De ce miezul pământului este fierbinte și nu se răcește. Care încălzește miezul pământului

Oamenii de știință au compilat model nou procesele care au loc în miezul pământului. Acesta diferă oarecum de cel tradițional, conform căruia miezul se răcește treptat. Cercetătorii au descoperit că în unele locuri, dimpotrivă, se încălzește, deoarece interacțiunea sa cu crusta și mantaua este mai activă. Cum i-ar putea afecta acest lucru pe locuitorii de pe suprafața Pământului?

Trebuie remarcat faptul că substanța situată în centrul planetei noastre, numită miez, este un lucru foarte misterios. Și totul pentru că, după cum înțelegeți, niciun om de știință nu a ținut în mâini nici măcar cea mai mică probă de materie nucleară. La tehnologii moderne nu se poate extrage, deoarece miezul se află la o adâncime de 2900 km de la suprafață, iar adâncimea maximă la care oamenii de știință au reușit să foreze scoarța planetei noastre este de 12 km. 290 de metri (aceasta este adâncimea sondei de petrol Maersk Oil BD-04A, situată în bazinul petrolier Al Shaheen din Qatar).

Prin urmare, până acum, cunoștințele noastre despre ceea ce se află în chiar inima Pământului sunt foarte aproximative. Se presupune că miezul este format dintr-un aliaj fier-nichel cu un amestec de alte elemente legate de fier. Raza medie a sferei de bază este de aproximativ 3,5 mii km (care este de aproximativ dublul mărimii Lunii), iar masa sa este de aproximativ 1,932 × 1024 kg. În acest caz, miezul este împărțit într-un interior solid, cu o rază de aproximativ 1300 km, și unul exterior lichid, a cărui rază este de aproximativ 2200 km, între care, potrivit unor oameni de știință, există o zonă de tranziție.

Se crede în mod tradițional că la o asemenea adâncime condițiile sunt cu adevărat infernale: temperatura din centrul nucleului ajunge la 5000 ° C, densitatea materiei este de aproximativ 12,5 t / m³, iar presiunea ajunge la 361 GPa. De aici rezultă că, în general, ființele vii fragile trebuie să stea departe de miez. În același timp, interesul pentru această substanță a noastră este destul de mare. Și deloc pentru că, potrivit geochimiștilor, până la 90% din toate metalele prețioase sunt concentrate în sfera centrală a planetei. Faptul este că este nucleul care contribuie la mișcarea activă a materiei în următorul strat al Pământului, mantaua (așa-numita convecție a mantalei, citiți mai multe despre aceasta în articolul „Vulcani - nivelul de anxietate este în creștere ”), care „apare” la suprafață cu fenomene atât de neplăcute pentru noi, precum cutremure care erup vulcani.

În plus, nucleul se crede că nucleul generează câmpul magnetic al Pământului, a cărui importanță pentru viața planetei noastre (și viața de pe ea) cu greu poate fi supraestimată. „Natura magnetosferei Pământului rămâne un mister. Nu putem merge în centrul pământului și să luăm mostre de acolo. Ne putem baza doar pe măsurători indirecte efectuate în apropierea suprafeței și pe modele teoretice care pot dezvălui ce se întâmplă în nucleu ”, spune unul dintre oamenii de știință implicați în studiul proceselor care au loc în și în jurul nucleului, geofizicianul Jon Mound de la Universitatea din Leeds (Marea Britanie).

Recent, a fost grupul Mound, după analizarea unor date anii recenti, a prezentat un model foarte interesant de ultimă oră miezuri. Se credea în mod tradițional că, după ce a apărut cu aproximativ 4,5 miliarde de ani în urmă, nucleul pământului a fost mai întâi fierbinte și apoi a început să se răcească încet (acest proces continuă până în zilele noastre). Căldura care este eliberată în timpul acestei „înghețuri” a miezului se ridică prin manta până la crustă în timpul convecției - este logic să presupunem că substanța mai caldă și, în consecință, mai puțin densă a mantalei se ridică la suprafață, în timp ce unul mai rece și mai greu coboară până în miez. Se crede că aceste fluxuri, combinate cu rotația planetei în sine, alimentează munca „dinamului intern” al Pământului, care creează câmpul său magnetic.

Cu toate acestea, Mound și colegii săi au ajuns la concluzia că nu totul este atât de simplu. Conform modelului lor, procesul invers poate avea loc și în nucleu, ducând nu numai la răcirea acestuia, ci și la încălzirea și chiar topirea acestei substanțe. În munca lor, au ținut cont atât de caracteristicile procesului de convecție, cât și de cele mai recente date seismice. Ca urmare, a apărut o imagine foarte interesantă - conform modelului Mound, fluxul de căldură la limita dintre nucleu și manta poate căpăta un caracter foarte diferit, în funcție de structura stratului de manta de deasupra. În unele zone ale Pământului, unde acest strat este deja supraîncălzit, acest lucru duce la faptul că energia termică pare să fie „reflectată” de la manta și trimisă înapoi în miez, topindu-l în cele din urmă.

