Строение слоев Земли в разрезе: сколько километров до ядра и из чего состоит наша планета
В ХХ веке путем многочисленных исследований человечество раскрыло тайну земных недр, строение земли в разрезе стало известно каждому школьнику. Для тех, кто еще не знает, из чего состоит земля, каковы ее основные слои, их состав, как называется самая тонкая часть планеты, мы перечислим ряд значимых фактов.
Форма и размеры планеты Земля
Вопреки всеобщему заблуждению наша планета не круглая. Ее форма называется геоид и представляет собой слегка сплюснутый шар. Места, у которых земной шар сдавлен, называются полюсами. Через полюса проходит ось земного вращения, наша планета совершает один оборот вокруг нее за 24 часа — земные сутки.
Посередине планету опоясывает экватор – воображаемая окружность, разделяющая геоид на Северное и Южное полушария.
Кроме экватора, существуют меридианы — окружности, перпендикулярные экватору и проходящие через оба полюса. Один из них, проходящий через Гринвичскую обсерваторию, называют нулевым – он служит точкой отсчета географической долготы и часовых поясов.
К основным характеристикам земного шара можно отнести:
- диаметр (км.): экваториальный – 12 756, полярный (у полюсов) – 12 713;
- длина (км.) экватора – 40 057, меридиана – 40 008.
Итак, наша планета представляет собой своеобразный эллипс — геоид, вращающийся вокруг своей оси проходящей через два полюса – Северный и Южный.
Центральная часть геоида опоясана экватором – окружностью разделяющей нашу планету на два полушария. Для того, чтобы определить, каков радиус земли, используют половинные значения его диаметра у полюсов и экватора.
А теперь о том из чего состоит земля, какими оболочками она покрыта и каково строение земли в разрезе.
Земные оболочки
Основные оболочки земли выделяют в зависимости от их содержимого. Так как наша планета имеет форму шара, ее оболочки, удерживаемые силой тяжести, называются сферами. Если посмотреть на строение земли в разрезе, то можно увидеть три сферы:
По порядку (начиная от поверхности планеты) они располагаются следующим образом:
- Литосфера – твердая оболочка планеты, включающая минеральные слои земли.
- Гидросфера – содержит водные ресурсы — реки, озера, моря и океаны.
- Атмосфера – представляет собой воздушную оболочку, окружающую планету.
Кроме того, выделяют и биосферу включающую в себя все живые организмы, которые заселяют другие оболочки.
Важно! Многие ученые население планеты относят к отдельной обширной оболочке под названием антропосфера.
Земные оболочки – литосфера, гидросфера и атмосфера – выделены по принципу объединения однородной составляющей. В литосфере – это твердые породы, почва, внутреннее содержимое планеты, в гидросфере – вся ее вода, в атмосфере – весь воздух и другие газы.
Атмосфера
Атмосфера – газовая оболочка, в ее состав входят: кислород, азот, углекислый, газ, пыль.
По содержанию кислорода, температуре всю атмосферу разделяют на несколько основных слоев:
- Тропосфера – верхний слой земли, содержащий большую часть земного воздуха и простирающийся от поверхности на высоту от 8-10 (у полюсов) до 16-18 км (у экватора). В тропосфере образуются облака и различные воздушные массы.
- Стратосфера — слой, в котором содержание воздуха значительно ниже, чем в тропосфере. Его толщина в среднем составляет 39-40 км. Начинается этот слой с верхней границы тропосферы и заканчивается на высоте около 50 км.
- Мезосфера – слой атмосферы, простирающийся с 50-60 по 80-90 км над земной поверхностью. Характеризуется устойчивым понижением температуры.
- Термосфера – расположена в 200-300 км от поверхности планеты, отличается от мезосферы ростом температуры по мере увеличения высоты.
- Экзосфера – начинается с верхней границы, лежащей ниже термосферы, и постепенно переходит в открытый космос, для нее характерно низкое содержание воздуха, высокая солнечная радиация.
Внимание! В стратосфере на высоте порядка 20-25 км находится тонкий слой озона, предохраняющий все живое на планете от губительных для него ультрафиолетовых лучей. Без него все живое бы очень скоро погибло.
Атмосфера – земная оболочка, без которой жизнь на планете была бы невозможна.
Она содержит в себе необходимый для дыхания живых организмов воздух, определяет подходящие погодные условия, защищает планету от негативного влияния солнечной радиации.
Атмосфера состоит из воздуха, в свою очередь воздух приблизительно на 70% состоит из азота, 21% — кислород, 0,4% углекислый газ и остальные редкие газы.
Кроме этого, в атмосфере есть важный озоновый слой, примерно на высоте 50 км.
Гидросфера
Гидросфера — все жидкости на планете.
Данная оболочка по месторасположению водных ресурсов и степени их солености включает:
- мировой океан – огромное пространство занятое соленой водой и включающее в себя четыре океана и 63 моря;
- поверхностные воды континентов – пресноводные, а также изредка солоноватые водоемы. Подразделяются по степени текучести на водоемы с течением – реки на и водоемы со стоячей водой — озера, пруды, болота;
- подземные воды – находящиеся под земной поверхностью пресные воды. Глубина их залегания колеблется от 1-2 до 100-200 и более метров.
