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

Внешнее ядро

Внешнее ядро т однозначно определяет этот нормальный делитель.

Внешнее ядро обладает феноменальной особенностью скоростной характеристики — оно не пропускает поперечных сейсмических волн. Это свидетельствует об отсутствии здесь упругого сопротивления сдвигу. Иными словами, вещество, слагающее внешнее ядро, по отношению к сейсмическим волнам ведет себя, как жидкость. По-видимому, это вещество, находящееся в условиях высоких давлений и температур, не является жидкостью в обычном понимании, но обладает некоторыми ее свойствами.

Внутреннее строение Земли.

Вокруг него находится жидкое внешнее ядро радиусом 3450 км, состоящее из расплавленного вещества.

Поперечные волны ( 5-волны) не проходят через внешнее ядро, что свидетельствует о его жидком состоянии.

Согласно определению X, 0 ( П принадлежит Ф — внешнему ядру этого автомата, которое равно единице.

Описаны некоторые симметричные и несимметричные производные флуорубина, содержащие заместители во внешних ядрах. Они получаются на основе хиноксалинов, бензольное кольцо которых имеет атомы хлора, метальные или метоксильные группы. Обычно такие пигменты окрашены в желтый цвет, обладают более красноватым оттенком, чем незамещенный флуорубин, и не имеют особых преимуществ.

Механизм генерации квазидипольного геомагнитного поля был бы достаточно прост и эффективен, если бы во внешнем ядре Земли возникал тороидальный ток, а не магнитное поле. Тороидальный ток естественно генерировал бы азимутальное ( полоидальное) поле, которое мы и наблюдаем на поверхности Земли.

Далее будем рассматривать модель сферических ячеек с радиусом RQ, в которой рассматривается одно ядро с зарядом Z, а внешние ядра учитываются в модели ионной сферы через навязанные граничные условия на электростатический потенциал. Рассмотрим модель ТФ в ТФП.

Еще менее определенны данные о температуре ядра Земли, температуры здесь оценивают, основываясь на имею-о наличии фазового перехода от жидкого состояния ( внешнее ядро) к твердому ( субъядро) и сведениях о железо-никелевом составе ядра.

В разрезе ядра выделяются две границы — на глубинах 4980 и 5120 км, в связи с чем оно подразделяется на три элемента: 1) внешнее ядро ( слой Е) — от поверхности Вихерта — Гутенберга до границы на глубине 4980 км; 2) переходная оболочка ( слой F) — в интервале глубин 4980 — 5120 км; 3) субъядро ( слой G) — глубже 5120 км.

Взрывчатые вещества 2, 319 Винилхлорид 2, 289 Висмут 2, 314, 327 Витамины, растворимость 1, 401 Влажность воздуха 1, 348 — 349 Внешнее ядро Земли 2, 337, 339 Внутреннее ядро Земли 2, 337, 339 Внутренние переходные элементы 1, 176 Вода см. также Морская вода.

Одно из важных отличий твердых тел от жидких состоит в том, что твердые тела вследствие своей конечной жесткости могут находиться в состоянии сдвигового напряжения, тогда как жидкости — не могут. Внешнее ядро Земли должно быть жидким, так как сдвиговые волны ( S-волны) не проходят сквозь него.

При помощи капельной модели ядра ( в частности, полуэмпирической формулы Вайцзеккера) можно довольно точно описать механизм деления ядра. При соединении нейтрона с внешним ядром образуется составное ядро с энергией возбуждения, равной сумме кинетической энергии и высвобождающейся энергии связи нейтронов. Составное ядро за счет получаемой избыточной энергии начинает испытывать значительные колебания, результатом которых может стать гантеле-образная форма составного ядра.

Кроме того, доказано жидкое состояние внешнего ядра, в то время как постоянные магниты в жидком состоянии неизвестны и существование их отвергается теорией.

Гидросфера.