În special, într-o regiune atât de activă din punct de vedere seismic precum inelul de foc vulcanic al Pacificului (începe din Peninsula Kamchatka, apoi trece prin Insulele Kuril, Japonia, Filipine, până în Noua Guinee, Insulele Solomon, Noua Zeelandă, nord-vestul Antarcticii, insulele Țării de Foc și revenind prin Anzi, Cordillera și Insulele Aleutine din nou la Kamchatka.), unde scoarța oceanică se cufundă în manta, un strat gros de plăci solide litosferice preia căldură din manta și o răcește. Ca rezultat, mantaua răcită începe să atragă căldură din miez însuși. Prin urmare, partea care se află sub regiunea descrisă mai sus continuă în prezent să se răcească.

Dar sub vastele regiuni din Africa și Oceanul Pacific central se observă o imagine complet diferită. Acolo, temperatura mantalei este mult mai mare, deoarece scoarța terestră aflată deasupra ei nu ia, ci, dimpotrivă, îi dă căldură. Drept urmare, mantaua, lucrând ca un izolator termic uriaș, provoacă reflectarea radiației infraroșii venite din miez (deoarece, conform celei de-a doua legi a termodinamicii, căldura poate trece doar de la un corp mai fierbinte la unul mai puțin încălzit, dar niciodată viciul). invers), care provoacă încălzirea și topirea ulterioară a stratului central al Pământului.

Deci, se dovedește că interacțiunea dintre miez și manta este mult mai complexă decât cele descrise de modelul tradițional. Dar o modificare a temperaturii miezului și a densității acestuia trebuie să afecteze în mod necesar starea câmpului magnetic. Poate că unele perturbări încă inexplicabile care apar în magnetosfera planetei noastre (așa-numitele furtuni geomagnetice) sunt legate doar de răcirea neuniformă a nucleului? Este, de asemenea, posibil ca interacțiunile nuclear-mantale să influențeze mai activ procesele globale, cum ar fi schimbările climatice, care au loc pe suprafața planetei noastre.

Cu toate acestea, Mound însuși și colegii săi spun că modelul lor de interacțiune dintre nucleu, manta și litosferă este încă doar o presupunere teoretică. Aceștia consideră că datele obținute în cadrul proiectului „Program integrat de foraj oceanic”, care urmează să înceapă anul viitor (citiți mai multe despre el în articolul „Călătorie în centrul Pământului – Realitate”) vor putea să confirme sau să infirme. Prin urmare, oamenii de știință așteaptă cu nerăbdare începerea forajului. Și în paralel, se efectuează calcule corective...

Nu s-au găsit linkuri înrudite

Pământul, împreună cu alte corpuri ale sistemului solar, s-a format dintr-un nor rece de gaz și praf prin acumularea particulelor care l-au alcătuit. După apariția planetei, a început o etapă complet nouă a dezvoltării acesteia, care în știință este de obicei numită pregeologică.
Numele perioadei se datorează faptului că cele mai vechi dovezi ale proceselor trecute - roci magmatice sau vulcanice - nu sunt mai vechi de 4 miliarde de ani. Doar oamenii de știință de astăzi le pot studia.
Etapa pre-geologică a dezvoltării Pământului este încă plină de multe mistere. Acesta acoperă o perioadă de 0,9 miliarde de ani și se caracterizează printr-o manifestare largă a vulcanismului pe planetă cu eliberare de gaze și vapori de apă. În acest moment a început procesul de stratificare a Pământului în învelișurile principale - nucleul, mantaua, crusta și atmosfera. Se presupune că acest proces a fost provocat de un bombardament intens de meteoriți asupra planetei noastre și de topirea părților sale individuale.
Unul dintre evenimentele cheie din istoria Pământului a fost formarea acestuia miez interior. Acest lucru s-a întâmplat probabil în stadiul pregeologic al dezvoltării planetei, când toată materia a fost împărțită în două geosfere principale - nucleul și mantaua.
Din păcate, o teorie de încredere despre formarea nucleului pământului, care ar fi confirmată de informații și dovezi științifice serioase, nu există încă. Cum s-a format nucleul Pământului? La această întrebare, oamenii de știință oferă două ipoteze principale.
Potrivit primei versiuni, substanța imediat după formarea Pământului era omogenă.
Era format în întregime din microparticule, care pot fi observate astăzi în meteoriți. Dar, după o anumită perioadă de timp, această masă inițial omogenă a fost împărțită într-un miez greu, în care tot fierul sticlă, și o manta mai ușoară de silicat. Cu alte cuvinte, picături de fier topit și grele compuși chimici s-a stabilit în centrul planetei noastre și a format acolo un nucleu, care rămâne în mare parte topit până astăzi. Pe măsură ce elementele grele aspirau spre centrul Pământului, zgura ușoară, dimpotrivă, plutea în sus - spre straturile exterioare ale planetei. Astăzi, aceste elemente ușoare alcătuiesc mantaua superioară și scoarța terestră.
De ce a apărut o astfel de diferențiere a materiei? Se crede că imediat după finalizarea procesului de formare, Pământul a început să se încălzească intens, în primul rând datorită energiei eliberate în procesul de acumulare gravitațională a particulelor, precum și datorită energiei dezintegrarii radioactive a elemente chimice individuale.
O încălzire suplimentară a planetei și formarea unui aliaj fier-nichel, care, datorită gravitației sale specifice semnificative, a coborât treptat în centrul Pământului, a fost facilitată de presupusul bombardament cu meteoriți.
Cu toate acestea, această ipoteză se confruntă cu unele dificultăți. De exemplu, nu este complet clar cum un aliaj fier-nichel, chiar și în stare lichidă, s-ar putea scufunda mai mult de o mie de kilometri și ar putea ajunge în regiunea nucleului planetei.
Conform celei de-a doua ipoteze, nucleul Pământului a fost format din meteoriți de fier care s-au ciocnit cu suprafața planetei, iar mai târziu a fost acoperit cu o înveliș de silicat de meteoriți de piatră și a format mantaua.

Există un defect grav în această ipoteză. În acest aranjament, spațiul cosmic meteoriții de fier și de piatră trebuie să existe separat. Studiile moderne arată că meteoriții de fier ar fi putut apărea doar în intestinele unei planete care s-a destrămat sub presiune semnificativă, adică după formarea sistemului nostru solar și a tuturor planetelor.
Prima versiune pare mai logică, deoarece prevede o graniță dinamică între miezul Pământului și manta. Aceasta înseamnă că procesul de separare a materiei dintre ele ar putea continua pe planetă foarte mult timp, exercitând astfel o mare influență asupra evoluției ulterioare a Pământului.
Astfel, dacă luăm ca bază prima ipoteză a formării nucleului planetei, atunci procesul de diferențiere a materiei s-a întins timp de aproximativ 1,6 miliarde de ani. Datorită diferențierii gravitaționale și a descompunerii radioactive, a fost asigurată separarea materiei.
Elementele grele s-au scufundat doar la o adâncime sub care substanța era atât de vâscoasă încât fierul nu se mai putea scufunda. Ca rezultat al acestui proces, s-a format un strat inelar foarte dens și greu de fier topit și oxidul acestuia. Era situat deasupra substanței mai ușoare a nucleului primordial al planetei noastre. Mai mult, o substanță de silicat ușor a fost stoarsă din centrul Pământului. Mai mult, a fost forțat să iasă la ecuator, ceea ce, probabil, a marcat începutul asimetriei planetei.
Se presupune că în timpul formării nucleului de fier al Pământului a avut loc o scădere semnificativă a volumului planetei, în urma căreia suprafața sa a scăzut până acum. Elementele ușoare și compușii lor care „au ieșit” la suprafață au format o crustă primară subțire, care, la fel ca toate planetele, a constat din grup terestru, din bazalți vulcanici acoperiți de sus de un strat de sedimente.
Cu toate acestea, nu este posibil să găsim dovezi geologice vii ale proceselor trecute asociate cu formarea miezului și a mantalei pământului. După cum sa menționat deja, cele mai vechi roci de pe planeta Pământ au aproximativ 4 miliarde de ani. Cel mai probabil, la începutul evoluției planetei, sub influența temperaturilor și presiunilor ridicate, bazalții primari s-au metamorfozat, s-au topit și s-au transformat în roci de granit-gneis cunoscute nouă.
Care este nucleul planetei noastre, care s-a format, probabil, în primele etape ale dezvoltării Pământului? Este format din cochilii exterioare și interioare. Conform ipotezelor științifice, la o adâncime de 2900-5100 km există un nucleu exterior, care, prin proprietăți fizice se apropie de lichid.
Miezul exterior este un curent de fier topit și nichel, un bun conductor de electricitate. Cu acest nucleu oamenii de știință asociază originea câmpului magnetic al pământului. Distanța de 1270 km rămasă până la centrul Pământului este ocupată de miezul interior, care este 80% fier și 20% dioxid de siliciu.
Miezul interior este dur și la temperatură ridicată. Dacă exteriorul este conectat direct cu mantaua, atunci nucleul interior al Pământului există de la sine. Duritatea sa, în ciuda temperaturilor ridicate, este asigurată de presiunea gigantică din centrul planetei, care poate ajunge la 3 milioane de atmosfere.
Mulți elemente chimice ca urmare, trec în starea metalică. Prin urmare, s-a sugerat chiar că nucleul interior al Pământului este format din hidrogen metalic.
Miezul interior dens are un impact grav asupra vieții planetei noastre. Câmpul gravitațional planetar este concentrat în el, ceea ce împiedică împrăștierea învelișurilor de gaze ușoare, hidrosfera și straturile geosferice ale Pământului.
Probabil, un astfel de câmp a fost caracteristic nucleului încă de la formarea planetei, oricare ar fi fost atunci în ceea ce privește compoziția și structura sa chimică. A contribuit la contracția particulelor formate către centru.
Cu toate acestea, originea nucleului și studiul structurii interne a Pământului este cea mai urgentă problemă pentru oamenii de știință care sunt strâns implicați în studiul istoriei geologice a planetei noastre. Soluția finală a acestei probleme este încă foarte departe. Pentru a evita diverse contradicții, știința modernă a adoptat ipoteza că procesul de formare a miezului a început să aibă loc simultan cu formarea Pământului.

În secolul al XX-lea, prin numeroase studii, omenirea a dezvăluit secretul interiorului pământului, structura pământului în context a devenit cunoscută fiecărui școlar. Pentru cei care nu știu încă în ce constă pământul, care sunt straturile sale principale, compoziția lor, care este numele celei mai subțiri părți a planetei, vom enumera o serie de fapte semnificative.

In contact cu

Forma și dimensiunea planetei Pământ

Contrar concepției greșite populare planeta noastră nu este rotundă. Forma sa se numește geoid și este o minge ușor aplatizată. Locurile în care globul este comprimat se numesc poli. Axa de rotație a pământului trece prin poli, planeta noastră face o revoluție în jurul ei în 24 de ore - o zi pământească.

În mijloc, planeta este înconjurată de un cerc imaginar care împarte geoidul în emisfera nordică și sudică.

În afară de ecuator există meridiane – cercuri perpendicular pe ecuator și trecând prin ambii poli. Una dintre ele, care trece prin Observatorul Greenwich, se numește zero - servește drept punct de referință pentru longitudinea geografică și fusurile orare.

Principalele caracteristici ale globului includ:

diametru (km.): ecuatorial - 12 756, polar (lângă poli) - 12 713;
lungimea (km.) a ecuatorului - 40.057, meridian - 40.008.

Deci, planeta noastră este un fel de elipsă - un geoid, care se rotește în jurul axei sale trecând prin doi poli - Nord și Sud.

Partea centrală a geoidului este înconjurată de ecuator - un cerc care împarte planeta noastră în două emisfere. Pentru a determina care este raza pământului, folosiți jumătate din valorile diametrului său la poli și ecuator.

Și acum despre asta din ce este făcut pământul cu ce scoici este acoperită și cu ce structura secțională a pământului.

Scoici de pământ

Scoici de bază ale pământului distinse după conţinutul lor. Deoarece planeta noastră este sferică, învelișurile sale ținute împreună de gravitație se numesc sfere. Dacă te uiți la s trinitate a pământului într-o secțiune, atunci pot fi observate trei zone:

În ordine(începând de la suprafața planetei) sunt situate după cum urmează:

Litosfera este o înveliș solidă a planetei, inclusiv minerale straturi ale pământului.
Hidrosfera - contine resurse de apa - rauri, lacuri, mari si oceane.
Atmosfera - este o înveliș de aer care înconjoară planeta.

În plus, se distinge și biosfera, care include toate organismele vii care locuiesc în alte cochilii.

Important! Mulți oameni de știință se referă populația planetei la un înveliș vast separat numit antroposferă.

Învelișurile pământului - litosfera, hidrosfera și atmosfera - se disting după principiul combinării unei componente omogene. În litosferă - acestea sunt roci solide, sol, conținutul intern al planetei, în hidrosferă - toate acestea, în atmosferă - tot aerul și alte gaze.

Atmosfera

Atmosfera este o înveliș gazos compoziția sa include: , azot, dioxid de carbon, gaz, praf.

Troposfera - stratul superior al pământului, care conține cea mai mare parte a aerului pământului și se extinde de la suprafață până la o înălțime de 8-10 (la poli) până la 16-18 km (la ecuator). În troposferă se formează nori și diverse mase de aer.
Stratosfera este un strat în care conținutul de aer este mult mai scăzut decât în troposferă. A lui grosime medie este de 39-40 km. Acest strat începe la limita superioară a troposferei și se termină la o altitudine de aproximativ 50 km.
Mezosfera este un strat al atmosferei care se întinde de la 50-60 până la 80-90 km deasupra suprafeței pământului. Caracterizat printr-o scădere constantă a temperaturii.
Termosfera – situată la 200-300 km de suprafața planetei, diferă de mezosferă printr-o creștere a temperaturii pe măsură ce crește altitudinea.
Exosfera - începe de la limita superioară, situată sub termosferă și trece treptat în spațiu deschis, se caracterizează prin conținut scăzut de aer, radiație solară ridicată.

Atenţie!În stratosferă la o altitudine de aproximativ 20-25 km există un strat subțire de ozon care protejează toată viața de pe planetă de razele ultraviolete dăunătoare. Fără el, toate viețuitoarele ar fi pierit foarte curând.

Atmosfera este învelișul pământului, fără de care viața pe planetă ar fi imposibilă.

Conține aerul necesar pentru respirația organismelor vii, determină condiții meteorologice potrivite, protejează planeta de impactul negativ al radiației solare.

Atmosfera este formată din aer, la rândul său, aerul este aproximativ 70% azot, 21% oxigen, 0,4% dioxid de carbon și alte gaze rare.

În plus, în atmosferă există un important strat de ozon, la aproximativ 50 km altitudine.

Hidrosferă

Hidrosfera reprezintă toate lichidele de pe planetă.

Această carcasă după locație resurse de apă iar gradul lor de salinitate include:

oceanul mondial este un spațiu imens ocupat de apă sărată și cuprinde patru și 63 de mări;
apele de suprafață ale continentelor sunt de apă dulce, precum și ocazional corpuri de apă salmastre. Ele se împart în funcție de gradul de fluiditate în rezervoare cu un curs - râuri pe și rezervoare cu apă stagnantă - lacuri, iazuri, mlaștini;
apă subterană - apă dulce de sub suprafața pământului. Adâncime apariția lor variază de la 1-2 la 100-200 și mai mult de metri.

Important! O cantitate imensă de apă dulce este în prezent sub formă de gheață - astăzi în zone permafrost sub formă de ghețari, aisberguri uriașe, zăpadă permanentă care nu se topește, există aproximativ 34 milioane km3 de rezerve de apă dulce.

Hidrosfera este în primul rând, o sursă de apă proaspătă de băut, unul dintre principalii factori de formare a climei. Resursele de apă sunt folosite ca mijloace de comunicare și obiecte de turism și recreere (agrement).

Litosferă

Litosfera este solidă ( mineral) straturi ale pământului. Grosimea acestei cochilii variază de la 100 (sub mări) la 200 km (sub continente). Litosfera include scoarța terestră și partea superioară a mantalei.

Ceea ce se află sub litosferă este direct structura internă a planetei noastre.

Plăcile litosferei constau în principal din bazalt, nisip și argilă, piatră și, de asemenea, stratul de sol.

Schema structurii pământuluiîmpreună cu litosfera este reprezentată de următoarele straturi:

Scoarta terestra - superior, format din roci sedimentare, bazaltice, metamorfice și sol fertil. În funcție de locație, există cruste continentale și oceanice;
manta - situată sub scoarța terestră. Cântărește aproximativ 67% din masa totală a planetei. Grosimea acestui strat este de aproximativ 3000 km. Stratul superior al mantalei este vâscos, se află la o adâncime de 50-80 km (sub oceane) și 200-300 km (sub continente). Straturile inferioare sunt mai dure și mai dense. Compoziția mantalei include materiale grele de fier și nichel. Procesele care au loc în manta determină multe fenomene de pe suprafața planetei (procese seismice, erupții vulcanice, formarea de depozite);
Partea centrală a pământului este miezul, constând dintr-un solid interior și o parte lichidă exterioară. Grosimea părții exterioare este de aproximativ 2200 km, cea interioară este de 1300 km. Distanța față de suprafață d despre miezul pământului este de aproximativ 3000-6000 km. Temperatura în centrul planetei este de aproximativ 5000 C. Potrivit multor oameni de știință, nucleul teren de compoziția este o topitură grea de fier-nichel cu un amestec de alte elemente similare ca proprietăți cu fierul.

Important!Într-un cerc restrâns de oameni de știință, pe lângă modelul clasic cu un miez greu semi-topit, există și o teorie conform căreia un luminar interior este situat în centrul planetei, înconjurat pe toate părțile de un strat impresionant de apă. Această teorie, pe lângă un cerc restrâns de adepți din comunitatea științifică, a găsit o largă circulație în literatura științifico-fantastică. Un exemplu este romanul lui V.A. Obruchev „Plutonia”, care povestește despre expediția oamenilor de știință ruși în cavitatea din interiorul planetei cu propriul său mic luminator și despre lumea animalelor și a plantelor dispărute la suprafață.

Atat de comun harta structurii pământului, inclusiv scoarța terestră, mantaua și miezul, în fiecare an din ce în ce mai îmbunătățite și mai rafinate.

Mulți parametri ai modelului cu îmbunătățirea metodelor de cercetare și apariția unor noi echipamente vor fi actualizați de mai multe ori.

De exemplu, pentru a ști exact câți kilometri până la partea exterioară a nucleului, va fi nevoie de mai mulți ani de cercetare științifică.

Pe acest moment cel mai adânc ax din scoarța terestră, săpat de om, are aproximativ 8 kilometri, așa că studiul mantalei, și cu atât mai mult nucleul planetei, este posibil doar într-un context teoretic.

Structura stratificată a Pământului

Studiem din ce straturi este format Pământul în interior

Concluzie

Având în vedere structura secțională a pământului am văzut cât de interesantă și complexă este planeta noastră. Studiul structurii sale în viitor va ajuta omenirea să înțeleagă misterele fenomenelor naturale, va prezice mai exact dezastrele naturale devastatoare și va descoperi noi zăcăminte minerale, încă nedezvoltate.

Miezul Pământului - geosfera interioară a Pământului cu un diametru mediu de 3470 km, situată la o adâncime medie de aproximativ 2900 km. Este împărțit într-un miez interior solid cu un diametru de aproximativ 1300 km și un miez exterior lichid cu o grosime de aproximativ 2200 km, între care se distinge uneori o zonă de tranziție de 250 km de lichid de înaltă densitate. Constă probabil dintr-un aliaj fier-nichel amestecat cu alte elemente siderofile. Temperatura din centrul nucleului Pământului ajunge la 5000 ° C, densitatea este de aproximativ 12,5 t / m, presiunea este de până la 361 GPa. Masa miezului este de 1932 x 10 24 kg.
Există foarte puține informații despre miez - toate informațiile au fost obținute prin metode geofizice sau geochimice indirecte, mostrele din materialul miezului nu sunt disponibile și este puțin probabil să fie obținute în viitorul apropiat.

Istoria cercetării

Henry Cavendish, care a calculat masa și densitatea medie a Pământului și a constatat că aceasta este mult mai mare decât densitatea caracteristică rocilor care apar pe suprafața pământului, a fost unul dintre primii care a sugerat existența unei zone cu densitate crescută în interior. pământul.
Existența miezului a fost dovedită în 1897 de seismologul german E. Wiechert pentru prezența așa-numitului efect de „umbră seismică”. În 1910, în spatele unui salt brusc în vitezele undelor seismice longitudinale, geofizicianul american B. Gutenberg a determinat adâncimea suprafeței sale - 2900 km.

Fondatorul geochimiei V. M. Goldshmidt (germană. Victor Moritz Goldschmidt(1888-1947) în 1922 a sugerat că nucleul a fost format prin diferențierea gravitațională a Pământului primitiv în timpul creșterii sale sau în perioadele ulterioare. O ipoteză alternativă că nucleul de fier a apărut chiar și într-un nor protoplanetar a fost dezvoltată de savantul german A. Eiken (1944), savantul american E. Orovan și savantul sovietic A.P. Vinogradov (anii 60-70).

În 1941, Kuhn și Ritman, pe baza ipotezei identității compoziției chimice a Soarelui și a Pământului și pe calculele tranziției de fază în hidrogen, au sugerat că miezul pământului este format din hidrogen metalic. Această ipoteză nu a fost testată experimental. Experimentele de compresie de șoc au arătat că densitatea hidrogenului metalic este cu aproximativ un ordin de mărime mai mică decât densitatea nucleului. Cu toate acestea, această ipoteză a fost adaptată ulterior pentru a explica structura planetelor gigantice - Jupiter, Saturn etc. stiinta moderna Este important ca câmpul magnetic să apară tocmai în miezul metalic de hidrogen.

În plus, V.N. Lodochnikov și W. Ramsay au sugerat că mantaua inferioară și miezul au aceeași compoziție chimică - la limita miez-manta la o presiune de 1,36 Mbar, silicații de manta trec într-o fază metalică lichidă (miez de silicat metalizat).

Compoziția miezului

Compoziția nucleului poate fi estimată doar din câteva surse.

Probele de meteoriți de fier, care sunt fragmente din nucleele asteroizilor și protoplanetelor, sunt considerate a fi cele mai apropiate de substanța nucleului. Cu toate acestea, meteoriții de fier nu sunt echivalenti cu materia nucleului Pământului, deoarece s-au format în corpuri mult mai mici, de exemplu. cu alţi parametri fizico-chimici.

Din datele gravimetrice se cunoaște densitatea miezului, ceea ce limitează suplimentar compoziția componentelor. Deoarece densitatea miezului este cu aproximativ 10% mai mică decât densitatea aliajelor fier-nichel, atunci, în consecință, miezul Pământului conține mai multe elemente ușoare decât meteoriții de fier.

Pe baza considerațiilor geochimice, calculând compoziția primară a Pământului și calculând proporția elementelor situate în alte geosfere, este posibil să se construiască o estimare aproximativă a compoziției nucleului. Astfel de calcule sunt asistate de experimente la temperatură înaltă și la presiune înaltă privind distribuția elementelor între fazele de fier topit și silicat.

Formarea nucleului pământului

Timpul de formare

Formarea nucleului moment cheie istoria pământului. Următoarele considerații au fost utilizate pentru a determina vârsta acestui eveniment:

În substanța din care s-a format Pământul a existat un izotop 182 Hf, care are un timp de înjumătățire de 9 milioane de ani și se transformă într-un izotop 182 W. Hafniul este un element litofil, adică. în timpul separării materiei primare a Pământului în faze silicate și metalice, aceasta a fost concentrată predominant în faza silicată, în timp ce wolfram era un element siderofil și concentrat în faza metalică. În miezul metalic al Pământului, raportul Hf/W este aproape de zero, în timp ce în învelișul de silicat, acest raport este aproape de 15.

Din analiza condriților nefracționați și a meteoriților de fier, se cunoaște raportul primar dintre izotopii de hafniu și wolfram.
Dacă miezul s-ar fi format după un timp mult mai lung decât timpul de înjumătățire de 182 Hf, atunci ar fi avut timp să se transforme aproape complet în 182 W, iar compoziția izotopică a wolframului din partea de silicat a Pământului și nucleul său ar fi fie la fel, la fel ca la condrite.
Dacă miezul s-a format în timp ce 182 Hf nu se descompunese încă, atunci învelișul de silicat al Pământului ar trebui să conțină un exces de 182 W în comparație cu condritele, ceea ce se observă de fapt.

Pe baza acestui model de separare a părților metalice și silicatice ale Pământului, calculele au arătat că nucleul s-a format în mai puțin de 30 de milioane de ani, din momentul formării în sistem solar primul material în suspensie. Calcule similare pot fi făcute pentru meteoriții metalici, care sunt fragmente din nucleele unor corpuri planetare mici. În ele, formarea nucleului a avut loc mult mai rapid - peste câteva milioane de ani. Vârsta nucleului solid interior este estimată la 2-4 miliarde de ani.

Teoria Sorokhtin-Ushakov

Conform modelului Sorokhtin-Ushakov, procesul de formare a nucleului pământului s-a întins timp de aproximativ 1,6 miliarde de ani (de la 4 la 2,6 miliarde de ani în urmă). Potrivit autorilor, formarea nucleului pământului s-a produs în două etape. La început, planeta era rece și nu era nicio mișcare în adâncurile ei. Apoi a fost încălzit de energia dezintegrarii radioactive până când a început topirea fierului metalic, care a început să pătrundă în centrul Pământului. În același timp, s-a eliberat o cantitate mare de căldură din cauza diferențierii gravitaționale, iar procesul de separare a nucleului a fost doar accelerat. Acest proces a mers doar la o adâncime sub care substanța, de la o presiune ultraînaltă, a devenit atât de vâscoasă încât fierul nu a mai putut să se afunde mai adânc. Ca rezultat, s-a format un strat inelar dens de fier topit și oxidul acestuia. A fost situat deasupra substanței mai ușoare a „nucleului” original al Pământului. Mai târziu, o substanță de silicat a fost stoarsă din centrul Pământului la ecuator, ceea ce a dus la asimetria planetei.

Mecanismul de formare a miezului pământului

Se cunosc foarte puține lucruri despre mecanismul formării nucleului. Potrivit diverselor estimări, formarea a avut loc la o presiune și o temperatură apropiate de cea care domnește acum în mantaua superioară și mijlocie, și nu la planetozimale și asteroizi. Aceasta înseamnă că în timpul acreției Pământului a avut loc noua sa omogenizare.

Mecanism de actualizare constantă a nucleului intern

O serie de studii din ultimii ani au arătat proprietățile anormale ale nucleului pământului - s-a constatat că undele seismice traversează partea de est a nucleului mai repede decât cea de vest. Modelele clasice sugerează că nucleul interior al planetei noastre este o formațiune simetrică, omogenă și practic stabilă, în creștere lent datorită solidificării materiei nucleului exterior. Cu toate acestea, nucleul interior este o structură destul de dinamică.
Un grup de cercetători de la universitățile lui Joseph Fourier (fr. Universitatea Joseph Fourierși Lyon (fr. Universitatea din Lyon a sugerat că nucleul interior al Pământului se cristalizează în mod constant în vest și se topește în est. Centrul geometric al nucleului interior este decalat față de centrul Pământului. Părți ale nucleului din vest și est au temperaturi diferite, ceea ce duce la topirea și cristalizarea unilaterală. Pune în mișcare întreaga masă a miezului interior, se deplasează încet din partea de vest către cea de est, unde solidul care se prăbușește reface compoziția învelișului lichid cu o rată de 1,5 cm / an. Acestea. topirea completă în 100 de milioane de ani. Diferența în raportul elementelor ușoare și grele din vestul și estul nucleului duce în mod natural la o diferență în vitezele undelor seismice.

