самое «внутреннее» ядро
Самое «внутреннее» ядро

Как формировалось ядро Земли?

Солнечным сердцем наделены все планеты системы, от карликовых до крупных газовых гигантов. Процентное соотношение ядра к внешней оболочке меняется в зависимости от возраста и величины небесного тела. Их возникновение начинается в среде туч из газа, которые сопровождают звезды. Газовые сгустки поначалу скапливаются вокруг ледяных или каменных глыб, притягивая все больше космической пыли. По мере нарастания объема нового космического объекта, увеличивается его гравитация, под воздействием которой к центральной части начинают собираться наиболее тяжелые вещества, выталкивая газы на поверхность. Таким образом, никель, железо и другие металлы оказываются внутри, а кислород — в наружной атмосфере. Глобальное перемещение химических веществ в рамках гравитации вызывает образование энергии, раскаляющей ядро до состояния плазмы и придающей небесному телу все более сферический облик. Многослойный шар, рожденный солнечной энергией, путем динамики веществ и гравитации, в итоге превращается в защищенную и теплую планету.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить
Adblock
detector