В центре Земли горячее, чем мы думали
Температура близ центра Земли, по новым данным, равна 6 000°C — на тысячу градусов больше, чем показал аналогичный эксперимент, проведённый 20 лет назад.
Тем самым подтверждается правота геофизических моделей, которые говорят о том, что перепад температур между твёрдым ядром и мантией над ним должен составлять по меньшей мере 1 500°C, иначе невозможно объяснить существование геомагнитного поля.
Кстати, заодно удалось установить, почему ошиблись авторы предыдущего исследования.
| Так воспроизводили условия в центре Земли: термоизолированная железная пылинка помещается между острыми концами двух алмазов, которые сжимают её, пока лазер нагревает. Затем за дело берётся рентгеновское излучение. (Изображение авторов работы.) |
Ядро Земли состоит в основном из шара жидкого железа с температурой 4 000°C и «плотностью» более 1,3 млн атмосфер. В этих условиях оно настолько жидкое, что его можно сравнить с водой в океанах. Лишь в самом центре планеты, где давление и температура ещё выше, железо переходит в твёрдую фазу. Анализ вызванных землетрясениями сейсмических волн, проходящих сквозь Землю, позволяет судить о толщине обоих ядер и даже о том, как с глубиной возрастает давление. Но эти волны ничего не говорят о температуре, которая оказывает большое влияние на движение материала внутри жидкого ядра и твёрдой мантии над ним. Более того, именно перепад температур между мантией и ядром считается главным фактором крупномасштабных термических перемещений, которые вместе с вращением Земли создают нечто вроде динамо-машины, порождающей магнитное поле планеты. Распределение температур внутри Земли лежит также в основе геофизических моделей, объясняющих возникновение и активную деятельность вулканов в таких местах, как Гавайи или Реюньон.
Выяснить температуру в центре Земли можно путём экспериментов с плавкой железа под разным давлением: алмазный пресс позволяет сжимать крошечные образцы до нескольких миллионов атмосфер, тогда как лазерный луч нагревает их до 4–5 тыс.
градусов. Конечно, описать это в двух строках намного проще, чем осуществить в лаборатории: предстоит позаботиться о теплоизоляции образца, о том, чтобы он не реагировал со своим окружением и пр. К тому же разогреть железо до температуры центра Земли можно лишь на несколько секунд, а за это время не так-то просто понять, начало оно плавиться или нет.
Сотрудники Комиссариата ядерной энергетики Франции и европейского ускорительного комплекса ESRF в Гренобле (тоже Франция) разработали новую технологию, основанную на порождённом синхротроном интенсивном рентгеновском излучении: всего за секунду его дифракция позволяет определить, твёрд образец, жидок или частично расплавлен. В течение этой секунды можно удержать температуру и давление на постоянном уровне, а также предотвратить протекание химических реакций.
Исследователи довели температуру плавления железа до 4 800°C, а давление — до 2,2 млн атмосфер. Затем данные экстраполировали, чтобы выяснить температуру при давлении 3,3 млн атмосфер, характерном для границы между жидким и твёрдым ядром, и выяснили, что она должна составлять 6 000 ± 500°C. Значение может оказаться несколько иным, если железо испытывает неизвестный фазовый переход между измеренным и экстраполированным показателями.
Так почему же Райнхард Бёлер из Химического института Общества им. Макса Планка (ФРГ) и его коллеги в 1993 году сообщили о другой температуре — примерно на тысячу градусов ниже? Дело в том, что начиная с 2 400°C на поверхности образца начинается рекристаллизация, что приводит к динамическим изменениям кристаллической структуры твёрдого железа. Двадцать лет назад учёные определяли, расплавилось железо или нет, оптическим методом, и вполне возможно, что рекристаллизация была интерпретирована как плавление.
| А так это выглядит в лаборатории ESRF. В глубине кадра скрывается соавтор исследования Гийом Морар. |
Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Подготовлено по материалам ESRF.
Комментарии
Такая гипотеза не может объяснить,:
1. Почему все магнитные домены, обеспечивающие геомагнитное поле, так согласованно ориентированы?
2. Почему полюса суммарного магнитного диполя Земли достаточно близки к географическим полюсам.?
3. Почему Венера, подобная Земле (слой жидкого вещества в ее недрах подтверждает наличие вулканов, масса близка к земной) НЕ ИМЕЕТ магнитного поля и почему она вращается в противоположную сторону?
3. Почему интенсивность магнитного поля Земли со временем затухает, причем достаточно заметно даже на коротком промежутке времени?
4.С чем связаны периодические переполюсовки МПЗ?
На мой взгляд, причина должна быть общая и она связана с РАЗНОЙ УГЛОВОЙ СКОРОСТЬЮ между твердой оболочкой коры и жидким содержимым внутри планеты.
По планетам периодически ударяют крупные астероиды. Они добавляют свое количество движения коре планеты, в то время, как жидкое ядро продолжает сохранять прежний момент. Разница векторов угловых скоростей коры и ядра приводит к синхронаправленным вихрям электропроводящего вещества на границе двух сред, как в доменах магнита. Возможно, это зона Мохоровичича?
Дело в том, что континенты Нового и Старого Света+Африка расходятся. В образовавшуюся трещину извергается лава. Когда она застывает, то запоминает текущее МПЗ. Поэтому переполюсовки прослежены с высокой хронологической точностью. За историю Земли это было где-то 50 раз. Между переполюсовками - отсутствие магнитного поля, что очень хорошо объясняется моей гипотезой: после удара астероида- включение динамо-машины, потом медленное затухание до нуля и так до следующего катаклизма. А гайка Джанибекова -это внутренний эффект вращения (без ВНЕШНЕГО импульса), когда эллипсоид моментов инерции вращающегося тела имеет значительный эксцентриситет. А у Джанибекова была не просто гайка, а барашек с "ушами". Он ударил по одному уху, барашек начал отвинчиваться пока не сошел с болта. Продолжая вращаться, он начал удаляться от болта и через 30-40 см. полета он в течение примерно полутора оборотов перевернулся, продолжая вращаться в прежнем направлении (есть видео этого эффекта).
Если найду видео, как Джанибеков игрался со своей гайкой, обязательно Вам перешлю ссылку. Красивое зрелище. Там, очевидно, теряется устойчивость из-за сквозняков в корабле. Гайка совершает головоломный кульбит и переходит в другое квазиустойчивое состояние. Интересно провести такой опыт на МКС в вакууме -в открытом космосе. Мне кажется, что там гайка кувыркаться не будет, а будет находится в исходном квазиустойчивом (устойчивом в малом) состоянии.
Комментарий удален модератором
Только вот не понятно: чем верх от низа отличается?
Сверху буковка "N", а снизу буковка "S", что применительно к данному случаю, мы расшифровываем, как "наливается" и "стекает". :)))
Можете считать, что это одно и то же, когда речь идет о кинетической энергии, плюс генерация, когда речь идет об атомной энергии.
http://www.evolbiol.ru/sorohtin09.pdf
Вместе с тем, не вполне ясно, остывает наша Земля, будучи расплавленной, или напротив, разогревается из начального холодного состояния по мере увеличения ее массы. Если в плане данной статьи физики подтвердят ядерные источники энергии в центре земли, то наверное правильной будет вторая версия. Ведь не все ученые поддерживают теорию Большого Взрыва.
Если Земля уплотнилась и стала чуть меньше в диаметре, то при этом тоже выделяется некоторая энергия. По той же причине, что и в первом случае.
Давайте посмотрим ваш расчет.
Гравитационная энергия в момент соприкосновения протопланет равна
Ug=G*m*m/R, где G=6.67*10^-11 - гравитационная постоянная, m=3*10^21 kg - масса каждой протопланеты, R=6.37 M - расстояние между центрами масс.
Получим результат: Ug=9.3*10^25 Дж.
Объем Земли V=1.1*10^21 M^3
На единицу объема Земли приходится энергии Ug1=Ug/V.
Получим Ug1=4.2*10^4 Дж.
При известных плотности и теплоемкости вещества Земли средний нагрев составит ок. 21 град. Цельсия. Что не так?
Нормально?
Спасибо.
Несколько лет назад, один хороший математик (связанный с физикой) в подобной беседе сказал, что если бы Луна отделилась от Земли в виде щебня, то расплавилась бы от гравитационного сжатия. Правда я не пересчитывал, но был впечатлен. :)
На геостационарной орбите орбитальное тело перестает тормозиться/ускоряться приливами, так как зависает над некой экваториальной точкой, а выше геостационарной орбиты тело ускоряется Землей вследствие приливных сил и стремится покинуть орбиту и улететь.
Если посмотреть на Луну не с Земли, а с Солнца, то Луна вращается вовсе не вокруг Земли, а вокруг Солнца по той же орбите, что и Земля, но совершая периодические колебания орбиты и оказываясь к Солнцу то ближе Земли, то дальше. При этом сила, действующая на Луну со стороны Солнца примерно в 2.7 раза больше, чем со стороны Земли.
Как-то так.