Astfel de procese puternice de solidificare și topire nu pot decât să afecteze fluxurile convective din miezul exterior. Ele afectează dinamul planetar, câmpul magnetic al pământului, comportamentul mantalei și mișcarea continentelor. Ipoteza explică discrepanța dintre viteza de rotație a nucleului și restul planetei, deplasarea accelerată a polilor magnetici.

Planeta noastră Pământ are o structură stratificată și este formată din trei părți principale: scoarța terestră, mantaua și miezul. Care este centrul pământului? Miez. Adâncimea miezului este de 2900 km, iar diametrul este de aproximativ 3,5 mii km. În interior - o presiune monstruoasă de 3 milioane de atmosfere și o temperatură incredibil de ridicată - 5000 ° C. Pentru a afla ce se află în centrul Pământului, oamenii de știință au avut nevoie de câteva secole. Nici măcar tehnologia modernă nu putea pătrunde mai mult de douăsprezece mii de kilometri. Cea mai adâncă foră, situată în Peninsula Kola, are o adâncime de 12.262 de metri. Departe de centrul pământului.

Istoria descoperirii miezului pământului

Unul dintre primii care au ghicit despre prezența unui nucleu în centrul planetei a fost fizicianul și chimistul englez Henry Cavendish la sfârșitul secolului al XVIII-lea. Cu ajutorul experimentelor fizice, a calculat masa Pământului și, pe baza dimensiunii sale, a determinat densitatea medie a substanței planetei noastre - 5,5 g / cm3. Densitatea rocilor și mineralelor cunoscute din scoarța terestră s-a dovedit a fi de aproximativ două ori mai mică. De aici a rezultat o presupunere logică că în centrul Pământului există o zonă de materie mai densă - nucleul.

În 1897, seismologul german E. Wiechert, studiind trecerea undelor seismologice prin părțile interioare ale Pământului, a putut confirma ipoteza prezenței unui nucleu. Și în 1910, geofizicianul american B. Gutenberg a determinat adâncimea locației sale. Ulterior, s-au născut și ipoteze despre procesul de formare a nucleului. Se presupune că s-a format ca urmare a așezării elementelor mai grele în centru, iar inițial substanța planetei a fost omogenă (gazoasă).

Din ce este format miezul?

Este destul de dificil să studiezi o substanță a cărei probă nu poate fi obținută pentru a-i studia parametrii fizici și chimici. Oamenii de știință trebuie doar să își asume prezența anumitor proprietăți, precum și structura și compoziția nucleului prin semne indirecte. Deosebit de util în studiul structurii interne a Pământului a fost studiul propagării undelor seismice. Seismografele, situate în multe puncte de pe suprafața planetei, înregistrează viteza și tipurile de unde seismice care trec prin tremurături ale scoarței terestre. Toate aceste date fac posibilă aprecierea structurii interne a Pământului, inclusiv a nucleului.

Până în prezent, oamenii de știință sugerează că partea centrală a planetei este eterogenă. Ce este în centrul pământului? Partea adiacentă mantalei este un miez lichid, constând din materie topită. Aparent, conține un amestec de fier și nichel. Această idee i-a condus pe oamenii de știință la studiul meteoriților de fier, care sunt bucăți de nuclee de asteroizi. Pe de altă parte, aliajele fier-nichel obținute au o densitate mai mare decât densitatea așteptată a miezului. Prin urmare, mulți oameni de știință tind să presupună că în centrul Pământului, nucleul, există și elemente chimice mai ușoare.

Geofizicienii explică și existența unui câmp magnetic prin prezența unui nucleu lichid și prin rotația planetei în jurul propriei axe. Se știe că un câmp electromagnetic în jurul unui conductor apare atunci când curge curent. Stratul topit adiacent mantalei servește ca un astfel de conductor gigant de transport de curent.

Partea interioară a nucleului, în ciuda temperaturii de câteva mii de grade, este un solid. Acest lucru se datorează faptului că presiunea din centrul planetei este atât de mare încât metalele fierbinți devin solide. Unii oameni de știință sugerează că miezul solid este format din hidrogen, care, sub influența unei presiuni incredibile și a unei temperaturi enorme, devine ca un metal. Astfel, care este centrul Pământului, nici măcar geofizicienii nu sunt încă cunoscuți cu siguranță. Dar dacă luăm în considerare problema din punct de vedere matematic, atunci putem spune că centrul Pământului este de aproximativ 6378 km. de la suprafața planetei.