В строении
каждой планеты предусмотрено ядро. В большинстве случаев оно многослойное. Это
своеобразный фундамент для шарообразного небесного тела. Вещества, находящиеся
в составе ядра, обладают необычными свойствами. К примеру, железо, которое
находится на огромнейшей глубине в центральной части планеты, может
преобразовываться в кристаллы либо находиться в жидком состоянии.
Ядро́ Земли́ — центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы — 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура в центре ядра Земли достигает 5000 С, плотность около 12,5 т/м³, давление до 361 ГПа (3,7 млн атм). Масса ядра — 1,932·1024 кг.
Известно о ядре очень мало — вся информация получена косвенными геофизическими или геохимическими методами. Образцы вещества ядра недоступны.
Что такое ядро Земли
Это наиболее глубоко расположенная центральная часть земного шара находящаяся под мантией нашей планеты состоящая в основном из железного и никелевого сплава. При этом оно состоит из двух слоев.
Процедура изучения свойств и состав ядра — задача не из легких, так как оно находится на глубине в 2900 км. Опускаясь в недра планеты, с каждым километром увеличивается температура, из-за чего электронные приборы и техническое оборудование выходят из строя.
Пройдя сквозь литосферу, следует преодолеть слой раскаленной мантии. Самое глубокое бурление к центру нашей планеты было создано на Кольском полуострове еще в 1991 году. Глубина этой скважины составляет 12 262 метров, а температура здесь превышает 200°С. В 2000 году был разработан проект зонда, с помощью которого можно было бы изучить недра Земли. Но для создания этого прибора необходимо взорвать несколько ядерных бомб, после чего залить туда большое количество жидкого металла. Кроме этого, в основе зонда должен быть материал, способный выдержать температуру в +2000°-+3000°С.
Все
известные параметры центральной части Земли были получены в результате
наблюдений за изменениями сейсмической волны. Также ученые следят за магнитным
полем, что позволяет исследовать вращение ядра.
Общая структура планеты Земля
Время начала кристаллизации внутреннего ядра оценивается в 2 миллиарда лет тому назад.
Сейсмические исследования свидетельствуют, что во внутреннем ядре фиксируется анизотропия скоростей сейсмических волн: скорость распространения продольных волн на 3-4 % больше вдоль полярной оси, нежели в экваториальном плане.
Симптомы тревожного открытия
В июне 2022 года учёные из Университета Южной Калифорнии (USC) после нескольких замеров установили, что скорость вращения Земли и её внутреннего ядра не только различаются, но у внутреннего ядра она то возрастает, то замедляется. После замедления, случившегося в 90-х, будто бы ознаменовав начало нового тысячелетия, ядро начало стремительно разгоняться. Новость обеспокоила научную общественность. Здесь нужно сделать пояснения, зачем вообще изучать это ядро.
На первый взгляд, земные недра — что-то не менее далёкое от человечества, чем Луна. Есть ядро, мантия, земная кора — об этом рассказывали в школе. Исследованием недр занимаются специальные учёные, ну и пусть себе занимаются. Тем не менее от ядра напрямую зависит жизнь на Земле, и совсем не случайно лучшие умы бьются над разгадкой его тайны, если угодно — кода. Добраться до центра Земли в самом прямом смысле этого слова пытаются с XIX века, начав рыть Бингем-Каньон в США и докопались до глубины в 1,2 километра. Ещё одно самое глубокое рукотворное место, куда может спуститься человек, — золотодобывающая шахта Тау-Тона в Южной Африке. Её глубина составляет 3,9 километра. Однако, по словам экспертов, все эти глубины — не более чем царапинки на яичной скорлупе и до «желтка» ещё никто не добрался.
Тайна ядра Земли
В середине XX века сразу в двух сверхдержавах — США и СССР — стартовали программы по экстремальному освоению недр. Своеобразная антикосмическая программа. В эти проекты вкладывались колоссальные средства, миллиарды, и в конце концов СССР оставил Америку далеко позади. В начале 60-х СССР запустил первую в мире комплексную научно-техническую программу по изучению недр Земли. Тогда и родился проект Кольской сверхглубокой, к которому привлекли 16 научно-исследовательских институтов.
Нашли точку на Балтийском щите, через которую кратчайшим путём можно докопаться до ядра. Но что-то пошло не так — за 19 лет углубились на 12 километров, угробили кучу техники, привлекли внимание сектантов, считавших, что советские люди докопались до логова дьявола (в скважине действительно происходило нечто странное). В итоге попали в Книгу рекордов Гиннесса, проект закрыли, а рабочим ещё много лет выплачивали зарплату по специальной программе. На сегодняшний день это самая глубокая скважина в мире, она запаяна и является памятником человеческим амбициям.