Важно! Огромное количество пресной воды на настоящее время находится в виде льда – на сегодняшний день в зонах вечной мерзлоты в виде ледников, огромных айсбергов, постоянного не тающего снега, содержится около 34 млн. км3 запасов пресной воды.
Гидросфера – это, прежде всего, источник пресной питьевой воды, один из основных климатообразующих факторов. Водные ресурсы используются в качестве путей сообщения и объектов туризма и рекреации (отдыха).
Литосфера
Литосфера — это твердые (минеральные) слои земли. Толщина данной оболочки составляет от 100 (под морями) до 200 км (под континентами). Литосфера включает в себя земную кору и верхнюю часть мантии.
То, что расположено ниже литосферы, является непосредственно внутренним строением нашей планеты.
Плиты литосферы преимущественно состоят из базальта, песка и глины, камня, а также грунтового слоя.
Схема строения земли вместе с литосферой представлена следующими слоями:
- земная кора — верхний, состоящий из осадочных, базальтовых, метаморфических пород и плодородной почвы. В зависимости от места нахождения, различают континентальную и океаническую кору;
- мантия – находится под земной корой. Весит около 67% от общей массы планеты. Мощность данного слоя составляет около 3000 км. Верхний слой мантии вязкий, залегает на глубине 50—80 км (под океанами) и 200—300 км (под материками). Нижние слои более твердые и плотные. В состав мантии входят тяжелые железистые и никелевые материалы. Процессами, происходящими в мантии, обусловлены многие явления на поверхности планеты (сейсмические процессы, извержение вулканов, формирование месторождений);
- Центральную часть земли занимает ядро, состоящее из внутренней твердой и наружной жидкой части. Толщина внешней части составляет около 2200 км, внутренней – 1300 км. Расстояние от поверхности до ядра земли составляет около 3000-6000 км. Температура в центре планеты составляет около 5000 Сº. По мнению многих ученых, ядро земли по составу представляет собой тяжелый железно-никелевой расплав с примесью других, сходных по свойствам с железом, элементов.
Важно! Среди узкого круга ученых, помимо классической модели с полурасплавленным тяжелым ядром, существует и теория о том, что в центре планеты располагается внутреннее светило, окруженное со всех сторон внушительным слоем воды. Данная теория, кроме небольшого круга приверженцев в научной среде, нашла широкое распространение в фантастической литературе. Примером может послужить роман В.А. Обручева «Плутония», повествующий об экспедиции русских ученых к полости внутри планеты с собственным небольшим светилом и миром вымерших на поверхности животных и растений.
Такая общепринятая схема строения земли, включающая земную кору, мантию и ядро, с каждым годом все более и более совершенствуется и уточняется.
Многие параметры модели с совершенствованием методов исследований и появлением нового оборудования будут обновлены еще не раз .
Так, например, для того, чтобы узнать точно, сколько километров до внешней части ядра, понадобятся еще годы научных изысканий.
На данный момент наиболее глубокая шахта в земной коре, прорытая человеком составляет около 8 километров, поэтому изучение мантии, а тем более ядра планеты, возможно лишь в теоретическом разрезе.
Послойное строение Земли
Изучаем из каких слоев состоит Земля внутри
Вывод
Рассмотрев строение земли в разрезе, мы убедились в том, насколько интересна и сложна наша планета. Изучение ее строения в будущем поможет человечеству разобраться в загадках природных явлений, позволит более точно прогнозировать разрушительные стихийные бедствия, открывать новые, пока не разработанные месторождения полезных ископаемых.
Источник: https://uchim.guru/geografiya/stroenie-zemli-v-razreze.html
Внутреннее и внешнее ядро Земли
Внешнее и внутреннее ядро Земли
Внутри каждого космического объекта, который смог приобрести шарообразную форму, находится ядро — причем иногда не простое, а многослойное.
На громадной глубине даже самые привычные вещества вроде железа приобретают необычные свойства — разрастаются в гигантские кристаллы, становятся жидкими или начинают генерировать электрический ток.
Внешнее и внутреннее ядро Земли прекрасно демонстрирует все эти аномалии — а еще оно стало первым в истории защитником жизни на планете.
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
И даже преодолев литосферу, надо как-то пробиться сквозь раскаленную пластичную мантию. В двухтысячных годах был рассчитан проект, позволяющий зонду размером с небольшую дыню достичь ядра.
Правда, в нем есть пара слабых мест — для того, чтобы добраться до ядра, нужно было взорвать несколько ядерных бомб, залить туда море раскаленного металла и изобрести такой материал, который мог бы выдержать температуру в 2–3 тысячи градусов по Цельсию! Но на бумаге все выглядело чудесно: вместе с потоком раскаленного железа зонд мог бы достичь ядра Земли всего за неделю.
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.
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
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.
Источник: http://SpaceGid.com/vnutrennee-i-vneshnee-yadro-zemli.html
Внутреннее и внешнее ядро земли – все о космосе
О том, что собой представляет ядро Земли, известно мало. Может быть, даже меньше, чем о планетах Солнечной системы или даже далёких звёздах.
Проникнуть на такие глубины невозможно, поэтому информация о ядре основана лишь на данных геофизических и геохимических исследований.