Важной особенностью Земли является большое количество воды, постоянно находящейся в разных пропорциях во всех трех агрегатных состояниях – газообразном (водяные пары в атмосфере), жидком (реки, озера, моря, океаны и, в меньшей степени, атмосфера) и твердом (снег и лед, главным образом в ледниках). Благодаря водному балансу общее количество воды на Земле должно сохраняться

Мировой океан занимает большую часть поверхности Земли (361,1 млн. км2 или 70,8% площади поверхности Земли), его средняя глубина составляет около 3800 м, наибольшая – 11 022 м (Марианская впадина в Тихом океане), объем воды 1370 млн. км3 , средняя соленость 35 г/л. Площадь современных ледников около 11% поверхность суши, которая составляет 149,1 млн км2 (» 29,2%). Суша поднимается над уровнем Мирового океана в среднем на 875 м (наибольшая высота 8848 м – вершина Джомолунгма в Гималаях). Считается, что существование осадочных пород, возраст которых (по данным радиоизотопного анализа) превосходит 3,7 млрд. лет, служит доказательством существования на Земле обширных водоемов уже в ту далекую эпоху, когда, предположительно, появились первые живые организмы. См. также ХИМИЯ ГИДРОСФЕРЫ.

На границе ядра и мантии Земли обнаружены гигантские резервуары кислородНа границе ядра и мантии Земли обнаружены гигантские резервуары кислород

Урок Внутренее строение ЗемлиУрок Внутренее строение Земли

Полая земля. Истинное строение нашей планеты.Полая земля. Истинное строение нашей планеты.

Образование ледников.

В области питания (аккумуляции) ледника снег превращается в фирн, а затем в лед, в результате чего происходит увеличение массы льда, переносимого в область абляции, где эта масса уменьшается в результате таяния, откалывания, испарения и сдувания снега ветром. Размеры ледников весьма разнообразны от менее 0,1 км2 до многих млн. км2. Например, ледниковый щит Антарктиды достигает почти 14 млн. км2, а его максимальная толщина превышает 4,7 км. Наиболее крупные айсберги, имеющие длину 170 км и объем до 5 тыс. км3, встречаются близ Антарктиды. В связи с изменением климата меняется и общая масса ледников.

Тропосфера

0 Это нижний слой, он же самый плотный. Именно сейчас вы находитесь в нем. Геономия, наука о строении Земли, занимается изучением данного слоя. Его верхний предел варьируется от семи до двадцати километров, при этом чем выше температура, тем шире слой. Если рассматривать строение Земли в разрезе на полюсах и на экваторе, то он будет заметно отличаться, на экваторе он гораздо шире

Что еще важного можно сказать о данном слое? Именно здесь происходит круговорот воды, формируются циклоны и антициклоны, генерируется ветер, если говорить обобщенно, то происходят все процессы, связанные с погодой и климатом. Очень интересное свойство, распространяющееся только на Тропосферу, если подняться на сто метров, то температура воздуха упадет примерно на один градус

За пределами данной оболочки закон действует с точностью наоборот. Есть одно место между тропосферой и стратосферой, где температура не меняется – тропопауза

Откуда мы знаем о земном ядре (видео 10) | Геологическая и климатическая история ЗемлиОткуда мы знаем о земном ядре (видео 10) | Геологическая и климатическая история Земли

Откуда мы знаем, что внутри Земли?Откуда мы знаем, что внутри Земли?

https://youtube.com/watch?v=4PTRyVVtH58

Наблюдаемые внеземные типы

Ниже представлены наблюдаемые типы планетных ядер.

Меркурий

До недавнего времени предполагалось, что в недрах Меркурия находится металлическое ядро радиусом 1800—1900 км, содержащее 60 % массы планеты, так как КА «Маринер-10» обнаружил слабое магнитное поле, и считалось, что планета с таким малым размером не может иметь жидкого ядра. Но в 2007 году группа Жана-Люка Марго подвела итоги пятилетних радарных наблюдений за Меркурием, в ходе которых были замечены вариации вращения планеты, слишком большие для модели с твёрдым ядром. Поэтому на сегодняшний день можно с высокой долей уверенности говорить, что ядро планеты именно жидкое.

Процентное содержание железа в ядре Меркурия выше, чем у любой другой планеты Солнечной системы. Было предложено несколько теорий для объяснения этого факта. Согласно наиболее широко поддерживаемой в научном сообществе теории, Меркурий изначально имел такое же соотношение металла и силикатов, как в обычном метеорите, имея массу в 2,25 раза больше, чем сейчас. Однако в начале истории Солнечной системы в Меркурий ударилось планетоподобное тело, имеющее в 6 раз меньшую массу и несколько сот километров в поперечнике. В результате удара от планеты отделилась большая часть изначальной коры и мантии, из-за чего относительная доля ядра в составе планеты увеличилась. Подобная гипотеза, известная как теория гигантского столкновения, была предложена и для объяснения формирования Луны. Однако этой версии противоречат первые данные исследования элементного состава поверхности Меркурия с помощью гамма-спектрометра АМС «Мессенджер», который даёт возможность измерить содержание радиоактивных изотопов: оказалось, что на Меркурии много летучего элемента калия (по сравнению с более тугоплавкими ураном и торием), что не согласуется с высокими температурами, неизбежными при столкновении. Поэтому предполагается, что элементный состав Меркурия соответствует первичному элементному составу материала, из которого он сформировался, близкому к энстатитовым хондритам и безводным кометным частицам, хотя содержание железа в исследованных к настоящему времени энстатитовых хондритах недостаточно для объяснения высокой средней плотности Меркурия.

Ядро окружено силикатной мантией толщиной 500—600 км. Согласно данным «Маринера-10» и наблюдениям с Земли толщина коры планеты составляет от 100 до 300 км. Железно-никелевое ядро Меркурия составляет около 3/4 его диаметра, что примерно равно размеру Луны. Оно очень массивное по сравнению с ядром других планет.

Венера

Предложено несколько моделей внутреннего строения Венеры. Согласно наиболее реалистичной из них, на Венере есть три оболочки. Первая — кора толщиной примерно 16 км. Далее — мантия, силикатная оболочка, простирающаяся на глубину порядка 3300 км до границы с железным ядром, масса которого составляет около четверти всей массы планеты. Поскольку собственное магнитное поле планеты отсутствует, то следует считать, что в железном ядре нет перемещения заряженных частиц — электрического тока, вызывающего магнитное поле, следовательно, движения вещества в ядре не происходит, то есть оно находится в твёрдом состоянии. Плотность в центре планеты достигает 14 г/см³. Состав ядра Венеры точно не определён, и сильно зависит от применяемой модели.

Элемент Chondritic Model Equilibrium Condensation Model Pyrolitic Model
Железо 88.6% 94.4% 78.7%
Никель 5.5% 5.6% 6.6%
Кобальт 0.26% Неизвестно Неизвестно
Сера 5.1% 0% 4.9%
Кислород 0% Неизвестно 9.8%

Луна

Луна — дифференцированное тело, она имеет геохимически различную кору, мантию и ядро. Оболочка внутреннего ядра богата железом, она имеет радиус 240 км, жидкое внешнее ядро состоит в основном из жидкого железа с радиусом примерно 300—330 километров. Вокруг ядра находится частично расплавленный пограничный слой с радиусом около 480—500 километров. Эта структура, как полагают, появилась в результате фракционной кристаллизации из глобального океана магмы вскоре после образования Луны 4,5 миллиарда лет назад. Лунная кора имеет в среднем толщину ~ 50 км.

Состав ядра

Состав ядра непосредственно не известен, 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 мы каким либо рассчитаем первичный состав Земли и вычислим какая доля элементов находится в других геосферах, то тем самым могут быть построены оценки состава ядра. Большую помощь в таких вычислениях оказывают высокотемпературные и высокобарические эксперименты по распределению элементов между расплавленным железом и силикатными фазами.