Ни до каких особых тайн не докопались, кроме того, что на глубине в 5 километров залегает лунный грунт и что температура стремительно растёт пропорционально погружению. Параллельно исследования недр велись другим способом — нехирургическим и принёсшим больше результата. Да и если докопаться до ядра, что пока невозможно в принципе, нет такого материала, который можно было опустить в самое пекло и зафиксировать данные.
Отзывы об исследовании ядра
Какую роль выполняет ядро Земли, имеющее, кстати, собственные ядра (там структура позамысловатее, чем у матрёшки)? Оно продуцирует 90% всего электромагнитного поля. Именно электромагнитное поле защищает Землю от солнечного ветра и космической радиации. Стоит ему ослабеть, как будет уничтожена вся атмосфера, а человечество вымрет. Именно поэтому на Марсе невозможно жить: электромагнитное поле Красной планеты слишком слабое, чтобы защитить жизнь. Теперь становится ясно, зачем учёным изучать ядро Земли. С определённой цикличностью меняются все его характеристики — размер ядра, плотность, температура и скорость. Вероятно, что все они влияют на интенсивность магнитного поля, а значит, в ближайшей перспективе — на самочувствие людей, а в отдалённой — на жизнь в принципе.
Различия в скорости вращения нашей планеты и механизмах движения ядра Земли зафиксировали ещё во время ядерных испытаний в 1969–1974 годы прошлого века. Тогда США и СССР вовсю тестировали ядерное оружие. Американские сейсмологи фиксировали все данные, в том числе — резонанс от взрывов, уходящий в недра Земли. Во время одного из ядерных испытаний на Новой Земле (там работал СССР, США — на острове Амчитка), земное ядро неожиданно «отбило пас» — волна от взрыва вернулась назад. Военный сейсмограф LASA, установленный в штате Монтана, зафиксировал резонанс, и с этого момента учёные получили возможность в режиме реального времени получать информацию о скорости вращения ядра.
Выяснилось, что с 1969 по 1971 год ядро вращалось медленнее, чем поверхность Земли, а в 1971–1974 годах — быстрее поверхности. В 90-х, как уже было сказано, ядро снова замедлилось, а в 2000-х ускорилось и продолжает разгоняться. Учёным пока не ясно, чем вызваны такие колебания, но, по одной из версий, причина может быть либо эволюционного характера, либо техногенного (нужно быть наивным, чтобы поверить в то, что испытание ядерного оружия проходит без последствий). Причина также может носить смешанный характер, тем более что человек со всеми его технологиями — часть эволюции.
Сколько времени осталось до катастрофы
В июне 2022 года калифорнийские учёные выяснили, что длина суток на Земле меняется плюс-минус 0,2 секунды каждые шесть лет именно из-за ускорения скорости вращения ядра. Сейчас они пытаются выяснить, какие ещё последствия может нести за собой ускорение ядра и замедлится ли оно когда-нибудь. Для этого проводят дополнительные сейсмические замеры.
В этой истории есть подводные камни. В конце 90-х доцент из Университета Лидса Фил Ливермор удивился, когда трио спутников Swarm зафиксировало признаки стремительно движущейся реки расплавленного металла во внешнем ядре Земли. Находится она под Сибирью, а движется в сторону Европы. И этот поток тоже ускоряется и к тому же расширяется — с 2000 года его ширина увеличилась до 420 километров. В год он продвигается на 45 километров, и это быстрее, чем типичная скорость ядра Земли, и в тысячи раз быстрее скорости движения тектонических плит. Ответить на вопрос, почему поток ускоряется, учёные также не могут. Вместе с этим скорость дрейфа Северного магнитного полюса за последние 20 лет увеличилась почти в четыре раза и составила 55 километров в год. Одновременно сильно ослабевает планетарное магнитное поле, о котором уже говорилось.
Интересно, что некоторые необратимые изменения почти синхронно произошли на Марсе, Солнце, Луне, Юпитере. Учёные считают, что, даже не выяснив до конца механику вращения ядра Земли, можно сделать выводы о глубинной связи между происходящими процессами. Некоторые обращают внимание на то, что каждые 12 000 лет Земля попадает в зону действия повышенного космического излучения, которое влияет на ядро планеты, дестабилизируя его. Так, 12 800 лет назад случилась одна из крупнейших катастроф, погубившая множество древних видов животных и растений, уничтожившая большую часть человечества (под корень была испепелена культура кловис, доминировавшая в Северной Америке) и сильно изменившая ландшафт. Интересно, что корни легенды об Атлантиде и библейском потопе, по мнению некоторых исследователей, идут именно оттуда.
