Что будет если потухнет ядро земли. Почему земное ядро не остывает? Что в центре Земли

МОСКВА, 12 фев - РИА Новости . Американские геологи заявляют, что внутреннее ядро Земли не могло возникнуть 4,2 миллиарда лет Земли в том виде, в котором его себе представляют ученые сегодня, так как это невозможно с точки зрения физики, говорится в статье, опубликованной в журнале EPS Letters.

"Если ядро юной Земли полностью состояло из чистой, однородной жидкости, то тогда внутреннее ядрышко не должно существовать в принципе, так как эта материя не могла охладиться до тех температур, при которых его формирование было возможно. Соответственно, в таком случае ядро может быть неоднородным по составу, и возникает вопрос, как оно стало таким. В этом заключается открытый нами парадокс", — рассказывает Джеймс ван Орман (James Van Orman) из университета Кейс Вестерн Резерв в Кливленде (США).

В далеком прошлом ядро Земли было полностью жидким, а не состояло не из двух или трех, как сегодня предполагают некоторые геологи, слоев - внутреннего металлического ядра и окружающего его расплава из железа и более легких элементов.

В таком состоянии ядро быстро охлаждалось и теряло энергию, что приводило ослаблению вырабатываемого им магнитного поля. Через некоторое время этот процесс достиг некой критической точки, и центральная часть ядра "заморозилась", превратившись в твердое металлическое ядрышко, что сопровождалось всплеском и ростом в силе магнитного поля.

Время это перехода крайне важно для геологов, так как оно позволяет примерно оценить, с какой скоростью ядро Земли остывает сегодня и как долго просуществует магнитный "щит" нашей планеты, защищающий нас от действия космических лучей, а атмосферу Земли - от солнечного ветра.

Сейчас, как отмечает Ван Орман, большинство ученых считает, что это произошло в первые мгновения жизни Земли благодаря феномену, аналог которого можно встретить в атмосфере планеты или в газировочных автоматах в ресторанах быстрого питания.

Физики достаточно давно обнаружили, что некоторые жидкости, в том числе вода, остаются жидкими при температурах, заметно меньших точки замерзания, если внутри нет примесей, микроскопических кристалликов льда или мощных колебаний. Если ее легко взболтать или опустить в нее пылинку, то тогда такая жидкость почти мгновенно замерзает.

Нечто похожее, по мнению геологов, произошло примерно 4,2 миллиарда лет назад внутри ядра Земли, когда часть его внезапно кристаллизовалась. Ван Орман и его коллеги попытались воспроизвести этот процесс, используя компьютерные модели недр планеты.

Эти расчеты неожиданно показали, что внутреннее ядро Земли не должно существовать. Оказалось, что процесс кристаллизации его пород сильно отличается от того, как ведут себя вода и прочие сверхохлажденные жидкости — для этого требуется огромная разница температур, больше тысячи кельвинов, и внушительные размеры "пылинки", чей диаметр должен составлять около 20-45 километров.

В результате чего наиболее вероятны два сценария - или ядро планеты должно было замерзнуть полностью, или же оно до сих пор должно было остаться полностью жидким. И то, и другое не соответствует действительности, так как у Земли действительно есть внутреннее твердое и внешнее жидкое ядро.

Иными словами, ответа на этот вопрос у ученых пока нет. Ван Орман и его коллеги предлагают всем геологам Земли задуматься, как достаточно крупный "кусок" железа мог сформироваться в мантии планеты и "утонуть" в ее ядре, или найти какой-то другой механизм, который бы объяснял, как оно разделилось на две части.

Одним из первых, кто предположил, что в центре Земли существует область повышенной плотности, был Генри Кавендиш. Ему удалось высчитать массу и среднюю плотность планеты и установить, что она значительно больше, чем плотность у пород

Ядро Земли является центральной, наиболее глубокой частью Земли, расположенной под мантией планеты.
Оно залегает на глубине 2900 км. Средний радиус сферы составляет 3,5 тыс. км. Температура на поверхности твердого ядра Земли достигает 6230±500 K (5960±500°C), в центре плотность составляет около 12,5 т/м³, давление – до 361 ГПа (3,7 млн атм). Масса ядра - 1,932·1024 кг. Вещество, из которого состоит ядро Земли, разогревает давление (гравитация).

Одним из первых, кто предположил, что в центре Земли существует область повышенной плотности, был Генри Кавендиш. Ему удалось высчитать массу и среднюю плотность планеты и установить, что она значительно больше, чем плотность у пород, которые выходят на земную поверхность.

