Model Zeme s jadrom. Teplota vo vnútri zemského jadra bola vyššia ako na slnku. Zloženie a štruktúra zemskej kôry

Má špeciálne zloženie, ktoré sa líši od zloženia jeho krytiny zemská kôra. Údaje o chemickom zložení plášťa boli získané na základe analýz najhlbších vyvrelých hornín, ktoré sa dostali do horných horizontov Zeme v dôsledku silných tektonických zdvihov s odstránením materiálu plášťa. Medzi tieto horniny patria ultrabázické horniny - dunity, peridotity vyskytujúce sa v horských sústavách. V strednej časti skaly ostrovov sv. Pavla Atlantický oceán, podľa všetkých geologických údajov sa vzťahujú na materiál plášťa. Materiál plášťa zahŕňa aj úlomky hornín zozbierané sovietskymi oceánografickými expedíciami z dna Indický oceán v hrebeni Indického oceánu. Čo sa týka mineralogického zloženia príkrovu, možno tu očakávať výrazné zmeny, počnúc hornými horizontmi a končiac bázou príkrovu, v dôsledku zvýšenia tlaku. Vrchný plášť je tvorený prevažne silikátmi (olivíny, pyroxény, granáty), ktoré sú stabilné a pri relatívne nízkych tlakoch. Spodný plášť je zložený z minerálov s vysokou hustotou.

Najbežnejšou zložkou plášťa je oxid kremičitý v zložení silikátov. Ale pri vysokých tlakoch môže oxid kremičitý prejsť do hustejšej polymorfnej modifikácie - stishovit. Tento minerál získal sovietsky výskumník Stishov a pomenoval ho po ňom. Ak má obyčajný kremeň hustotu 2,533 r/cm 3, potom stishovit, vytvorený z kremeňa pri tlaku 150 000 barov, má hustotu 4,25 g/cm 3 .

Okrem toho sú v spodnom plášti pravdepodobné aj hustejšie minerálne modifikácie iných zlúčenín. Na základe uvedeného možno dôvodne predpokladať, že so zvyšujúcim sa tlakom sa obvyklé železo-horečnaté kremičitany olivínov a pyroxénov rozkladajú na oxidy, ktoré majú jednotlivo vyššiu hustotu ako kremičitany, ktoré sú stabilné vo vrchnom plášti.

Vrchný plášť tvoria prevažne železito-horečnaté kremičitany (olivíny, pyroxény). Niektoré hlinitokremičitany sa tu môžu premeniť na hustejšie minerály, ako sú granáty. Pod kontinentmi a oceánmi má horný plášť odlišné vlastnosti a pravdepodobne odlišné zloženie. Dá sa len predpokladať, že v oblasti kontinentov je plášť viac diferencovaný a má menej SiO 2 v dôsledku koncentrácie tejto zložky v hlinitokremičitanovej kôre. Pod oceánmi je plášť menej diferencovaný. Vo vrchnom plášti sa môžu vyskytovať hustejšie polymorfné modifikácie olivínu so spinelovou štruktúrou a pod.

Prechodná vrstva plášťa sa vyznačuje neustálym nárastom rýchlosti seizmických vĺn s hĺbkou, čo naznačuje výskyt hustejších polymorfných modifikácií hmoty. Tu sa zjavne objavujú oxidy FeO, MgO, GaO, SiO 2 vo forme wustitu, periklasu, vápna a stishovitu. Ich počet rastie s hĺbkou, zatiaľ čo množstvo obyčajných silikátov klesá a pod 1000 km tvoria zanedbateľnú časť.

Spodný plášť v hĺbke 1000-2900 km takmer úplne pozostáva z hustých odrôd minerálov - oxidov, o čom svedčí jeho vysoká hustota v rozsahu 4,08-5,7 g/cm 3 . Vplyvom zvýšeného tlaku sa stláčajú husté oxidy, čím sa ďalej zvyšuje ich hustota. V spodnom plášti sa pravdepodobne zvyšuje aj obsah železa.