А сейчас нужно сделать глубокий вдох и выдохнуть. Да, уже сейчас мы можем наблюдать за стремительным изменением климата, катастрофическими цунами и торнадо, возникновением новых болезней, и возможно, что это всё — только предвестие грядущей катастрофы. В 2021 году произошла череда катаклизмов: лесные пожары в Якутии, землетрясение на Гаити, наводнения в Сочи, Крыму и Европе, извержение вулкана Кумбре-Вьеха на Канарах, таяние ледников Гренландии, засуха в Колорадо.
Ясно также, что ядро напрямую связано не только с земными процессами, но и с космическими. И если магнитное поле Земли перестанет защищать людей от космической радиации, Земля станет подобна Марсу.
Можно ли считать ядро Земли опасным?
Да, но только из-за деятельности человека
Да, оно опасно само по себе
Нет, не стоит считать, что оно опасно
Комментариев
Для комментирования авторизуйтесь!
Состав и структура
Несмотря на
сложности при исследовании центральной части нашей планеты, ученым удалось
выяснить физические параметры “сердца” земного шара. Основным материалом,
который образует центральный участок нашей планеты, является железо в жидком и
кристаллообразном виде. Ученые полагают, что в составе центра нашего небесного
тела находиться также никель.
Температура ядра Земли
Известно,
что самая глубокая центральная часть нашей планеты состоит из двух слоев:
внешнего жидкого и внутреннего твердого. При воздействии давления 3,3 млн
атмосфер, температура между ними колеблется в пределах +6000°-+6500°С. Это
горячее, чем на Солнце. Внешнее ядро горячее и не остывает, так как от него исходят мощные
потоки магмы, которые растекаются в стороны, приближаясь к поверхности мантии.
При трении между внешним слоем и центром Земли, температура повышается. Ввиду
этих процессов, “сердце” нашей планеты не остывает. Земля не успевает охлаждаться, ее
внутренний твердый слой образовывается из охлажденных, кристаллизованных
остатков железа. Ученые предполагают, что со временем, весь центральный участок
может стать твердым и это станет началом конца.
Радиус
Средняя окружность сферы ядра составляет 3500 км. Радиус внутренней твердой части равна 1300 км. Толщина верхнего жидкого слоя не превышает 2200 км.
Ссылки
Наблюдая за
гравитационным полем нашего небесного тела, ученые пришли к выводу что масса
земного шара составляет 5,9 секстиллионов тонн (5920). Плотность
поверхностного слоя меньше, чем общие средние показатели. Это говорит о том,
что в недрах планеты находятся твердые и плотные породы. Общий вес жидкого слоя
составляет 30% от массы всего шара.
Расстояние до ядра Земли
Достичь наиболее глубокий центральный участок небесного тела еще никому не удавалось. Лавы, извергающихся вулканов, плавятся на глубине 220-300 км, образование драгоценных пород (бриллиантов) происходит не ниже 500 км. Все, что находится глубже — это тайна. Однако, ученые нашли способ ответить на вопрос “Сколько километров до ядра Земли” с помощью сейсмологии.
Во время
землетрясений образуются мощные ударные волны по всей планете. Подобные
колебания должны проходить по всей территории земного шара. Но, если толчки от
землетрясений происходят на одной стороне планеты, то на противоположной —
колебательные волны подавляются. Исследовав эти данные, ученые пришли к выводу,
что S-волны реверберируют, сталкиваясь с твердым и жидким слоями.
После того,
как специалисты воссоздали карту движений колебательных волн, стало ясно, что
на расстоянии 3000 км находятся жидкие породы.
Состав ядра
Состав ядра непосредственно неизвестен, и может быть предположительно оценён из нескольких источников. Во-первых, видимо, наиболее близкими веществу ядра образцами являются железные метеориты, которые, представляют собой фрагменты ядер астероидов и протопланет. Однако железные метеориты не могут быть полностью эквивалентны веществу земного ядра, так как они образовались в гораздо меньших телах, а значит при других физико-химических параметрах.
С другой стороны, из данных гравиметрии известна плотность ядра, и это накладывает на его состав дополнительные ограничения. Так как плотность ядра примерно на 10 % меньше, чем плотность сплавов железо-никель, то предполагается, что ядро Земли содержит больше легких элементов, чем железные метеориты.
Наконец, состав ядра можно оценить, исходя из геохимических соображений. Если каким-либо образом рассчитать первичный состав Земли и вычислить, какая доля элементов находится в других геосферах, то тем самым можно построить оценки состава ядра. Большую помощь в таких вычислениях оказывают высокотемпературные и высокобарические эксперименты по распределению элементов между расплавленным железом и силикатными фазами.
О.Г. Сорохтин предложил гипотезу о составе внешнего ядра из так называемого «ядерного вещества», не существующего при нормальных условиях. «Ядерное вещество» представляет собой оксид одновалентного железа Fe2O. При давлении 250-300 ГПа «ядерное вещество» разлагается на железо и кислород, поэтому внутреннее ядро, давление в котором превышает упомянутое значение, состоит из железа с примесью никеля. По мнению Сорохтина, со временем оксиды железа из мантии Земли под действием силы тяжести опускаются в ядро, превращаясь в «ядерное вещество». При этом выделяется кислород, причём по мере уменьшения количества оксидов железа в мантии его выделяется всё больше. Часть этого кислорода поступает в атмосферу. До начала фанерозоя кислорода образовывалось крайне мало, затем увеличение его концентрации в атмосфере вызвало резкий всплеск развития жизни на Земле («кембрийский взрыв»). Но именно ещё большее увеличение парциального давления кислорода в атмосфере Земли через 500-600 миллионов лет (до значения порядка 0,5 МПа) вызовет глобальное потепление и вымирание всех живых организмов, а затем и полное выкипание океана задолго до превращения Солнца в красный гигант.
Магнитное поле
Известно,
что надежной защитой от радиационного воздействия Солнца является магнитное
поле. Оно генерируется благодаря жидкому слою железа и никеля. Кроме этого,
внешний слой “подогревает” мантию на столько сильно, что потоки магмы
извергаются вулканами. Активная магнитосфера стала залогом зарождения жизни на
земном шаре, в отличие от других небесных тел.
Внутреннее Ядро
Внутреннее Ядро
Общая структура планеты ЗемляВнутреннее ядро — самая глубокая геосфера Земли. Находится в твёрдом состоянии. О его существовании известно от преломлённых и отражённых продольных волн. Его масса — 9 675 1022 кг. Средняя плотность внутреннего ядра 12,85 г/см³. Плотность в центре ядра — 13,01 г/см³. Внутренне ядро открыла в 1936 г. датский геофизик И. Леманн.Время начала кристаллизации внутреннего ядра оценивается в 2 миллиард лет тому назад.Сейсмические исследования свидетельствуют, что во внутреннем ядре фиксируется анизотропия скоростей сейсмических волн: скорость распространения продольных волн на 3-4 % больше вдоль полярной оси, нежели в экваториальном плане.
.
.
Смотреть что такое «Внутреннее Ядро» в других словарях
Вероятно, одним из первых предположение о существовании внутри Земли области повышенной плотности высказал Генри Кавендиш, который вычислил массу и среднюю плотность Земли и установил, что она значительно больше, чем плотность, характерная для пород, выходящих на земную поверхность.
Существование было доказано в 1897 году немецким сейсмологом Э. Вихертом, а глубина залегания (2900 км) определена в 1910 году американским геофизиком Б. Гутенбергом.
Основоположник геохимии В. М. Гольдшмидт в 1922 году предположил, что ядро образовалось путём гравитационной дифференциации первичной Земли в период её роста или позже.
Альтернативную гипотезу, что железное ядро возникло ещё в протопланетном облаке, развивали немецкий учёный А. Эйкен (1944), американский учёный Е. Орован и советский учёный А. П. Виноградов (1960-е—70-е годы).
Кроме того В. Н. Лодочников и У. Рамзай предположили, что нижняя мантия и ядро имеют одинаковый химический состав — на границе ядро-мантия при 1.36 Мбар мантийные силикаты переходят в жидкую металлическую фазу (металлизованное силикатное ядро).
Литература
- Allegre, C.J., Poirier, J.P., Humler, E. and Hofmann, A.W. (1995). The Chemical-Composition of the Earth. Earth and Planetary Science Letters 134(3-4): 515—526. doi: 10.1016/0012-821X(95)00123-T.
- Treatise on Geochemistry, 2003, Volume 2 The Mantle and Core:
Partition Coefficients at High Pressure and Temperature K. Righter and M. J. DrakeExperimental Constraints on Core Composition J. LiCompositional Model for the Earth’s Core W. F. Mc Donough. - Partition Coefficients at High Pressure and Temperature K. Righter and M. J. Drake
- Experimental Constraints on Core Composition J. Li
- Compositional Model for the Earth’s Core W. F. Mc Donough.
- Geochemical Evidence for Excess Iron in the Mantle Beneath Hawaii Munir Humayun, Liping Qin, Marc D. Norman