во сколько раз ядро земли горячее чем поверхность солнца
Видео: почему ядро Земли горячее Солнца и что будет если оно остынет
Строение Земли известно всем со школьных времен. Внутри планеты располагается металлическое ядро, чья внешняя часть является жидкой, а внутренняя твердой. Это самая глубокая и горячая часть планеты. Но может ли ядро однажды остыть?
Состав и температура ядра
О составе ядра ученые, конечно, с высокой точностью судить не могут. Но исследования показали, что с большой вероятностью составляющим центральной части является сплав из никеля и железа, среди которых имеются примеси сидерофильных элементов. Залегает земное ядро на глубине в 2 900 км. У него есть сфера, средний размер которой составляет 3 500 км. Сама сердцевина состоит из внешнего и внутреннего ядра. На поверхности температурный уровень равен приблизительно 5 960°C, ученые допускают +/- 500°C.
Внутренняя сердцевина предположительно 1 200 км в диаметре. Ядро постоянно вращается, по мнению ученых, даже более быстро, чем внешняя часть Земли. Конечно, о составе внутреннего ядра не может быть точных данных, все предположения теоретические. Тем не менее, исследования говорят о составе, схожем с железными метеоритами. И температура его предположительно составляет 6 000°C. Ученых очень интересует вопрос, почему же оно такое горячее. Это даже больше, чем температура поверхности Солнца — примерно 5 500°C.
Почему ядро такое горячее
По поводу того, почему именно такой температурный уровень в сердцевине Земли, велось немало споров. Наиболее вероятные были предположения:
Но в 20 столетии ученые отвергли обе версии, так как по предположениям, ни один из вышеуказанных процессов не приводит к столь высоким температурам. Объяснение все же нашлось и оно связано с простой физикой. Внутри Земли постоянно проходили процессы, вещества более тяжелые до ядра не доходили, так как попросту тонули из-за своего веса. На поверхность они вытесняли более легкие по массе. Весь этот процесс проходил с выделением огромного количества тепла из-за силы трения между этими веществами. Процесс происходит и сейчас, но когда-нибудь, вероятно, подойдет к концу, и тогда ядро Земли остынет.
А если сердцевина остынет
Ядро должно быт горячим, таким образом происходит защита планеты от солнечных ветров, которые представляют потенциальную опасность. Рост внутреннего ядра продолжается и составляет приблизительно 1 см в 1 000 лет. Чем шире оно становится, тем больше получает тепла. Остывание приведет к неминуемой гибели Земли. На планете стало бы гораздо темнее, потому что станции геотермального типа используют для своей деятельности именно тепло земной коры. Тепло ядра создало вокруг планеты магнитный щит, защищающий от излучения, которое поступает из космоса. Активность ядра планеты нам жизненно необходима, как и самой Земле, для того, чтобы существовать.
Земное ядро оказалось таким же горячим, как Солнце
Результаты нового исследования говорят о том, что внутреннее ядро Земли имеет гораздо более высокую температуру, чем считалось ранее
Новые измерения выявили цифру 6000 градусов Цельсия, что фактически равно температуре поверхности Солнца.
Твердое ядро – это фактически кристалл, окруженный жидкостью. Температура, при которой формируется этот кристалл, – предмет длительных споров, которые уже давно ведут ученые.
В экспериментах, результаты которых описаны в журнале Science, использовалось рентгеновское излучение, с помощью которого проводилось зондирование крошечных частиц железа, подвергаемое сильнейшему давлению, чтобы можно было проанализировать, как формируются и плавятся кристаллы железа.
Сейсмические волны, которые измеряются после землетрясений по всему миру, могут послужить прекрасным источником информации о толщине и плотности земных слоев, но, увы, они не могут дать никаких сведений о температуре. Эту информацию можно получить с помощью или компьютерных моделирований, или лабораторных методов.
Исследование рентгеном
Измерения, полученные в начале 1990-х годов относительно процесса плавления железа, из которых можно вычислить температуру ядра, как считали ученые, позволили предположить, что температура составляет около 5000 градусов Цельсия.
«Это было только начало работы с измерениями подобного рода, поэтому они лишь сделали предварительную оценку… чтобы составить примерные рамки температуры внутренней части Земли, – говорит Агнес Деваль из Французского исследовательского агентства и один из авторов нового исследования для BBC News. – Разные исследователи провели различные измерения и компьютерные вычисления, и оказалось, что данные не согласуются. В нашей области науки это плохо, когда мы не соглашаемся друг с другом».
Частицы железа подвергались очень сильному давлению, а затем исследовались с помощью рентгена. Фото с сайта esrf.eu
Знать температуру ядра Земли критически важно для многих дисциплин и отраслей науки, которые изучают различные аспекты внутреннего строения нашей планеты и тех ее участков, добраться до которых в ближайшее время (по крайней мере, физически) не представляется возможным. Точная цифра стала бы ключом к пониманию многого – от природы землетрясений до магнитного поля Земли.
«Наши ответы необходимы геофизикам, сейсмологам, исследователям в области геодинамики. Им необходимы данные, которыми они смогли бы заполнить свои компьютерные модели», – заверяет Деваль.
Команда ученых недавно заново пересмотрела измерения 20-летней давности, используя Европейскую установку синхротронного излучения – один из наиболее интенсивных источников рентгеновского излучения в мире.
Чтобы воспроизвести огромное давление, которое существует только на границе ядра Земли, – в миллион раз более интенсивное, чем на глубине океана, – ученые использовали устройство, которое называется «алмазный пресс».
Когда образцы железа подвергли высокому давлению и высоким температурам с помощью лазера, ученые использовали рентгеновские лучи, чтобы выполнить дифракцию, и наблюдали, как изменялись образцы, то есть как изменяется железо, переходя из твердого состояния в жидкое.
Образцы, полученные в результате дифракции, дают больше информации о состояниях железа на разных стадиях плавки. В частности, они предполагают, что температура ядра Земли составляет приблизительно 6000 градусов Цельсия плюс-минус 500 градусов, что примерно равно температуре поверхности Солнца.
Доктор Деваль уверена: «Теперь все согласуется». Но команда продолжает исследование, чтобы уточнить результаты.
Ученые выяснили, что температура ядра Земли равна температуре на поверхности Солнца
Исследовательская группа, возглавляемая Агнес Деуоел (Agnes Dewaele) из французской Национальной технологической исследовательской организации CEA, в состав которой вошли ученые из французского Национального центра научных исследований (National Center for Scientific Research, CNRS) и европейской организации European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), проведя ряд экспериментов, выяснила, что температура ядра Земли составляет 6000 градусов Цельсия, плюс-минус 500 градусов. Это на 1000 градусов больше, чем было принято считать ранее и это столь горячо, как поверхность, фотосфера, Солнца.
К такому выводу ученые пришли произведя анализ данных, получаемых с помощью сейсмических волн, возникающих в глубинах нашей планеты во время землетрясений и других событий. В форме и амплитуде этих сейсмических волн содержатся данные, косвенно указывающие на размеры, толщину и плотность твердой и жидкой частей ядра Земли. Но эти сейсмические волны не содержат никакой информации об температурах частей ядра и других частей оболочки Земли.
Поэтому, для того, чтобы выяснить температуру ядра Земли, ученым пришлось провести ряд моделирующих экспериментов. Целью этих экспериментов было установление температуры плавления железа, на долю которого приходится основная часть материала ядра, подверженного воздействию некоторых чрезвычайных условий, в частности сверхвысокого давления, значение которого равно нескольким миллионам атмосфер.
Полученное учеными значение температуры составило 6000 градусов Цельсия, плюс-минус 500 градусов. Само по себе это открытие никак не повлияет на нашу обычную жизнь, но эти данные заставят ученых пересмотреть некоторые теории о строении Земли, о тепловом балансе нашей планеты и о происходящих в ее недрах процессах. А такие изменения в теориях обязательно найдут свое применение в математических моделях, используемых учеными для прогнозирования землетрясений и других явлений, связанных с деятельностью недр Земли.
Когда остынет ядро Земли? О температуре слово скажем
Температура ядра Земли
О температуре на поверхности ядра Земли принято говорить, что предположительно она достигает 6230±500 K (5960±500°C), в плотность центре ядра может составлять около 12,5 т/м³, а давление до 3,7 млн атм (375 ГПа).
Когда в ядре Земли «закончится топливо»?
Центр диска превратился в Солнце, а частицы во внешних кольцах превратились в большие огненные шары из газа и расплавленной жидкости, которые охлаждались и конденсировались, принимая твердую форму.
В то же время поверхность новообразованной планеты подвергалась постоянной бомбардировке крупными телами, врезавшимися в планету, производя огромное тепло внутри нее и плавя обнаруженную там космическую пыль.
Это позволило расплавленному каменному веществу Земли двигаться еще быстрее. Относительно плавучий материал, такой как силикаты, вода и даже воздух, оставался близко к внешней части планеты и стал ранней мантией и корой. Капельки железа, никеля и других тяжелых металлов тяготели к центру Земли, образуя раннее ядро. Этот процесс назвали планетарной дифференциацией.
В отличие от богатой минералами коры и мантии, ядро, как полагают, почти полностью состоит из металла, а именно железа и никеля. В то время как внутреннее ядро считается твердым шаром с радиусом около 1220 км, с температурой поверхности 5430°С; внешнее ядро, скорее всего, представляет собой слой жидкости толщиной около 2400 км и температурой в диапазоне от 2730°C до 7730°C.
Невероятно горячее
Считается, что ядро раскалено из-за распада радиоактивных элементов, оставшегося тепла от планетарного образования и тепла, выделяемого при затвердевании жидкого внешнего ядра вблизи его границы с внутренним ядром.
Образование Земли произошло в то время, когда Солнечная система была полна энергии. В младенчестве метеориты постоянно бомбардировали формирующуюся планету, вызывая чрезмерную силу трения.
Как долго прослужит ядро Земли?
Хотя начальное тепло в значительной степени рассеялось, другая форма тепла продолжает нагревать мантию и кору Земли.
Естественно, радиоактивные материалы существуют в больших количествах глубоко под землей, причем некоторые из них находятся вокруг земной коры. В процессе естественного распада радиоактивного материала выделяется тепло.
Дело в том, что если на Земле тепло преимущественно первичное, то оно остынет значительно быстрее. Однако, если тепло создается в основном из-за радиоактивного распада, то тепло Земли, вероятно, продлится намного дольше.
Частицы геонейтрино или почему важна температура ядра Земли
Ядро Земли поддерживает стабильную температуру, но, что более важно, магнитное поле Земли остается на месте. Оно создается движением внешнего ядра из расплавленного металла.
Набор заряженных частиц отклоняет и захватывает солнечный ветер, не позволяя ему лишить Землю атмосферы. Без него наша планета была бы бесплодной и безжизненной. Считается, что на Марсе когда-то был пояс Ван Аллена, который защищал его и от смертоносного ветра Солнца. Однако, как только ядро остыло, оно потеряло свой щит.
В процессе работы детектор может обнаруживать частицы антинейтрино, при их сталкиновении с атомами водорода внутри устройства наблюдаются две яркие вспышки. Подсчитав количество столкновений, ученые могут определить количество атомов урана и тория, которые остались внутри нашей планеты.
После того, как будут собраны данные об антинейтрино за три года со всех пяти детекторов, планирую разработать точный датчик уровня топлива Земли. Подсчитав, насколько быстро планета остыла с момента своего рождения, можно будет рассчитать «количество оставшегося топлива» внутри Земли, любые сделанные оценки, вероятно, дойдут до сотен миллионов, возможно, миллиардов лет.
Так что нет необходимости строить планы по переезду на новую планету в ближайшее время. Хотя, и забывать о процесах, происходящих в твердой, жидкой и газообразной оболочках Земли не стоит.
Почему ядро Земли горячее
Относительно недавно британскими учёными была разработана и пояснена схема процессов, в соответствии с которыми ядро планеты Земля остаётся горячим. Ранее считалось, что оно постепенно остывает. Но в настоящее время выяснено, что, наоборот, в некоторых местах оно нагревается. Ответ на вопрос, почему ядро Земли горячее, будет дан в статье.
Описание
Вещество, находящееся в центральной части нашей планеты, представляет собой субстанцию, окружённую большим количеством загадок. Всё это связано с тем, что ни одному учёному не довелось подержать в руках его образец. Даже с учётом развития технологий добыть его невозможно, т. к. глубина залегания составляет 2900 км от поверхности Земли, а учёные смогли добраться вглубь только на 12 км 290 м. Так что современные знания о ядре несовершенны и противоречивы.
Температура ядра Земли
История и современность
Учёные всегда считали, что ядро Земли возникло 4,5 миллиардов лет тому назад. Сначала оно считалось раскалённым, а потом случилось его медленное остывание, что продолжается до настоящего момента времени. При этом выделяемое тепло способно подниматься через мантию до коры вследствие процесса конвекции. Именно эти потоки обеспечивают «подпитку» ядерной части планеты и формированию магнитного поля. Однако эти исследования так и не позволили найти ответ на вопрос, почему ядро Земли горячее.
В соответствии с более современной моделью в ядерной части может происходить обратный процесс, который влечёт за собой не только остывание, но и нагревание/плавление. Такой вывод был сделан с учётом явления конвекции, а также анализа базовых сейсмических данных. В результате сложилась уникальная картина: на границе ядра и мантии могут протекать различные процессы, которые зависят от вышележащего слоя мантии. Они отчасти и определяют ситуацию у поверхности планеты.
Таким образом, мы рассмотрели, почему ядро Земли горячее и не остывает, и какие процессы на нем происходят.