Zemské jadro. Otázka zloženia a fyzikálnej podstaty jadra našej planéty je jedným z najvzrušujúcejších a najzáhadnejších problémov geofyziky a geochémie. Úplne súhlasím V poslednej dobe objasnilo sa, ako tento problém vyriešiť.

Obrovské centrálne jadro Zeme, ktoré zaberá vnútornú oblasť hlbšiu ako 2900 km, pozostáva z veľkého vonkajšieho jadra a malého vnútorného. Podľa seizmických údajov má vonkajšie jadro vlastnosti kvapaliny. Neprenáša priečne seizmické vlny. Neprítomnosť kohéznych síl medzi jadrom a spodným plášťom, povaha prílivu a odlivu v plášti a kôre, vlastnosti pohybu osi rotácie Zeme v priestore, povaha prechodu seizmických vĺn hlbšie ako 2900 km naznačujú že vonkajšie jadro Zeme je tekuté.

Niektorí autori predpokladali, že zloženie jadra pre chemicky homogénny model Zeme je silikátové a pod vplyvom vysokého tlaku prešli silikáty do „metalizovaného“ stavu, čím nadobudli atómovú štruktúru, v ktorej sú vonkajšie elektróny spoločné. Vyššie uvedené geofyzikálne údaje sú však v rozpore s predpokladom „metalizovaného“ stavu silikátového materiálu v zemskom jadre. Najmä absencia súdržnosti medzi jadrom a plášťom nemôže byť kompatibilná s „metalizovaným“ pevným jadrom, čo sa predpokladalo v hypotéze Lodochnikov-Ramsay. Veľmi dôležité nepriame údaje o jadre Zeme boli získané pri experimentoch so silikátmi pod vysokým tlakom. V tomto prípade tlak dosiahol 5 miliónov atm. Medzitým v strede Zeme je tlak 3 milióny atm. a na hranici jadra - približne 1 milión atm. Experimentálne sa teda podarilo zablokovať tlaky, ktoré existujú v samotných hĺbkach Zeme. V tomto prípade pre silikáty bola pozorovaná iba lineárna kompresia bez skoku a prechodu do „metalizovaného“ stavu. Okrem toho pri vysokých tlakoch a v hĺbkach 2900-6370 km nemôžu byť kremičitany v kvapalnom stave ako oxidy. Ich teplota topenia sa zvyšuje so zvyšujúcim sa tlakom.

vzadu posledné roky Veľmi zaujímavé výsledky výskumu boli získané o vplyve veľmi vysokých tlakov na teplotu topenia kovov. Ukázalo sa, že množstvo kovov pri vysokých tlakoch (300 000 atm. a viac) prechádza pri relatívne nízkych teplotách do kvapalného stavu. Podľa niektorých výpočtov by zliatina železa s prímesou niklu a kremíka (76 % Fe, 10 % Ni, 14 % Si) v hĺbke 2900 km pod vplyvom vysokého tlaku mala byť v kvapalnom stave už pri r. teplota 1000 °C. Ale teplota v týchto hĺbkach by podľa najkonzervatívnejších odhadov geofyzikov mala byť oveľa vyššia.

Preto vo svetle moderných údajov geofyziky a fyziky vysokého tlaku, ako aj kozmochemických údajov, ktoré naznačujú vedúcu úlohu železa ako najrozšírenejšieho kovu vo vesmíre, by sa malo predpokladať, že zemské jadro pozostáva najmä z tekutého železa s prímes niklu. Výpočty amerického geofyzika F. Bircha však ukázali, že hustota zemského jadra je o 10 % nižšia ako hustota zliatiny železa a niklu pri teplotách a tlakoch prevládajúcich v jadre. Z toho vyplýva, že kovové jadro Zeme musí obsahovať značné množstvo (10-20%) nejakého druhu pľúc. Zo všetkých najľahších a najbežnejších prvkov sú najpravdepodobnejšie kremík (Si) a síra (S) | Prítomnosť jedného alebo druhého môže vysvetliť pozorované fyzikálne vlastnosti zemského jadra. Preto sa otázka, čo je prímesou zemského jadra – kremíka alebo síry, ukazuje ako diskutabilná a súvisí s tým, ako sa v praxi formuje naša planéta.