Уникальное открытие американских учёных — если оно, конечно, подтвердится — опровергает общепринятые теории о строении земного ядра, а значит, и о формировании нашей планеты в целом.
Предположение о существовании внутри Земли области повышенной плотности первым высказал британский учёный Генри Кавендиш. Произошло это ещё в 18-м веке. Однако лишь в 1897 году немецкий сейсмолог Эмиль Вихерт доказал существование земного ядра.
Учёные установили, что оно, вероятно, делится на жидкое внешнее ядро радиусом около 3470 километров и твёрдое внутреннее (субъядро) радиусом 1300 километров.
Добыть образец вещества хотя бы жидкого ядра невозможно. Человечество ещё не придумало буры, способные проникнуть даже на десятую часть глубины его залегания. На этот счёт существуют лишь предположения. Согласно общепринятой теории, ядро Земли по своему составу напоминает состав ядра метеоритов или комет, однако содержит больше лёгких элементов: серы, кремния, фосфора, кислорода…
Учёный из города Урбана (штат Иллинойс, США) Сяодун Сун пытается понять, как устроено земное ядро, уже более десяти лет. И вот, наконец-то, ему удалось сделать потрясающее открытие. Оказывается, ядро нашей планеты не двух-, а трёхслойное!
Тут-то и выяснилось, что субъядро Земли вовсе не представляет собой цельный металлический шар, как считалось ранее. Оно устроено гораздо сложнее. Внутри второго ядра, словно маленькая матрёшка в большой, находится ещё более плотное третье.
Согласно данным Суна, «прежнее» субъядро, которое теперь оказалось всего-навсего вторым, обладает всеми классическими свойствами, которые ему приписывались. Кристаллы его вещества повёрнуты с севера на юг вдоль магнитных поясов.
Соответствует предполагаемому и химический состав.
А вот меньшее, внутреннее, ядро обладает совсем иными свойствами. Его кристаллы направлены на запад и восток. Установить состав внутреннего ядра пока не представляется возможным, но, согласно данным исследования, он значительно отличается от «классического».
Открытие это может иметь не только важное научное, но и практическое значение. Возможно, изучая третье ядро, учёные смогут гораздо лучше понять процессы, происходящие в недрах Земли. И в частности, предугадывать место и время эпицентров разрушительных землетрясений, терзающих человечество на протяжении всей его истории.
Андрей ЛЕШУКОНСКИЙ
Предыдущая Статьи Следущая
Источник:
Внутреннее ядро Земли сформировалось 1–1,5 млрд лет назад
Ученые установили момент начала формирования внутреннего ядра нашей планеты, состоящего из твердого железа.
Международная группа исследователей под руководством Энди Биггина (Andy Biggin) из Ливерпульского университета (Великобритания) установила, что внутреннее ядро нашей планеты сформировалось от одного до полутора миллиардов лет назад в результате охлаждения железа, поступавшего из внешнего ядра. По мнению ученых, их открытие может изменить наши представления о внутренней структуре и истории Земли. В проекте принимали участие ученые из Хельсинки, Мичигана, Сан Диего, а также Китайской Академии наук. Об исследовании рассказывает портал Phys.org.
Внутреннее ядро представляет собой самый глубокую часть нашей планеты. Это ядро состоит из твердого железа, которое по своим размерам больше чем Плутон, и, в свою очередь, окружено жидким внешним ядром. Считается, что оно образовалось сравнительно недавно. В ходе научных дискуссий его возраст датировали до недавнего времени от 0,5 до 2 млрд лет.
https://www.youtube.com/watch?v=I3hW9Q8y7a4
В новом исследовании ученые проанализировали магнетизм древних слоев магмы и обнаружили, что примерно 1–1,5 млрд лет назад произошло резкое увеличение напряженности магнитного поля Земли. Такое усиление гравитации, по всей видимости, свидетельствует о появлении в этот момент твердого железного ядра в центре планеты из остывающего металла внешнего ядра.
«Появление внутреннего ядра имеет решающее значение для понимания того, как возникло магнитное поле Земли, которое действует как щит, защищающий от губительной радиации Солнца, и помогает нам в навигации», — рассказывает Энди Биггин.
Новые данные свидетельствуют о том, что ядро Земли остывает медленнее, чем считалось ранее. Это важное открытие, значимое и для других наук о Земле. Результаты работы также показывают, что диаметр внутреннего ядра в среднем увеличивается на 1 мм в год. Это важно для понимания магнитного поля нашей планеты.
Гравитационное поле Земли порождается движением жидкого железа во внешнем ядре планеты, залегающем на глубине примерно в 3 тыс. км под корой. Это движение происходит в результате передачи тепла в твердую мантию, находящуюся выше, которая простирается до самой земной коры.
Этот процесс продолжается и сегодня и служит основным источником энергии для генерации магнитного поля Земли.
Модель, составленная учеными из Ливерпуля, показывает, что сейчас ядро теряет тепло медленнее, чем за предыдущие 4,5 млрд лет, и этот процесс будет подпитывать магнитное поле Земли еще как минимум миллиард лет.
«В этом отношении наблюдается резкий контраст с Марсом, который имел сильное магнитное поле в начале своей истории, однако утратил его полтора миллиарда лет назад», — рассказывает профессор Биггин.
