Температура центра земли: Ядро Земли расстояние до ядра Земли и его температура

Ядро Земли расстояние до ядра Земли и его температура

В строении каждой планеты предусмотрено ядро. В большинстве случаев оно многослойное. Это своеобразный фундамент для шарообразного небесного тела. Вещества, находящиеся в составе ядра, обладают необычными свойствами. К примеру, железо, которое находится на огромнейшей глубине в центральной части планеты, может преобразовываться в кристаллы либо находиться в жидком состоянии.

Что такое ядро Земли

Это наиболее глубоко расположенная центральная часть земного шара находящаяся под мантией нашей планеты состоящая в основном из железного и никелевого сплава. При этом оно состоит из двух слоев.

Процедура изучения свойств и состав ядра — задача не из легких, так как оно находиться на глубине в 2900 км. Опускаясь в недра планеты, с каждым километром увеличивается температура, из-за чего электронные приборы и техническое оборудование выходят из строя.

Пройдя сквозь литосферу, следует преодолеть слой раскаленной мантии. Самое глубокое бурление к центру нашей планеты было создано на Кольском полуострове еще в 1991 году. Глубина этой скважины составляет 12 262 метров, а температура здесь превышает 200°С. В 2000 году был разработан проект зонда, с помощью которого можно было бы изучить недра Земли. Но для создания этого прибора необходимо взорвать несколько ядерных бомб, после чего залить туда большое количество жидкого металла. Кроме этого, в основе зонда должен быть материал, способный выдержать температуру в +2000°-+3000°С.

Все известные параметры центральной части Земли были получены в результате наблюдений за изменениями сейсмической волны. Также ученые следят за магнитным полем, что позволяет исследовать вращение ядра.

Состав и структура

Несмотря на сложности при исследовании центральной части нашей планеты, ученым удалось выяснить физические параметры “сердца” земного шара. Основным материалом, который образует центральный участок нашей планеты, является железо в жидком и кристаллообразном виде. Ученые полагают, что в составе центра нашего небесного тела находиться также никель.

Радиус

Средняя окружность сферы ядра составляет 3500 км. Радиус внутренней твердой части равна 1300 км. Толщина верхнего жидкого слоя не превышает 2200 км.

Расстояние до ядра Земли

Достичь наиболее глубокий центральный участок небесного тела еще никому не удавалось. Лавы, извергающихся вулканов, плавятся на глубине 220-300 км, образование драгоценных пород (бриллиантов) происходит не ниже 500 км. Все, что находится глубже — это тайна. Однако, ученые нашли способ ответить на вопрос “Сколько километров до ядра Земли” с помощью сейсмологии.

Во время землетрясений образуются мощные ударные волны по всей планете. Подобные колебания должны проходить по всей территории земного шара. Но, если толчки от землетрясений происходят на одной стороне планеты, то на противоположной — колебательные волны подавляются. Исследовав эти данные, ученые пришли к выводу, что S-волны реверберируют, сталкиваясь с твердым и жидким слоями. 

После того, как специалисты воссоздали карту движений колебательных волн, стало ясно, что на расстоянии 3000 км находятся жидкие породы.

Масса

Наблюдая за гравитационным полем нашего небесного тела, ученые пришли к выводу что масса земного шара составляет 5,9 секстиллионов тонн (59

20). Плотность поверхностного слоя меньше, чем общие средние показатели. Это говорит о том, что в недрах планеты находятся твердые и плотные породы. Общий вес жидкого слоя составляет 30% от массы всего шара.

Температура ядра Земли

Известно, что самая глубокая центральная часть нашей планеты состоит из двух слоев: внешнего жидкого и внутреннего твердого. При воздействии давления 3,3 млн атмосфер, температура между ними колеблется в пределах +6000°-+6500°С. Это горячее, чем на Солнце. Внешнее ядро горячее и не остывает, так как от него исходят мощные потоки магмы, которые растекаются в стороны, приближаясь к поверхности мантии. При трении между внешним слоем и центром Земли, температура повышается. Ввиду этих процессов, “сердце” нашей планеты не остывает. Земля не успевает охлаждаться, ее внутренний твердый слой образовывается из охлажденных, кристаллизованных остатков железа. Ученые предполагают, что со временем, весь центральный участок может стать твердым и это станет началом конца.

Магнитное поле

Известно, что надежной защитой от радиационного воздействия Солнца является магнитное поле. Оно генерируется благодаря жидкому слою железа и никеля. Кроме этого, внешний слой “подогревает” мантию на столько сильно, что потоки магмы извергаются вулканами. Активная магнитосфера стала залогом зарождения жизни на земном шаре, в отличие от других небесных тел.

Загадка земного ядра: откуда у нашей планеты магнитное поле

https://ria.ru/20190613/1555493880.html

Загадка земного ядра: откуда у нашей планеты магнитное поле

Северный магнитный полюс продолжает смещаться с территории Канады в сторону архипелага Северная Земля со скоростью 55 километров в год. Ученые предполагают:… РИА Новости, 13.06.2019

2019-06-13T08:00

2019-06-13T08:00

2019-06-13T08:04

венера

наса

риа наука

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn21.img.ria.ru/images/154760/95/1547609587_0:103:3276:1946_1400x0_80_0_0_10771fdbf42546432734819551a6495d.jpg