Химический состав ядра.

Источник Si, wt.% Fe, wt.% Ni, wt.% S, wt.% O, wt% Mn, ppm Cr, ppm Co,ppm P, ppm
Allegre et al., 1995 7.35 79.39 4.87 2.30 4.10 5820 7790 2530 3690
Mc Donough 2003 6.0 85.5 5.20 1.90 300 9000 2500 2000

Примечания

  1. . www.tsput.ru. Дата обращения: 31 июля 2018.
  2. Кусков О. Л., Хитаров Н. И. (1982) «Термодинамика и геохимия ядра и мантии Земли. М.: Наука, 1982» стр 127: «В середине XX в. появляются гипотезы о нежелезном составе ядра. У. Кун и А. Ритман , основываясь на гипотезе идентичности составов Солнца и Земли и на расчётах фазового перехода в водороде , выдвинули предположение о ядре, состоящем из металлического водорода.»
  3. Kuhn W, Rittmann A. Über den Zustand des Erdinnern und seine Enstehung aus einem homogenen Urzustand — Geologische Rundschau, 1941, vol 32., issue 3, p. 215—256. doi:10.1007/BF01799758, ISSN 0016-7835
  4. . РИА Новости — Наука (9 февраля 2015).

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.

Кольская сверхглубокая скважина

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.

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.

Океаническая кора

Океаническая кора состоит главным образом из базальтов. Согласно теории тектоники плит, она непрерывно образуется в срединно-океанических хребтах, расходится от них и поглощается в мантию в зонах субдукции. Поэтому океаническая кора относительно молодая, и самые древние её участки датируются поздней юрой.

Толщина океанической коры практически не меняется со временем, поскольку в основном она определяется количеством расплава, выделившегося из материала мантии в зонах срединно-океанических хребтов. До некоторой степени влияние оказывает толщина осадочного слоя на дне океанов. В разных географических областях толщина океанической коры колеблется в пределах 5—10 километров (9—12 километров вместе с водой).

В рамках стратификации Земли по механическим свойствам, океаническая кора относится к океанической литосфере. Толщина океанической литосферы, в отличие от коры, зависит в основном от её возраста. В зонах срединно-океанических хребтов астеносфера подходит очень близко к поверхности, и литосферный слой практически полностью отсутствует. По мере удаления от зон срединно-океанических хребтов толщина литосферы сначала растёт пропорционально её возрасту, затем скорость роста снижается. В зонах субдукции толщина океанической литосферы достигает наибольших значений, составляя 130—140 километров.

Чем ближе к центру, тем горячее

В центре Земли размещено ядро. Его верхняя часть находится на глубине 2900 километров от поверхности (внешнее ядро) и составляет около 30% от общей массы планеты. Этот слой обладает свойствами тягучей жидкости и электропроводностью. Содержит в себе около 12% серы и 88% железа. На границе ядра и мантии резко возрастает плотность Земли и достигает порядка 9,5 г/см3. На глубине приблизительно 5100 км распознают его внутреннюю часть, радиус которой составляет около 1260 километров, а масса — 1,7% от общей массы планеты.Давление в центре столь огромно, что железо и никель, которые должны быть жидкими, пребывают в твёрдом состоянии. По мнению научных исследований, центр Земли является местом со сверхэкстремальными условиями с давлением в 3,5 миллиона атмосфер и температурой выше 6000 градусов.

В связи с этим железоникелевый сплав не переходит в жидкое состояние, несмотря на то что температура плавления подобных металлов равна 1450-1500 градусов Цельсия. Из-за гигантского давления в центре масса и плотность Земли достаточно огромны. Один кубический дециметр вещества весит примерно двенадцать с половиной килограмм. Это уникальное и единственное место, где плотность планеты значительно выше, чем в любом другом её слое.