Ранее портал Научная Россия писал о том, что Меркурий обзавелся собственным магнитным полем четыре миллиарда лет назад.
Источник:
Когда сформировалось внутреннее ядро Земли?
Внутреннее ядро
Существует несколько гипотез относительно того, когда именно было образовано внутреннее ядро Земли, однако все они не имеют убедительных доказательств.
Недавно учеными из Университета Ливерпуля были получены новые данные, которые говорят о том, что внутреннее ядро Земли было образовано 1-1,5 млрд лет назад.
В тот период по предположениям исследователей внутреннее ядро “замерзло” и отделилось от внешнего состоящего из жидкого железа.
В новой работе исследователи из Университета наук об окружающей среде проанализировали магнитные следы, сохранившиеся в древних магматических породах в результате чего оказалось, что в период между 1 и 1,5 млрд лет назад произошел довольно резкий рост напряженности магнитного поля Земли. Такое увеличение магнитного поля является, вероятно, свидетельством того что в центре Земли образовалась твердая структура и началось ее постепенное остывание.
Ливерпульский эксперт по палеомагнетизму, а также ведущий автор исследования, д-р Энди Биггин (Andy Biggin), сказал: “Это открытие может изменить наше мировоззрение относительно истории Земли и ее внутреннего строения”.
Время первого появления твердого железа является весьма спорным, однако имеет решающее значение для определения свойств и процессов, происходящих в недрах Земли. Полученные результаты свидетельствуют в пользу того, что ядро Земли остывает медленнее, чем предполагали ученые и растет в среднем на 1 мм в год.
Доктор Биггин отметил, что: “согласно теоретической модели, наилучшим образом подходящей под наши данные, ядро теряет тепло медленнее, нежели в любой момент за последние 4,6 млрд лет, и что процессы, происходящие внутри нашей планеты будут подпитывать магнитное поле Земли еще как минимум миллиард лет”. “Природа магнитного поля Земли сильно контрастирует, например, с Марсом, который имел сильное магнитное поле в начале своей жизни, и лишился его спустя всего лишь 1,6 млрд лет” добавил он.
Понравился материал?
Тогда вступай в группу:
Источник:
Планета Земля
Главная / Солнечная система / Земля
Наша планета – Земля – имеет множество имен: голубая планета, Терра (лат.), третья планета, Earth (анг.). Она вращается вокруг Солнца по круговой орбите, радиусом около 1 астрономической единицы (150 млн. км).
Период обращения по орбите происходит со скоростью 29,8 км/с и длится 1 год (365 суток) Ее возраст, сравним с возрастом всей солнечной системы, и насчитывает 4,5 миллиарда лет. Современная наука полагает, что Земля образовалась из пыли и газа, который остался, от формирования Солнца.
После спада высоких температур, она начала твердеть. Огромные площади Земли, до сих пор покрыты водой, без которой возникновение жизни, было бы невозможно.
Источник: http://cafe-sheriff.ru/issledovaniya/vnutrennee-i-vneshnee-yadro-zemli-vse-o-kosmose.html
Формирование земного ядра
19 Март 2013
Земля вместе с другими телами Солнечной системы сформировалась из холодного газопылевого облака путем аккреции составивших ее частиц. После возникновения планеты начался совершенно новый этап ее развития, который в науке принято называть догеологическим.
Название периода связано с тем, что самые ранние свидетельства былых процессов – магматические или вулканические породы – не древнее 4 млрд лет. Только их сегодня могут изучить ученые. Догеологический этап развития Земли таит в себе еще немало загадок.
Он охватывает период в 0,9 млрд лет и характеризуется широким проявлением на планете вулканизма с выделением газов и паров воды. Именно в это время начался процесс расслоения Земли на основные оболочки – ядро, мантию, кору и атмосферу.
Предполагается, что данный процесс был спровоцирован интенсивной метеоритной бомбардировкой нашей планеты и плавлением отдельных ее частей. Одним из ключевых событий в истории Земли было формирование ее внутреннего ядра. Вероятно, это произошло в догеологический этап развития планеты, когда все вещество разделилось на две основные геосферы – ядро и мантию.
К сожалению, достоверной теории об образовании земного ядра, которая подтверждалась бы серьезными научными сведениями и доказательствами, пока не существует. Как все-таки образовалось ядро Земли? На этот вопрос ученые предлагают две основные гипотезы. Согласно первой версии, вещество непосредственно после возникновения Земли было однородным.
Оно целиком состояло из микрочастиц, которые можно сегодня наблюдать в метеоритах. Но по прошествии определенного промежутка времени эта первично-однородная масса разделилась на тяжелое ядро, куда стекло все железо, и более легкую силикатную мантию.
Иными словами, капли расплавленного железа и сопутствовавшие ему тяжелые химические соединения оседали к центру нашей планеты и образовывали там ядро, которое и в наши дни остается в значительной степени расплавленным. По мере того как тяжелые элементы стремились к центру Земли, легкие шлаки наоборот всплывали наверх – к внешним слоям планеты.
Сегодня эти легкие элементы составляют верхнюю мантию и земную кору.
Почему произошла такая дифференциация вещества? Считается, что сразу после завершения процесса своего формирования Земля стала интенсивно разогреваться, прежде всего за счет энергии, выделявшейся в процессе гравитационной аккумуляции частиц, а также благодаря энергии радиоактивного распада отдельных химических элементов. Дополнительному разогреву планеты и образованию железоникелевого сплава, который в силу своего значительного удельного веса постепенно опускался к центру Земли, способствовала предполагаемая метеоритная бомбардировка. Правда, эта гипотеза сталкивается с некоторыми трудностями. Например, не совсем понятно, каким же образом железоникелевый сплав даже в жидком состоянии смог опуститься на более чем тысячу километров и достичь района ядра планеты.
В соответствии со второй гипотезой ядро Земли сформировалось из железных метеоритов, которые сталкивались с поверхностью планеты, и позже оно обросло силикатной оболочкой из каменных метеоритов и сформировало мантию.
В этой гипотезе есть серьезный недостаток. При таком раскладе в космическом пространстве железные и каменные метеориты должны существовать раздельно.
Современные же исследования показывают, что железные метеориты могли возникнуть лишь в недрах планеты, распавшейся под значительным давлением, то есть уже после образования нашей Солнечной системы и всех планет. Первая версия выглядит логичнее, поскольку предусматривает динамичную границу между ядром Земли и мантией.
Это означает, что процесс разделения вещества между ними мог продолжаться на планете еще очень долгое время, оказывая тем самым большое влияние на дальнейшую эволюцию Земли. Таким образом, если брать за основу первую гипотезу формирования ядра планеты, то процесс дифференциации вещества растянулся примерно на 1,6 млрд лет.
За счет гравитационной дифференциации и радиоактивного распада обеспечивалось разделение вещества. Тяжелые элементы опускались только до глубины, ниже которой вещество было такое вязкое, что железо погружаться уже не могло. В результате этого процесса образовался очень плотный и тяжелый кольцевой слой расплавленного железа и его окиси.
Он располагался над более легким веществом первозданной сердцевины нашей планеты. Далее произошло выдавливание легкого силикатного вещества из центра Земли. Причем оно было вытеснено на экваторе, что, возможно, положило начало асимметрии планеты.
Предполагается, что при формировании железного ядра Земли произошла значительная убыль объема планеты, вследствие чего ее поверхность к настоящему времени уменьшилась. «Всплывшие» к поверхности легкие элементы и их соединения сформировали тонкую первичную кору, которая состояла, как и у всех планет земной группы, из вулканических базальтов, перекрытых сверху толщей отложений.
Однако найти живые геологические свидетельства былых процессов, связанных с формированием земного ядра и мантии, не удается. Как уже отмечалось, древнейшие каменные породы на планете Земля имеют возраст около 4 млрд лет.
Скорее всего, в начале эволюции планеты под действием высоких температур и давлений первичные базальты метаморфизировались, переплавились и преобразовались в известные нам гранитно-гнейсовые породы. Что же представляет собой ядро нашей планеты, сформировавшееся, вероятно, на самых ранних этапах развития Земли? Оно состоит из внешней и внутренней оболочек.
Согласно научным предположениям, на глубине 2900-5100 км находится внешнее ядро, которое по своим физическим свойствам приближается к жидкости. Внешнее ядро представляет собой потоки расплавленного железа и никеля, хорошо проводящие электричество. Именно с этим ядром ученые связывают происхождение земного магнитного поля.
Оставшийся до центра Земли промежуток в 1270 км занимает внутреннее ядро, на 80 % состоящее из железа и на 20 % – из диоксида кремния. Внутреннее ядро отличается твердостью и высокой температурой. Если внешнее непосредственно связано с мантией, то внутреннее ядро Земли существует само по себе.
Твердость его, несмотря на высокие температуры, обеспечивается гигантским давлением в центре планеты, которое может достигать 3 млн атмосфер.
Многие химические элементы в результате переходят в металлическое состояние. Поэтому даже высказывалось предположение, что внутреннее ядро Земли состоит из металлического водорода.
Плотное внутреннее ядро оказывает серьезное влияние на жизнь нашей планеты. В нем сосредоточено планетарное гравитационное поле, которое удерживает от разлета легкие газовые оболочки, гидросферу и геосферные слои Земли.
Вероятно, такое поле было характерно для ядра с момента формирования планеты, каким бы оно ни было тогда по своему химическому составу и строению. Оно способствовало стягиванию формировавшихся частиц к центру.
Все же происхождение ядра и изучение внутреннего строения Земли – самая актуальная проблема для ученых, вплотную занимающихся исследованием геологической истории нашей планеты. До окончательного решения этого вопроса еще очень далеко.
Чтобы избежать различных противоречий, в современной науке принята гипотеза о том, что процесс образования ядра начал происходить одновременно с формированием Земли.
Если Вам понравилась наша энциклопедия или пригодилась информация на этой странице поделитесь ею с друзьями и знакомыми – нажмите одну из кнопок соц сетей внизу страницы или вверху, ведь среди кучи ненужного мусора интернете достаточно сложно найти действительно интересные материалы.
Источник: https://planete-zemlya.ru/formirovanie-zemnogo-yadra/
Откуда мы знаем, что находится в ядре Земли?
Люди заполнили Землю. Мы завоевывали земли, летали по воздуху, ныряли в глубины океана. Мы даже побывали на Луне. Но мы никогда не были в ядре планеты. Мы даже и близко к нему не подобрались.
Центральная точка Земли находится в 6000 километрах внизу, и даже самая дальняя часть ядра находится в 3000 километрах под нашими ногами.
Самая глубокая дыра, которую мы сделали на поверхности — это Кольская сверхглубокая скважина в России, да и то она уходит вглубь земли на жалкие 12,3 километра.
Все известные события на Земле происходят близко к поверхности. Лава, которая извергается из вулканов, сначала плавится на глубине нескольких сотен километров. Даже бриллианты, которым необходимо чрезвычайное тепло и давление для образования, рождаются в породах на глубине не более 500 километров.
Все, что ниже, окутано тайной. Кажется недостижимым. И все же мы знаем довольно много интересного о нашем ядре. У нас даже есть некоторое представление о том, как оно сформировалось миллиарды лет назад — и все без единого физического образца. Как же нам удалось узнать так много о ядре Земли?
Для начала нужно хорошо подумать о массе Земли, говорит Саймон Редферн из Кембриджского университета в Великобритании. Мы можем оценить массу Земли, наблюдая за эффектом гравитации планеты, который она оказывает на объекты на поверхности. Выяснилось, что масса Земли составляет 5,9 секстиллиона тонн: это 59 с двадцатью нулями.
Но на поверхности нет признаков такой массы.
По существу, большая часть земной массы должна быть расположена по направлению к центру планеты. Следующим шагом будет выяснить, из каких тяжелых материалов состоит ядро. И оно состоит почти полностью из железа. 80% ядра — это железо, однако точную цифру еще придется выяснить.
Главным доказательством этого является огромное количество железа во Вселенной вокруг нас. Это один из десяти самых распространенных элементов в нашей галактике, который также часто встречается в метеоритах. При всем этом на поверхности Земли намного меньше железа, чем можно было бы ожидать. Согласно теории, когда Земли образовалась 4,5 миллиарда лет назад, много железа утекло вниз к ядру.
Там сосредоточена большая часть массы, а значит, и железо должно там быть. Железо также относительно плотный элемент при нормальных условиях, а под сильным давлением в ядре Земли оно будет еще плотнее. Железное ядро могло бы объяснить всю недостающую массу.
Но погодите. Как железо вообще там оказалось? Железо должно было каким-то образом притянуться — в буквальном смысле — к центру Земли. Но сейчас этого не происходит.
Большая часть остальной Земли состоит из горных пород — силикатов — и расплавленное железо с трудом через них проходит. Подобно тому, как вода на жирной поверхности образует капли, железо собирается в небольших резервуарах, отказываясь растекаться и разливаться.
Возможное решение было обнаружено в 2013 году Венди Мао из Стэнфордского университета и ее коллегами. Они задались вопросом, что происходит, когда железо и силикат подвергаются сильному давлению глубоко в земле.
Плотно сжимая оба вещества при помощи алмазов, ученым удалось протолкнуть расплавленное железо через силикат. «Это давление существенно изменяет свойства взаимодействия железа с силикатами, — говорит Мао. — При высоком давлении образуется «сеть плавления».
Это может говорить о том, что железо постепенно проскальзывало через породы Земли в течение миллионов лет, пока не достигло ядра.
В этот момент вы можете спросить: откуда мы, собственно, знаем размер ядра? Почему ученые считают, что оно начинается в 3000 километрах? Ответ один: сейсмология.
Когда происходит землетрясение, оно посылает ударные волны по всей планете. Сейсмологи записывают эти колебания. Будто бы мы бьем по одной стороне планеты гигантским молотом и прислушиваемся к шуму на другой стороне.
В зависимости от маршрута этих колебаний, они проходят через разные участки Земли, и это влияет на то, какой «звук» они издают на другом конце.
В начале истории сейсмологии стало очевидно, что некоторые колебания пропали без вести. Эти «S-волны» ожидали увидеть на другом конце Земли после происхождения на одном, но не увидели. Причина этому простая. S-волны реверберируют через твердый материал и не могут проходить через жидкость.
Должно быть, они столкнулись с чем-то расплавленным в центре Земли. Составив карту путей S-волн, ученые пришли к выводу, что на глубине примерно 3000 километров породы становятся жидкими. Это также говорит о том, что все ядро расплавленное. Но у сейсмологов был и другой сюрприз в этой истории.
В 1930-х годах датский сейсмолог Инге Леман обнаружила, что другой тип волн, P-волны, неожиданно прошли через ядро и были обнаружены на другом конце планеты. Сразу последовало предположение, что ядро разделено на два слоя. «Внутреннее» ядро, которое начинается в 5000 километрах внизу, были твердым. Расплавлено только «внешнее» ядро.
Идея Леман была подтверждена в 1970 году, когда более чувствительные сейсмографы показали, что P-волны действительно проходят через ядро и, в некоторых случаях, отражаются от него под некоторыми углами. Неудивительно, что в конце концов они оказываются на другой стороне планеты.
Ударные волны через Землю отправляют не только землетрясения. На самом деле, сейсмологи многим обязаны развитию ядерного оружия.
Ядерный взрыв тоже создает волны на земле, поэтому государства обращаются за помощью к сейсмологам во время испытания ядерного оружия. Во время холодной войны это было чрезвычайно важно, поэтому сейсмологи вроде Леман получили большую поддержку.
https://www.youtube.com/watch?v=sp06qb63Sl4
Конкурирующие страны узнавали о ядерном потенциале друг друга и параллельно с этим мы узнавали все больше и больше о ядре Земли. Сейсмология до сих пор используется для обнаружения ядерных взрывов сегодня.
Теперь мы можем нарисовать примерную картину строения Земли. Есть расплавленное внешнее ядро, которое начинается примерно на полпути к центру планеты, а внутри него расположено твердое внутреннее ядро с диаметром примерно 1220 километров.
Вопросов от этого не становится меньше, особенно на тему внутреннего ядра.
К примеру, насколько оно горячее? Выяснить это оказалось не так-то просто, и ученые долгое время ломали голову, говорит Лидунка Вокадло из Университетского колледжа Лондона в Великобритании.
Мы не можем засунуть туда термометр, поэтому единственный возможный вариант — это создать нужное давление в лабораторных условиях.
При обычных условиях железо плавится при температуре 1538 градусов
В 2013 году группа французских ученых произвели лучшую оценку на сегодняшний день. Они подвергли чистое железо давлению в половину того, что имеется в ядре, и отталкивались уже от этого.
Температура плавления чистого железа в ядре составляет примерно 6230 градусов. Присутствие других материалов может немного снизить точку плавления, до 6000 градусов.
Но это все равно горячее, чем на поверхности Солнца.
Будучи своего рода поджаренной картошкой в мундире, ядро Земли остается горячим, благодаря теплу, оставшемуся от образования планеты. Оно также извлекает тепло из трения, возникающего по мере движения плотных материалов, а также распада радиоактивных элементов. Остывает оно примерно на 100 градусов по Цельсию каждый миллиард лет.
Знать эту температуру полезно, поскольку она влияет на скорость прохождения колебаний через ядро. И это удобно, потому что в этих вибрациях есть что-то странное. P-волны проходят неожиданно медленно через внутреннее ядро — медленнее, чем если бы оно состояло из чистого железа.
Очевидно, к железу примешивается другой материал. Возможно, никель. Но ученые посчитали, как сейсмические волны должны проходить через железо-никелевый сплав, и не смогли подогнать расчеты под наблюдения.
Вокадло и ее коллеги в настоящее время рассматривают возможность присутствия в ядре других элементов, например, серы и кремния. Пока никто не смог придумать теорию состава внутреннего ядра, которая удовлетворила бы всех.
Проблема Золушки: туфелька никому не подходит. Вокадло пытается экспериментировать с материалами внутреннего ядра на компьютере.
Она надеется найти комбинацию материалов, температур и давления, которые будут замедлять сейсмические волны на правильную величину.
Она говорит, что секрет может скрываться в том факте, что внутреннее ядро находится почти в точке плавления. В результате этого точные свойства материала могут отличаться от тех, что принадлежали бы совершенно твердому веществу. Также это могло бы объяснить, почему сейсмические волны проходят медленнее, чем ожидалось.
Существует еще много загадок, связаных с ядром Земли, которые еще предстоит решить. Но не имея возможности погрузиться на эти невообразимые глубины, ученые совершают подвиг, выясняя, что находится в тысячах километров под нами.
Скрытые процессы недр Земли чрезвычайно важно изучать. У Земли есть мощное магнитное поле, которое генерируется благодаря частично расплавленному ядру.
Постоянное движение расплавленного ядра порождает электрический ток внутри планеты, и он, в свою очередь, генерирует магнитное поле, которое уходит далеко в космос.
Это магнитное поле защищает нас от вредного солнечного излучения. Не будь ядро Земли таким, каким оно является, не было бы магнитного поля, а мы бы серьезно от этого страдали. Вряд ли кто-нибудь из нас сможет увидеть ядро своими глазами, но хорошо просто знать, что оно там есть.
Источник: https://Hi-News.ru/science/otkuda-my-znaem-chto-naxoditsya-v-yadre-zemli.html
Как оказалось, ядро Земли вращается независимо
Мы все знаем, что Земля вращается у нас под ногами, но недавнее исследование сообщает, что центр нашей планеты не синхронизирован с остальными её частями, и часто ускоряется или замедляется.
Профессор Хрвой Ткалчик из Колледжа физических и математических наук Австралийского национального университета и его команда использовали данные двойных землетрясений за последние 50 лет, чтобы измерить скорость вращения внутреннего ядра планеты.
Им удалось установить, что ядро не только вращается с иной скоростью, нежели мантия, но и что скорость его вращения переменна.
«Мы установили, что внутреннее ядро вращалось быстрее, чем мантия в 1970-х и 1990-х годах, но замедлилось в 1980-х. А самое большое ускорение, возможно, произошло пять лет назад, но для подтверждения этого нам нужно больше данных», говорит Ткалчик.
«Что интересно, Эдмунд Галлей, в честь которого была названа комета Галлея, полагал, что внутренняя часть Земли вращается с иной скоростью ещё в 1692 году», говорит он.
До этого момента учёные предполагали, что вращение внутреннего ядра Земли является константой, поскольку не существовало адекватных математических методов интерпретации имеющихся данных. Новый метод использует двойные землетрясения – пары почти идентичных землетрясений, между которыми проходит промежуток от нескольких недель до 30-40 лет.
«Это поразительно, как эти землетрясения, которые разделяет 10, 20 и даже 30 лет, являются настолько схожими. Но каждая пара имеет свои различия, и эта разница связана с внутренним ядром планеты. Мы смогли использовать эти небольшие различия, чтобы реконструировать историю вращения ядра на протяжении последних 50 лет», говорит профессор Ткалчик.
По его словам, новый метод измерений может помочь понять роль внутреннего ядра в создании магнитного поля планеты, которое позволило жизни на Земле эволюционировать, выступив в качестве щита от космического излучения.
«Разработанный нами метод представляет собой очень мощный инструмент изучения внутренней структуры и динамики нашей планеты», говорит профессор.
Ядро Земли по непонятной причине ускоряется
Ученые из Австралийского национального университета обнаружили, что ядро нашей планеты, часто рассинхронизируется с остальными частями Земли и начинает вращаться с большей или меньшей скоростью.
Другими словами, раскаленное ядро внутри Земли по непонятным пока причинам начинает либо набирать, либо снижать скорость и вращаться быстрее или медленнее Земли.
Более того, изменение скорости происходит чрезвычайно быстро.
Мы уже очень много знаем о космосе, но при этом наша собственная планета, от которой зависит жизнь человеческой цивилизации, все еще преподносит сюрпризы.
Факт рассинхронизации вращения Земли и ее ядра долгое время обнаружить не удавалось, цитирует слова ученых cnews.
ru Но австралийские ученые использовали очень трудоемкую методику изучения так называемых дублетов землетрясений за последние 50 лет.
Это пары идентичных землетрясений, которые могут состояться с интервалом от 2 недель, до 30-40 лет. Сравнение сейсмического рисунка двух разнесенных по времени событий позволяет изучить изменения в глубинных слоях Земли, в том числе узнать об изменении скорости вращения ядра планеты.
Оказывается, ядро Земли вращается с переменной скоростью. Пока непонятно, с чем это связано, и какие последствия может иметь для человечества
В результате ученые обнаружили, что ядро планеты не только вращается с разной скоростью по сравнению с мантией (слой между ядром и корой), но скорость этого вращения еще и меняется с ходом времени.
Так, по сравнению с мантией, внутреннее ядро вращалась быстрее в 1970-х и 1990-х годах и, соответственно, медленнее в 1980-х. В последние несколько лет внутреннее ядро сильно разогналось, причем оно вращается быстрее, чем за всю историю изученного 50-летнего периода.
Правда ученые отмечают, что это предварительные данные и необходимы дальнейшие исследования для их подтверждения.
До сих пор ученые считали, что скорость вращения внутреннего ядра, постоянна, но исследование австралийских ученых опровергает эту точку зрения. Важное открытие ставит много вопросов. Прежде всего требуется внести изменения в существующие модели устройства Земли.
Также необходимо найти возможную периодичность разгона и торможения ядра и соотнести эту информацию с наблюдаемыми последствиями для жизни на поверхности нашей планеты.
Эта работа крайне важна, поскольку ядро оказывает огромное влияние на поверхность планеты и магнитное поле Земли.
Не исключено, что ускорение ядра, наблюдаемое в последние годы, может представлять опасность. К сожалению, даже если это действительно так, повлиять на этот процесс мы не в силах.
Справка
Ядро земли – это место кипящей лавы под огромным давлением. Существование самого ядра чрезвычайно важно для сохранения жизни на земле. Современной наукой было сделано открытие, что центр земли является мотором, который обеспечивает жизнедеятельность нашей планеты.
Ядро – это гигантский, раскалённый генератор. В центре планеты, под нами бурлят потоки раскалённого, жидкого металла, который своей массой создаёт огромную величину магнитной энергии. Магнитные волны проходят сквозь землю и обволакивают планету невидимым силовым полем.
Это поле служит невидимым щитом планеты от смертельной космической радиации. Если Земля лишиться своего магнитного щита она станет пустыней, подобно Марсу.
Гипотезы по теме
Сдвиг полюсов
Катастрофический сдвиг полюсов — теория, согласно которой при определённых условиях возможно изменение положения географических полюсов Земли (т.е. её оси) за геологически короткое время, например, за счёт изменения положения коры планеты относительно внутренних её слоёв под действием тех или иных сил.
Теория предсказывает возможность катастрофически быстрого смещения полюсов (с линейной скоростью, которая может достигать порядка 3500 км/ч в некоторых гипотезах), которое должно сопровождаться крупномасштабными бедствиями, охватывающими всю планету, такими как наводнения, землетрясения, извержения вулканов, поднятия морского дна и уход суши под воду и так далее.
Предсказание по теме
Эдгар Кейси
Американский «спящий» пророк Эдгар Кейси (1877-1945) предупреждал о неминуемом катаклизме: «Если вам покажется, будто в недрах Земли что-то шевелится и грохочет, то это началось смещение внутреннего ядра Земли».
http://earth-chronicles.ru/news/2013-05-14-43784
Источник: gearmix.ru.
Источник: https://subscribe.ru/group/chelovek-priroda-vselennaya/4491133/
Загрузка...