<strong>МОСКВА, 13 июн — РИА Новости, Татьяна Пичугина. </strong>Северный магнитный полюс продолжает смещаться с территории Канады в сторону архипелага Северная Земля со скоростью 55 километров в год. Ученые предполагают: готовится смена полюсов из-за волнений в жидкой части ядра планеты, недоступной прямым наблюдениям. Что именно там происходит, понять трудно, но есть много гипотез. Миссия к «железному миру»В 2022 году NASA собирается отправить аппарат к астероиду Психея, находящемуся между Марсом и Юпитером. Его <a href=»http://adsabs.harvard.edu/abs/2019LPI….50.1731P» target=»_blank» rel=»nofollow noopener»>называют</a> железным миром. По отражению лучей с поверхности, по тому, как быстро она нагревается и остывает, ученые поняли, что это если не полностью, то по большей части металл. Не исключено, что именно оттуда к нам прилетают железные метеориты. Это происходит очень редко, всего известно не более двух сотен таких событий. Предполагается, что Психея — ядро планеты земной группы, которая лишилась внешних оболочек. Вместе с Землей и Венерой эта планета формировалась вблизи Солнца, но затем что-то случилось. Может, катастрофа, а может, всему виной повторные разогревы планетоземали — сгустков материи, из которых образуются планеты. Ученые непременно хотят попасть в «железный мир», и не только ради геологической разведки месторождений в интересах наших потомков. В первую очередь — чтобы вплотную исследовать аналог ядра Земли. Почему ядро железноеЯдро Земли — интереснейший объект. Его состав и температура отражаются на вышележащих слоях и атмосфере. Ядро — источник магнитного поля, благодаря которому возникла жизнь. Там же — ключ к тайне образования планет земной группы. Недра Земли исследуют с помощью сейсмических волн и моделирования. Грубо говоря, планета состоит из верхней оболочки — коры, мантии и ядра. О том, что ядро — железное, свидетельствует несколько фактов. У Земли собственное магнитное поле, словно диполь вставлен по оси вращения. Мантия не может генерировать такое поле, она слишком слабо проводит электрический ток. Согласно модели геодинамо на это способна только проводящая жидкость. Значит, часть ядра — жидкая. Железо — один из самых распространенных элементов в Солнечной системе. Это подтверждается его обилием в метеоритах. Во внешней части ядра не проходят упругие S-волны, значит, она жидкая. Внутренняя часть ядра радиусом примерно 1221 километр слабо распространяет S-волны — соответственно, она либо твердая, либо в состоянии, симулирующем твердость. Граница двух слоев в ядре довольно четкая, как и между ядром и нижней мантией. Считается, что ядро железное, с небольшими примесями никеля (на это указывает состав железных метеоритов), кремния, сульфидов и кислорода. Некоторые особенности прохождения сейсмоволн говорят о том, что внутреннее твердое ядро вращается слегка быстрее, чем мантия и кора, примерно на 0,15 градуса в год. Когда и как образовалось ядро Земли? Каково в нем соотношение химических элементов? Почему оно не однородное? Какая там температура? Где источник энергии? И главное, почему ядро вообще сформировалось внутри планеты? По каждому из этих и множеству других вопросов есть немало гипотез.Кому из близнецов повезлоВенеру считают близнецом Земли — она лишь немного меньше по массе и размерам. Но нынешние условия на ее поверхности совершенно другие. У Земли есть собственное магнитное поле, атмосфера и биосфера.У Венеры из этого списка — только ядовитая атмосфера с облаками из серной кислоты. Следов магнитного поля нет и в геологическом прошлом, хотя они могли и исчезнуть. Вероятно, все дело в происхождении близнецов. Венера и Земля образовались в одной части газопылевой туманности, окружавшей Солнце. Зародыши планет увеличивались, притягивая к себе все больше материала. Когда масса стала критической, начались разогрев, плавление. Вещество разделялось на фракции: тяжелые элементы оседали внутри, легкие поднимались наверх. Как <a href=»https://arxiv.org/pdf/1710.01770.pdf» target=»_blank» rel=»nofollow noopener»>полагают</a> ученые из Германии, Японии и Франции, расслоение таких тел, как Земля, идет равномерно и стабильно, каждый слой — однородный. Чтобы ядро получилось двухслойное и неоднородное, где-то ближе к концу процесса планета должна была испытать очень сильный удар другого массивного тела. Часть вещества «пришельца» осталась в недрах Земли, часть была выбита на орбиту, где затем образовалась Луна. От удара внутренности планеты перемешались, и это привело к частичному плавлению ядра.А вот эволюция Венеры прошла гладко, без ЧП космического масштаба. Расслоение благополучно завершилось с образованием твердого железного ядра, неспособного генерировать магнитное поле. Есть и другая гипотеза: спонтанная кристаллизация железного расплава. Однако для этого ему нужно остыть до тысячи Кельвинов, что невозможно. Значит, зародыши кристаллизации проникли извне, <a href=»https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X18300360″ target=»_blank» rel=»nofollow noopener»>сделали вывод</a> ученые из США. Например, из нижней мантии. Это крупные куски железа размером десятки и сотни метров. Откуда им там взяться — большой вопрос.Один из ответов лежит на поверхности Земли в виде древних железистых кварцитов. Возможно, более трех миллиардов лет назад из этих пород сложилось дно океанов. Из-за движения плит оно погрузилось в мантию и оттуда — в ядро.Создание магнитного щитаСоотношение радиоактивных изотопов свинца указывает на возраст ядра: порядка четырех с половиной миллиардов лет. Когда возникло магнитное поле, неизвестно. Его следы встречаются уже в самых древних горных породах Земли возрастом 3,5 миллиарда лет. В соответствии с моделью геодинамо для магнитного поля Земли нужна проводящая жидкость, вращение которой сопровождается перемешиванием. Проблема в том, что магнитное поле у быстро вращающихся жидкостей рано или поздно затухает. Судя по геологическим данным, на видимом нам отрезке времени интенсивность магнитного поля Земли не менялась. Должен быть какой-то постоянный мощный источник энергии.На эту роль есть два кандидата. Температурная конвекция, возможная, если внутреннее ядро горячее внешнего, и композиционная конвекция, то есть перемещение элементов из одной части в другую. Это означает, что твердая часть ядра увеличивается. Но бояться полного застывания не стоит. На это понадобится не один миллиард лет.

https://ria.ru/20180820/1526749995.html

https://ria.ru/20190415/1552557085.html

https://ria.ru/20180322/1516957617.html

https://ria.ru/20190129/1550035242.html

Вячеслав Гаджиев

И ломают головы над такими сложностями. А занялись бы именно земным делом. Выяснить, откуда у двадцатилетних миллионы на счетах и машины, на которые они по возрасту не в состоянии заработать.

29

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn22.img.ria.ru/images/154760/95/1547609587_273:0:3004:2048_1400x0_80_0_0_f3099542e08ae21e0c699a3c31b059a1.jpg

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

венера, наса

МОСКВА, 13 июн — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Северный магнитный полюс продолжает смещаться с территории Канады в сторону архипелага Северная Земля со скоростью 55 километров в год. Ученые предполагают: готовится смена полюсов из-за волнений в жидкой части ядра планеты, недоступной прямым наблюдениям. Что именно там происходит, понять трудно, но есть много гипотез.

Миссия к «железному миру»

В 2022 году NASA собирается отправить аппарат к астероиду Психея, находящемуся между Марсом и Юпитером. Его называют железным миром.

По отражению лучей с поверхности, по тому, как быстро она нагревается и остывает, ученые поняли, что это если не полностью, то по большей части металл. Не исключено, что именно оттуда к нам прилетают железные метеориты. Это происходит очень редко, всего известно не более двух сотен таких событий.

Предполагается, что Психея — ядро планеты земной группы, которая лишилась внешних оболочек. Вместе с Землей и Венерой эта планета формировалась вблизи Солнца, но затем что-то случилось. Может, катастрофа, а может, всему виной повторные разогревы планетоземали — сгустков материи, из которых образуются планеты.

Ученые непременно хотят попасть в «железный мир», и не только ради геологической разведки месторождений в интересах наших потомков. В первую очередь — чтобы вплотную исследовать аналог ядра Земли.

Алмаз из месторождения Куллинан в ЮАР20 августа 2018, 08:00РИА НаукаАлмазное дно: обнаружен сверхглубокий источник драгоценных минералов

Почему ядро железное

Ядро Земли — интереснейший объект. Его состав и температура отражаются на вышележащих слоях и атмосфере. Ядро — источник магнитного поля, благодаря которому возникла жизнь. Там же — ключ к тайне образования планет земной группы.

Недра Земли исследуют с помощью сейсмических волн и моделирования. Грубо говоря, планета состоит из верхней оболочки — коры, мантии и ядра.

О том, что ядро — железное, свидетельствует несколько фактов. У Земли собственное магнитное поле, словно диполь вставлен по оси вращения. Мантия не может генерировать такое поле, она слишком слабо проводит электрический ток. Согласно модели геодинамо на это способна только проводящая жидкость. Значит, часть ядра — жидкая. Железо — один из самых распространенных элементов в Солнечной системе. Это подтверждается его обилием в метеоритах.

Во внешней части ядра не проходят упругие S-волны, значит, она жидкая. Внутренняя часть ядра радиусом примерно 1221 километр слабо распространяет S-волны — соответственно, она либо твердая, либо в состоянии, симулирующем твердость. Граница двух слоев в ядре довольно четкая, как и между ядром и нижней мантией.

Считается, что ядро железное, с небольшими примесями никеля (на это указывает состав железных метеоритов), кремния, сульфидов и кислорода.

Некоторые особенности прохождения сейсмоволн говорят о том, что внутреннее твердое ядро вращается слегка быстрее, чем мантия и кора, примерно на 0,15 градуса в год.

Когда и как образовалось ядро Земли? Каково в нем соотношение химических элементов? Почему оно не однородное? Какая там температура? Где источник энергии? И главное, почему ядро вообще сформировалось внутри планеты? По каждому из этих и множеству других вопросов есть немало гипотез.

Венера во время вулканизма15 апреля 2019, 08:00РИА Наука»Садиться туда — наверняка катастрофа». Чем опасна экспедиция на Венеру

Кому из близнецов повезло

Венеру считают близнецом Земли — она лишь немного меньше по массе и размерам. Но нынешние условия на ее поверхности совершенно другие. У Земли есть собственное магнитное поле, атмосфера и биосфера.

У Венеры из этого списка — только ядовитая атмосфера с облаками из серной кислоты. Следов магнитного поля нет и в геологическом прошлом, хотя они могли и исчезнуть. Вероятно, все дело в происхождении близнецов.

Венера и Земля образовались в одной части газопылевой туманности, окружавшей Солнце. Зародыши планет увеличивались, притягивая к себе все больше материала. Когда масса стала критической, начались разогрев, плавление. Вещество разделялось на фракции: тяжелые элементы оседали внутри, легкие поднимались наверх.

Как полагают ученые из Германии, Японии и Франции, расслоение таких тел, как Земля, идет равномерно и стабильно, каждый слой — однородный. Чтобы ядро получилось двухслойное и неоднородное, где-то ближе к концу процесса планета должна была испытать очень сильный удар другого массивного тела. Часть вещества «пришельца» осталась в недрах Земли, часть была выбита на орбиту, где затем образовалась Луна. От удара внутренности планеты перемешались, и это привело к частичному плавлению ядра.Основная версия гласит, что Луна появилась вследствие столкновения Тейи с Землей22 марта 2018, 08:00РИА НаукаПочему Луна не из чугуна? Ученые спорят о происхождении спутника Земли

А вот эволюция Венеры прошла гладко, без ЧП космического масштаба. Расслоение благополучно завершилось с образованием твердого железного ядра, неспособного генерировать магнитное поле.

Есть и другая гипотеза: спонтанная кристаллизация железного расплава. Однако для этого ему нужно остыть до тысячи Кельвинов, что невозможно.

Значит, зародыши кристаллизации проникли извне, сделали вывод ученые из США. Например, из нижней мантии. Это крупные куски железа размером десятки и сотни метров. Откуда им там взяться — большой вопрос.

Один из ответов лежит на поверхности Земли в виде древних железистых кварцитов. Возможно, более трех миллиардов лет назад из этих пород сложилось дно океанов. Из-за движения плит оно погрузилось в мантию и оттуда — в ядро.

Создание магнитного щита

Соотношение радиоактивных изотопов свинца указывает на возраст ядра: порядка четырех с половиной миллиардов лет. Когда возникло магнитное поле, неизвестно. Его следы встречаются уже в самых древних горных породах Земли возрастом 3,5 миллиарда лет.

В соответствии с моделью геодинамо для магнитного поля Земли нужна проводящая жидкость, вращение которой сопровождается перемешиванием.

Проблема в том, что магнитное поле у быстро вращающихся жидкостей рано или поздно затухает. Судя по геологическим данным, на видимом нам отрезке времени интенсивность магнитного поля Земли не менялась. Должен быть какой-то постоянный мощный источник энергии.

На эту роль есть два кандидата. Температурная конвекция, возможная, если внутреннее ядро горячее внешнего, и композиционная конвекция, то есть перемещение элементов из одной части в другую. Это означает, что твердая часть ядра увеличивается. Но бояться полного застывания не стоит. На это понадобится не один миллиард лет.

Геомагнитное поле29 января 2019, 08:00РИА НаукаМагнитный полюс Земли стремится в Россию. Что это значит для нас?

Температура внутри ядра Земли оказалась выше, чем на Солнце

Используя тонкое сочетание ускорителей частиц, рентгеновских лучей, высокоинтенсивных лазеров, алмазов и атомов железа, учёные сумели вычислить температуру внутреннего ядра нашей планеты.

Согласно новым подсчётам, она составляет 6000 градусов по Цельсию, что на тысячу градусов выше, чем считалось ранее.

Таким образом, ядро планеты Земля имеет более высокую температуру, чем поверхность Солнца.

Новые данные могут повлечь за собой переосмысление считавшимися непреложными фактов в таких областях знания, как геофизика, сейсмология, геодинамика и других ориентированных на изучение планеты дисциплинах.

Если смотреть с поверхности вглубь, Земля состоит из коры, твёрдой верхней мантии, далее по большей части твёрдой мантии, внешнего ядра из расплавленного железа и никеля и внутреннего ядра из твёрдого железа и никеля. Внешнее ядро находится в жидком состоянии по причине высоких температур, но более высокое давление во внутреннем ядре препятствует расплавлению породы.

Расстояние от поверхности до центра Земли составляет 6371 км. Толщина коры равняется 35 км, мантии 2855 км; на фоне таких расстояний Кольская сверхглубокая скважина глубиной 12 км выглядит сущим пустяком. По существу, о том, что происходит под корой, достоверно нам ничего не известно. Все наши данные основаны на сейсмических волнах землетрясений, отражающихся от различных слоёв Земли, и жалких крох, попадающих на поверхность из глубины, как вулканическая магма.

Естественно, учёные с превеликим удовольствием пробурили бы скважину до самого ядра, но с нынешним уровнем развития технологий осуществление этой задачи не представляется возможным. Уже на двенадцати километрах бурение Кольской скважины пришлось прекратить, так как температура на такой глубине составляет 180 градусов.

На пятнадцати километрах температура прогнозируется на уровне в 300 градусов, и при ней современные буровые установки работать не смогут. И уж тем более сейчас и близко нет технологий, которые дали бы возможность вести бурение в мантии, в диапазоне температур 500-4000 градусов. Не стоит забывать и о практичной стороне дела: за пределами коры нет нефти, так что инвестировать в попытку создания подобных технологий желающих может и не найтись.

Чтобы вычислить температуру во внутреннем ядре, французские исследователи сделали всё возможное для воссоздания сверхвысоких температур и давления ядра в лабораторных условиях. Имитация давления является самой сложной задачей: на такой глубине оно достигает значения 330 гигапаскалей, что в три миллиона раз превышает атмосферное давление.

Чтобы решить её, использовалась ячейка с алмазными наковальнями. Она представляет собой два алмаза конической формы, которые воздействуют на материал с двух сторон на площади диаметром менее миллиметра; таким образом, на образец железа оказывалось давление в 200 гигапаскалей. Затем железо нагревалось при помощи лазера, подвергалось дифракционному анализу рентгеновскими лучами для наблюдения перехода от твёрдого к жидкому состоянию при таких кондициях. Наконец, учёные внесли поправки в полученные результаты для давления в 330 гигапаскалей, получив температуру покрытия внутреннего ядра 5957 плюс-минус 500 градусов. Внутри самого ядра она, по всей видимости, ещё выше.

Почему же переосмысление температуры ядра планеты имеет большое значение?

Магнитное поле Земли генерируется именно ядром и влияет на множество событий, происходящих на поверхности планеты – например, удерживает атмосферу на месте. Знание, что температура ядра на тысячу градусов выше, чем считалось ранее, пока не даёт никаких практических областей применения, но может пригодиться в будущем. Новое значение температуры будет использоваться в новых сейсмологических и геофизических моделях, которые в будущем вполне могут привести к серьезным научным открытиям. По большому же счёту, более полная и точная картина окружающего мира ценна для учёных сама по себе.

Константин Моканов: магистр фармации и профессиональный медицинский переводчик

Температура в центре Земли резко повысилась

Группа исследователей из Франции смогла совершить «путешествие» в центр Земли и узнать, какова там температура. Ученые определили, что на границе твердого и жидкого слоев земного ядра она составляет где-то шесть тысяч градусов. Так была исправлена ошибка, которую совершили их немецкие коллеги, проводившие подобное исследование 20 лет назад.

Следует заметить, что первая попытка измерить температуру центра земного ядра была предпринята еще 20 лет назад. Хотя, конечно же, слово «измерить» в данном контексте звучит несколько странно — ведь измерение предполагает получение данных прямым путем. В данном случае для этого нужно было бы каким-то образом поместить в центр ядра термометр или термодатчик, чего, как вы сами понимаете, сделать невозможно. Однако там, где нельзя действовать прямо, можно отыскать «обходной» путь.

В самом деле, ведь если мы знаем, что ядро нашей планеты состоит в основном из железа и близких ему металлов, причем этот «шарик» находится под давлением свыше 1,3 миллиона атмосфер (и это только на периферии). А в центре, где оно еще выше, железо вновь становится твердым. О наличии двух слоев ядра ученые узнали проанализировав прохождение вызванных крупными землетрясениями сейсмических волн, проходящих сквозь Землю — однако эти волны ничего о температуре данных слоев сказать не могут. Однако если мы знаем, под каким давлением находится железо в каждой из оболочек ядра, то легко узнать и какая там температура.

И вот в в 1993 году Райнхард Белер из Химического института Общества имени Макса Планка (ФРГ) и его коллеги провели одно любопытное исследование. В специально оборудованной лаборатории они стали плавить железо при высоких давлениях (создаваемых при помощи алмазного пресса) и температурах (их обеспечивал лазерный луч). В итоге ученые установили, что при увеличении давления железо перестает быть жидкостью где-то в температурном интервале в 4 800 — 5 000 °C. В итоге решили, что именно такая температура и имеет место быть в самом центре Земли.