Информации о ядре Земли очень мало, даже та, что имеется, получена косвенными геофизическими или геохимическими методами. Пока не представляется возможным взять образцы вещества ядра. Его состав непосредственно неизвестен. Предположительно он состоит из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов.

Почему земное ядро не остывает и остается разогретым до температуры приблизительно 6000°C на протяжении уже 4,5 млрд лет? Вопрос крайне сложный, на который к тому же наука не может дать на 100% точный вразумительный ответ. Однако на это есть объективные причины.

Излишняя таинственность

Излишняя, так сказать, таинственность земного ядра связана с двумя факторами. Во-первых, никто достоверно не знает как, когда и при каких обстоятельствах оно сформировалось, - происходило это во время формирования протоземли либо уже на ранних стадиях существования сформированной планеты - все это большая загадка. Во-вторых, образцы из земного ядра достать абсолютно невозможно - наверняка никто не знает из чего оно состоит. Более того, все данные, которые нам известны о ядре собраны по косвенным методам и моделям.

Почему ядро Земли остается горячим?

Чтобы попытаться понять почему земное ядро не остывает на протяжении столь длительного времени нужно для начала разобраться за счет чего оно нагрелось изначально. Недра нашей как и любой другой планеты неоднородны, они представляют собой относительно четко разграниченные слои разной плотности. Но так было не всегда: тяжелые элементы медленно опускались вниз, формируя внутренне и внешнее ядро, легкие - вытеснялись на верх, образуя мантию и земную кору. Этот процесс протекает предельно медленно и сопровождается выделением тепла. Однако основной причиной нагрева было не это. Вся масса Земли с огромной силой давит на ее центр, продуцируя феноменальное давление в приблизительно 360 ГПа (3,7 млн атмосфер) в результате чего начал происходить распад радиоактивных долгоживущих элементов, содержащихся в железно-кремниево-никелевом ядре, что и сопровождалось колоссальными выбросами тепла.

Дополнительным источником нагрева служит кинетическая энергия, генерируемая в результате трения между различными слоями (каждый слой вращается независимо от другого): внутреннего ядра с внешним и внешнего с мантией.

Недра планеты (пропорции не соблюдены). Трение между собой трех внутренних слоев служит дополнительным источником нагрева.

Исходя из выше изложенного, можно сделать вывод, что Земля и в частности ее недра являются самодостаточной машиной, которая сама себя отапливает. Но вечно так естественно продолжаться не может: запасы радиоактивных элементов внутри ядра медленно исчезают и больше не чему будет поддерживать температуру.

Оно остывает!

Вообще-то процесс остывания уже начался очень давно, но протекает он крайне медленно - по доле градуса в столетие. По приблизительным подсчетам до полного остывания ядра и прекращения в нем химических и др. реакций пройдет не меньше 1 миллиарда лет.

Короткий ответ: Земля и в частности земное ядро - это самодостаточная машина, которая сама себя отапливает. Вся масса планеты давит на ее центр, продуцируя феноменальное давление и запуская тем самым процесс распада радиоактивных элементов, в результате чего и выделяется тепло.

МОСКВА, 13 июн - РИА Новости, Татьяна Пичугина. Северный магнитный полюс продолжает смещаться с территории Канады в сторону архипелага Северная Земля со скоростью 55 километров в год. Ученые предполагают: готовится смена полюсов из-за волнений в жидкой части ядра планеты, недоступной прямым наблюдениям. Что именно там происходит, понять трудно, но есть много гипотез.

Миссия к "железному миру"

По отражению лучей с поверхности, по тому, как быстро она нагревается и остывает, ученые поняли, что это если не полностью, то по большей части металл. Не исключено, что именно оттуда к нам прилетают железные метеориты. Это происходит очень редко, всего известно не более двух сотен таких событий.

Предполагается, что Психея - ядро планеты земной группы, которая лишилась внешних оболочек. Вместе с Землей и Венерой эта планета формировалась вблизи Солнца, но затем что-то случилось. Может, катастрофа, а может, всему виной повторные разогревы планетоземали - сгустков материи, из которых образуются планеты.

Ученые непременно хотят попасть в "железный мир", и не только ради геологической разведки месторождений в интересах наших потомков. В первую очередь - чтобы вплотную исследовать аналог ядра Земли.

Почему ядро железное

Ядро Земли - интереснейший объект. Его состав и температура отражаются на вышележащих слоях и атмосфере. Ядро - источник магнитного поля, благодаря которому возникла жизнь. Там же - ключ к тайне образования планет земной группы.

Недра Земли исследуют с помощью сейсмических волн и моделирования. Грубо говоря, планета состоит из верхней оболочки - коры, мантии и ядра.

О том, что ядро - железное, свидетельствует несколько фактов. У Земли собственное магнитное поле, словно диполь вставлен по оси вращения. Мантия не может генерировать такое поле, она слишком слабо проводит электрический ток. Согласно модели геодинамо на это способна только проводящая жидкость. Значит, часть ядра - жидкая. Железо - один из самых распространенных элементов в Солнечной системе. Это подтверждается его обилием в метеоритах.

Во внешней части ядра не проходят упругие S-волны, значит, она жидкая. Внутренняя часть ядра радиусом примерно 1221 километр слабо распространяет S-волны - соответственно, она либо твердая, либо в состоянии, симулирующем твердость. Граница двух слоев в ядре довольно четкая, как и между ядром и нижней мантией.

Считается, что ядро железное, с небольшими примесями никеля (на это указывает состав железных метеоритов), кремния, сульфидов и кислорода.

Некоторые особенности прохождения сейсмоволн говорят о том, что внутреннее твердое ядро вращается слегка быстрее, чем мантия и кора, примерно на 0,15 градуса в год.

Когда и как образовалось ядро Земли? Каково в нем соотношение химических элементов? Почему оно не однородное? Какая там температура? Где источник энергии? И главное, почему ядро вообще сформировалось внутри планеты? По каждому из этих и множеству других вопросов есть немало гипотез.

Кому из близнецов повезло

Венеру считают близнецом Земли - она лишь немного меньше по массе и размерам. Но нынешние условия на ее поверхности совершенно другие. У Земли есть собственное магнитное поле, атмосфера и биосфера.

У Венеры из этого списка - только ядовитая атмосфера с облаками из серной кислоты. Следов магнитного поля нет и в геологическом прошлом, хотя они могли и исчезнуть. Вероятно, все дело в происхождении близнецов.

Венера и Земля образовались в одной части газопылевой туманности, окружавшей Солнце. Зародыши планет увеличивались, притягивая к себе все больше материала. Когда масса стала критической, начались разогрев, плавление. Вещество разделялось на фракции: тяжелые элементы оседали внутри, легкие поднимались наверх.

Как полагают ученые из Германии, Японии и Франции, расслоение таких тел, как Земля, идет равномерно и стабильно, каждый слой - однородный. Чтобы ядро получилось двухслойное и неоднородное, где-то ближе к концу процесса планета должна была испытать очень сильный удар другого массивного тела. Часть вещества "пришельца" осталась в недрах Земли, часть была выбита на орбиту, где затем образовалась Луна. От удара внутренности планеты перемешались, и это привело к частичному плавлению ядра.

А вот эволюция Венеры прошла гладко, без ЧП космического масштаба. Расслоение благополучно завершилось с образованием твердого железного ядра, неспособного генерировать магнитное поле.

Есть и другая гипотеза: спонтанная кристаллизация железного расплава. Однако для этого ему нужно остыть до тысячи Кельвинов, что невозможно.

Значит, зародыши кристаллизации проникли извне, сделали вывод ученые из США. Например, из нижней мантии. Это крупные куски железа размером десятки и сотни метров. Откуда им там взяться - большой вопрос.

Один из ответов лежит на поверхности Земли в виде древних железистых кварцитов. Возможно, более трех миллиардов лет назад из этих пород сложилось дно океанов. Из-за движения плит оно погрузилось в мантию и оттуда - в ядро.

© Иллюстрация РИА Новости. Алина Полянина, NASA Более четырех миллиардов лет назад Земля столкнулась с массивным космическим телом. В результате удара ее формирующееся ядро перемешалось, в нем выделилась жидкая внешняя часть, и это привело к возникновению магнитного поля. Ударом выбило часть вещества Земли, из которого возникла Луна

Я попытаюсь объяснить на примере с тазиком.

Первая ошибка - факты не собираются.

Они очень разнородны и сами кучкуются в системы на разном расстоянии от исторически сложившегося центра познания. Это самое важное. Наука не собирает факты под тазик, она тазик подстраивает под факты. Вы думаете по другому и делаете наоборот, это и есть заблуждение, поскольку выкидываете те факты, которые будут неизбежно противоречить Вашему тазику, то есть просто не видите этих фактов, игнорируете их.

Далее все зависит от стадии познания, находят множество тазиков, те, которые накрывают большинство фактов - принимаются как относительно верные и в дальнейшем используются как относительное знание, которое на практике становится абсолютным знанием, а факты, которые не попадают, внимание на практике объявляются погрешностью, например в 49%, 30% и т.д. до 0% (это отражение прогресса тазиков, что невозможно при том мышлении, которое есть у Вас). И Вы видите только это, потому, что Вас так учат в школе, что эти знания константа, это просто особенность метода обучения, Вас грубо говоря постоянно обманывают, говоря то, что это знание абсолютно, а наука вообще говорит, что это знание относительно, это нормально, поскольку так устроен наш мозг, он иначе не мог бы обучаться, не наука несовершенна, а наш мозг несовершенен. И только в узкой специализации мозг начинает мыслить абстрактными научными понятиями, это и есть специалисты, именно об этом я выше говорил.

Но это практика, а научная теория, о которой мы говорим постепенно находя все новые тазики, находит последний, в который вмещаются ВСЕ факты из данной группы на определенном расстоянии, до этого тазики обзывались гипотезами, а этот мегатазик, обзывается теорией (это старая классификация, сегодня всё гипотезы), и что самое главное, он предсказывает ВСЕ новые факты, которые появляются в определенной группе, в определенном расстоянии.

Вот в стадии мегатазика мы сегодня находимся по большинству направлений познания и то, что Вы приводите - это старые тазики, который больше не нужны, поскольку они неэффективны, то есть отбрасываются не факты, а тазики.

Теперь дальше, как только мы осмыслили одну группу фактов, у нас начала виднеться другая группа фактов, которая кучкуются на более далёком расстоянии, чем центр познания и которые мы просто не могли измерить и увидеть до этого и строили гипотезы о них на основе фактов, лежащих на границах, то есть была масса тазиков без практики, которые в большей или меньшей степени накрывала совокупность косвенных фактов, которые следовали из граничных для наблюдения фактов. Пока не появлялся тазик, который объяснял бы их все, все косвенные факты, которых мы не можем увидеть, но можем увидеть их взаимосвязь как с известными нам до этого фактами, так и между собой. Этот тазик может полностью противоречить предыдущему мегатазику, так как из-за расстояния, законы, по которым кучкуются группы фактов всегда разные, иногда противоположные.

Это например теории Ньютона (мегатазик) и Энштейна (новый косвенный мегатазик), они противоположны и при этом объективны. Постепенно из-за прогресса в зачастую параллельном направлении познания, мы уже начинаем видеть прямые факты, а не косвенные факты, то есть граница наблюдаемого растет и если Вы в курсе, то ВСЕ в ОТО экспериментально сегодня подтверждается, как только появляется инструмент, который может это подтвердить, то есть наблюдаемый, а не косвенный факт.

Этот цикл бесконечный, в этом залог эффективности научного метода познания, если мы не видим факт и не можем его косвенно найти, то мы даже и не смотрим в его сторону и не паримся, поскольку на практике его невозможно использовать. В этом отличие от веры, когда такой факт придумывается. То есть на вопрос есть ли бог, наука говорит не знаю в теории, а на практике говорит - нет, но это относительное знание, как только возникнет факт в известной области познания, то мы полностью все пересмотрим.

Ещё важный аспект - это предсказательный, если появится новый факт в группе фактов, которые были уже входит в хорошо изученную группу фактов на определенном расстоянии, который уже накрыл мегатазик, то теория объявляется неработающей и наука полностью меняется, старый мегатазик выкидывается, но при этом не находится старый выкинутый обычный тазик, который победил мегатазик, поскольку он не соответствует множеству более старых фактов, а делается новый тазик, который может быть ПОХОЖИМ на старые тазики и неспециалисты начинают кричать, что наука сама не знает чего хочет и все научные знания фуфло и учёные всегда врут. Это тоже ошибка из-за того, что мы мыслим аналогиями, мыслим похожестями, так устроены нейронные цепи.

Но мы не знаем эти новые факты внутри известной группы фактов являются частью новой группы фактов и так сказать вершиной айсберга или частью старой группы.

Первый случай - это ОТО, второй случай - это например теория эволюции.

Именно поэтому мы в теории всегда говорим, что мы не знаем ничего, мы не знаем прав ли Ньютон или Дарвин, но на практике мы говорим, что да, они правы и объективны и именно это преподается в школе, что ещё больше запутывает школьника. Поскольку нашли кучу фактов, опровергающих как Ньютона, так и Дарвина, но они оказались из другой группы фактов, в основном на границе между ними. Это называется уточнение теории, например у Дарвина - это синтетическая теория эволюции, теория прерывистого равновесия и современная теория эволюции, в которой есть наследование приобретенных признаков и т.д., то что все предыдущие отрицали и отрицали справедливо, маштабах был просто другой.