Yerning yadrosi suyuq yoki qattiqdir. Nima uchun Yerning yadrosi sovib ketmaydi? Yerning yadrosi qanday shakllangan?

Nima uchun Yer yadrosi sovmaydi va 4,5 milliard yil davomida taxminan 6000 ° S haroratgacha qiziydi? Savol juda murakkab, bundan tashqari, fan 100% aniq, tushunarli javob bera olmaydi. Biroq, buning ob'ektiv sabablari bor.

Juda ko'p sir

Haddan tashqari, ta'bir joiz bo'lsa, yer yadrosining siri ikki omil bilan bog'liq. Birinchidan, uning qanday, qachon va qanday sharoitda paydo bo'lganligini hech kim aniq bilmaydi - bu proto-Yerning shakllanishi paytida yoki allaqachon sodir bo'lgan. erta bosqichlar shakllangan sayyoraning mavjudligi - bu katta sir. Ikkinchidan, yer yadrosidan namunalar olish mutlaqo mumkin emas - uning nimadan iboratligini hech kim bilmaydi. Bundan tashqari, yadro haqida bizga ma'lum bo'lgan barcha ma'lumotlar bilvosita usullar va modellar bilan to'planadi.

Nima uchun Yerning yadrosi issiq bo'lib qoladi?

Yerning yadrosi nima uchun bunchalik uzoq vaqt sovib ketmasligini tushunishga harakat qilish uchun avvalo uning isishiga nima sabab bo'lganini aniqlash kerak. Bizning ichaklarimiz, boshqa sayyoralar singari, heterojendir, ular turli zichlikdagi nisbatan aniq chegaralangan qatlamlardir. Ammo bu har doim ham shunday bo'lmagan: og'ir elementlar asta-sekin pastga tushib, ichki va tashqi yadroni tashkil etar, engil elementlar tepaga chiqib, mantiya va er qobig'ini hosil qiladi. Bu jarayon juda sekin davom etadi va issiqlik chiqishi bilan birga keladi. Biroq, bu isitishning asosiy sababi emas edi. Yerning butun massasi ulkan kuch uning markaziga bosim o'tkazib, taxminan 360 GPa (3,7 million atmosfera) fenomenal bosim hosil qiladi, buning natijasida temir-kremniy-nikel yadrosi tarkibidagi radioaktiv uzoq umr ko'radigan elementlarning parchalanishi boshlandi, bu esa ulkan nurlanish bilan birga keldi. issiqlik chiqindilari.

Isitishning qo'shimcha manbai - turli qatlamlar orasidagi ishqalanish natijasida hosil bo'lgan kinetik energiya (har bir qatlam bir-biridan mustaqil ravishda aylanadi): ichki yadro tashqi va tashqi mantiya bilan.

Sayyoramizning ichaklari (nisbatlar bajarilmaydi). Uchta ichki qatlam orasidagi ishqalanish xizmat qiladi qo'shimcha manba isitish.

Yuqoridagilarga asoslanib, biz Yer va, xususan, uning ichaklari o'zini o'zi isitadigan o'zini o'zi ta'minlaydigan mashina degan xulosaga kelishimiz mumkin. Ammo bu shunday abadiy davom eta olmaydi: yadro ichidagi radioaktiv elementlarning zahiralari asta-sekin yo'q bo'lib ketadi va haroratni ushlab turish uchun hech narsa qolmaydi.

Sovuyapti!

Aslida, sovutish jarayoni juda uzoq vaqt oldin boshlangan, ammo u juda sekin davom etadi - asrda bir daraja. Taxminiy hisob-kitoblarga ko'ra, yadro to'liq sovib, undagi kimyoviy va boshqa reaksiyalarni to'xtatish uchun kamida 1 milliard yil kerak bo'ladi.

Qisqa javob: Yer, xususan, er yadrosi o'zini o'zi isitadigan mashinadir. Sayyoraning butun massasi uning markazini bosib, fenomenal bosim hosil qiladi va shu bilan radioaktiv elementlarning parchalanish jarayonini boshlaydi, buning natijasida issiqlik chiqariladi.

Odamlar yer yuzini to'ldirishdi. Biz yerlarni zabt etdik, havoda uchdik, okean tubiga sho'ng'idik. Biz hatto oyga ham bordik. Ammo biz hech qachon sayyoramizning o'zagida bo'lmaganmiz. Biz hatto unga yaqinlashmadik. Yerning markaziy nuqtasi 6000 kilometr pastda, hatto yadroning eng uzoq qismi ham oyog'imiz ostida 3000 kilometr pastda joylashgan. Biz yuzada qilgan eng chuqur tuynuk bo'lib, u 12,3 kilometr uzoqlikda yerga chuqur kirib boradi.

Yer yuzidagi barcha ma'lum hodisalar yer yuzasiga yaqin sodir bo'ladi. Vulkanlardan otiladigan lava avvaliga bir necha yuz kilometr chuqurlikda eriydi. Hatto hosil bo'lishi uchun haddan tashqari issiqlik va bosimni talab qiladigan olmoslar ham 500 kilometrdan ko'p bo'lmagan chuqurlikdagi toshlarda tug'iladi.

Quyida hamma narsa sir bilan qoplangan. Erishib bo'lmaydiganga o'xshaydi. Va shunga qaramay, biz yadromiz haqida juda ko'p qiziqarli narsalarni bilamiz. Hatto bizda uning milliardlab yillar oldin qanday shakllangani haqida bir oz tasavvur mavjud - barchasi bitta jismoniy naqshsiz. Qanday qilib biz Yerning yadrosi haqida ko'p narsalarni o'rganishga muvaffaq bo'ldik?

Avval siz Yerning massasi haqida yaxshilab o'ylab ko'rishingiz kerak, deydi Buyuk Britaniyaning Kembrij universitetidan Saymon Redfern. Biz sayyoraning tortishish kuchining sirtdagi jismlarga ta'sirini kuzatish orqali Yerning massasini taxmin qilishimiz mumkin. Ma'lum bo'lishicha, Yerning massasi 5,9 sekstilion tonnani tashkil etadi: bu 59 dan keyin yigirma nolga teng.

Ammo sirtda bunday massa belgilari yo'q.

"Yer yuzasidagi materialning zichligi butun Yerning o'rtacha zichligidan ancha past, bu bizga yanada zichroq narsa borligidan dalolat beradi", deydi Redfern. - Bu birinchi.

Asosan, katta qism Yer massasi sayyoraning markaziga qarab joylashgan bo'lishi kerak. Keyingi qadam, yadro qanday og'ir materiallardan tayyorlanganligini aniqlashdir. Va u deyarli butunlay temirdan iborat. Ammo yadroning 80% temirdan iborat aniq raqam hali aniqlanishi kerak.

Buning asosiy dalili - bizni o'rab turgan koinotdagi juda katta miqdordagi temirdir. Bu bizning galaktikamizdagi eng keng tarqalgan o'nta elementlardan biridir va meteoritlarda ham tez-tez uchraydi. Bularning barchasi bilan Yer yuzasida kutilganidan ancha kam temir bor. Nazariyaga ko'ra, Yer 4,5 milliard yil oldin paydo bo'lganida, yadroga juda ko'p temir quyilgan.

Massaning katta qismi u erda to'plangan, ya'ni temir u erda bo'lishi kerak. Temir ham normal sharoitda nisbatan zich element bo'lib, Yer yadrosida kuchli bosim ostida u yanada zichroq bo'ladi. Temir yadro barcha etishmayotgan massani hisobga olishi mumkin.

Lekin kuting. Qanday qilib temir u erga etib keldi? Dazmolni qandaydir tarzda jalb qilish kerak - ichkariga tom ma'noda- Yerning markaziga. Ammo hozir bu sodir bo'lmayapti.

Erning qolgan qismining ko'p qismi tog 'jinslaridan - silikatlardan iborat va erigan temir ular orqali deyarli o'tmaydi. Suv yog'li yuzada tomchilar hosil qilganidek, temir kichik tanklarda to'planib, tarqalishni va to'kilishni rad etadi.

Mumkin bo'lgan yechim 2013 yilda Stenford universitetidan Vendi Mao va uning hamkasblari tomonidan topilgan. Ular temir va silikat yer chuqurligida kuchli bosimga duchor bo'lganda nima sodir bo'lishini qiziqtirgan.

Ikkala moddani olmos bilan mahkam siqib, olimlar eritilgan temirni silikat orqali surishga muvaffaq bo'lishdi. "Bu bosim temirning silikatlar bilan o'zaro ta'sir qilish xususiyatlarini sezilarli darajada o'zgartiradi", deydi Mao. - Yuqori bosimda "erish tarmog'i" hosil bo'ladi.


Bu shuni ko'rsatishi mumkinki, temir yadroga yetguncha millionlab yillar davomida asta-sekin Yer toshlari orasidan sirg'alib o'tdi.

Shu nuqtada, siz so'rashingiz mumkin: biz yadro hajmini qanday bilamiz? Nega olimlar u 3000 kilometr uzoqlikda boshlanadi, deb hisoblashadi? Faqat bitta javob bor: seysmologiya.

Zilzila sodir bo'lganda, u butun sayyora bo'ylab zarba to'lqinlarini yuboradi. Seysmologlar bu tebranishlarni qayd etadilar. Go'yo biz sayyoramizning bir tomoniga ulkan bolg'a bilan urib, boshqa tarafdagi shovqinga quloq solamiz.

"1960-yillarda Chilida zilzila bo'lib, bizga juda katta ma'lumot berdi", deydi Redfern. "Yer atrofidagi barcha seysmik stansiyalar ushbu zilzila zarbalarini qayd etdi."

Ushbu tebranishlarning yo'nalishiga qarab, ular Yerning turli qismlaridan o'tadi va bu ularning boshqa uchida qanday "ovoz" chiqarishiga ta'sir qiladi.

Seysmologiya tarixining boshida ba'zi tebranishlar etishmayotganligi ma'lum bo'ldi. Ushbu "S-to'lqinlar" birida paydo bo'lganidan keyin Yerning boshqa uchida ko'rishi kutilgan edi, ammo ular bunday emas edi. Buning sababi oddiy. S-to'lqinlar qattiq moddada aks etadi va suyuqlik orqali o'ta olmaydi.

Ular erning markazida erigan narsaga urilgan bo'lishi kerak. S-to'lqinlarining yo'llarini xaritaga kiritib, olimlar taxminan 3000 kilometr chuqurlikda jinslar suyuqlikka aylanadi degan xulosaga kelishdi. Bu shuningdek, butun yadro eriganligini ko'rsatadi. Ammo seysmologlar bu voqeada yana bir ajablanishdi.


1930-yillarda daniyalik seysmolog Inge Leman boshqa turdagi to‘lqin P-to‘lqinlari yadro bo‘ylab kutilmaganda o‘tib, sayyoramizning narigi tomonida topilganini aniqladi. Yadro ikki qatlamga bo'lingan degan taxmin darhol paydo bo'ldi. 5000 kilometr pastdan boshlanadigan "ichki" yadro mustahkam edi. Faqat "tashqi" yadro eritiladi.

Lemanning fikri 1970 yilda yanada sezgir seysmograflar P-to'lqinlari haqiqatan ham yadrodan o'tishini va ba'zi hollarda undan ma'lum burchaklarda sakrab tushishini ko'rsatganda tasdiqlandi. Ular sayyoramizning narigi tomoniga tushib qolishlari ajablanarli emas.

Shok to'lqinlari Yer bo'ylab nafaqat zilzilalar yuboradi. Darhaqiqat, seysmologlar rivojlanish uchun juda ko'p qarzdor yadro qurollari.

Yadro portlashi ham yerda to‘lqinlar hosil qiladi, shuning uchun davlatlar yadroviy qurol sinovlari vaqtida yordam so‘rab seysmologlarga murojaat qilishadi. Vaqtida sovuq urush bu juda muhim edi, shuning uchun Leman kabi seysmologlar ko'p yordam oldilar.

Raqobatchi davlatlar bir-birining yadroviy imkoniyatlarini o‘rganayotgan edi, bunga parallel ravishda biz esa Yer yadrosi haqida tobora ko‘proq bilib oldik. Seysmologiya bugungi kunda ham yadroviy portlashlarni aniqlash uchun ishlatiladi.


Endi biz Yer tuzilishining taxminiy rasmini chizishimiz mumkin. Erigan tashqi yadro mavjud bo'lib, u sayyora markazining yarmidan boshlanadi va uning ichida diametri taxminan 1220 kilometr bo'lgan qattiq ichki yadro mavjud.

Bundan kam savollar yo'q, ayniqsa ichki yadro mavzusida. Masalan, havo qanchalik issiq? Buni aniqlash oson bo‘lgani yo‘q, olimlar esa uzoq vaqtdan beri miyalarini chalg‘itmoqda, deydi Buyuk Britaniyadagi London Universitet kolleji xodimi Lidunka Vokadlo. Biz u erda termometrni yopishtira olmaymiz, shuning uchun yagona mumkin bo'lgan variant- laboratoriyada kerakli bosimni yaratishdir.


Da normal sharoitlar temir 1538 darajada eriydi

2013-yilda bir guruh fransuz olimlari bugungi kunga qadar eng yaxshi bahoni ishlab chiqdilar. Ular sof temirni yadrodagi bosimning yarmigacha bo'lgan bosimga duchor qildilar va shundan boshlandi. Yadrodagi sof temirning erish nuqtasi taxminan 6230 daraja. Boshqa materiallarning mavjudligi erish nuqtasini biroz, 6000 darajaga tushirishi mumkin. Ammo u hali ham Quyosh yuzasiga qaraganda issiqroq.

Terilarida qovurilgan kartoshkaning bir turi bo'lib, Yerning yadrosi sayyora paydo bo'lishidan qolgan issiqlik tufayli issiq bo'lib qoladi. Bundan tashqari, u zich materiallar harakati natijasida hosil bo'lgan ishqalanishdan, shuningdek, radioaktiv elementlarning parchalanishidan issiqlik chiqaradi. U har milliard yilda taxminan 100 darajaga soviydi.

Bu haroratni bilish foydalidir, chunki u tebranishlarning yadro orqali o'tish tezligiga ta'sir qiladi. Va bu qulay, chunki bu tebranishlarda g'alati narsa bor. P-to'lqinlar ichki yadro bo'ylab hayratlanarli darajada sekin tarqaladi - u sof temirdan yasalganidan sekinroq.

"Seysmologlar zilzilalarda o'lchagan to'lqin tezligi eksperimental yoki kompyuter simulyatsiyalari ko'rsatganidan ancha past", deydi Vokadlo. "Bu nima uchun ekanligini hali hech kim bilmaydi."

Shubhasiz, boshqa material temir bilan aralashtiriladi. Ehtimol, nikel. Ammo olimlar seysmik to'lqinlar temir-nikel qotishmasidan qanday o'tishini hisoblab chiqdilar va hisob-kitoblarni kuzatishlarga moslashtira olmadilar.

Vokadlo va uning hamkasblari hozirda yadroda oltingugurt va kremniy kabi boshqa elementlarning mavjudligini ko'rib chiqmoqda. Hozircha hech kim ichki yadro tarkibining barchani qoniqtiradigan nazariyasini ishlab chiqa olmadi. Zolushka muammosi: poyabzal hech kimga mos kelmaydi. Vocadlo kompyuterda ichki yadro materiallari bilan tajriba o'tkazishga harakat qiladi. U seysmik to'lqinlarni kerakli miqdorda sekinlashtiradigan materiallar, harorat va bosimlarning kombinatsiyasini topishga umid qilmoqda.


Uning so'zlariga ko'ra, bu sir ichki yadro deyarli erish nuqtasida ekanligida bo'lishi mumkin. Natijada, materialning aniq xususiyatlari mukammal qattiq moddaning xususiyatlaridan farq qilishi mumkin. Shuningdek, bu seysmik to'lqinlar nima uchun kutilganidan sekinroq harakatlanishini tushuntirishi mumkin.

"Agar bu ta'sir haqiqat bo'lsa, biz minerallar fizikasi natijalarini seysmologiya natijalari bilan moslashtirishimiz mumkin", deydi Vokadlo. "Odamlar hali buni qila olmaydi."

Yer yadrosi bilan bog'liq haligacha hal qilinmagan ko'plab sirlar mavjud. Ammo bu tasavvur qilib bo'lmaydigan chuqurliklarga sho'ng'iy olmagan olimlar bizdan minglab kilometr pastda nima borligini aniqlash uchun jasoratga erishdilar. Yerning ichki qismidagi yashirin jarayonlarni o'rganish juda muhimdir. Er kuchli magnit maydonga ega, u qisman erigan yadro tufayli hosil bo'ladi. Eritilgan yadroning doimiy harakati sayyora ichida elektr tokini hosil qiladi va u o'z navbatida kosmosga etib boradigan magnit maydonni hosil qiladi.

Bu magnit maydon bizni zararli quyosh nurlanishidan himoya qiladi. Agar Yerning yadrosi hozirgidek bo'lmaganida, yo'q bo'lar edi magnit maydon, va biz bundan jiddiy azob chekardik. Hech birimiz yadroni o'z ko'zimiz bilan ko'ra olishimiz dargumon, lekin uning borligini bilish yaxshi.

Kalitlarni erigan lava oqimiga tashlaganingizdan so'ng, ular bilan xayrlashing, chunki, yaxshi, do'stim, ular hamma narsa.
- Jek Handi

Bizning sayyoramizga nazar tashlasangiz, uning yuzasining 70% suv bilan qoplanganini ko'rishingiz mumkin.

Nega bunday bo'lganini hammamiz bilamiz: chunki Yer okeanlari quruqlikni tashkil etuvchi qoyalar va loydan ko'tariladi. Kamroq zichroq jismlar quyida cho'kayotgan zichroq jismlar ustida suzib yuradigan suzib yuruvchilik tushunchasi okeanlardan ham ko'proq narsani tushuntiradi.

Muzning suvda suzishini, atmosferada geliy sharining ko'tarilishini va toshlarning ko'lda cho'kishini tushuntiruvchi xuddi shu printsip Yer sayyorasi qatlamlarining nima uchun shunday joylashishini tushuntiradi.

Yerning eng zich qismi, atmosfera, Yerning eng zich qismiga cho'kmaydigan zichroq mantiyadan yuqorida joylashgan Yer qobig'i ustida suzuvchi suv okeanlari ustida suzadi: qobiq.

Ideal holda, Yerning eng barqaror holati, ideal holda, piyoz kabi qatlamli bo'lib, markazda eng zich elementlar joylashgan va siz tashqariga qarab harakatlanayotganda, har bir keyingi qatlam kamroq zich elementlardan iborat bo'ladi. Va har bir zilzila aslida sayyorani shu holatga olib boradi.

Va bu nafaqat Yerning, balki barcha sayyoralarning tuzilishini tushuntiradi, agar bu elementlar qaerdan kelganini eslasangiz.


Koinot yosh bo'lganida - atigi bir necha daqiqa - faqat vodorod va geliy mavjud edi. Yulduzlarda tobora ko'proq og'ir elementlar paydo bo'ldi va faqat bu yulduzlar o'lgandan keyingina og'ir elementlar koinotga chiqib, yulduzlarning yangi avlodlari paydo bo'lishiga imkon berdi.


Ammo bu safar bu barcha elementlarning aralashmasi - nafaqat vodorod va geliy, balki uglerod, azot, kislorod, kremniy, magniy, oltingugurt, temir va boshqalar - nafaqat yulduzni, balki bu yulduz atrofida protoplanetar diskni ham hosil qiladi.

Shakllanayotgan yulduz ichidagi bosim engilroq elementlarni tashqariga itarib yuboradi va tortishish diskdagi nosimmetrikliklar yiqilib, sayyoralarni hosil qiladi.


Qachon quyosh sistemasi to'rtta ichki dunyo - bu tizimdagi barcha sayyoralar ichida eng zich. Merkuriy ushlab turolmaydigan eng zich elementlardan iborat katta miqdorda vodorod va geliy.

Quyoshdan massivroq va uzoqroq bo'lgan boshqa sayyoralar (shuning uchun uning nurlanishini kamroq qabul qiladigan) bu o'ta engil elementlarni ko'proq ushlab turishga muvaffaq bo'lgan - gaz gigantlari shunday shakllangan.

Erdagi kabi barcha olamlarda o'rtacha eng zich elementlar yadroda to'plangan, o'pka esa uning atrofida asta-sekin kamroq zich qatlamlarni hosil qiladi.


Eng barqaror element va o'ta yangi yulduzlarning chekkasida ko'p miqdorda yaratilgan eng og'ir element bo'lgan temir Yer yadrosida eng ko'p tarqalgan element bo'lishi ajablanarli emas. Ammo, ehtimol, ajablanarlisi shundaki, qattiq yadro va qattiq mantiya o'rtasida qalinligi 2000 km dan ortiq suyuqlik qatlami yotadi: Yerning tashqi yadrosi.


Yer sayyora massasining 30% ni o'z ichiga olgan qalin suyuqlik qatlamiga ega! Va biz uning mavjudligini juda aqlli usul bilan bilib oldik - zilzilalardan keladigan seysmik to'lqinlar tufayli!


Zilzilalarda ikki turdagi seysmik to'lqinlar paydo bo'ladi: asosiy siqilish P to'lqini bo'ylama yo'l bo'ylab o'tadi.

va dengiz yuzasidagi to'lqinlarga o'xshash S to'lqini deb nomlanuvchi ikkinchi siljish to'lqini.

Dunyo bo'ylab seysmik stansiyalar P va S to'lqinlarini qabul qilishga qodir, lekin S to'lqinlari suyuqlik orqali o'tmaydi va P to'lqinlari nafaqat suyuqlik orqali o'tadi, balki ular sinadi!

Natijada, Yerning suyuq tashqi yadrosi borligini tushunish mumkin, uning tashqarisida qattiq mantiya, ichkarida esa qattiq ichki yadro mavjud! Aynan shuning uchun ham Yer yadrosi eng og'ir va eng zich elementlarni o'z ichiga oladi va biz tashqi yadro suyuq qatlam ekanligini shu tarzda bilamiz.

Lekin nima uchun tashqi yadro suyuq? Barcha elementlar singari, temirning holati qattiq, suyuq, gazsimon yoki boshqa holatda bo'ladimi, uning bosimi va haroratiga bog'liq.

Temir sizga tanish bo'lgan ko'pchilikka qaraganda murakkabroq elementdir. Albatta, grafikda ko'rsatilganidek, u turli xil kristalli qattiq moddalarga ega bo'lishi mumkin, ammo bizni oddiy bosim qiziqtirmaydi. Biz erning yadrosiga tushyapmiz, u erda bosim dengiz sathidan million marta yuqori. Va bunday yuqori bosimlar uchun faza diagrammasi qanday ko'rinadi?

Ilmning go'zalligi shundaki, agar siz savolga darhol javob topmasangiz ham, ehtimol kimdir javob topish uchun to'g'ri tadqiqot olib borgan bo'lishi mumkin! Bu holatda, 2001 yilda Arens, Kollinz va Chen bizning savolimizga javob topdilar.

Diagrammada 120 GPa gacha bo'lgan ulkan bosimlar ko'rsatilgan bo'lsa-da, atmosfera bosimi atigi 0,0001 GPa ekanligini unutmaslik kerak, ichki yadrodagi bosim esa 330-360 GPa ga etadi. Yuqori qattiq chiziq erituvchi temir (yuqori) va qattiq temir (pastki) o'rtasidagi chegarani ko'rsatadi. Eng oxiridagi qattiq chiziq qanday keskin yuqoriga burilishini payqadingizmi?

Temirning 330 GPa bosimda erishi uchun quyosh yuzasida hukmronlik qiladigan harorat bilan taqqoslanadigan juda katta harorat talab qilinadi. Pastroq bosimdagi bir xil haroratlar temirni suyuq holatda, yuqori bosimlarda esa qattiq holatda osongina ushlab turadi. Bu Yerning yadrosi nuqtai nazaridan nimani anglatadi?


Bu shuni anglatadiki, Yer sovishi bilan uning ichki harorati pasayadi, bosim esa o'zgarishsiz qoladi. Ya'ni, Yerning paydo bo'lishi paytida, ehtimol, butun yadro suyuq edi va u sovib ketganda, ichki yadro o'sib boradi! Va bu jarayonda qattiq temir suyuq temirga qaraganda yuqori zichlikka ega bo'lganligi sababli, Yer asta-sekin qisqaradi, bu esa zilzilalarga olib keladi!


Demak, Yerning yadrosi suyuq, chunki u temirni eritish uchun etarlicha issiq, lekin bosim etarlicha past bo'lgan hududlarda. Yer qarib, sovib borgani sari, ko'proq yadro qattiq bo'lib qoladi va shuning uchun Yer biroz qisqaradi!

Agar biz kelajakka uzoq nazar tashlamoqchi bo'lsak, Merkuriyda kuzatilgan bir xil xususiyatlarni kutishimiz mumkin.


Merkuriy o'zining kichik o'lchamlari tufayli allaqachon sovigan va sezilarli darajada qisqargan va sovutish tufayli qisqarish zarurati tufayli yuzlab kilometr uzunlikdagi yoriqlar mavjud.

Xo'sh, nima uchun Yerning suyuq yadrosi bor? Chunki u hali sovimagan. Va har bir zilzila Yerning oxirgi, sovigan va qattiq holatga qadar kichik bir yaqinlashuvidir. Ammo tashvishlanmang, Quyosh undan ancha oldin portlaydi va siz bilgan har bir kishi juda uzoq vaqt davomida o'lib qoladi.

20321 0

Olimlar zarracha tezlatgichlari, rentgen nurlari, yuqori intensiv lazerlar, olmos va temir atomlarining nozik kombinatsiyasidan foydalanib, sayyoramizning ichki yadrosi haroratini hisoblashga muvaffaq bo'lishdi.

Yangi hisob-kitoblarga ko‘ra, u Selsiy bo‘yicha 6000 darajani tashkil etadi, bu avval taxmin qilinganidan ming daraja yuqori.

Shunday qilib, Yer sayyorasining yadrosi Quyosh yuzasiga qaraganda yuqori haroratga ega.

Yangi ma'lumotlar geofizika, seysmologiya, geodinamika va sayyorani o'rganishga qaratilgan boshqa fanlar kabi bilim sohalarida inkor etilmaydigan faktlarni qayta ko'rib chiqishga olib kelishi mumkin.

Sirtdan pastga qarab, Yer qobig'idan, qattiq yuqori mantiyadan, keyin asosan qattiq mantiyadan, erigan temir va nikeldan iborat tashqi yadrodan va qattiq temir va nikelning ichki yadrosidan iborat. Tashqi yadro yuqori harorat tufayli suyuq holatda bo'ladi, lekin ichki yadrodagi yuqori bosim toshning erishiga to'sqinlik qiladi.

Yer yuzasidan Yerning markazigacha boʻlgan masofa 6371 km. Yer qobig'ining qalinligi 35 km, mantiya 2855 km; bunday masofalar fonida 12 km chuqurlikdagi Kola chuqur qudug'i shunchaki arzimas narsaga o'xshaydi. Aslida, biz qobiq ostida nima sodir bo'lishi haqida aniq hech narsa bilmaymiz. Bizning barcha ma'lumotlarimiz Yerning turli qatlamlaridan sakrab chiqqan zilzilalarning seysmik to'lqinlariga va vulqon magma kabi chuqurlikdan yer yuzasiga tushgan ayanchli parchalarga asoslangan.

Tabiiyki, olimlar katta zavq bilan quduqni tubiga qadar burg'ilashdi, ammo texnologiyaning hozirgi darajasi bilan bu vazifani bajarish mumkin emas. O'n ikki kilometrda allaqachon Kola qudug'ini burg'ulash to'xtatilishi kerak edi, chunki bunday chuqurlikdagi harorat 180 daraja.

O'n besh kilometrda harorat 300 daraja bo'lishi taxmin qilinmoqda va u bilan zamonaviy burg'ulash qurilmalari ishlay olmaydi. Va bundan ham ko'proq, hozirda 500-4000 daraja harorat oralig'ida mantiyada burg'ulash imkonini beradigan texnologiyalar yo'q. Masalaning amaliy tomonini unutmasligimiz kerak: yer qobig'idan tashqarida neft yo'q, shuning uchun bunday texnologiyalarni yaratishga investitsiya qilishni xohlaydigan hech kim bo'lmasligi mumkin.

Ichki yadrodagi haroratni hisoblash uchun frantsuz tadqiqotchilari laboratoriyada o'ta yuqori harorat va bosimlarni qayta tiklash uchun juda ko'p harakat qilishdi. Bosimni simulyatsiya qilish eng qiyin vazifadir: bu chuqurlikda u 330 gigapaskal qiymatga etadi, bu atmosfera bosimidan uch million baravar yuqori.

Uni hal qilish uchun olmos anvillari bo'lgan hujayra ishlatilgan. U diametri millimetrdan kam bo'lgan maydonda ikki tomondan materialga ta'sir qiluvchi ikkita konusli olmosdan iborat; shunday qilib, temir namunasiga 200 gigapaskal bosim qo'llanildi. Keyin dazmol lazer bilan qizdirildi, bu sharoitda qattiqdan suyuqlikka o'tishni kuzatish uchun rentgen nurlari diffraktsiyasi tahlil qilindi. Nihoyat, olimlar o'z natijalarini 330 gigapaskal bosimga moslashtirdilar, natijada ichki yadroning qoplama harorati 5957 ortiqcha yoki minus 500 darajaga etdi. Yadroning o'zida u yanada balandroq ko'rinadi.

Nima uchun sayyora yadrosining haroratini qayta ko'rib chiqish muhim?

Yerning magnit maydoni yadro tomonidan aniq hosil bo'ladi va sayyora yuzasida sodir bo'ladigan ko'plab hodisalarga ta'sir qiladi - masalan, u atmosferani joyida ushlab turadi. Asosiy haroratning oldindan o'ylanganidan ming daraja issiqroq ekanligini bilish hali hech qanday amaliy qo'llanmani ta'minlamaydi, lekin kelajakda foydali bo'lishi mumkin. Yangi harorat qiymati yangi seysmologik va geofizik modellarda qo'llaniladi, bu kelajakda jiddiy ilmiy kashfiyotlarga olib kelishi mumkin. Umuman olganda, atrofdagi dunyoning to'liqroq va aniq tasviri olimlar uchun o'zi qimmatlidir.

Turli qobiqlarni tashkil etuvchi jinslarning og'irligi tufayli Yer ichidagi bosim qanday qiymatlarga yetishini hisoblash uchun siz barcha chuqurlikdagi jinslarning zichligini va barcha chuqurlikdagi tortishish kuchini bilishingiz kerak. markaz.

Ko'rib turganimizdek, jinslarning zichligi notekis bo'lsa ham, chuqurlik bilan ortadi. Er yuzasida 2,5 dan 100 ga yaqin chuqurlikda 3,4 ga ko'tariladi. km va 2900 da 6,0 gacha km sirt ostida. Bu erda, yadro chegarasida, zichlik qiymatida sakrash kuzatiladi: u darhol 9,5 (taxminan) qiymatiga etadi va keyin yana bir xil o'sib, yadro markazida 12,5 ga etadi (M. S. Molodenskiy, 1955 y.) ) (8-rasmga qarang).

Guruch. 8. Yer ichidagi zichlikning o'zgarishi.


Gravitatsiyaga kelsak, bu haqda quyidagilarni aytish mumkin. Gravitatsiya - bu Yer barcha jismlarni o'ziga tortadigan kuchdir. Ushbu kuchning ta'siri ostida erkin holatdagi jismlar (masalan, havoda) Yerga tushadi, ya'ni Yerning markaziga qarab harakatlanadi, asta-sekin tezlashadi, ya'ni "tezlanish" ni oladi. "Og'irlik tezlashishi" ning kattaligini hisoblash mumkin. Yer yuzasida tortishish tezlashuvi taxminan 9,8 ni tashkil qiladi m/s 2; Yerning chuqurligida u avvaliga biroz oshib, yadro yuzasi yaqinida maksimal darajaga etadi, keyin esa tez pasayib, Yerning markazida nolga yetadi (9-rasm). Bu tushunarli: yer sharining markazida joylashgan nuqta, uni o'rab turgan barcha qismlar tomonidan barcha radiuslar bo'ylab bir xil kuch bilan tortiladi va natijada natija nolga teng bo'ladi.



Guruch. 9. Yer ichidagi tortishish tezlanishining o'zgarishi.


Ushbu ma'lumotlar bilan biz 1 kvadrat kesimli jinslar ustunining og'irligini hisoblashimiz mumkin. santimetr va uzunligi, radiusga teng Yer yoki uning biron bir qismi. Bu elementar maydonga yotqizilgan jinslarning og'irligi bilan ta'sir qiladigan bosim bo'ladi (1 kv. sm) yerning chuqurligida. Hisob-kitoblar quyidagi raqamlarga olib keladi: "taglik" da er qobig'i, ya'ni sialik membrananing tagida (50 chuqurlikda) km) - taxminan 13 ming atmosfera, ya'ni kvadrat santimetr uchun taxminan 13 tonna; yadro chegarasida - taxminan 1,4 million atmosfera; Yerning markazida - taxminan 3 million atmosfera (10-rasm). Uch million atmosfera kvadrat santimetrga taxminan uch ming tonnani tashkil qiladi. Bu juda katta miqdor. Hech bir laboratoriya bunday bosimlarga hali erisha olmadi.



Guruch. 10. Yer ichidagi bosimning o'zgarishi.


Keling, haroratga o'tamiz. Quduqlarda, shuningdek, shaxtalarda o'tkazilgan o'lchovlarga ko'ra, harorat chuqurlik bilan ortib, har 100 metr uchun taxminan 3 ° ga ko'tarilishi aniqlandi. Haroratning xuddi shunday o'sish sur'ati hamma joyda, barcha qit'alarda, lekin faqat Yerning tashqi qismlarida, uning yuzasiga yaqin joyda saqlanadi. Chuqurlik bilan "geotermal gradient" ning kattaligi (geotermal gradient - haroratning santimetrda daraja o'zgarishi) pasayadi. Tog' jinslarining issiqlik o'tkazuvchanligiga asoslangan hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, yer sharining tashqi qismlari uchun ma'lum bo'lgan geotermal gradient dastlabki 20 dan ortiq bo'lmagan vaqt davomida saqlanib qoladi. km; pastda, haroratning ko'tarilishi sezilarli darajada sekinlashadi. Sialik qobiqning tagida harorat 900 ° dan yuqori bo'lishi ehtimoldan yiroq emas; 100 chuqurlikda km - taxminan 1500 °; Bundan tashqari, uning o'sishi yanada sekinlashadi. Yerning markaziy qismlariga, xususan yadroga kelsak, ular haqida aniq bir narsa aytish juda qiyin. Ushbu masalani o'rgangan mutaxassislar, Yerning ichki qismi 2-3 ming darajadan yuqori bo'lmagan isitiladi, deb hisoblashadi (11-rasm).



Guruch. 11. Yer ichidagi haroratning o'zgarishi.


Taqqoslash uchun eslash qiziq bo'lishi mumkinki, Quyoshning markazida harorat 1 million daraja, Quyosh yuzasida - taxminan 6000 °. Yonayotgan soch chiroq lampasi 3000° gacha qizdiriladi.

Issiqlik manbalari va yer sharining issiqlik rejimi masalasi bo'yicha qiziqarli ma'lumotlar mavjud. Bir vaqtlar Yer Quyosh tomonidan "meros bo'lib qolgan" "asl" issiqlikni saqlab qoladi va uni asta-sekin yo'qotadi, soviydi va hajmi kamayadi. Radioaktiv elementlarning kashf etilishi avvalgi fikrlarni o'zgartirdi. Ma’lum bo‘lishicha, er qobig‘ini tashkil etuvchi tog‘ jinslarida o‘z-o‘zidan va uzluksiz issiqlik chiqaradigan radioaktiv elementlar mavjud. Ushbu issiqlik miqdori 1 ta kichik kaloriyaning taxminan 6 milliondan bir qismiga baholanadi kub santimetr yiliga tog 'jinslari va er yuzasi tomonidan jahon kosmosga tarqaladigan issiqlikning butun iste'molini qoplash uchun bir xil elementar kub jinslar yiliga atigi uch o'n milliondan kichik kaloriya chiqarishi kerak. Boshqacha qilib aytganda, yer shari sovib ketyapti, deyishga asos yo‘q. Aksincha, aksincha, u isishi mumkin. Shu asosda, in o'tgan yillar yer qobig'ining rivojlanishi va u boshidan kechirgan harakatlarning kelib chiqishi haqida yangi farazlar taklif etiladi.

mavjudligini hisobga olgan holda yuqori harorat Yerning ichaklarida biz quyidagi savolni qo'yishga haqlimiz: Yerning ichki qismlari qanday jismoniy ("agregat") holatda? Qattiq yoki suyuq yoki gazsimon holatdami?

oxirgi versiya, ya'ni Yer ichidagi materiyaning gaz holati haqidagi g'oyani darhol rad etish mumkin. Yuqorida keltirilgan ma'lumotlarga ko'ra, Yerni tashkil etuvchi minerallarni gazga aylantirish uchun ruxsat etilgan haroratdan ancha yuqori harorat talab qilinadi.

Ammo jinslar suyuq holatda bo'lishi mumkin. Ma'lumki, masalan, "kislotali" jinslar 1000 ° S da, "asosiy" jinslar 1000 - 1200 ° S da, "ultrabasik" jinslar 1300 - 1400 ° S da eriydi. Bu allaqachon 100-130 chuqurlikda degan ma'noni anglatadi km toshlar erishi kerak. Ammo juda yuqori bosim mavjud va bosim erish nuqtasini oshiradi. Kimning ta'siri kattaroq bo'ladi: yuqori harorat yoki Yuqori bosim?

Bu erda biz yana seysmik kuzatuvlar yordamiga murojaat qilishimiz kerak. Uzunlamasına va ko'ndalang to'lqinlar Yer yuzasi va yadro chegarasi o'rtasida joylashgan Yerning barcha qobiqlaridan erkin o'tadi; demak, bu erda hamma joyda materiya o'zini qattiq jism kabi tutadi. Bu xulosa astronomlar va geofiziklarning xulosasiga mos keladi, ular butun Yerning qattiqligi po'latning qattiqligiga yaqin ekanligini ko'rsatdi. V. F. Bonchkovskiyning hisob-kitoblariga ko'ra, Yerning qattiqligi kvadrat santimetr uchun 12 10 11 dinga teng, bu granitning qattiqligidan to'rt baravar yuqori.

Shunday qilib, zamonaviy ma'lumotlarning umumiyligi shuni ko'rsatadiki, Yerning barcha qobiqlari (yadrosidan tashqari!) qattiq holatda bo'lishi kerak. suyuqlik holati materiya faqat vulqonlar to'g'ridan-to'g'ri bog'liq bo'lgan er qobig'ining qalinligida juda ahamiyatsiz joylar uchun taxmin qilinishi mumkin.

 

O'qish foydali bo'lishi mumkin: