Одним із перших, хто припустив, що в центрі Землі існує область підвищеної щільності, був Генрі Кавендіш. Йому вдалося вирахувати масу та середню щільність планети і встановити, що вона значно більша, ніж щільність у порід
Ядро Землі є центральною, найглибшою частиною Землі, яка розташована під мантією планети.
Воно залягає на глибині 2900 км. Середній радіус сфери становить 3500 км. Температура на поверхні твердого ядра Землі досягає 6230±500 K (5960±500°C), у центрі щільність становить близько 12,5 т/м³, тиск – до 361 ГПа (3,7 млн атм). Маса ядра – 1,932 · 1024 кг. Речовина, із якої складається ядро Землі, розігріває тиск (гравітація).
Одним із перших, хто припустив, що в центрі Землі існує область підвищеної щільності, був Генрі Кавендіш. Йому вдалося вирахувати масу та середню щільність планети і встановити, що вона значно більша, ніж щільність у порід, що виходять на земну поверхню.
Інформації про ядро Землі дуже мало, навіть те, що є, отримано непрямими геофізичними або геохімічними методами. Поки неможливо взяти зразки речовини ядра. Його склад безпосередньо невідомий. Імовірно він складається із залізо-нікелевого сплаву з домішкою інших сидерофільних елементів.
У вчених, здається, з'явилося нове пояснення тому, чому земне ядро зберігає твердий стан, незважаючи на те, що його температура вища, ніж температура поверхні Сонця. Виявляється, це може бути пов'язане з атомною архітектурою кристалізованої залізної «кульки», розташованої в центрі нашої планети.
Дослідники припускають, що для земного ядра може бути властивий ніколи небачений досі атомний стан, який дозволяє йому витримувати неймовірні температури та тиск, характерні, згідно з розрахунками, для центру нашої планети. Якщо вчені мають рацію у цьому питанні, то це, можливо, допоможе вирішити ще одну загадку, яка не давала спокою багато десятиліть.
Група дослідників зі шведського Королівського технологічного інституту в Стокгольмі використовували Triolith – один із найпродуктивніших суперкомп'ютерів країни – для симуляції атомного процесу, який міг би відбуватися на глибині близько 6400 кілометрів під поверхнею землі. Як і у випадку з будь-яким іншим металом, атомні структури заліза здатні змінюватися під впливом зміни температури та тиску. При кімнатній температурі та при звичайному тиску залізо знаходиться в так званій фазі об'ємно-центрованої кубічної структури (ОЦК) кристалічних ґрат. Під високим тиском решітка переходить у гексагональну щільноупаковану фазу. Цими термінами описується розташування атомів усередині кристалічної решітки металу, які, своєю чергою, відповідають за міцність та інші його властивості, на зразок того, чи залишиться метал у цьому випадку у твердому стані чи ні.
Раніше вважалося, що твердий кристалізований стан заліза в земному ядрі пояснюється тим, що воно знаходиться в гексагональній щільно упакованої фазі кристалічної решітки, оскільки умови для ОЦК тут занадто нестабільні. Однак нове дослідження може вказувати на те, що середовище в центрі нашої планети насправді загартовує та ущільнює стан ОЦК, а не руйнує.
«В умовах земного ядра ОЦК грати заліза демонструють раніше небачену картину дифузії атомів. ОЦК-фаза проходить під девізом «що мене не вбиває, те робить сильнішим». Нестабільність здатна перервати ОЦК-фазу за низької температури, проте висока температура, навпаки, підвищує стабільність цієї фази», — каже провідний дослідник Анатолій Білоношко.
В якості аналогії підвищеної активності атомів в залізі в центрі Землі Білоношко наводить колоду карт, що тасуються, де атоми (представлені картами) можуть постійно і дуже швидко між собою перемішуватися під впливом підвищеної температури і тиску, але при цьому колода залишається єдиним цілим. І показники ці дуже вражають: у 3,5 мільйона разів вище за той тиск, що ми відчуваємо на поверхні, і приблизно на 6000 градусів Цельсія вища за температуру.
Дані, отримані за допомогою суперкомп'ютера Triolith, також показують, що до 96 відсотків (вище, ніж показували попередні розрахунки) від маси внутрішнього земного ядра, найімовірніше, саме на залізо. Частина, що залишилася, припадає на нікель та інші легкі елементи.
Ще одна загадка, яка може бути вирішена завдяки останнім дослідженням, полягає в тому, чому сейсмічні хвилі рухаються швидше між полюсами, а не через екватор. Це часто називають анізотропією. Дослідники кажуть, що особливості поведінки ОЦК грати в залізі під впливом екстремальних умов, властивих для центру Землі, можуть бути достатніми для великомасштабного ефекту анізотропії, що, у свою чергу, створює для вчених ще одне поле для досліджень у майбутньому.
Слід зазначити, що це припущення виведено з урахуванням безпосередньо взятих комп'ютерних симуляцій внутрішніх динамічних процесів Землі, і основі інших моделей результати підрахунків можуть відрізнятися. Доки ми не придумаємо, як опустити на таку глибину відповідні наукові інструменти, ми не зможемо зі стовідсотковою впевненістю говорити про правильність розрахунків. А враховуючи ту температуру та тиск, які там можуть мати місце, отримання прямих доказів активності ядра планети, можливо, для нас буде зовсім неможливим.
І все ж, незважаючи на складнощі, важливо продовжувати подібні дослідження, тому що як тільки ми зможемо більше дізнатися про те, що ж насправді відбувається всередині нашої планети, ми матимемо більше шансів на те, щоб дізнатися, що буде далі.
Чому земне ядро не остигає і залишається розігрітим до температури приблизно 6000 ° C протягом 4,5 млрд років? Питання вкрай складне, на яке до того ж наука не може дати на 100% точну зрозумілу відповідь. Однак для цього є об'єктивні причини.
Зайва таємничість
Зайва, так би мовити, таємничість земного ядра пов'язана із двома факторами. По-перше, ніхто достовірно не знає, як, коли і за яких обставин воно сформувалося, - відбувалося це під час формування протоземлі або вже на ранніх стадіях існування сформованої планети - все це велика загадка. По-друге, зразки із земного ядра дістати абсолютно неможливо - напевно, ніхто не знає з чого воно складається. Більш того, всі дані, які нам відомі про ядро зібрані за непрямими методами та моделями.
Чому ядро Землі залишається гарячим?
Щоб спробувати зрозуміти чому земне ядро не остигає протягом такого тривалого часу, потрібно для початку розібратися за рахунок чого воно нагрілося спочатку. Надра нашої як і будь-якої іншої планети неоднорідні, вони є відносно чітко розмежовані шари різної щільності. Але так було не завжди: важкі елементи повільно опускалися вниз, формуючи внутрішнє та зовнішнє ядро, легені – витіснялися на верх, утворюючи мантію та земну кору. Цей процес протікає гранично повільно та супроводжується виділенням тепла. Проте основною причиною нагріву було це. Вся маса Землі з величезною силою тисне на її центр, продукуючи феноменальний тиск приблизно 360 ГПа (3,7 млн атмосфер) в результаті чого почався розпад радіоактивних довгоживучих елементів, що містяться в залізно-кремнієво-нікелевому ядрі, що і супроводжувалося колосальними. .
Додатковим джерелом нагрівання служить кінетична енергія, що генерується в результаті тертя між різними шарами (кожен шар обертається незалежно від іншого): внутрішнього ядра із зовнішнім та зовнішнього з мантією.
Надра планети (пропорції не дотримані). Тертя між собою трьох внутрішніх шарів є додатковим джерелом нагрівання.
Виходячи з вище викладеного, можна дійти невтішного висновку, що Земля і зокрема її надра є самодостатньою машиною, яка сама себе опалює. Але завжди так природно продовжуватися не може: запаси радіоактивних елементів усередині ядра повільно зникають і більше не буде чому підтримувати температуру.
Воно остигає!
Взагалі процес охолодження вже почався дуже давно, але протікає він вкрай повільно - по частці градуса в століття. За приблизними підрахунками до охолодження ядра і припинення у ньому хімічних та інших. реакцій пройде щонайменше 1 мільярда років.
Коротка відповідь:Земля і, зокрема, земне ядро - це самодостатня машина, яка сама себе опалює. Вся маса планети тисне на її центр, продукуючи феноменальний тиск і тим самим запускаючи процес розпаду радіоактивних елементів, в результаті чого і виділяється тепло.
Я спробую пояснити на прикладі з тазиком.
Перша помилка – факти не збираються.
Вони дуже різнорідні і самі купуються в системи на різній відстані від центру пізнання, що історично склався. Це найважливіше. Наука не збирає факти під тазик, вона та підстроює під факти. Ви думаєте інакше і робите навпаки, це і є хибна думка, оскільки викидаєте ті факти, які неминуче суперечитимуть Вашому тазику, тобто просто не бачите цих фактів, ігноруєте їх.
Далі все залежить від стадії пізнання, знаходять безліч тазиків, ті, які накривають більшість фактів - сприймаються як відносно вірні і надалі використовуються як відносне знання, яке на практиці стає абсолютним знанням, а факти, які не потрапляють, увага на практиціоголошуються похибкою, наприклад 49%, 30% і т.д. до 0% (це відображення прогресу тазиків, що неможливе при тому мисленні, яке є у Вас). І Ви бачите тільки це, тому, що Вас так навчають у школі, що ці знання константа, це просто особливість методу навчання, Вас грубо кажучи постійно обманюють, кажучи те, що це знання абсолютно, а наука взагалі каже, що це знання щодо, це нормально, оскільки так влаштований наш мозок, він інакше не міг би навчатися, не наука недосконала, а наш мозок недосконалий. І тільки у вузькій спеціалізації мозок починає мислити абстрактними науковими поняттями, це і є фахівці, саме про це я говорив вище.
Але це практика, а наукова теорія, про яку ми говоримо поступово знаходячи все нові тазики, знаходить останній, в який вміщаються ВСІ факти з цієї групи на певній відстані, до цього тазики обзивались гіпотезами, а цей мегатазик, називається теорією (це стара класифікація, сьогодні всі гіпотези), і що найголовніше, він передбачає всі нові факти, які з'являються в певній групі, в певній відстані.
Ось у стадії мегатазика ми сьогодні знаходимося по більшості напрямків пізнання і те, що Ви наводите – це старі тазики, які більше не потрібні, оскільки вони неефективні, тобто відкидаються не факти, а тазики.
Тепер далі, як тільки ми осмислили одну групу фактів, у нас почала виднітись інша група фактів, що купуються на більш далекій відстані, ніж центр пізнання і які ми просто не могли виміряти і побачити до цього і будували гіпотези про них на основі фактів, що лежать. на кордонах, тобто була маса тазиків без практики, які більшою чи меншою мірою накривали сукупність непрямих фактів, які випливали з граничних для спостереження фактів. Поки не з'являвся тазик, який би пояснював їх усі, всі непрямі факти, яких ми можемо побачити, але можемо побачити їх взаємозв'язок як із відомими нам раніше фактами, і між собою. Цей тазик може повністю суперечити попередньому мегатазику, оскільки через відстань, закони, за якими купуються групи фактів, завжди різні, іноді протилежні.
Це, наприклад, теорії Ньютона (мегатазик) та Енштейна (новий непрямий мегатазик), вони протилежні і при цьому об'єктивні. Поступово через прогрес у найчастіше паралельному напрямку пізнання, ми вже починаємо бачити прямі факти, а не непрямі факти, тобто межа спостережуваного зростає і якщо Ви в курсі, то ВСЕ в ОТО експериментально сьогодні підтверджується, як тільки з'являється інструмент, який може це підтвердити, тобто спостережуваний, а чи непрямий факт.
Цей цикл нескінченний, в цьому запорука ефективності наукового методу пізнання, якщо ми не бачимо факт і не можемо його побічно знайти, то навіть не дивимося в його бік і не паримося, оскільки на практиці його неможливо використовувати. У цьому на відміну від віри, коли такий факт вигадується. Тобто питання чи є бог, наука каже не знаю теоретично, але в практиці каже - ні, але це відносне знання, щойно виникне факт у відомої області пізнання, ми повністю все переглянемо.
Ще важливий аспект - це передбачуваний, якщо з'явиться новий факт у групі фактів, які вже входять у добре вивчену групу фактів на певній відстані, який вже накрив мегатазик, теорія оголошується непрацюючою і наука повністю змінюється, старий мегатазик викидається, але при цьому не знаходиться старий викинутий звичайний тазик, який переміг мегатазик, оскільки він не відповідає безлічі старіших фактів, а робиться новий тазик, який може бути схожим на старі тазики та неспеціалісти починають кричати, що наука сама не знає чого хоче і всі наукові знання фуфло та вчені завжди брешуть. Це теж помилка через те, що ми мислимо аналогіями, мислимо схожостями, так влаштовані нейронні ланцюги.
Але ми не знаємо ці нові факти всередині відомої групи фактів є частиною нової групи фактів і вершиною айсберга або частиною старої групи.
Перший випадок – це ОТО, другий випадок – це наприклад теорія еволюції.
Саме тому ми в теорії завжди говоримо, що ми не знаємо нічого, ми не знаємо прав чи Ньютон або Дарвін, але на практиці ми говоримо, що так, вони мають рацію і об'єктивні і саме це викладається в школі, що ще більше заплутує школяра. Оскільки знайшли купу фактів, які спростовують як Ньютона, і Дарвіна, але вони виявилися з іншої групи фактів, переважно межі з-поміж них. Це називається уточнення теорії, наприклад у Дарвіна - це синтетична теорія еволюції, теорія переривчастої рівноваги і сучасна теорія еволюції, в якій є успадкування набутих ознак і т.д., що всі попередні заперечували і заперечували справедливо, масштабах був просто інший.
МОСКВА, 12 лютого - РІА Новини. Американські геологи заявляють, що внутрішнє ядро Землі не могло виникнути 4,2 мільярда років Землі в тому вигляді, в якому його уявляють вчені сьогодні, оскільки це неможливо з точки зору фізики, йдеться в статті, опублікованій в журналі EPS Letters.
Якщо ядро юної Землі повністю складалося з чистої, однорідної рідини, то тоді внутрішнє ядерце не повинно існувати в принципі, так як ця матерія не могла охолонути до тих температур, при яких його формування було можливе. Відповідно, в такому випадку ядро може бути неоднорідним за складом, і постає питання, як воно стало таким. У цьому полягає відкритий нами парадокс", - розповідає Джеймс ван Орман (James Van Orman) з університету Кейс Вестерн Резерв у Клівленді (США).
У далекому минулому ядро Землі було повністю рідким, а не складалося не з двох чи трьох, як сьогодні припускають деякі геологи, шарів - внутрішнього металевого ядра і оточуючого його розплаву із заліза та легших елементів.
У такому стані ядро швидко охолоджувалося і втрачало енергію, що приводило послаблення магнітного поля, що виробляється ним. Через деякий час цей процес досяг певної критичної точки, і центральна частина ядра "заморозилася", перетворившись на тверде металеве ядерце, що супроводжувалося сплеском і зростанням у силі магнітного поля.
Час цього переходу вкрай важливий для геологів, тому що воно дозволяє приблизно оцінити, з якою швидкістю ядро Землі остигає сьогодні і як довго проіснує магнітний "щит" нашої планети, що захищає нас від дії космічних променів, а атмосферу Землі - від сонячного вітру.
Геологи з'ясували, що перевертає магнітні полюси Землі.Швейцарські і датські геологи вважають, що магнітні полюси періодично змінюються місцями через незвичайні хвилі всередині рідкого ядра планети, що періодично перебудовують його магнітну структуру при русі від екватора до полюсів.Зараз, як зазначає Ван Орман, більшість вчених вважає, що це сталося в перші миті життя Землі завдяки феномену, аналог якого можна зустріти в атмосфері планети або в газових автоматах у ресторанах швидкого харчування.
Фізики досить давно виявили, що деякі рідини, у тому числі вода, залишаються рідкими при температурах, помітно менших від точки замерзання, якщо всередині немає домішок, мікроскопічних кристаликів льоду або потужних коливань. Якщо її легко збовтати або опустити в неї порошинку, тоді така рідина майже миттєво замерзає.
Щось схоже, на думку геологів, сталося приблизно 4,2 мільярда років тому всередині ядра Землі, коли його частина раптово кристалізувалася. Ван Орман та його колеги спробували відтворити цей процес, використовуючи комп'ютерні моделі надр планети.
Ці розрахунки несподівано показали, що внутрішнє ядро Землі має існувати. Виявилося, що процес кристалізації його порід сильно відрізняється від того, як поводяться вода та інші надохолоджені рідини — для цього потрібна величезна різниця температур, більше тисячі кельвінів, і значні розміри "пилинки", діаметр яких повинен становити близько 20-45 кілометрів.
Внаслідок чого найбільш вірогідні два сценарії - або ядро планети мало замерзнути повністю, або воно досі мало залишитися повністю рідким. І те, й інше не відповідає дійсності, тому що у Землі дійсно є внутрішнє тверде та зовнішнє рідке ядро.
Іншими словами, відповіді на це питання вчені поки що не мають. Ван Орман та його колеги пропонують усім геологам Землі замислитися, як досить великий "шматок" заліза міг сформуватися в мантії планети і "потонути" в її ядрі, або знайти якийсь інший механізм, який би пояснював, як воно розділилося на дві частини.
Loading...