A. Ridgwood v roku 1958 predpokladal, že zemské jadro obsahuje kremík ako ľahký prvok, argumentujúc tento predpoklad skutočnosťou, že elementárny kremík v množstve niekoľkých hmotnostných percent sa nachádza v kovovej fáze niektorých redukovaných chondritových meteoritov (enstatit). Neexistujú však žiadne iné argumenty v prospech prítomnosti kremíka v zemskom jadre.

Predpoklad, že v zemskom jadre je síra, vyplýva z porovnania jej distribúcie v chondritovom materiáli meteoritov a zemskom plášti. Porovnanie elementárnych atómových pomerov niektorých prchavých prvkov v zmesi kôry a plášťa a v chondritoch teda ukazuje prudký nedostatok síry. V materiáli plášťa a kôry je koncentrácia síry o tri rády nižšia ako v priemernom materiáli slnečnej sústavy, ktorý sa považuje za chondrity.

Možnosť straty síry pri vysokých teplotách primitívnej Zeme je eliminovaná, pretože iné prchavejšie prvky ako síra (napríklad H2 vo forme H2O), o ktorých sa zistilo, že majú oveľa menší nedostatok, by sa stratili oveľa viac. rozsahu. Navyše, keď sa slnečný plyn ochladí, síra sa chemicky viaže so železom a prestáva byť prchavým prvkom.

V tomto smere je celkom možné, že do zemského jadra sa dostáva veľké množstvo síry. Treba poznamenať, že za rovnakých okolností je teplota topenia systému Fe-FeS oveľa nižšia ako teplota topenia kremičitanu železa alebo plášťa. Takže pri tlaku 60 kbar bude teplota topenia systému (eutektického) Fe-FeS 990 ° C, zatiaľ čo čisté železo - 1610 ° a plášťový pyrolit - 1310. Preto so zvýšením teploty v črevách z pôvodne homogénnej Zeme sa najskôr vytvorí železná tavenina obohatená sírou, ktorá vďaka svojej nízkej viskozite a vysokej hustote ľahko odtečie do centrálnych častí planéty a vytvorí železito-sírnaté jadro. Prítomnosť síry v prostredí nikel-železo teda pôsobí ako tavivo, ktoré znižuje jeho teplotu topenia ako celku. Hypotéza o prítomnosti značného množstva síry v zemskom jadre je veľmi atraktívna a nie je v rozpore so všetkými známymi údajmi geochémie a kozmochémie.

teda moderné nápady o povahe vnútra našej planéty zodpovedá chemicky diferencovaná zemeguľa, ktorá sa ukázala byť rozdelená na dve rôzne časti: mohutný pevný silikátovo-oxidový plášť a tekuté, väčšinou kovové jadro. Zemská kôra je najľahšia horná pevná škrupina, ktorá pozostáva z hlinitokremičitanov a má najkomplexnejšiu štruktúru.

Zhrnutím vyššie uvedeného môžeme vyvodiť nasledujúce závery.

1. Zem má vrstvenú zonálnu štruktúru. Skladá sa z dvoch tretín pevného silikátovo-oxidového obalu – plášťa a z jednej tretiny kovového tekutého jadra.
2. Hlavné vlastnosti Zeme naznačujú, že jadro je v tekutom stave a tieto vlastnosti je schopné zabezpečiť len železo z najbežnejších kovov s prímesou niektorých ľahkých prvkov (s najväčšou pravdepodobnosťou síry).
3. Vo svojich horných horizontoch má Zem asymetrickú štruktúru, ktorá pokrýva kôru a horný plášť. Oceánska pologuľa v hornom plášti je menej diferencovaná ako opačná kontinentálna pologuľa.

Úlohou každej kozmogonickej teórie vzniku Zeme je vysvetliť tieto základné znaky jej vnútornej podstaty a zloženia.

Zem spolu s inými telesami slnečná sústava vzniká zo studeného oblaku plynu a prachu narastaním jeho základných častíc. Po objavení sa planéty sa začala úplne nová etapa jej vývoja, ktorá sa vo vede zvyčajne nazýva pregeologická.
Názov tohto obdobia je spôsobený skutočnosťou, že najskoršie dôkazy o minulých procesoch - vyvreliny alebo vulkanické horniny - nie sú staršie ako 4 miliardy rokov. Dnes ich môžu študovať len vedci.
Predgeologická etapa vývoja Zeme je stále opradená mnohými záhadami. Zahŕňa obdobie 0,9 miliardy rokov a vyznačuje sa širokým prejavom vulkanizmu na planéte s uvoľňovaním plynov a vodných pár. Práve v tom čase sa začal proces stratifikácie Zeme na hlavné škrupiny – jadro, plášť, kôru a atmosféru. Predpokladá sa, že tento proces vyvolalo intenzívne bombardovanie našej planéty meteoritmi a topenie jej jednotlivých častí.
Jednou z kľúčových udalostí v histórii Zeme bolo sformovanie jej vnútorného jadra. Stalo sa tak pravdepodobne v pregeologickom štádiu vývoja planéty, keď bola všetka hmota rozdelená na dve hlavné geosféry – jadro a plášť.
Žiaľ, zatiaľ neexistuje spoľahlivá teória o vzniku zemského jadra, ktorú by potvrdzovali seriózne vedecké informácie a dôkazy. Ako vzniklo jadro Zeme? Na túto otázku vedci ponúkajú dve hlavné hypotézy.
Podľa prvej verzie bola látka hneď po vytvorení Zeme homogénna.
Pozostával výlučne z mikročastíc, ktoré dnes možno pozorovať v meteoritoch. Ale po určitom čase sa táto pôvodne homogénna hmota rozdelila na ťažké jadro, kde sa všetko železo zosklo, a ľahší silikátový plášť. Inými slovami, kvapky roztaveného železa a ťažké chemické zlúčeniny, ktoré ho sprevádzali, sa usadili v strede našej planéty a vytvorili tam jadro, ktoré zostáva z veľkej časti roztavené dodnes. Keď ťažké prvky ašpirovali do stredu Zeme, ľahké trosky, naopak, plávali hore - do vonkajších vrstiev planéty. Dnes tieto svetelné prvky tvoria vrchný plášť a zemskú kôru.
Prečo došlo k takejto diferenciácii hmoty? Predpokladá sa, že ihneď po dokončení procesu jej formovania sa Zem začala intenzívne zahrievať, predovšetkým v dôsledku energie uvoľnenej v procese gravitačnej akumulácie častíc, ako aj v dôsledku energie rádioaktívneho rozpadu jednotlivé chemické prvky.
Dodatočné zahrievanie planéty a tvorba zliatiny železa a niklu, ktorá vzhľadom na svoje významné špecifická hmotnosť postupne klesali do stredu Zeme, prispeli k údajnému bombardovaniu meteoritmi.
Táto hypotéza však čelí určitým ťažkostiam. Nie je napríklad celkom jasné, ako sa zliatina železa a niklu, dokonca aj v tekutom stave, mohla potopiť na viac ako tisíc kilometrov a dostať sa do oblasti jadra planéty.
V súlade s druhou hypotézou bolo jadro Zeme vytvorené zo železných meteoritov, ktoré sa zrazili s povrchom planéty a neskôr bolo zarastené silikátovým plášťom kamenných meteoritov a vytvorilo plášť.

V tejto hypotéze je vážna chyba. V tejto situácii by vo vesmíre mali železné a kamenné meteority existovať oddelene. Moderné štúdie ukazujú, že železné meteority mohli vzniknúť iba v útrobách planéty, ktorá sa rozpadla pod značným tlakom, teda po vytvorení našej slnečnej sústavy a všetkých planét.
Prvá verzia vyzerá logickejšie, pretože poskytuje dynamickú hranicu medzi zemským jadrom a plášťom. To znamená, že proces oddeľovania hmoty medzi nimi by mohol na planéte pokračovať veľmi dlho, čo by malo veľký vplyv na ďalší vývoj Zeme.
Ak si teda za základ vezmeme prvú hypotézu o vzniku jadra planéty, tak proces diferenciácie hmoty sa natiahol asi na 1,6 miliardy rokov. Vplyvom gravitačnej diferenciácie a rádioaktívneho rozpadu bola zabezpečená separácia hmoty.
Ťažké prvky klesli len do hĺbky, pod ktorou bola látka taká viskózna, že železo už nedokázalo klesnúť. V dôsledku tohto procesu sa vytvorila veľmi hustá a ťažká prstencová vrstva roztaveného železa a jeho oxidu. Nachádzal sa nad ľahšou substanciou prvotného jadra našej planéty. Ďalej bola zo stredu Zeme vytlačená ľahká silikátová látka. Navyše bol vytlačený na rovníku, čo možno znamenalo začiatok asymetrie planéty.
Predpokladá sa, že pri tvorbe železného jadra Zeme došlo k výraznému zmenšeniu objemu planéty, v dôsledku čoho sa jej povrch doteraz zmenšil. Ľahké prvky a ich zlúčeniny, ktoré sa „vynorili“ na povrch, vytvorili tenkú primárnu kôru, ktorá, rovnako ako všetky planéty pozemskej skupiny, pozostávala zo sopečných bazaltov, ktoré zhora prekrývala vrstva sedimentov.
Nie je však možné nájsť živé geologické dôkazy o minulých procesoch spojených s formovaním zemského jadra a plášťa. Ako už bolo uvedené, najstaršie horniny na planéte Zem majú približne 4 miliardy rokov. S najväčšou pravdepodobnosťou na začiatku vývoja planéty pod vplyvom vysokých teplôt a tlakov došlo k metamorfácii, roztaveniu a premene primárnych bazaltov na nám známe žulo-rulové horniny.
Čo je jadrom našej planéty, ktorá vznikla pravdepodobne v najskorších štádiách vývoja Zeme? Skladá sa z vonkajšieho a vnútorného plášťa. Podľa vedeckých predpokladov sa v hĺbke 2900-5100 km nachádza vonkajšie jadro, ktoré svojím fyzikálne vlastnosti sa blíži ku kvapaline.
Vonkajšie jadro je prúd roztaveného železa a niklu, dobrý vodič elektriny. Práve s týmto jadrom vedci spájajú pôvod zeme magnetické pole. Medzeru 1270 km, ktorá zostáva do stredu Zeme, zaberá vnútorné jadro, ktoré tvorí 80 % železa a 20 % oxidu kremičitého.
Vnútorné jadro je tvrdé a má vysokú teplotu. Ak je vonkajšie priamo spojené s plášťom, potom vnútorné jadro Zeme existuje samo o sebe. O jeho tvrdosť sa napriek vysokým teplotám stará gigantický tlak v strede planéty, ktorý môže dosahovať až 3 milióny atmosfér.
veľa chemické prvky v dôsledku toho prechádzajú do kovového stavu. Preto sa dokonca objavil názor, že vnútorné jadro Zeme pozostáva z kovového vodíka.
Husté vnútorné jadro má vážny dopad na život našej planéty. Sústreďuje sa v nej planetárne gravitačné pole, ktoré bráni rozptylu ľahkých plynových obalov, hydrosféry a geosférických vrstiev Zeme.
Pravdepodobne je takéto pole charakteristické pre jadro už od vzniku planéty, nech už bola z hľadiska chemického zloženia a štruktúry akákoľvek. Prispelo to ku kontrakcii vytvorených častíc do stredu.
Napriek tomu je pôvod jadra a štúdium vnútornej stavby Zeme najviac skutočný problém pre vedcov úzko zapojených do štúdia geologickej histórie našej planéty. Konečné riešenie tohto problému je ešte veľmi vzdialené. Aby sa predišlo rôznym rozporom, moderná veda je prijatá hypotéza, že proces formovania jadra začal prebiehať súčasne so vznikom Zeme.

Zemské jadro zahŕňa dve vrstvy s hraničnou zónou medzi nimi: vonkajší tekutý obal jadra dosahuje hrúbku 2266 kilometrov, pod ním sa nachádza masívne husté jadro, ktorého priemer podľa odhadov dosahuje 1300 km. Prechodová zóna má nerovnomernú hrúbku a postupne tvrdne, prechádza do vnútorného jadra. Na povrchu hornej vrstvy je teplota v oblasti 5960 stupňov Celzia, hoci tieto údaje sa považujú za približné.

Približné zloženie vonkajšieho jadra a metódy jeho stanovenia

O zložení dokonca aj vonkajšej vrstvy zemského jadra je známe veľmi málo, pretože nie je možné získať vzorky na štúdium. Hlavnými prvkami, z ktorých môže pozostávať vonkajšie jadro našej planéty, sú železo a nikel. Vedci dospeli k tejto hypotéze ako výsledok analýzy zloženia meteoritov, pretože tuláci z vesmíru sú fragmentmi jadier asteroidov a iných planét.

Meteority však nemožno považovať za absolútne identické v chemickom zložení, pretože pôvodné kozmické telesá boli oveľa menšie ako veľkosť Zeme. Vedci po dlhom výskume dospeli k záveru, že kvapalná časť jadrovej látky je veľmi zriedená inými prvkami vrátane síry. To vysvetľuje jeho nižšiu hustotu ako zliatiny železa a niklu.

Čo sa deje vo vonkajšej časti jadra planéty?

Vonkajší povrch jadra na hranici s plášťom je nehomogénny. Vedci naznačujú, že má inú hrúbku a tvorí akýsi vnútorný reliéf. Je to spôsobené neustálym miešaním heterogénnych hĺbkových látok. Líšia sa chemickým zložením a majú aj rôznu hustotu, takže hrúbka hranice medzi jadrom a plášťom sa môže meniť od 150 do 350 km.

Fantasti z minulých rokov vo svojich dielach opísali cestu do stredu Zeme cez hlboké jaskyne a podzemné chodby. Je to naozaj možné? Bohužiaľ, tlak na povrchu jadra presahuje 113 miliónov atmosfér. To znamená, že každá jaskyňa by pevne „buchla“ aj v štádiu priblíženia sa k plášťu. To vysvetľuje, prečo na našej planéte nie sú žiadne jaskyne hlbšie ako 1 km.

Ako sa skúma vonkajšia vrstva jadra?

Vedci môžu posúdiť, ako jadro vyzerá a z čoho pozostáva, sledovaním seizmickej aktivity. Napríklad sa zistilo, že vonkajšia a vnútorná vrstva sa pod vplyvom magnetického poľa otáčajú rôznymi smermi. Jadro Zeme stále skrýva desiatky nevyriešených záhad a čaká na nové zásadné objavy.

Pevným stlačením oboch látok diamantmi sa vedcom podarilo pretlačiť roztavené železo cez kremičitan. "Tento tlak výrazne mení interakčné vlastnosti železa s kremičitanmi," hovorí Mao. - Pri vysokom tlaku sa vytvára "taviaca sieť".

To môže naznačovať, že železo postupne v priebehu miliónov rokov prekĺzlo cez horniny Zeme, až kým nedosiahlo jadro.

V tejto chvíli sa možno pýtate: ako vlastne poznáme veľkosť jadra? Prečo sa vedci domnievajú, že začína vo vzdialenosti 3000 kilometrov? Existuje len jedna odpoveď: seizmológia.

Keď dôjde k zemetraseniu, vyšle rázové vlny po celej planéte. Seizmológovia tieto vibrácie zaznamenávajú. Ako keby sme na jednu stranu planéty udierali obrovským kladivom a na druhej strane počúvali hluk.

„V 60. rokoch 20. storočia došlo v Čile k zemetraseniu, ktoré nám poskytlo obrovské množstvo údajov,“ hovorí Redfern. "Všetky seizmické stanice okolo Zeme zaznamenali otrasy tohto zemetrasenia."

V závislosti od trasy týchto kmitov prechádzajú rôznymi časťami Zeme a to ovplyvňuje, aký „zvuk“ vydávajú na druhom konci.

Na začiatku histórie seizmológie sa ukázalo, že niektoré vibrácie chýbali. Očakávalo sa, že tieto "S-vlny" budú vidieť na druhom konci Zeme po tom, čo vznikli na jednej, ale neboli. Dôvod je jednoduchý. S-vlny sa ozývajú cez pevný materiál a nemôžu prechádzať kvapalinou.

Museli zasiahnuť niečo roztavené v strede zeme. Po zmapovaní dráh S-vĺn vedci dospeli k záveru, že v hĺbke asi 3000 kilometrov sa horniny stávajú tekutými. To tiež naznačuje, že celé jadro je roztavené. Seizmológovia však mali v tomto príbehu ďalšie prekvapenie.


V tridsiatych rokoch minulého storočia dánska seizmologička Inge Lehmanová zistila, že iný typ vĺn, P-vlny, nečakane prešiel jadrom a našiel sa na druhej strane planéty. Okamžite nasledoval predpoklad, že jadro bolo rozdelené na dve vrstvy. „Vnútorné“ jadro, ktoré začína o 5000 kilometrov nižšie, bolo pevné. Roztaví sa iba „vonkajšie“ jadro.

Lehmanova myšlienka bola potvrdená v roku 1970, keď citlivejšie seizmografy ukázali, že P-vlny skutočne prechádzajú jadrom a v niektorých prípadoch sa od neho v určitých uhloch odrazia. Niet divu, že skončia na druhej strane planéty.

Rázové vlny vysielajú po Zemi viac než len zemetrasenia. V skutočnosti seizmológovia za veľa vďačia vývoju jadrových zbraní.

Jadrový výbuch tiež vytvára vlny na zemi, takže štáty sa obracajú na seizmológov so žiadosťou o pomoc pri testovaní jadrových zbraní. Počas studenej vojny to bolo mimoriadne dôležité, takže seizmológovia ako Lehman dostali veľkú podporu.

Konkurenčné krajiny sa navzájom učili o svojich jadrových schopnostiach a my sme sa zároveň stále viac učili o jadre Zeme. Seizmológia sa na detekciu jadrových výbuchov používa dodnes.


Teraz si môžeme nakresliť približný obraz štruktúry Zeme. Nachádza sa tu roztavené vonkajšie jadro, ktoré začína približne v polovici cesty do stredu planéty a vo vnútri je pevné vnútorné jadro s priemerom asi 1220 kilometrov.

Otázok z toho nie je menej, najmä na tému vnútorného jadra. Napríklad, aké horúce je? Zistiť to nebolo jednoduché a vedci si už dlho lámali hlavu, hovorí Lidunka Vokadlo z University College London vo Veľkej Británii. Nemôžeme tam strčiť teplomer, takže jedinou možnosťou je vytvoriť správny tlak v laboratóriu.


Za normálnych podmienok sa železo topí pri teplote 1538 stupňov

V roku 2013 skupina francúzskych vedcov vytvorila doteraz najlepší odhad. Vystavili čisté železo polovičnému tlaku ako v jadre a začali z tohto. Teplota topenia čistého železa v jadre je približne 6230 stupňov. Prítomnosť iných materiálov môže mierne znížiť bod topenia až na 6000 stupňov. Ale stále je tu teplejšie ako na povrchu Slnka.

Keďže ide o druh vyprážaných zemiakov v šupke, jadro Zeme zostáva horúce vďaka teplu, ktoré zostalo pri formovaní planéty. Tiež odoberá teplo z trenia vznikajúceho pri pohybe hustých materiálov, ako aj pri rozpade rádioaktívnych prvkov. Každú miliardu rokov sa ochladí asi o 100 stupňov Celzia.

Je užitočné poznať túto teplotu, pretože ovplyvňuje rýchlosť, akou vibrácie prechádzajú jadrom. A to je výhodné, pretože v týchto vibráciách je niečo zvláštne. P-vlny prechádzajú vnútorným jadrom prekvapivo pomaly – pomalšie, ako keby bolo vyrobené z čistého železa.

"Rýchlosti vĺn, ktoré seizmológovia namerali pri zemetraseniach, sú oveľa nižšie, ako naznačujú experimentálne alebo počítačové simulácie, " hovorí Vocadlo. "Zatiaľ nikto nevie, prečo to tak je."

Je zrejmé, že iný materiál je zmiešaný so železom. Prípadne nikel. Vedci však vypočítali, ako by sa seizmické vlny mali pohybovať cez zliatinu železa a niklu, a neboli schopní prispôsobiť výpočty pozorovaniam.

Vocadlo a jej kolegovia v súčasnosti zvažujú prítomnosť ďalších prvkov v jadre, ako sú síra a kremík. Zatiaľ sa nikomu nepodarilo vymyslieť teóriu o zložení vnútorného jadra, ktorá by uspokojila každého. Problém Popolušky: Topánka nikomu nesedí. Vocadlo sa snaží experimentovať s materiálmi vnútorného jadra na počítači. Dúfa, že nájde kombináciu materiálov, teplôt a tlakov, ktoré spomalia seizmické vlny o správnu mieru.


Hovorí, že tajomstvo môže spočívať v tom, že vnútorné jadro je takmer na bode topenia. V dôsledku toho sa presné vlastnosti materiálu môžu líšiť od vlastností dokonale pevnej látky. Mohlo by to tiež vysvetliť, prečo seizmické vlny postupujú pomalšie, ako sa očakávalo.

"Ak je tento efekt skutočný, mohli by sme zosúladiť výsledky minerálnej fyziky s výsledkami seizmológie, " hovorí Vocadlo. "Ľudia to ešte nedokážu."

Stále existuje veľa záhad súvisiacich s jadrom Zeme, ktoré ešte nie sú vyriešené. Vedci sa však nedokázali ponoriť do týchto nepredstaviteľných hĺbok a dokázali zistiť, čo je tisíce kilometrov pod nami. Je mimoriadne dôležité študovať skryté procesy vo vnútri Zeme. Zem má silné magnetické pole, ktoré vzniká vďaka čiastočne roztavenému jadru. Vytvára sa neustály pohyb roztaveného jadra elektriny vo vnútri planéty a tá zase vytvára magnetické pole, ktoré siaha ďaleko do vesmíru.

Toto magnetické pole nás chráni pred škodlivým slnečným žiarením. Ak by jadro Zeme nebolo také, aké je, neexistovalo by žiadne magnetické pole a my by sme tým vážne trpeli. Je nepravdepodobné, že by niekto z nás mohol vidieť jadro na vlastné oči, ale je dobré vedieť, že tam je.

Hĺbka - 2900 km. Priemerný polomer gule je 3500 km. Delí sa na pevné vnútorné jadro s polomerom asi 1300 km a tekuté vonkajšie jadro s hrúbkou asi 2200 km, medzi ktorými sa niekedy rozlišuje prechodová zóna. Teplota na povrchu pevného jadra Zeme pravdepodobne dosahuje 6230 ± 500 (5960 ± 500 ° C), v strede jadra môže byť hustota asi 12,5 t / m³, tlak je až 3,7 milióna atm ( 375 GPa). Hmotnosť jadra je 1,932⋅1024 kg.

O jadre sa vie veľmi málo – všetky informácie boli získané nepriamymi geofyzikálnymi alebo geochemickými metódami. Vzorky materiálu jadra ešte nie sú k dispozícii.

História štúdia