Путешествие в центр Земли

Внутреннее строение Земли

Давайте разберёмся, что именно мы знаем о внутреннем строении нашей планеты. Верхний и тончайший слой Земли — земная кора. В общем, выделяют материковую и океаническую земную кору. Они отличаются своим составом, строением и другими характеристиками. Самая толстая именно материковая кора и в областях горообразования её толщина достигает 75 км. Океаническая кора, в отличие от материковой, намного тоньше всего 5-10 км.

Следующим слоем Земли является — мантия. Границей между земной корой и мантией является поверхность Мохоровичича. В отличие от Земной коры мантия простирается до глубины 2900 километров, что делает её самым толстым слоем нашей планеты. Мантия поделена на две части: внешняя и внутренняя мантия. Конечно, чем глубже мы погружаемся, тем больше становится давление, поэтому в нижней мантии, к примеру, оно достигает около 1,4 миллиона атмосфер. Температура в нижних слоях мантии тоже достигает больших значений — 2 500°C (градусов Цельсия). В основном мантия богата силикатными породами, большим количеством железа и магния.

Разрыв Гутенберга разделяет мантию и внешнее ядро ​​нашей планеты. Жидкое внешнее ядро ​​имеет толщину около 2200 километров. Оно омывает твёрдое внутреннее ядро, состоящее из железоникелевого сплава с другими примесями. Температура там достигает 6000°C (градусов Цельсия), что близко к температуре на поверхности Солнца.

Откуда мы знаем внутреннее строение Земли?

Внутреннее строение нашей планеты мы можем “увидеть” косвенно, используя сейсмические волны от происходящих на Земле землетрясений. Когда происходит сильное землетрясение, оно высвобождает много энергии в виде механических волн. Часть этих волн проходят через всю планету почти так же, как ультразвуковые волны проходят через тело человека во время УЗИ.

Внутри Земли есть области с разной плотностью и составом, и когда сейсмические волны проходят через такие области, они искривляются, рассеиваются и отбиваются от них, эхо этих волн, регистрируемое чувствительными приборами по всей поверхности Земли, сообщает учёным информацию о том, как волны путешествовали по Земле и с чем сталкивались, точно так же как УЗИ сообщает о состоянии внутренних органов: их форме и плотности.

Конечно, не все землетрясения достаточно сильны, чтобы заставить волны пройти сквозь всю планету, но когда происходит достаточно сильное землетрясение, все сейсмологи по всему миру изучают его и делятся своей информацией.

Также изучая гравитационное поле Земли, мы можем узнать, где в недрах земли большая плотность, а где меньшая; исследуя магнитное поле нашей планеты, мы смогли узнать, что внутреннее ядро ​​металлическое, а следовательно, проводит электричество и может поддерживать магнитное поле — поэтому мы знаем, что это должно быть железо или смесь железо-никель.

В результате благодаря изучению сейсмических волн, гравитационного поля Земли и его магнитосферы мы узнаём достаточно подробную информацию о внутреннем строении нашей планеты. Хотя новые открытия в данной сфере делаются регулярно и многое нам ещё предстоит узнать.

Ядро Земли

Мы рассмотрели внутреннее строение Земли, а также то, откуда мы это знаем. Уже на глубине несколько сотен километров, в мантии температура достигает 2500°C (градусов Цельсия).

А на глубине 2900 километров начинается ядро ​​Земли. Оно делится на внутреннее твёрдое металлическое ядро ​​и жидкое внешнее ядро. Учёные предполагают, что оно состоит из железоникелевого сплава и других примесей. А температура здесь при давлении 361 миллиона паскалей достигает 6000°C, что равно температуре поверхности Солнца.

Как образовалось ядро?

Прежде чем отыскать источник энергии, благодаря которой в ядре так жарко, рассмотрим рождение ядра Земли.

После рождения Солнца, из оставшейся материи, которая продолжалась вращаться вокруг новой звезды, начали образовываться огромные расплавленные шары — протопланеты, которые со временем слипались и образовывали планеты. Поверхности только что родившихся планет бомбардировалась другими крупными телами, и при этих столкновениях выделялось тепло, как при ударе молотка по гвоздю.

Когда Земля была полностью сформирована, она выглядела как однородная сфера из расплавленной породы разогретая до более чем 1500°C. При этой температуре большинство тяжёлых элементов расплавились и железо с никелем начали оседать в центр Земли, а более лёгкие, наоборот, оставались на поверхности. Таким образом, железо и никель и сформировали ядро.

Почему в ядре так жарко?

Учёные считают, что ядро ​​Земли такое горячее по четырём основным причинам: оставшегося там тепла со времён образования планеты, распада радиоактивных элементов, тепла, выделяемого при трении различных слоёв ядра между собой и оседание на ядро тяжёлых элементов, при котором их потенциальная энергия переходит в тепловую. Последнее считается основным источником разогрева сразу после образования Земли, но в вопросе о том, насколько оно существенно сейчас у учёных есть разногласия.

Первичное тепло недр Земли, конечно, рассеивается, но трение слоёв, радиоактивный распад и оседание тяжёлых элементов вновь выделяют тепло, поддерживая температуру ядра. Отсюда возникает простой вопрос, может ли всё тепло ядра рассеяться?

Учёные тоже задавали себе такой вопрос, но единогласного ответа пока нет, так как нам неизвестно, какая именно часть тепла в недрах Земли является первичной. Если окажется, что внутреннее тепло преимущественно первичное, то на остывание ядра до комнатной температуры уйдут многие миллиарды лет, а если же основная часть тепла в ядре выработана вышеописанными процессами, то остывание займёт уже более десятка миллиардов лет. В любом случае Солнце погибнет значительно раньше и пронаблюдать процесс остывания до конца мы не успеем.

Автор: Алексей Нимчук. Редакция: Фёдор Карасенко.

Источник