Яка частина ядра Землі рідка

0 Comments

Ядро Землі. Зовнішня частина ядра планети

Земне ядро ​​включає в себе два шари з прикордонною зоною між ними: зовнішня рідка оболонка ядра досягає товщини в 2266 кілометрів, під нею розташоване масивне щільне ядро, діаметр якого за підрахунками сягає 1300 км. Перехідна зона має неоднорідну товщину і поступово твердне, переходячи у внутрішнє ядро. На поверхні верхнього шару температура знаходиться в районі 5 960 градусів за Цельсієм, хоча ці дані вважаються приблизними.

Зразковий склад зовнішнього ядра і методи його визначення
Про склад навіть зовнішнього шару земного ядра досі відомо дуже мало, так як ні представляється можливим добути зразки для вивчення. Основні елементи, з яких може складатися зовнішнє ядро ​​нашої планети, – залізо і нікель. До такої гіпотези вчені дійшли в результаті аналізу складу метеоритів, оскільки блукачі з космосу являють собою уламки ядер астероїдів та інших планет.

Проте метеорити можна вважати абсолютно точно співпадаючими за хімічним складом, так як вихідні космічні тіла були набагато менше Землі за розміром. Після довгих досліджень вчені дійшли висновку, що рідка частина ядерної речовини сильно розбавлена ​​іншими елементами, у тому числі сіркою. Це пояснює її більш низьку щільність, ніж у залізонікелевих сплавів.

Що відбувається на зовнішній частині ядра планети?
Зовнішня поверхня ядра на кордоні з мантією неоднорідна. Вчені припускають, що вона має різну товщину, утворюючи своєрідний внутрішній рельєф. Це пояснюється постійним змішуванням різнорідних глибинних речовин. Вони різні за хімічним складом, а також мають різну щільність, тому товщина межі між ядром і мантією може варіюватися від 150 до 350 км.

Фантасти колишніх років у своїх творах описували подорож до центру Землі через глибокі печери та підземні переходи. Чи можливо це насправді? На жаль, тиск на поверхні ядра перевищує 113000000 атмосфер. Це означає, що будь-яка печера наглухо «зачинилися» б ще на етапі наближення до мантії. Це пояснює, чому на нашій планеті немає печер глибше хоча б 1 км.

Як вивчають зовнішній шар ядра?
Про те, як виглядає і з чого складається ядро, вчені можуть судити, відстежуючи сейсмоактивність. Так, наприклад, було з’ясовано, що зовнішній і внутрішній шар обертаються в різних напрямках під дією магнітного поля. Ядро Землі таїть ще десятки нерозгаданих таємниць і чекає нових фундаментальних відкриттів.

14.1: Земні надра

Малюнок \(\PageIndex<1>\) : Сейсмограф реєструє сейсмічну активність. (Надано USGS Гавайська обсерваторія вулканів) Сейсмічна активність дає нам підказки щодо внутрішньої будови Землі. Геологи отримують сейсмічні дані від природних землетрусів або вибухів, спричинених людиною. Сейсмічна енергія виробляє два види хвиль, які корисні при вивченні надр Землі. Хвилі стиснення (P) генерують рух назад і вперед паралельно напрямку руху. Хвилі зсуву (S) рухаються вгору-вниз перпендикулярно напрямку передачі хвилі. Сейсмометри виявляють ці рухи і записують їх на сейсмографі. При проходженні сейсмічних хвиль через породу змінюється їх амплітуда і напрямок. Наприклад, швидкість хвилі зазвичай збільшується зі збільшенням щільності гірських порід. Зсувні хвилі не проникають в розплавлені маси, і коли вони стикаються з межею між двома типами гірських порід різної щільності, частина хвилі рухається вздовж кордону, тоді як інша частина повертається на поверхню. Такі зміни швидкостей сейсмічних хвиль змусили югославського геофізика Андрія Мохоровічича (1857-1936) виявити межу між земною корою і підстилаючою мантією. Швидкість хвилі збільшується через «Мохо» розриву. Вважається, що розрив являє собою зону, де мінерали типу сіма зазнають фазової зміни, що виробляє нову і більш щільну комбінацію мінералів. «Вивчіть P і S хвилі, що рухаються по надрах Землі». (Надано NSF/TERC/Макдугалл Літтелл)

Відео: Тверда Земля. Дивіться, як професор Пол Таклі (Відділ наук про Землю та космос, UCLA) описує, як тверде надра землі впливає на зовнішній шар через гірські хребти, вулкани та тектоніку плит. (Люб’язно надано www.Hippocampus.org)

Шари на основі композиції

Зовнішня крихка оболонка Землі – кора, яка утворює «шкіру» літосфери. Земна кора переважно складається з силікатних порід і становить товщиною близько 5 до 70 км (приблизно від 3 до 43,5 миль). Кора розбита на кілька континентальних і океанічних тектонічних (літосферних) плит. Ці пластини їздять на вершині більш податливої мантії внизу, стикаючись, щоб створити великі гірські системи і поширюючись на частини, утворюючи рифтові долини. Малюнок \(\PageIndex\) : Внутрішня структура Землі (Натисніть зображення, щоб збільшити) Кора розділена на базальну зону океанічної кори, яка називається шаром сіми, і менш щільну континентальну кору, відому як сиальний шар. Сіма в основному складається з важкої темної групи базальтових порід. В основному складаються з кремнезему та магнію, їх висока щільність (від 2800 до 3300 кг/м 3 ) обумовлена великою кількістю заліза та магнію. Сіал, названий на честь двох переважаючих елементів кремнію та алюмінію, легше за вагою з щільністю близько 2700 – 2800 кг/м 3 . Часто геологи називають породи сіалу як «гранітні породи», оскільки граніт є переважаючим типом гірських порід. Нижня межа сіал переходить у верхню частину сіми. Сиал насправді має досить різноманітність видів гірських порід, включаючи велику кількість базальтових порід. Однак сима є майже виключно базальтовим за складом. Відділяючи верхню мантію від океанічної кори є розривом Мохо. Сейсмічні хвилі, що проходять через цю межу, збільшують швидкість своєї хвилі з 7 км (4 милі) в секунду до 8 км (5 миль) в секунду. Зсув швидкості хвилі обумовлений зміною складу і щільності гірських порід. Мантія має товщину понад 2900 км (1801 милі) і становить 80% від загального об’єму Землі. В основному він складається з темної, щільної ультрамафічної породи під назвою перидотит , який багатий залізом і магнієм. Швидкість сейсмічної хвилі неухильно зростає через цю зону. Ядро складається з заліза і нікелю з рідкою зовнішньою областю і твердим сердечником. Ядро становить приблизно половину діаметра Землі.

Шари, засновані на фізичних властивостях

Літосфера являє собою жорсткий прохолодний шар, що складається з кори і самої верхньої мантії. Астеносфера – найменш жорстка частина мантії. Являє собою м’який, легко деформується шар, схильний до повільної конвекції, викликаної кишенями підвищеного тепла від розпаду радіоактивних елементів. Мезосфера (не плутати з однойменним атмосферним шаром) лежить між астеносферою та ядром, де тиск настільки великий, що мантія тверда. Нарешті, ядро з його розплавленим зовнішнім і жорстким внутрішнім шарами. Хоча сильне тепло генерується на таких великих глибині, геологи вважають, що під величезним вищестоячим тиском внутрішнє ядро виготовляється з твердого заліза і нікелю. Зовнішнє ядро вважається розплавленим залізом, оскільки швидкості зсуву падають до нуля, що виникає, коли вони стикаються з рідиною. Вважається, що взаємодія між внутрішнім і зовнішнім ядром створює магнітне поле Землі.

Відео: Різниця між земною корою і літосферою (Надано Академією Кан)