Узнайте, почему ядро Земли настолько горячее и какие факторы поддерживают его высокую температуру.
Ядро Земли
Ядро Земли представляет собой невероятно горячий шар, состоящий в основном из железа, никеля и других неизвестных элементов. Оно расположено в центре планеты и имеет радиус около 1300 км. Существует два слоя ядра - внутреннее твердое ядро и внешнее жидкое ядро. Внешнее жидкое ядро начинается на глубине около 3000 км. Эта структура была обнаружена и изучена с помощью геофизических методов.
История изучения
Изучение ядра Земли началось задолго до настоящего времени. В 1897 году немецкий сейсмолог Э. Вихерт доказал его существование, а в 1910 году американский геофизик Б. Гутенберг определил глубину залегания ядра. С тех пор было сделано много открытий и гипотез о составе и структуре ядра. Современные методы позволяют косвенно изучать ядро, но образцы вещества из него пока недоступны.
Почему ядро такое горячее
Температура ядра Земли достигает высоких значений, и для этого есть несколько причин. Первичное тепло постепенно рассеивается, но трение между слоями и распад радиоактивных элементов вновь выделяют тепло, поддерживая его высокую температуру. Эти процессы поддерживают ядро горячим на протяжении многих миллионов лет.
Однако, несмотря на постепенное остывание, ядро Земли все еще остается горячим. Это связано с восходящими тепловыми потоками магмы, известными как плюмы. Они поднимаются из ядра и растекаются в стороны, вызывая дрейф континентов. При остывании плюмы опускаются в глубину, обеспечивая дополнительный источник тепла.
См. также
Остывание и кристаллизация ядра
Несмотря на постоянное остывание, ядро Земли медленно кристаллизуется. Диаметр внутреннего твердого ядра увеличивается на несколько сантиметров в столетие. Это происходит из-за постепенного охлаждения и застывания материала внутри ядра.
Исследование ядра Земли является сложной задачей, и до сих пор остаются многие неизвестные аспекты. Однако, современные научные методы позволяют нам получать все больше информации о его структуре и процессах, происходящих внутри него.
Что нам скажет Википедия?
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 — 3500 км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро толщиной около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона[1]. Температура на поверхности твёрдого ядра Земли предположительно достигает 6230±500 K (5960±500 °C)[2][3], в центре ядра плотность может составлять около 12,5 т/м³, давление до 3,7 млн атм (375 ГПа). Масса ядра — 1,932⋅1024 кг.
Известно о ядре очень мало — вся информация получена косвенными геофизическими или геохимическими методами. Образцы вещества ядра пока недоступны.
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 — 1970-е).
В 2016 году учёные из США и Великобритании, создав условия, близкие к ядру при мгновенном сжатии, создающего давление в 1,5 млн атмосфер и высоких температур в несколько тысяч градусов, смогли получить третье промежуточное состояние водорода[7], при котором он имеет свойства и металла, и газа. В этом состоянии он не пропускает видимый свет, в отличие от ИК-излучения, поэтому его назвали «тёмный водород». Причём тёмный водород, в отличие от металлического, идеально вписывается в модель строения планет-гигантов — Юпитера, Сатурна и других. До недавнего времени предполагалось, что магнитное поле таких планет возникает именно в металлическом водородном ядре.
Но в 2016 году учёные из США и Великобритании, создав условия, близкие к ядру при мгновенном сжатии, создающего давление в 1,5 млн атмосфер и высоких температур в несколько тысяч градусов, смогли получить третье промежуточное состояние водорода[7], при котором он имеет свойства и металла, и газа. В этом состоянии он не пропускает видимый свет, в отличие от ИК-излучения, поэтому его назвали «тёмный водород». Причём тёмный водород, в отличие от металлического, идеально вписывается в модель строения планет-гигантов — Юпитера, Сатурна и других. До недавнего времени предполагалось, что магнитное поле таких планет возникает именно в металлическом водородном ядре.
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 (металлизированное силикатное ядро)[9].
В 2015 году стало известно, что в жидкой части ядра есть третий слой. Анализ сейсмических волн позволил группе геологов под руководством профессора Сяодуна Суна (Xiaodong Song) из университета Иллинойса (University of Illinois) сделать вывод, что ядро у Земли не двухслойное, а трёхслойное[10][11][12].
Новое исследование, изначально опубликованное в Physics of the Earth and Planetary Interiors, предполагает, что состояние внутреннего ядра нашей планеты варьируется от твердого до полумягкого и даже жидкого.
«Чем больше мы изучаем [ядро], тем больше понимаем, что это не просто скучный кусок железа, — комментирует исследование Джессика Ирвинг, сейсмолог из Бристольского университета в Англии. — Мы находим совершенно новый скрытый мир».
