Температура внутреннего ядра земли


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.

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.

Температура внутреннего ядра земли‘ width=»>

Процедура изучения свойств и состав ядра — задача не из легких, так как оно находиться 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 км, 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.

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 внутреннего ядра земли‘ width=»>

Радиус


Средняя окружность сферы ядра составляет 3500 км. Радиус внутренней твердой части равна 1300 км. Толщина верхнего жидкого слоя не превышает 2200 км.

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.

Температура внутреннего ядра земли‘ width=»>

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.

Масса

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.

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.

Температура внутреннего ядра земли‘ width=»>

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.


Источник: spaceworlds.ru

Внутреннее ядро Земли одновременно плавится и кристаллизуется из-за циркуляции тепла в вышележащей мантии, утверждают исследователи из Университета Лидса (Великобритания),Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) и Индийского технологического института.

«Происхождение магнитного поля Земли остаётся загадкой, — поясняет соавтор исследования Джон Маунд из Университета Лидса. — Мы не можем пойти и взять образцы центра Земли, поэтому нам остаётся полагаться на поверхностные измерения и компьютерные модели. Так вот, наша новая модель обеспечивает довольно простое объяснение некоторых измерений, которые озадачивали учёных в течение многих лет. Она предполагает, что вся динамика ядра Земли так или иначе связана с тектоникой плит. И это вовсе не очевидно из наземных наблюдений. Если модель будет верифицирована, это серьёзно поможет понять, как образуется внутреннее ядро и как оно генерирует магнитное поле Земли».

 

 

Внутреннее ядро Земли представляет собой шар из твёрдого железа размером с Луну. Он окружён подвижным внешним ядром, состоящим из жидкого сплава железа и никеля (и некоторых других, более лёгких элементов), вязкой мантией и твёрдой корой, на которой мы живём. Внутреннее ядро растёт со скоростью около 1 мм в год, по мере того как железо охлаждается и кристаллизуется. Тепло, покидающее ядро, попадает в мантию и затем в кору. Мантия, нагретая ядром, поднимается ближе к поверхности, тогда как её более холодные слои опускаются. Эта конвекция запускает геодинамо и в сочетании с вращением Земли генерирует магнитное поле.


Совсем недавно учёные начали понимать, что внутреннее ядро может не только кристаллизоваться, но и плавиться. Это вызвало горячие споры о том, как подобное возможно при условии, что внутренняя часть Земли охлаждается. Вот эту тайну и попытались раскрыть авторы нового исследования.

С помощью компьютерной модели конвекции во внешнем ядре и данных сейсмологии они показали, что тепловой поток на границе ядра и мантии варьируется в зависимости от структуры вышележащей мантии. В некоторых регионах это изменение оказывается достаточно большим, чтобы тепло из мантии отправлялось обратно в ядро, вызывая локальное плавление.

Модель показывает, что под сейсмически активным «Огненным кольцом» Тихого океана, где тектонические плиты подползают одна под другую, холодные остатки океанических плит в нижней части мантии оттягивают на себя большое количество тепла от ядра. Это дополнительное охлаждение мантии порождает нисходящие потоки холодного материала, которые пересекают внешнее ядро и охлаждают внутреннее.

С другой стороны, в двух больших регионах под Африкой и Тихим океаном, где нижняя мантия горячее, чем в среднем, из ядра выходит меньше тепла.
ешнее ядро под этими регионами может становиться достаточно тёплым, чтобы вызывать плавление внутреннего ядра. «Если это так, то динамика вблизи границы внешнего и внутреннего ядер может оказаться более сложной, чем считалось, — подчёркивает соавтор Бинод Шринивасан из Индийского технологического института. — С одной стороны, у нас есть сгустки лёгкого материала, постоянно образующиеся там, где кристаллизуется чистое железо. С другой — плавление создаёт слой плотной жидкости над границей. Таким образом, сгусткам лёгких элементов предстоит пройти через этот слой, прежде чем они смогут попасть в вышележащее внешнее ядро. Интересно, что не все модели геодинамо предусматривают попадание тепла во внутреннее ядро. Получается, что возможность плавления внутреннего ядра налагает мощное ограничение на режим, в котором может работать земная динамо-машина».

Себастьян Рост из Университета Лидса добавляет: «Наша модель объясняет некоторые сейсмические измерения, которые показали, что существует слой плотной жидкости, окружающей внутреннее ядро. Гипотеза локального плавления способна также объяснить, почему сейсмические волны землетрясений через одни части ядра перемещаются быстрее, чем через другие».

http://science.compulenta.ru

http://webhnd.com

 

Источник: webhnd.com

Согласно опубликованным 26 апреля результатам научных исследований в журнале Science, оказывается, что температура ядра нашей планеты на 1000 градусов выше, чем предполагалось ранее. Благодаря этим наблюдениям у ученых появилась возможность лучше понять то, как наша Земля создает магнитное поле.


structure

Группа, проводившая новые исследования, измерила в лабораторных условиях показатели высшей точки кипения железа и, сопоставив полученные результаты с показателями внешнего и внутреннего ядра, пришла к выводу, что их температура составляет порядка 6000 градусов Цельсия. То есть почти столько же, как и температура Солнца.

Факт различия в температурных показателях очень важен для ученых. Ведь это помогает объяснить то, как Земля генерирует магнитное поле. Твердое ядро Земли находится внутри внешнего жидкого ядра, сверху которого, в свою очередь, расположен твердый, но в то же время текучий слой мантии. Благодаря разнице температуры между слоем мантии и внутренним ядром, которая составляет порядка 2700 градусов Цельсия, а также за счет движения мантии и вращения планеты и создается магнитное поле.

Для нового эксперимента использовалась новая рентгеновская техника, которая позволяет намного быстрее производить расчеты, чем раньше. В обычных лабораторных условиях временной интервал процесса сжатия железа, который смог бы показать является ли его структура по-прежнему твердой или же железо начинает плавиться, был возможен только в течение нескольких секунд. Новый же метод ученых основан на дифракции, которая образуется тогда, когда рентгеновские лучи или любая другая форма света сталкивается с препятствием и огибает его.


Эксперименты показали, что при давлении в 2,2 миллиона раз выше, чем обычное давление на уровне моря точка плавления железа составляет 4800 градусов Цельсия. Опираясь на результаты полученных исследований, ученые пришли к выводу, что температура между внешним и внутренним ядром Земли при давлении в 3,3 миллиона атмосфер (в 3,3 миллиона раз выше, чем атмосферное давление на уровне моря) составляет 6000 градусов, плюс-минус 500 градусов.

В исследованиях принимали участие такие организации как CEA (французская национальная технологическая исследовательская организация), Французский национальный центр научных исследований, а также Европейский исследовательский ускорительный комплекс (ESRF).

Источник: Hi-News.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.