Раскрыть все механизмы взаимодействия внутри Земли было бы не только интересно, но и полезно. Нам бы стало понятно образование различных полезных ископаемых и их местонахождение. Возможно, полноценно стал бы понятен механизм возникновения землетрясений, что дало бы возможность точно их предупреждать. На сегодня они непредсказуемы и приносят много жертв и разрушений. Точные знания о конвекции потоков и их взаимодействии с литосферой, возможно, прольют свет на эту проблему. Поэтому будущим учёным предстоит долгая, интересная и полезная работа для всего человечества.

Масса Земли:

Масса Земли составляет 5,97· 1024 кг или, если быть точнее, 5,9726 ± 0,0006 · 1024 кг.

В астрономии масса Земли обозначается M⊕, где ⊕ – символ Земли.

В астрономии масса Земли используется как внесистемная единица массы. При этом, 1 M⊕ = 5,9722 ± 0,0006 · 1024 кг.

Соответственно массу других планет Солнечной системы можно выразить через массу Земли.

Масса Луны составляет 0,0123 M⊕.

Меркурий имеет массу 0,055 M⊕.

Венера имеет массу 0,055 M⊕.

Марс имеет массу 0,815 M⊕.

Масса Юпитера составляет 317,83 M⊕.

Масса Сатурна составляет 95,16 M⊕.

Масса Нептуна составляет 17,147 M⊕.

Масса Солнца составляет 332946 M⊕.

Среди всех планет Солнечной системы Земля стоит на четвертом месте по массе (после Юпитера, Сатурна и Нептуна).

Масса, как физическая величина, является мерой гравитационных свойств тела (гравитации, притяжения) и мерой его инертности. Соответственно различают гравитационную массу тела и инертную массу тела. В современной физике гравитационная масса и инертная масса считаются равными.

Как следствие проявления гравитационных свойств и действия закона всемирного тяготения два тела притягиваются друг к другу тем сильнее, чем больше их массы. Или чем больше масса тела, тем с большей силой она притягивает другие тела. Гравитационная масса определяет меру такого гравитационного притяжения (силы гравитационного притяжения).

Согласно закону всемирного тяготения сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m1 и m2, разделёнными расстоянием r, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния:

F = G · m1 · m2 / r2 ,

где G – гравитационная постоянная, равная примерно 6,67⋅10−11 м³/(кг·с²).

При этом масса тела не зависит от скорости движения тела и остается неизменным при любых процессах.

Масса измеряется в килограммах и относится к одной из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ).

Исходя из массы Земли, как физической величины рассчитываются и другие параметры нашей планеты: плотность, ускорение свободного падения, сила тяжести и пр.

Ускорение свободного падения на Земле (g)  составляет  9,81 м/с2 и меняется от 9,832 м/с² на полюсах до 9,78 м/с² на экваторе.

Ускорение свободного падения рассчитывается по формуле:

g = G⋅(M/r2) ,

где

М – масса планеты, кг,

r2 – квадрат радиуса планеты, м.

Средняя плотность Земли (ρ) – 5,5153 г/см³ или 5 515,3 кг/м³.

Вес и масса тела на Земле равны. Это означает, что человек, массой 72 кг, будет весить на Земле 72 кг. Если быть точнее, то вес человека на Земле равен 72 кг · 9,81 м/с2 = 706,32 Н.

Вес (сила тяжести) рассчитывается по формуле F = m·g ,

где

F – сила тяжести, Н,

m – масса тела, кг,

g – ускорение свободного падения, м/с2.

На других планетах Солнечной системы человек массой 72 кг будет весить:

– на Луне – 11,952 кг,

– на Солнце – 1949,184 кг,

– на Меркурии – 27,216 кг,

– на Венере – 65,304 кг,

– на Марсе – 27,144 кг,

– на Юпитере – 170,208 кг,

– на Сатурне – 65,952 кг,

– на Уране – 64,008 кг,

– на Плутоне – 4,824 кг,

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.

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.

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.

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.

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» 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» внутреннее ядро в строении Земли

Геодезия

Геоид

Для правильного изучения размеров и формы Земли используется геодезия, отрасль науки, ответственная за измерение размера и формы Земли с помощью обследований и математических расчетов.

На протяжении всей истории, геодезия была важной отраслью науки, так как ранние ученые и философы пытались определить форму Земли. Аристотель — первый человек, которому приписывают попытку рассчитать размер Земли и, следовательно, ранний геодезист

Затем последовал греческий философ Эратосфен, оценивший окружность Земли в 40 233 км, что лишь немного больше принятого в наши дни измерения.

Чтобы исследовать Землю и использовать геодезию, исследователи часто ссылаются на эллипсоид, геоид и референц-эллипсоид. Эллипсоид является теоретической математической моделью, которая показывает гладкое, упрощенное представление о поверхности Земли. Он используется для измерения расстояний на поверхности без учета таких факторов, как изменения высоты и формы рельефа

С учетом реальности земной поверхности, геодезисты используют геоид — модель планеты, которая строится с помощью глобального среднего уровня моря и, следовательно, принимает во внимание перепады высот

Основой геодезии на сегодняшний день являются данные, которые выступают в качестве ориентиров для глобальных геодезических работ. Сегодня такие технологии, как спутники и глобальные системы позиционирования (GPS), позволяют геодезистам и другим ученым делать чрезвычайно точные измерения поверхности Земли. На самом деле они настолько точны, что позволяют получать данные о поверхности Земли с точностью до сантиметров, обеспечивая наиболее точные измерения размера и формы Земли.

P.S. Интересный факт нашего времени: Ученые хотят пробурить мантию Земли


0 Японский корабль «Тикю» (Chikyu) с буровой установкой на борту планирует свое путешествие к мантии Земли в 2030 году. Французский писатель Жюль Верн в своем научно-фантастическом романе «Путешествие к центру Земли» рассказал о возможности достигнуть ядра Земли через кратер исландского вулкана Снайфельдс. Но подобная задумка так и осталась плодом его воображения. А вот японские ученые действительно задумывают путешествие к мантии Земли. Крупнейшее в мире буровое судно «Тикю» (Chikyu) в рамках проекта «Тикю Хаккэн» впервые планирует пробурить мантию Земли. Международная команда ученых проведет двухнедельное предварительное исследование у гавайских берегов в сентябре этого года, чтобы определить, следует ли бурить в том регионе. Если местность окажется неподходящей, есть другие варианты в водах вблизи Коста-Рики и Мексики. Все три местоположения выбраны не случайно – они расположены в океане, потому как океаническая кора в два раза тоньше континентальной. Чтобы добраться до мантии, составляющей примерно 84% объема нашей планеты, экипажу корабля «Тикю» предстоит пройти 4 км океанской толщи и 6 км земной коры. Это силикатная каменистая оболочка, которая влияет на вулканическую активность, а также движение тектонических плит, вызывающих землетрясения. Как известно Япония отличается весьма нестабильной тектонической обстановкой. Поэтому одной из задач бурового судна является снятие показаний напряжения на границе тектонических плит в этом регионе для прогнозирования землетрясений. Ученые также хотят добыть вещество мантии, исследовать границу между земной корой и мантией, чтобы выяснить, как она образовалась. Кроме того, они планируют узнать, существуют ли какие-то формы жизни глубоко внутри планеты. На данный момент исследователи занимаются поиском идеального места для бурения. Частичное финансирование проекта взяло на себя японское правительство. Помимо этого необходима дополнительная сумма в размере $542 млн.

Всем спасибо за внимание, жду вас в новых моих постах

Роль ледников.

Ледники влияют на климат, создают специфические ледниковые формы рельефа и неповторимые по красоте и суровости разнообразные высокогорные ландшафты. Они служат «кладовыми» пресной воды, в которых сосредоточено почти 70% мировых запасов резервной пресной воды. Таяние ледников формирует значительную часть речного стока в горных районах. Например, в Средней Азии, где ледники занимают всего 5% площади, их доля в речном стоке составляет за год 20%, а летом – 50%. Если всю массу современных ледников распределить по поверхности всего земного шара, толщина ледяного панциря составит около 50 м. Масса ледников примерно в 32 раза больше массы всех поверхностных вод суши. Площадь ледников в России ок. 60 тыс. км2. В основном это покровные ледники Новой Земли, Северной Земли, Земли Франца-Иосифа и других островов Северного Ледовитого океана.

Изучение строения земной коры с помощью сейсмоволн

Сейсмические колебания могут быть вызваны источниками двух видов: естественными и искусственными. Естествен­ными источниками колебаний являются землетрясения, волны которых несут необходимую информацию о плотности по­род, сквозь которые они проникают.

Арсенал искусственных источников колебаний более обширен, но в первую очередь ис­кусственные колебания вызываются обыкновенным взрывом, однако есть и более “тонкие” способы работы – генераторы направленных импульсов, сейсмовибраторов и т.п.

Проведением взрывных работ и изучением скоростей сейсмических волн занимается сейсморазведка — одна из важнейших отраслей современной геофизики.

Что же дало изучение сейсмических волн внутри Земли? Анализ их распространения выявил несколько скачков изменения ско­рости при прохождении через недра планеты.

Земная кора

Первый скачок, при котором скорости возрастают с 6,7 до 8,1 км/с, как счи­тают геологи, регистрирует подошву земной коры. Эта по­верхность располагается в разных местах планеты на различных уровнях, от 5 до 75 км. Граница земной коры и нижележащей оболочки — мантии, получила название «поверхности Мохоровичича», по имени впервые установившего ее югославского ученого А. Мохо­ровичича.

Мантия

Мантия залегает на глубинах до 2 900 км и делится на две части: верхнюю и нижнюю. Граница между верхней и нижней мантией также фиксируется по скачку скорости рас­пространения продольных сейсмических волн (11,5 км/с) и располагается на глубинах от 400 до 900 км.

Верхняя ман­тия имеет сложное строение. В ее верхней части имеется слой расположенный на глубинах 100—200 км, где проис­ходит затухание поперечных сейсмических волн на 0,2— 0,3 км/с, а скорости продольных волн, по существу, не ме­няются. Этот слой назван волноводом. Его толщина обычно равняется 200—300 км.

Часть верхней мантии и кора, залегаю­щие над волноводом, называются литосферой, а сам слой пониженных скоростей — астеносферой.

Таким образом, литосфера представляет собой жесткую твердую оболочку, подстилаемую пластичной астеносфе­рой. Предполагается, что в астеносфере возникают процес­сы, вызывающие движение литосферы.

Внутреннее строение нашей планеты

Ядро Земли

В подошве мантии происходит резкое уменьшение ско­рости распространения продольных волн с 13,9 до 7,6 км/с. На этом уровне лежит граница между мантией и ядром Зем­ли, глубже которой поперечные сейсмические волны уже не распространяются.

Радиус ядра достигает 3500 км, его объем: 16% объема планеты, а масса: 31% массы Земли.

Многие ученые считают, что ядро находится в расплавленном состоя­нии. Его внешняя часть характеризуется резко пониженными значениями скоростей продольных волн, во внутренней ча­сти (радиусом в 1200 км) скорости сейсмических волн вновь возрастают до 11 км/с. Плотность пород ядра равна 11 г/см3, и она обуславливается наличием тяжелых элементов. Таким тяжелым элементом может быть железо. Вероятнее всего, железо является составной частью ядра, так как ядро чисто железного или железо-никелевого состава должно иметь плотность, на 8—15% превышающую существующую плот­ность ядра. Поэтому к железу в ядре, по-видимому, при­соединены кислород, сера, углерод и водород.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий