Viens no pirmajiem, kas ierosināja, ka Zemes centrā ir paaugstināta blīvuma reģions, bija Henrijs Kavendišs. Viņam izdevās aprēķināt planētas masu un vidējo blīvumu un konstatēt, ka tas ir ievērojami lielāks par iežu blīvumu
Zemes kodols ir centrālā, dziļākā Zemes daļa, kas atrodas zem planētas apvalka.
Tas atrodas 2900 km dziļumā. Vidējais sfēras rādiuss ir 3,5 tūkstoši km. Zemes cietā kodola virsmas temperatūra sasniedz 6230±500 K (5960±500°C), centrā blīvums ap 12.5 t/m³, spiediens līdz 361 GPa (3.7 milj. atm). Serdes masa - 1,932·1024 kg. Vielu, kas veido Zemes kodolu, silda spiediens (gravitācija).
Viens no pirmajiem, kas ierosināja, ka Zemes centrā ir paaugstināta blīvuma reģions, bija Henrijs Kavendišs. Viņam izdevās aprēķināt planētas masu un vidējo blīvumu un konstatēt, ka tas ir ievērojami lielāks par iežu blīvumu, kas sasniedz zemes virsmu.
Par Zemes kodolu ir ļoti maz informācijas, pat pieejamā iegūta ar netiešām ģeofizikālām vai ģeoķīmiskām metodēm. Pagaidām nav iespējams ņemt serdes materiāla paraugus. Tās sastāvs nav tieši zināms. Domājams, ka tas sastāv no dzelzs-niķeļa sakausējuma ar citu siderofilu elementu piejaukumu.
Šķiet, ka zinātniekiem ir jauns skaidrojums, kāpēc Zemes kodols joprojām ir ciets, neskatoties uz to, ka tā temperatūra ir augstāka par Saules virsmu. Izrādās, ka tas varētu būt saistīts ar mūsu planētas centrā esošās kristalizētās dzelzs “bumbiņas” atomu arhitektūru.
Pētnieki norāda, ka Zemes kodolam varētu būt nekad agrāk neredzēts atomu stāvoklis, kas ļauj tam izturēt neticamo temperatūru un spiedienu, kas varētu rasties mūsu planētas centrā. Ja zinātniekiem ir taisnība šajā jautājumā, tas var palīdzēt atrisināt vēl vienu noslēpumu, kas mūs ir vajājis daudzus gadu desmitus.
Pētnieku komanda no Zviedrijas Karaliskā Tehnoloģiju institūta Stokholmā izmantoja Triolith - vienu no valsts jaudīgākajiem superdatoriem -, lai simulētu atomu procesu, kas varētu notikt aptuveni 6400 kilometrus zem zemes virsmas. Tāpat kā jebkura cita metāla gadījumā, arī dzelzs atomu struktūras var mainīties temperatūras un spiediena izmaiņu ietekmē. Istabas temperatūrā un normālā spiedienā dzelzs atrodas kristāla režģa tā sauktajā uz ķermeni centrētajā kubiskajā (bcc) fāzē. Augsta spiediena ietekmē režģis pārvēršas sešstūra formā cieši noslēgtā fāzē. Šie termini apraksta atomu izvietojumu metāla kristāla režģī, kas savukārt ir atbildīgi par tā stiprību un citām īpašībām, piemēram, vai metāls paliks cietā stāvoklī vai nē.
Iepriekš tika uzskatīts, ka cietais, kristalizētais dzelzs stāvoklis zemes kodolā ir izskaidrojams ar to, ka tas atrodas kristāla režģa sešstūra cieši iesaiņotā fāzē, jo bcc apstākļi šeit ir pārāk nestabili. Tomēr jauni pētījumi var liecināt, ka vide mūsu planētas centrā faktiski sacietē un blīvē bcc stāvokli, nevis iznīcina to.
"Zemes kodola apstākļos bcc dzelzs režģis uzrāda iepriekš nepieredzētu atomu difūzijas modeli. BCC fāze norisinās ar moto "kas mani nenogalina, padara mani stiprāku". Nestabilitāte var pārtraukt bcc fāzi zemā temperatūrā, bet augsta temperatūra, gluži pretēji, palielina šīs fāzes stabilitāti,” saka vadošais pētnieks Anatolijs Belonoško.
Kā analoģiju dzelzs atomu palielinātajai aktivitātei Zemes centrā Belonoško min jaukto kāršu kavu, kur atomi (ko attēlo kārtis) var pastāvīgi un ļoti ātri sajaukties viens ar otru paaugstinātas temperatūras un spiediena ietekmē. , bet klājs paliek vienots veselums. Un šie skaitļi ir ļoti iespaidīgi: 3,5 miljoni reižu augstāki nekā spiediens, ko mēs piedzīvojam uz virsmas, un aptuveni 6000 grādu pēc Celsija augstāka temperatūra.
Triolīta superdatora dati arī liecina, ka līdz pat 96 procentiem (vairāk nekā iepriekš veikti aprēķini) no Zemes iekšējā kodola masas, visticamāk, ir dzelzs. Atlikušo daļu veido niķelis un citi vieglie elementi.
Vēl viens noslēpums, ko var atrisināt ar jaunākajiem pētījumiem, ir iemesls, kāpēc seismiskie viļņi pārvietojas ātrāk starp poliem, nevis pāri ekvatoram. Šo parādību bieži sauc par anizotropiju. Pētnieki saka, ka bcc režģa uzvedība dzelzs ekstrēmos apstākļos Zemes centrā var būt pietiekama, lai radītu liela mēroga anizotropijas efektus, kas savukārt rada vēl vienu ceļu, ko zinātnieki var izpētīt nākotnē.
Svarīgi atzīmēt, ka šis pieņēmums ir iegūts, pamatojoties uz specifiskām Zemes iekšējo dinamisko procesu datorsimulācijām, un, pamatojoties uz citiem modeļiem, aprēķinu rezultāti var atšķirties. Kamēr mēs neizdomāsim, kā nolaist atbilstošos zinātniskos instrumentus līdz šādam dziļumam, mēs nevarēsim runāt ar simtprocentīgu pārliecību par aprēķinu pareizību. Un, ņemot vērā temperatūru un spiedienu, kas tur var pastāvēt, iegūt tiešus pierādījumus par planētas kodola darbību mums var būt pilnīgi neiespējami.
Un tomēr, neskatoties uz izaicinājumiem, ir svarīgi turpināt šādus pētījumus, jo, tiklīdz mēs varēsim uzzināt vairāk par to, kas patiesībā notiek mūsu planētas iekšienē, mums būs lielāka iespēja uzzināt, kas notiks tālāk.
Kāpēc zemes kodols nav atdzisis un 4,5 miljardus gadu saglabājies līdz aptuveni 6000°C temperatūrai? Jautājums ir ārkārtīgi sarežģīts, uz kuru turklāt zinātne nevar sniegt 100% precīzu un saprotamu atbildi. Tomēr tam ir objektīvi iemesli.
Pārmērīga slepenība
Pārmērīgais, tā sakot, zemes kodola noslēpums ir saistīts ar diviem faktoriem. Pirmkārt, neviens precīzi nezina, kā, kad un kādos apstākļos tā veidojusies - tas notika protozemes veidošanās laikā vai jau izveidojušās planētas pastāvēšanas sākumposmā - tas viss ir liels noslēpums. Otrkārt, ir absolūti neiespējami iegūt paraugus no zemes kodola - neviens precīzi nezina, no kā tas sastāv. Turklāt visi dati, ko mēs zinām par kodolu, tiek savākti, izmantojot netiešās metodes un modeļus.
Kāpēc Zemes kodols paliek karsts?
Lai mēģinātu saprast, kāpēc zemes kodols tik ilgu laiku neatdziest, vispirms ir jāsaprot, kas izraisīja tā sākotnējo uzsilšanu. Mūsu planētas, tāpat kā jebkuras citas planētas, iekšpuse ir neviendabīga, tie ir salīdzinoši skaidri norobežoti dažāda blīvuma slāņi. Bet tas ne vienmēr bija tā: smagie elementi lēnām nogrima, veidojot iekšējo un ārējo kodolu, bet vieglie elementi tika uzspiesti uz augšu, veidojot mantiju un zemes garozu. Šis process norit ārkārtīgi lēni, un to pavada siltuma izdalīšanās. Taču tas nebija galvenais apkures iemesls. Visa Zemes masa ar milzīgu spēku nospiež tās centru, radot fenomenālu spiedienu aptuveni 360 GPa (3,7 miljoni atmosfēru), kā rezultātā sabrūk ilgmūžīgie radioaktīvie elementi, kas atrodas dzelzs-silīcija-niķeļa kodolā. sāka rasties, ko pavadīja kolosālas siltuma emisijas.
Papildu sildīšanas avots ir kinētiskā enerģija, kas rodas berzes rezultātā starp dažādiem slāņiem (katrs slānis griežas neatkarīgi no otra): iekšējais kodols ar ārējo un ārējais ar apvalku.
Planētas iekšpuse (proporcijas netiek ievērotas). Berze starp trim iekšējiem slāņiem kalpo kā papildu apkures avots.
Pamatojoties uz iepriekš minēto, mēs varam secināt, ka Zeme un jo īpaši tās zarnas ir pašpietiekama iekārta, kas pati sevi silda. Bet tas, protams, nevar turpināties mūžīgi: kodolā esošās radioaktīvo elementu rezerves pamazām izzūd, un vairs nebūs ar ko uzturēt temperatūru.
Kļūst auksts!
Patiesībā dzesēšanas process ir sācies jau ļoti sen, taču tas norit ārkārtīgi lēni - grāda daļu gadsimtā. Pēc aptuvenām aplēsēm, paies vismaz 1 miljards gadu, līdz kodols pilnībā atdziest un ķīmiskās un citas reakcijas tajā beigsies.
Īsā atbilde: Zeme un jo īpaši tās kodols ir pašpietiekama iekārta, kas pati sevi silda. Visa planētas masa nospiež tās centru, radot fenomenālu spiedienu un tādējādi izraisot radioaktīvo elementu sabrukšanas procesu, kā rezultātā izdalās siltums.
Mēģināšu paskaidrot, izmantojot baseina piemēru.
Pirmā kļūda ir tā, ka netiek apkopoti fakti.
Tie ir ļoti neviendabīgi un paši grupējas sistēmās dažādos attālumos no vēsturiski izveidotā zināšanu centra. Tas ir vissvarīgākais. Zinātne nesavāc faktus bļodā, tā pielāgo baseinu faktiem. Jūs domājat savādāk un darāt pretējo, tas ir malds, jo jūs izmetat tos faktus, kas neizbēgami būs pretrunā ar jūsu baseinu, tas ir, jūs vienkārši neredzat šos faktus, jūs tos ignorējat.
Turklāt viss ir atkarīgs no izziņas pakāpes, tiek atrasti daudzi baseini, tie, kas aptver lielāko daļu faktu, tiek pieņemti kā relatīvi patiesi un pēc tam tiek izmantoti kā relatīvas zināšanas, kas praksē kļūst par absolūtām zināšanām, un fakti, kas nenonāk fokusā. uz praksi deklarēta kā kļūda, piemēram, 49%, 30% utt. līdz 0% (tas ir baseinu progresa atspoguļojums, kas nav iespējams ar jūsu domāšanu). Un jūs redzat tikai to, jo jums skolā māca šādi, ka šīs zināšanas ir nemainīgas, tās vienkārši ir mācību metodes iezīme, jūs, rupji sakot, pastāvīgi tiek maldināts, sakot, ka šīs zināšanas ir absolūtas, un zinātne kopumā. saka, ka šīs zināšanas ir relatīvas, tas ir normāli, jo tā darbojas mūsu smadzenes, tās citādi nevarētu mācīties, nevis zinātne ir nepilnīga, bet mūsu smadzenes ir nepilnīgas. Un tikai šaurā specialitātē smadzenes sāk domāt abstraktos zinātniskos jēdzienos, tie ir speciālisti, tieši par to es runāju iepriekš.
Bet tā ir prakse, un zinātniskā teorija, par kuru mēs runājam, pamazām atrod arvien jaunus baseinus, atrod pēdējo, kas satur VISUS faktus no dotās grupas noteiktā attālumā, pirms tam baseinus sauca par hipotēzēm, un šo megakoksu sauc par teoriju (šī ir veca klasifikācija, šodien viss ir hipotēzes), un galvenais, ka tā prognozē VISUS jaunos faktus, kas parādās noteiktā grupā, noteiktā attālumā.
Šodien mēs atrodamies megabaseinu stadijā lielākajā daļā zināšanu jomu, un tas, ko jūs citējat, ir veci baseini, kas vairs nav vajadzīgi, jo tie ir neefektīvi, proti, tiek atmesti nevis fakti, bet gan baseini.
Tagad tālāk, tiklīdz mēs aptvērām vienu faktu grupu, mēs sākām redzēt citu faktu grupu, kas grupējas lielākā attālumā nekā zināšanu centrs un ko mēs vienkārši nevarējām izmērīt un redzēt iepriekš un veidojām hipotēzes par tiem, pamatojoties uz robežu pamatā esošie fakti, tas ir, bez prakses bija baseinu masa, ko vairāk vai mazāk sedza netiešu faktu kopums, kas izrietēja no faktiem, kas robežojas ar novērošanu. Līdz parādījās baseins, kas izskaidros tos visus, visus netiešos faktus, kurus mēs neredzam, bet mēs varam redzēt to attiecības gan ar mums iepriekš zināmajiem faktiem, gan savā starpā. Šis baseins var būt pilnīgā pretrunā ar iepriekšējo megabaseinu, jo attāluma dēļ likumi, pēc kuriem tiek grupētas faktu grupas, vienmēr ir atšķirīgi, dažreiz pretēji.
Tās ir, piemēram, Ņūtona (megakoksa) un Einšteina (jaunā netiešā megakoksa) teorijas, tās ir pretējas un tajā pašā laikā objektīvas. Pamazām, pateicoties progresam nereti paralēlajā zināšanu virzienā, mēs jau sākam saskatīt tiešus, nevis netiešus faktus, tas ir, novērojamā robeža aug un, ja apzinies, tad vispārējā relativitātē VISS ir eksperimentāli apstiprināts šodien, tiklīdz parādās rīks, kas to var izdarīt, apstiprina, tas ir, novērots, nevis netiešs fakts.
Šis cikls ir bezgalīgs, tā ir zinātniskās izziņas metodes efektivitātes atslēga, ja mēs neredzam faktu un nevaram to atrast netieši, tad mēs pat neskatāmies tā virzienā un neuztraucamies, jo praksē tas ir nav iespējams to izmantot. Tas atšķiras no ticības, kad šāds fakts ir izdomāts. Tas ir, uz jautājumu, vai ir Dievs, zinātne teorētiski saka, ka nezinu, bet praksē saka nē, bet tās ir relatīvas zināšanas, tiklīdz kādā zināšanu jomā parādīsies fakts, mēs pilnībā visu pārdomāt.
Vēl viens svarīgs aspekts ir prognozējošs, ja faktu grupā, kas zināmā attālumā jau bija iekļauti labi izpētītā faktu grupā, kas jau ir nosegusi megakoksu, parādās jauns fakts, tad teorija tiek pasludināta par nederīgu un zinātne pilnībā mainās. , vecais megakoksa tiek izmests, bet nav vecs izmests parasts baseins, kas uzvarēja megabaseinu, jo tas neatbilst daudziem vecākiem faktiem, un tiek izgatavots jauns baseins, kas var būt LĪDZĪGS vecajiem baseiniem un nespeciālisti sāk bļaut, ka zinātne pati nezin ko grib un visas zinātnes zināšanas ir fufelis un zinātnieki Viņi vienmēr melo. Tā ir arī kļūda, jo mēs domājam pēc analoģijas, mēs domājam līdzībās, šādi tiek strukturētas neironu ķēdes.
Bet mēs nezinām, ka šie jaunie fakti zināmās faktu grupas ietvaros ir daļa no jaunas faktu grupas un, tā teikt, aisberga redzamā daļa vai daļa no vecās grupas.
Pirmais gadījums ir vispārējā relativitāte, otrs gadījums ir, piemēram, evolūcijas teorija.
Tāpēc teorētiski mēs vienmēr sakām, ka mēs neko nezinām, mēs nezinām, vai Ņūtonam vai Darvinam ir taisnība, bet praksē mēs sakām, ka jā, viņi ir pareizi un objektīvi un tieši to māca skolā , kas skolēnu mulsina vēl vairāk. Jo viņi atrada virkni faktu, kas atspēko gan Ņūtonu, gan Darvinu, taču tie izrādījās no citas faktu grupas, galvenokārt uz robežas starp tiem. To sauc par teorijas precizēšanu, piemēram, Darvina ir sintētiskā evolūcijas teorija, punktētā līdzsvara teorija un mūsdienu evolūcijas teorija, kurā ir iegūto īpašību pārmantošana utt., ko visi iepriekšējie noliedza un pareizi noliegts, mērogs vienkārši bija atšķirīgs.
MASKAVA, 12. februāris — RIA Novosti. Amerikāņu ģeologi apgalvo, ka Zemes iekšējais kodols nevarēja rasties pirms 4,2 miljardiem gadu tādā formā, kādā zinātnieki to iedomājas šodien, jo tas nav iespējams no fizikas viedokļa, teikts žurnālā EPS Letters publicētajā rakstā. .
"Ja jaunās Zemes kodols pilnībā sastāvētu no tīra, viendabīga šķidruma, tad iekšējam kodolam principā nevajadzētu pastāvēt, jo šī viela nevarēja atdzist līdz temperatūrai, kurā tā veidošanās bija iespējama. Attiecīgi šajā gadījumā kodols var būt būt neviendabīgam sastāvam, un rodas jautājums, kā tas tapa šāds. Tas ir mūsu atklātais paradokss,” saka Džeimss Van Ormens no Case Western Reserve universitātes Klīvlendā (ASV).
Tālā pagātnē Zemes kodols bija pilnīgi šķidrs un nesastāvēja no diviem vai trim slāņiem, kā tagad ierosina daži ģeologi, - iekšēja metāliska kodola un apkārtējā dzelzs un vieglāku elementu kausējuma.
Šajā stāvoklī kodols ātri atdzisa un zaudēja enerģiju, kas noveda pie tā radītā magnētiskā lauka pavājināšanās. Pēc kāda laika šis process sasniedza noteiktu kritisko punktu, un kodola centrālā daļa “sasala”, pārvēršoties par cietu metāla kodolu, ko pavadīja magnētiskā lauka pārsprieguma un stiprības palielināšanās.
Šīs pārejas laiks ir ārkārtīgi svarīgs ģeologiem, jo tas ļauj aptuveni novērtēt, ar kādu ātrumu šodien atdziest Zemes kodols un cik ilgi darbosies mūsu planētas magnētiskais “vairogs”, pasargājot mūs no kosmisko staru iedarbības, un Zemes atmosfēru no saules vēja.
Ģeologi ir atklājuši, kas apgriež Zemes magnētiskos polusŠveices un Dānijas ģeologi uzskata, ka magnētiskie stabi periodiski maina vietas neparastu viļņu dēļ planētas šķidrā kodola iekšpusē, periodiski pārkārtojot tās magnētisko struktūru, pārvietojoties no ekvatora uz poliem.Tagad, kā atzīmē Van Ormens, lielākā daļa zinātnieku uzskata, ka tas notika pirmajos Zemes dzīves mirkļos, pateicoties parādībai, kuras analogu var atrast planētas atmosfērā vai sodas automātos ātrās ēdināšanas restorānos.
Fiziķi jau sen ir atklājuši, ka daži šķidrumi, tostarp ūdens, paliek šķidri temperatūrā, kas ir ievērojami zemāka par sasalšanas punktu, ja iekšpusē nav piemaisījumu, mikroskopisku ledus kristālu vai spēcīgu vibrāciju. Ja jūs to viegli sakratat vai iemetat tajā putekļu plankumu, šāds šķidrums sasalst gandrīz acumirklī.
Kaut kas līdzīgs, pēc ģeologu domām, notika pirms aptuveni 4,2 miljardiem gadu Zemes kodolā, kad daļa no tā pēkšņi izkristalizējās. Van Ormans un viņa kolēģi mēģināja reproducēt šo procesu, izmantojot planētas interjera datormodeļus.
Šie aprēķini negaidīti parādīja, ka Zemes iekšējam kodolam nevajadzētu pastāvēt. Izrādījās, ka tā iežu kristalizācijas process ļoti atšķiras no tā, kā uzvedas ūdens un citi pārdzesēti šķidrumi - tas prasa milzīgu temperatūras starpību, vairāk nekā tūkstoti kelvinu un iespaidīgo “putekļu plankuma” izmēru. diametram jābūt apmēram 20-45 kilometriem.
Rezultātā, visticamāk, ir divi scenāriji - vai nu planētas kodolam vajadzēja pilnībā sasalt, vai arī tam joprojām bija jāpaliek pilnīgi šķidram. Abi ir nepatiesi, jo Zemei ir iekšējais cietais un ārējais šķidrais kodols.
Citiem vārdiem sakot, zinātniekiem vēl nav atbildes uz šo jautājumu. Van Ormans un viņa kolēģi aicina visus ģeologus uz Zemes padomāt par to, kā diezgan liels dzelzs “gabals” varētu veidoties planētas apvalkā un “nogrimt” tās kodolā, vai atrast kādu citu mehānismu, kas izskaidrotu, kā tā sadalās divās daļās. daļas.
Notiek ielāde...