Читайте также: Путешествие к центру Земли — реальность

Однако большинство геофизиков сразу же выразило сомнение в достоверности результатов. Дело в том, что еще при температуре в 4 500 °C и соответствующем давлении железо продолжало оставаться жидким. То есть температурная разница между двумя слоями ядра составляла всего 300 — 500°C. Но согласно расчетам и данным по измерению геомагнитного поля нашей планеты, она должна быть не меньше, чем тысяча градусов — ведь только перепад температур между этими слоями, считающийся главным фактором крупномасштабных термических перемещений, и может создавать вместе с вращением Земли что-то вроде динамо-машины, порождающей магнитное поле планеты.

И вот недавно группа исследователей из Комиссариата ядерной энергетики Франции и европейского ускорительного комплекса ESRF в Гренобле решили проверить выводы своих коллег. Специально для этого они разработали новую технологию, основанную на интенсивном рентгеновском излучении, которое создает синхротрон. Интересно, что дифракция данного излучения позволяет определить, является ли исследуемый образец твердым, жидким или частично расплавленным всего за одну секунду. И этого времени вполне достаточно для того, что бы удержать температуру и давление на постоянном уровне, а также предотвратить протекание нежелательных для исследования химических реакций, то есть получить наиболее достоверный результат.

После этого ученые стали действовать теми же методами, что и их немецкие коллеги. Они также довели температуру плавления железа до 4 800°C (при давлении в 2,2 миллиона атмосфер) и поняли, что при таких условиях железо все-таки не твердеет, а остается частично расплавленным. После они экстраполировали данные для того, чтобы выяснить температуру при давлении 3,3 млн атмосфер (именно такое чудовищное давлении и характерно для границы между жидким и твердым слоем ядра). В результате было установлено, что значение температуры должно составлять 6 000 ± 500°C. Таким образом перепад температуры между жидким и твердым ядром приблизился к той самой тысяче градусов, о которой и говорили геофизики.

Кроме того, ученые выяснили, почему их коллеги из Германии совершили ошибку. Они определяли структуру железа при помощи оптических методов (то есть смотрели на него через микроскоп). Но дело в том, что начиная с 2 400°C на поверхности образца начинается рекристаллизация, что приводит к динамическим изменениям кристаллической структуры железа. Таким образом материал мог показаться снаружи твердым, хотя внутри он продолжал оставаться жидким. Это-то и ввело в заблуждение специалистов из группы профессора Белер.

Читайте также: Кто разогревает земное ядро?

Таким образом исследование специалистов из Франции, в результате которого «отыскалась» та самая необходимая тысяча градусов, подтвердило справедливость основных геофизических моделей. Кроме того, была опробована интересная методика определения структуры металлов при экстремальных значениях температуры и давления. Нет никакого сомнения в том, что она будет востребована теми, кто занимается разработкой металлических конструкций для космических кораблей или аппаратов, работающих там, где «тяжко и жарко» — например, в жерлах подводных вулканов…

Читайте также в рубрике «Наука и техника «

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

Внутри каждого космического объекта, который смог приобрести шарообразную форму, находится ядро — причем иногда не простое, а многослойное. На громадной глубине даже самые привычные вещества вроде железа приобретают необычные свойства — разрастаются в гигантские кристаллы, становятся жидкими или начинают генерировать электрический ток. Внешнее и внутреннее ядро Земли прекрасно демонстрирует все эти аномалии — а еще оно стало первым в истории защитником жизни на планете.

Путь к ядру

Изучать ядро достаточно непросто — поверхность Земли и его верхнюю кромку разделяют 2900 километров. Непросто пробуриться на такие глубины — чем ниже опускаться под землю, тем выше растет температура. В Кольской скважине, которая пока остается самой глубокой, на глубине в 12 километров накал достигал 220°C! Уже при таких температурах сложно работать не только электронике, но и самой аппаратуре — ведь ее надо как-то опустить в скважину, а потом вынуть обратно.

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

Кольская сверхглубокая скважина

И даже преодолев литосферу, надо как-то пробиться сквозь раскаленную пластичную мантию. В двухтысячных годах был рассчитан проект, позволяющий зонду размером с небольшую дыню достичь ядра. Правда, в нем есть пара слабых мест — для того, чтобы добраться до ядра, нужно было взорвать несколько ядерных бомб, залить туда море раскаленного металла и изобрести такой материал, который мог бы выдержать температуру в 2–3 тысячи градусов по Цельсию! Но на бумаге все выглядело чудесно: вместе с потоком раскаленного железа зонд мог бы достичь ядра Земли всего за неделю.

Однако в ученых остался метод, позволяющий достаточно точно рассчитать плотность и объем ядра Земли — сейсмография. Колебания, исходящие от поверхностных слоев планеты — вибрации землетрясений или импульсы ядерных взрывов — распространяются не только по поверхности Земли, но и уходят глубоко в недра. Там они преломляются, увеличивая свою скорость прохождения — как преломляются световые волны, проходя через стекло или воду. Именно по тому, как изменяется сейсмическая волна при прохождении через планету, ученые сумели получить точные физические параметры ядра.

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

Схема движения сейсмических волн в теле Земли

Помогают геологам также различные косвенные признаки. Например, наблюдение за магнитным полем Земли позволяет отслеживать динамику вращения ядра. Ценные подсказки порой дает даже то, что совсем не предназначено для исследования глубин. Был случай, когда сбои в работе орбитального телескопа «Хаббл» позволили выявить изменение направления потоков в жидком внешнем ядре Земли, служащих причиной сдвига магнитных полюсов.

Структура и характеристики ядра

Путь к знаниям долгий и тернистый, но плоды их сладки. На сегодняшний день достоверно известны следующие физические характеристики ядра Земли:

  • Температура ядра Земли в центральной точке может доходить до 6000 градусов Цельсия — это столько же, как на поверхности Солнца! Но в отличие от светила, энергией глубины питают не ядерные реакции, а гравитация. Точнее, ее сжатие — давление в ядре превышает атмосферное в 3,5 миллиона раз, достигая отметки в 360 гигапаскаль. Хотя процессы атомного распада в глубинах Земли происходят, их вклад не столь большой. Да и без громадного сжатия они были бы вялотекущими и не столь продуктивными.

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

Классические основные сферы Земли

  • Ядро Земли достигает 7000 километров в поперечнике — это больше не только Луны, но и Марса! Оно занимает не так много места внутри нашей планеты — около 15% объема — но зато его масса в 1,932 × 1024 килограмм составляет 30% от всей массы Земли.
  • Оказывается, что разные слои ядра вращаются в разные стороны. Сегодня считается, что внешнее жидкое ядро вращается вокруг своей оси с востока на запад, а внутреннее — с запада на восток, при этом еще и быстрее Земли. Впрочем, разница не очень значительная — за год оно опережает планету всего на четверть градуса

Кроме того, новейшие исследования говорят о том, что внутри внутреннего ядра Земли лежит еще одно — «самое» внутреннее ядро, которое вращается вообще по другой оси. Давайте рассмотрим его и другие составляющие земного ядра подробнее.

Внешнее ядро

Самый первый слой ядра, который непосредственно контактирует с мантией — это внешнее ядро. Его верхняя граница находится на глубине 2,3 тысячи километров под уровнем моря, а нижняя — на глубине 2900 километров. По составу оно ничем не отличается от нижележащих оболочек — давления гравитации попросту недостаточно для того, чтобы раскаленный металл затвердел. Зато его жидкое состояние является главным козырем Земли в сравнении с другими внутренними планетами Солнечной системы.

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

Как работает геодинамо

Дело в том, что именно жидкая часть ядра ответственна за возникновение магнитного поля Земли. Как наверняка известно читателю, магнитосфера служит щитом планеты против заряженных частиц открытого космоса и солнечного ветра. Они даже более опасны, чем излучение — частицы способны вывести из строя не только живые организмы, но и электронику. Биологи считают, что именно активное магнитное поле стало залогом выживания первобытных одноклеточных существ.

Как именно генерируется магнитное поле? Его порождает вращение жидкого железа и никеля в ядре. Магнитные свойства металлов тут ни при чем — это исключительно динамический эффект. А еще внешнее ядро подогревает мантию — причем в отдельных местах настолько сильно, что восходящие потоки магмы достигают даже поверхности, вызывая извержения вулканов.

Внутреннее ядро

Внутри жидкой оболочки находится внутреннее ядро. Это твердая сердцевина Земли, диаметр которой составляет 1220 километров — такой же размер у Харона, спутника-напарника Плутона. Эта часть ядра очень плотная — средняя концентрация вещества достигает 12,8–13г/см3, что в два раза больше густоты железа, и горячая — накал достигает знаменитых 5–6 тысяч градусов по Цельсию.

Высокое давление в центре Земли заставляет металл затвердевать при температурах, превышающих точку его кипения. При этом формируются необычные кристаллы, которые отличаются устойчивостью даже в обычных условиях. Считается, что внутреннее ядро представляет собой лес из многокилометровых кристаллов железа и никеля, которые направлены с юга на север. Для того чтобы проверить эту теорию, японские ученые потратили десять лет на создание особой алмазной наковальни — только в ней можно добиться такого давления и температуры, как в центре нашей планеты.

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

«Внутреннее» внутреннее ядро, или гипотетическая матрешка

Еще во время начальных исследований ядра при помощи сейсмических волн, геологи заметили необычное отклонение колебаний внутри ядра по направлению с востока на запад. Так как из-за своего вращения Земля шире на экваторе, чем на полюсах, сперва на это не обратили внимание. Но последующее изучение выявило, что центральная часть ядра может быть всего лишь очередной оболочкой.

Что представляет собой «внутреннее» внутреннее ядро? Скорее всего, оно состоит из тех же металлических кристаллов — но направленных уже не на север, а на запад. Пока что неясно, что вызывает такое расслоение. Однако ориентация кристаллов указывает на то, что тут не обошлось без гравитационных взаимодействий с Солнцем или Луной.

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

«Внутреннее» внутреннее ядро в строении Земли

Механизм формирования ядра

Ядром обладают все планеты Солнечной системы, как и полноценные, так и карликовые — от величественного газового гиганта Юпитера до отдаленной и холодной Седны. Параметры ядра разнятся от объекта к объекту — так, у Меркурия ядро занимает 60% массы и 80% объема планеты, когда радиус ядра Луны составляет скромные 350 километров от 1735 километров общего радиуса спутника.

Тем не менее создание ядра любого космического тела, даже звезды, обязано одному интересному гравитационному явлению — дифференциации недр. Когда планеты только начинают формироваться из газовых туч вокруг молодой звезды, их вещество собирается вокруг первичных ядер: больших камней, сгустков льда или пыли. Когда молодая планета набирает достаточную массу, в действие вступает гравитация, втягивающая массивные элементы вроде железа к центру объекта — тем самым  более легкие вещества, как вот кремний или кислород, выталкиваются на поверхность.

Внутреннее и внешнее ядро Земли, как все устроенно? (8 фото)

Земля во время активной аккреции в представлении художника

Во время этих перемещений выделяется громадное количество энергии, из-за которой планета расплавляется, а гравитация придает ей характерную сферическую форму.  Тем самым процесс перемещения тяжелых веществ ускоряется. Астероиды, масса которых недостаточна для плавления, так и остались кучками пыли и камней, сбитыми вместе.

Интересный факт — хотя уран является одним из самых тяжелых элементов в природе, он проигнорировал дифференциацию недр и практически полностью остался на поверхности планеты, в земной коре. Причиной этому является то, что уран встречается лишь в связке с другими, более легкими элементами. Они и послужили ему «спасательным кругом», который удержал радиоактивный металл наверху.

А все тяжелые элементы, которые ушли вглубь — в первую очередь железо и никель — сформировали центр планеты. Ядро Земли прошло весь долгий путь от пыли на орбите новорожденного Солнца до многослойного металлического шара — и сегодня оно греет и защищает нашу планету изнутри.

Почему у Земли жидкое ядро? / Хабр

Уронив ключи в поток расплавленной лавы, попрощайся с ними, потому что, ну, чувак, они – всё.
— Джек Хэнди

Взглянув на нашу родную планету, можно заметить, что 70% её поверхности покрыто водой.

Мы все знаем, отчего это так: потому что океаны Земли всплывают над камнями и грязью, из которых состоит суша. Концепция плавучести, при которой менее плотные объекты всплывают над более плотными, погружающимися ниже, объясняет гораздо больше, чем просто океаны.

Тот же принцип, объясняющий, почему лёд плавает в воде, шар с гелием поднимается в атмосфере, а камни тонут в озере, объясняет, почему слои планеты Земля устроены именно так.

Наименее плотная часть Земли, атмосфера, плавает над водными океанами, которые плавают над земной корой, которая находится над более плотной мантией, которая не тонет в самую плотную часть Земли: в ядро.

В идеале самым стабильным состоянием Земли было бы такое, которое идеально распределялось бы на слои, на манер луковицы, и самые плотные элементы были в центре, а по мере продвижения наружу каждый последующий слой состоял бы из менее плотных элементов. И каждое землетрясение, на самом-то деле, двигает планету по направлению к этому состоянию.

И это объясняет строение не только Земли, но и всех планет, если вспомнить, откуда эти элементы взялись.

Когда Вселенная была молодой – возрастом всего в несколько минут – в ней существовали только водород и гелий. Все более тяжёлые элементы создавались в звёздах, и только когда эти звёзды погибли, тяжёлые элементы вышли во Вселенную, позволяя формироваться новым поколениям звёзд.

Но на этот раз смесь всех этих элементов – не только водорода с гелием, но и углерода, азота, кислорода, кремния, магния, серы, железа и других – формирует не только звезду, но и протопланетный диск вокруг этой звезды.

Давление изнутри наружу в формирующейся звезде выталкивает более лёгкие элементы, а гравитация приводит к тому, что неравномерности в диске коллапсируют и формируют планеты.

В случае Солнечной системы четыре внутренних мира являются самыми плотными из всех планет системы. Меркурий состоит из самых плотных элементов, которые не смогли удержать большое количество водорода и гелия.

Другие планеты, более массивные и более удалённые от Солнца (а следовательно, получающие меньше его излучения), смогли удержать больше этих ультралёгких элементов – так сформировались газовые гиганты.

У всех миров, как и на Земле, в среднем самые плотные элементы сосредоточены в ядре, а лёгкие формируют всё менее плотные слои вокруг него.

Неудивительно, что железо, самый стабильный элемент, и самый тяжёлый элемент, создаваемый в больших количествах на границе сверхновых, и есть самый распространённый элемент земного ядра. Но возможно, удивительным будет то, что между твёрдым ядром и твёрдой мантией находится жидкий слой толщиной более 2000 км: внешнее ядро Земли.

У Земли есть толстый жидкий слой, содержащий 30% массы планеты! А узнали мы о его существовании довольно остроумным методом — благодаря сейсмическим волнам, происходящим от землетрясений!

В землетрясениях рождаются сейсмические волны двух типов: основная компрессионная, известная, как Р-волна, проходящая продольным путём

и вторая сдвиговая волна, известная, как S-волна, похожая на волны на поверхности моря.

Сейсмические станции по всему миру способны улавливать Р- и S-волны, но S-волны не проходят через жидкость, а Р-волны не только проходят через жидкость, но и преломляются!

В результате можно понять, что у Земли есть жидкое внешнее ядро, вне которого находится твёрдая мантия, а внутри – твёрдое внутреннее ядро! Вот поэтому в ядре Земли содержатся самые тяжёлые и плотные элементы, и так мы знаем, что внешнее ядро – это жидкий слой.

Но почему внешнее ядро жидкое? Как и все элементы, состояние железа, твёрдое, жидкое, газообразное, или другое, зависит от давления и температуры железа.

Железо – элемент более сложный, чем многие привычные вам. Конечно, у него могут быть разные кристаллические твёрдые фазы, как указано на графике, но нас не интересуют обычные давления. Мы спускаемся к ядру земли, где давления в миллион раз превышают давление на уровне моря. А как выглядит фазовая диаграмма для таких высоких давлений?

Прелесть науки в том, что даже если у вас сразу нет ответа на вопрос, есть вероятность, что кто-то уже делал нужное исследование, в котором можно найти ответ! В этом случае, Аренс, Коллинз и Чен в 2001 году нашли ответ на наш вопрос.

И хотя на диаграмме показаны гигантские давления до 120 ГПа, важно помнить, что давление атмосферы составляет всего лишь 0.0001 ГПа, в то время как во внутреннем ядре давления достигают 330-360 ГПа. Верхняя сплошная линия показывает границу между плавящимся железом (вверху) и твёрдым (внизу). Вы обратили внимание, как сплошная линия в самом конце совершает крутой поворот вверх?

Для того, чтобы железо плавилось при давлении 330 ГПа, требуется огромная температура, сравнимая с той, что преобладает на поверхности Солнца. Эти же температуры при меньших давлениях легко будут поддерживать железо в жидком состоянии, а при более высоких – в твёрдом. Что это означает с точки зрения ядра Земли?

Это означает, что с охлаждением Земли падает её внутренняя температура, а давление остаётся неизменным. То есть, при формировании Земли, скорее всего, жидкой было всё ядро, и по мере охлаждения внутреннее ядро растёт! И в процессе этого, поскольку у твёрдого железа плотность выше, чем у жидкого, Земля потихоньку сжимается, что приводит к землетрясениям!

Так что, ядро Земли жидкое, поскольку оно достаточно горячее, чтобы расплавить железо, но только в регионах с достаточно низким давлением. По мере старения и охлаждения Земли всё большая часть ядра становится твёрдой, и поэтому Земля немного сжимается!

Если мы захотим заглянуть далеко в будущее, мы можем ожидать появления таких же свойств, какие наблюдаются у Меркурия.

Меркурий благодаря малому размеру уже значительно охладился и сжался, и обладает разломами длиной в сотни километров, появившимися из-за необходимости сжатия благодаря охлаждению.

Так почему у Земли жидкое ядро? Потому, что она ещё не охладилась. И каждое землетрясение – это небольшое приближение Земли к конечному, остывшему и насквозь твёрдому состоянию. Но не волнуйтесь, задолго до этого момента взорвётся Солнце, и все, кого вы знаете, будут уже очень давно мертвы.

Ядро Земли — Люди Роста

Учёные считают, что внутри любого космического объекта, имеющего шарообразную форму, есть ядро. И наша Земля — не исключение. Доказано, что ее ядро многослойное. Однако, изучить все детали и свойства ядра крайне сложно, если не сказать — невозможно. Только представьте, что от поверхности Земли до верхней части ядра 2900 километров! А температура там достигает несколько тысяч градусов Цельсия!

На сегодняшний день самая глубокая скважина — Кольская, пробуренная на 12 километров. Уже на этой глубине температура достигает 220 градусов Цельсия. В таком пекле ни одна электроника работать не будет.

В начале XXI века учёными был разработан проект, согласно которому робот-зонд, размером с дыню, должен достичь ядра Земли. Но есть некоторые нюансы. Для этого нужно взорвать пару ядерных бомб, влить в получившуюся дыру несчетное количество раскалённого металла и придумать, как на такой глубине и при температуре 2-3 тысячи градусов производить опыты и изучать ядро. Пока проект так и остался на бумаге.

Некоторые характеристики ядра.

Однако учёным всё же удалось по всевозможным косвенным признакам определить точно некоторые характеристики и свойства ядра Земли.

  • Температура в центре ядра составляет около 6 тысяч градусов Цельсия. Столько же и на поверхности Солнца.
  • Давление в ядре выше атмосферного в 3,5 миллиона раз! Это около 360 гигапаскаль.
  • Размер ядра Земли примерно 7 тысяч километров в поперечнике, что больше Луны и Марса.
  • Ядро занимает 15% места всей Земли.
  • Вес ядра 1,932*10 в 24 степени килограмм, что составляет 30% от всей массы Земли.
  • У ядра есть три слоя, которые вращаются в разные стороны.

Ядро внешнее и внутреннее.

Достоверно известно, что внешнее ядро Земли, которое прилегает к мантии, имеет жидкое состояние. Именно такое состояние и отвечает за возникновение магнитного поля Земли.

Считается, что внешнее ядро подогревает мантию. В некоторых местах настолько сильно, что на поверхности нашей планеты происходят извержения вулканов.

Внутреннее ядро — твердое, как сердцевина у ореха. Её диаметр 1220 километров, температура — 5-6 тысяч градусов Цельсия.

По неподтвержденным данным, внутреннее ядро состоит из кристаллов железа и никеля.

Геологи предполагают, что ядро Земли — это некая матрёшка, в которой спрятано новое ядро меньшего размера. Существует гипотеза о существовании «внутреннего» внутреннего ядра, которое также состоит из металлических кристаллов. Отличие лишь в том, что они движутся в другом направлении, нежели во внутреннем ядре: не на север, а на запад.

Ядро есть у всех планет Солнечной системы.

Точно одно, что именно ядро греет и защищает нашу Землю изнутри.

Почему Земля вращается вокруг своей оси?

Какова температура земной коры?

What is the temperature of the Earth’s crust? Слои Земли, показывающие внутреннее и внешнее ядро, мантию и кору. Кредит: discovermagazine.com

Как вы, возможно, помните, изучая класс геологии, Земля состоит из отдельных слоев. Чем дальше человек идет к центру планеты, тем сильнее становится жар и давление. К счастью, для тех из нас, кто живет на коре (внешний слой, в котором живет вся жизнь), температура относительно стабильна и приятна.

Фактически, одна из вещей, которая делает планету Земля пригодной для жизни, — это тот факт, что планета находится достаточно близко к нашему Солнцу, чтобы получать достаточно энергии, чтобы оставаться в тепле. Более того, его «температура поверхности» достаточно высока, чтобы выдерживать жидкую воду, ключ к жизни, какой мы ее знаем.Но температура земной коры также значительно варьируется в зависимости от того, где и когда вы ее измеряете.

Строение Земли:

Как планета земного типа, Земля состоит из силикатных пород и металлов, которые различаются между твердым металлическим ядром, расплавленным внешним ядром и силикатной мантией и корой. Внутреннее ядро ​​имеет расчетный радиус 1220 км, а внешнее ядро ​​простирается за его пределы в радиусе примерно 3400 км.

От ядра выходят мантия и кора.Мантия Земли простирается на глубину 2 890 км под поверхностью, что делает ее самым толстым слоем Земли. Этот слой состоит из силикатных пород, богатых железом и магнием по сравнению с вышележащей корой. Несмотря на твердость, высокие температуры внутри мантии делают силикатный материал достаточно пластичным, чтобы он мог течь в течение очень долгого времени.

What is the temperature of the Earth’s crust? Слои Земли, дифференцированное планетарное тело. Предоставлено: Wikipedia Commons / Surachit.

Верхний слой мантии делится на литосферную мантию (ака.литосфера) и астеносфера. Первая состоит из коры и холодной твердой верхней части верхней мантии (из которой состоят тектонические плиты), в то время как астеносфера представляет собой слой с относительно низкой вязкостью, по которому движется литосфера.

Земная кора:

Кора — это самый внешний слой Земли, который составляет всего 1% от общей массы Земли. Толщина коры варьируется в зависимости от того, где проводятся измерения, от 30 км на континентах до 5 км под океанами.

Кора состоит из множества магматических, метаморфических и осадочных пород и расположена в виде серии тектонических плит. Эти плиты плавают над мантией Земли, и считается, что конвекция в мантии заставляет плиты находиться в постоянном движении.

Иногда эти пластины сталкиваются, разъединяются или скользят рядом друг с другом; что приводит к сходящимся границам, расходящимся границам и преобразованию границ.В случае сходящихся границ часто возникают зоны субдукции, когда более тяжелая плита скользит под более легкой, образуя глубокую траншею.

В случае расходящихся границ они образуются, когда тектонические плиты расходятся, образуя рифтовые долины на морском дне. Когда это происходит, магма поднимается вверх в рифте, поскольку старая кора тянется в противоположных направлениях, где она охлаждается морской водой с образованием новой коры.

Граница трансформации образуется, когда тектонические плиты скользят по горизонтали и части застревают в точках соприкосновения. Напряжение нарастает в этих областях по мере того, как остальные плиты продолжают двигаться, что заставляет скалу ломаться или скользить, внезапно качая плиты вперед и вызывая землетрясения. Эти области поломки или проскальзывания называются неисправностями.

Взятые вместе, эти три типа действия тектонических плит ответственны за формирование земной коры и приводят к периодическому обновлению ее поверхности в течение миллионов лет.

Диапазон температур:

Температура земной коры значительно колеблется. На его внешнем крае, где он встречается с атмосферой, температура корки такая же, как и у воздуха. Таким образом, в пустыне может быть жарко до 35 ° C, а в Антарктиде — ниже нуля. В среднем поверхность земной коры испытывает температуру около 14 ° C.

What is the temperature of the Earth’s crust? Иллюстрация тектонических плит Земли и границ плит.Кредит: msnucleus.org

Тем не менее, самая высокая температура, когда-либо зарегистрированная, составляла 70,7 ° C (159 ° F), что было получено в пустыне Лут в Иране в рамках исследования глобальной температуры, проведенного учеными из обсерватории Земли НАСА. Между тем, самая низкая температура, когда-либо зарегистрированная на Земле, была измерена на советской станции Восток на Антарктическом плато — она ​​достигла исторического минимума -89,2 ° C (-129 ° F) 21 июля 1983 года.

Это уже большой диапазон. Но учтите тот факт, что большая часть земной коры находится под океанами.Вдали от солнца температура может достигать 0–3 ° C (32–37,5 ° F) там, где вода достигает корки. Тем не менее, гораздо приятнее, чем холодная ночь в Антарктиде!

И как геологи уже давно знают, если углубиться в континентальную кору, температура повысится. Например, самым глубоким рудником в мире в настоящее время является золотой рудник ТауТона в Южной Африке, глубина которого составляет 3,9 км. На дне шахты температура достигает 55 ° C, что требует наличия кондиционирования воздуха, чтобы горнякам было комфортно работать весь день.

Итак, в конце концов, температура земной коры значительно меняется. Это средняя температура поверхности, которая зависит от того, измеряется ли она на суше или под водой. И в зависимости от места, времени года и времени суток температура может варьироваться от изнуряющей до ледяной!

И все же земная кора остается единственным местом в солнечной системе, где температура достаточно стабильна, чтобы жизнь могла продолжать процветать на ней. Добавьте к этому нашу жизнеспособную атмосферу и защитную магнитосферу, и мы действительно должны считать себя счастливчиками!


Геофизики оспаривают традиционную теорию, лежащую в основе происхождения вулканов средней плиты

Ссылка : Какова температура земной коры? (2016, 19 сентября) получено 22 августа 2020 с https: // физ.org / news / 2016-09-temperature-earth-crust.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

.

Ученые обнаружили, что температура на глубине 3000 километров под поверхностью Земли намного больше, чем предполагалось ранее — ScienceDaily

Температура на 3000 километров под поверхностью Земли намного более разнообразна, чем считалось ранее, как выяснили ученые.

Открытие региональных вариаций в нижней мантии, где она встречается с ядром, которые в три раза больше, чем ожидалось, поможет ученым объяснить структуру Земли и то, как она сформировалась.

«Место, где мантия встречается с ядром, представляет собой более драматичную границу, чем поверхность Земли», — сказал ведущий исследователь, доцент Хрвое Ткалчич из Австралийского национального университета (ANU).

«Контраст между твердой мантией и жидким ядром больше, чем контраст между землей и воздухом. Ядро похоже на планету внутри планеты». — сказал доцент Ткалчич, геофизик Исследовательской школы наук о Земле ANU.

«Центр Земли изучать труднее, чем центр Солнца.«

Температура в нижней мантии достигает примерно 3 000–3500 градусов по Цельсию, а барометр показывает около 125 гигапаскалей, что примерно в полтора миллиона раз больше атмосферного давления.

Изменения этих температур и других свойств материала, таких как плотность и химический состав, влияют на скорость, с которой волны проходят через Землю.

Команда исследовала более 4000 измерений сейсмометров землетрясений со всего мира.

В процессе, похожем на компьютерную томографию, команда затем выполнила сложный математический процесс, чтобы распутать данные и построить наиболее подробную глобальную карту нижней мантии, на которой были показаны детали размером от всего полушария до 400 километров в поперечнике.

Карта показала, что сейсмические скорости на этих расстояниях менялись больше, чем ожидалось, и, вероятно, были вызваны теплопередачей через границу ядро-мантия и радиоактивностью.

«Эти изображения помогут нам понять, как конвекция соединяет поверхность Земли с нижней частью мантии», — сказал доцент Ткалчич.

«Эти тепловые вариации также имеют серьезные последствия для геодинамо в ядре, которое создает магнитное поле Земли».

История Источник:

Материалы предоставлены Австралийским национальным университетом . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

.

Мир перемен: глобальные температуры

Мир становится теплее. Показания термометров во всем мире выросли после промышленной революции, и причины этого — сочетание человеческой деятельности и некоторой естественной изменчивости, при этом преобладающие доказательства говорят, что люди несут основную ответственность.

Согласно текущему анализу температуры, проводимому учеными из Института космических исследований имени Годдарда НАСА (GISS), с 1880 года средняя глобальная температура на Земле повысилась чуть более чем на 1 ° по Цельсию (2 ° по Фаренгейту).Две трети потепления произошло с 1975 года со скоростью примерно 0,15–0,20 ° C за десятилетие.

Но почему мы должны заботиться об одном градусе потепления? В конце концов, там, где мы живем, температура колеблется на много градусов каждый день.

Глобальный температурный рекорд представляет собой среднее значение по всей поверхности планеты. Температуры, которые мы испытываем локально и в короткие периоды, могут значительно колебаться из-за предсказуемых циклических явлений (ночь и день, лето и зима) и трудно предсказуемого характера ветра и осадков.Но глобальная температура в основном зависит от того, сколько энергии планета получает от Солнца и сколько оно излучает обратно в космос — количества, которые меняются очень мало. Количество энергии, излучаемой Землей, в значительной степени зависит от химического состава атмосферы, в частности от количества удерживающих тепло парниковых газов.

Глобальное изменение на один градус является значительным, потому что требуется огромное количество тепла, чтобы настолько нагреть все океаны, атмосферу и сушу.В прошлом, чтобы погрузить Землю в малый ледниковый период, достаточно было падения на один-два градуса. Падения на пять градусов было достаточно, чтобы 20 000 лет назад большая часть Северной Америки была погребена под огромной массой льда.

Карты выше показывают температурные аномалии или изменения, а не абсолютную температуру. Они показывают, насколько различные регионы мира нагрелись или остыли по сравнению с базовым периодом 1951-1980 годов. (Средняя глобальная температура приземного воздуха за этот период была оценена в 14 ° C (57 ° F) с погрешностью в несколько десятых градуса.Другими словами, карты показывают, насколько теплее или холоднее регион по сравнению с нормой для этого региона с 1951 по 1980 год.

Глобальные температурные рекорды начинаются примерно с 1880 года, потому что до этого времени наблюдения не охватывали достаточную часть планеты. Период 1951-1980 гг. Был выбран в основном потому, что Национальная метеорологическая служба США использует трехдесятилетний период для определения «нормальной» или средней температуры. Работа по анализу температуры в GISS началась примерно в 1980 году, поэтому последними 30 годами были 1951-1980 годы.Это также период, когда многие из сегодняшних взрослых выросли, поэтому многие люди могут вспомнить это обычное упоминание.

Линейный график ниже показывает годовые температурные аномалии с 1880 по 2019 год, зарегистрированные НАСА, NOAA, исследовательской группой Земли Беркли, Центром метеорологических исследований Хэдли (Соединенное Королевство) и анализом Cowtan and Way. Хотя из года в год наблюдаются незначительные вариации, все пять записей показывают пики и спады синхронно друг с другом. Все они демонстрируют быстрое потепление в последние несколько десятилетий, и все последние десятилетия являются самыми теплыми.

Анализ температуры НАСА включает измерения температуры поверхности с более чем 20 000 метеорологических станций, наблюдения за температурой морской поверхности с судов и буев, а также измерения температуры с антарктических исследовательских станций. Эти измерения на месте и анализируются с использованием алгоритма, который учитывает различное расположение температурных станций по всему миру и эффекты городского острова тепла, которые могут исказить выводы. Эти расчеты дают отклонения средней глобальной температуры от базового периода 1951–1980 годов.

Цель, по мнению ученых GISS, — дать оценку изменения температуры, которую можно было бы сравнить с прогнозами глобального изменения климата в ответ на атмосферный углекислый газ, аэрозоли и изменения солнечной активности.

Как показывают карты, глобальное потепление не означает, что температура повсюду в любое время повышалась на один градус. В один год или десятилетие температура может повыситься на 5 градусов в одном регионе и упасть на 2 градуса в другом. Исключительно холодная зима в одном регионе может смениться исключительно теплым летом.Или холодная зима в одной области может быть уравновешена чрезвычайно теплой зимой в другой части земного шара. Как правило, над сушей потепление сильнее, чем над океанами, потому что вода медленнее поглощает и выделяет тепло (тепловая инерция). Потепление также может существенно различаться в зависимости от суши и океанических бассейнов.

На глобальных картах вверху этой страницы годы с 1880 по 1939 год, как правило, кажутся более прохладными (больше синих, чем красных), и к 1950-м годам они становятся менее прохладными. Десятилетия в пределах базового периода не кажутся особенно теплыми или холодными, потому что они являются эталоном, по которому измеряются все десятилетия.Выравнивание между 1950-ми и 1970-ми годами можно объяснить естественной изменчивостью и, возможно, охлаждающим действием некоторых аэрозолей, вызванных быстрым экономическим ростом после Второй мировой войны.

Использование ископаемого топлива также увеличилось в послевоенную эпоху (5 процентов в год), что привело к увеличению выбросов парниковых газов. Но охлаждение аэрозолей происходит быстрее, а парниковые газы накапливаются медленно, и требуется гораздо больше времени, чтобы покинуть атмосферу. По словам бывшего директора GISS Джима Хансена, сильная тенденция к потеплению последних четырех десятилетий, вероятно, отражает переход от сопоставимых эффектов аэрозолей и парниковых газов к преобладанию парниковых газов, поскольку аэрозоли были ограничены мерами контроля за загрязнением.

  1. Список литературы
  2. Hansen, J., et al. (2010). Глобальное изменение температуры поверхности. Обзоры геофизики, 48.
  3. Обсерватория Земли НАСА (2015, 21 января) Почему так много мировых температурных рекордов?
  4. Обсерватория Земли НАСА (3 июня 2010 г.) Глобальное потепление.
  5. НАСА Институт космических исследований Годдарда (2020) Анализ температуры поверхности GISS (GISTEMP).
  6. Национальные центры экологической информации NOAA (2020, 15 января) Оценка глобального климата в 2019 году.
.

Изменение климата: глобальная температура | NOAA Climate.gov

Учитывая размер и огромную теплоемкость мирового океана, требуется огромное количество тепловой энергии, чтобы повысить среднегодовую температуру поверхности Земли даже на небольшое количество. Повышение средней глобальной температуры поверхности на 2 градуса, которое произошло с доиндустриальной эры (1880-1900 гг.), Может показаться небольшим, но это означает значительное увеличение накопленного тепла. Это дополнительное тепло приводит к региональным и сезонным экстремальным температурам, сокращению снежного покрова и морского льда, усилению проливных дождей и изменению ареалов обитания растений и животных — расширение одних и сокращение других.

История глобальной температуры поверхности с 1880 года

Изучите этот интерактивный график: Щелкните и перетащите, чтобы отобразить различные части графика. Чтобы сжать или растянуть график в любом направлении, удерживайте нажатой клавишу Shift, затем щелкните и перетащите. На графике показаны среднегодовые глобальные температуры с 1880 года (исходные данные) в сравнении с долгосрочным средним значением (1901–2000 годы). Нулевая линия представляет собой долгосрочную среднюю температуру для всей планеты; синие и красные столбцы показывают разницу выше или ниже среднего за каждый год.

Условия в 2019 году

Согласно отчету о глобальном климате за 2019 год, подготовленному Национальными центрами экологической информации NOAA, 2019 год начался с явления Эль-Ниньо от слабого до умеренного, происходящего в тропической зоне Тихого океана. На большей части суши и океана в течение большей части года температуры были выше средних.

Рекордно высокие годовые температуры над землей были измерены в некоторых частях Центральной Европы, Азии, Австралии, южной части Африки, Мадагаскара, Новой Зеландии, Северной Америки и восточной части Южной Америки.Рекордно высокие температуры поверхности моря наблюдались во всех частях всех океанов, включая северную и южную части Атлантического океана, западную часть Индийского океана и районы северной, центральной и юго-западной частей Тихого океана. Ни на одной суше или в океане не было рекордно холодных за год, и единственный значительный карман с температурами на суше ниже средних был в центральной части Северной Америки. Подробную информацию о регионах и дополнительную статистику климата за 2019 год см. В Ежегодном климатическом отчете за 2019 год от национальных центров NOAA по экологической информации.

Изменения со временем

Хотя потепление не было равномерным по всей планете, тенденция к повышению среднемировой температуры показывает, что больше областей нагреваются, чем охлаждаются. Согласно Глобальному климатическому обзору NOAA 2019, с 1880 года общая температура суши и океана повышалась в среднем на 0,07 ° C (0,13 ° F) за десятилетие; однако средняя скорость роста с 1981 г. (0,18 ° C / 0,32 ° F) более чем в два раза выше.

Все 10 самых теплых лет за всю историю наблюдений приходились на период с 1998 г., а 9 из 10 — с 2005 г.1998 год — единственный год двадцатого века среди десяти самых теплых лет за всю историю наблюдений. Оглядываясь на 1988 год, вырисовывается закономерность: за исключением 2011 года, когда каждый новый год добавляется к историческим данным, он становится одним из 10 самых теплых за всю историю наблюдений в то время, но в конечном итоге заменяется окном «первой десятки» сдвигается вперед во времени.

К 2020 году модели прогнозируют, что глобальная температура поверхности будет более чем на 0,5 ° C (0,9 ° F) выше, чем в среднем за 1986–2005 годы, независимо от того, по какому пути выбросов углекислого газа будет следовать мир.Это сходство температур независимо от общего объема выбросов — краткосрочное явление: оно отражает огромную инерцию обширных океанов Земли. Высокая теплоемкость воды означает, что температура океана не реагирует мгновенно на повышенное тепло, удерживаемое парниковыми газами. Однако к 2030 году дисбаланс нагрева, вызванный парниковыми газами, начинает преодолевать тепловую инерцию океанов, и прогнозируемые температурные траектории начинают расходиться, причем неконтролируемые выбросы углекислого газа, вероятно, приведут к нескольким дополнительным степеням потепления к концу века.

О температуре поверхности

Представление о средней температуре для всего земного шара может показаться странным. В конце концов, в этот самый момент самые высокие и самые низкие температуры на Земле, вероятно, различаются более чем на 100 ° F (55 ° C). Температуры варьируются от ночи к дню и от сезонных экстремумов в Северном и Южном полушариях. Это означает, что некоторые части Земли довольно холодные, а другие — совершенно горячие. Поэтому говорить о «средней» температуре может показаться чепухой.Однако концепция глобальной средней температуры удобна для обнаружения и отслеживания изменений в энергетическом балансе Земли — сколько солнечного света Земля поглощает за вычетом того, сколько он излучает в космос в виде тепла — с течением времени.

Чтобы вычислить среднюю глобальную температуру, ученые начинают с измерений температуры, проводимых в разных точках земного шара. Поскольку их цель — отслеживать изменений температуры, измерения преобразуются из абсолютных показаний температуры в температурные аномалии — разницу между наблюдаемой температурой и долгосрочной средней температурой для каждого местоположения и даты.Несколько независимых исследовательских групп по всему миру проводят собственный анализ данных о температуре поверхности, и все они демонстрируют аналогичную тенденцию к росту.

В недоступных областях, где мало измерений, ученые используют температуру окружающей среды и другую информацию для оценки недостающих значений. Каждое значение затем используется для расчета средней глобальной температуры. Этот процесс обеспечивает последовательный и надежный метод мониторинга изменений температуры поверхности Земли с течением времени.Узнайте больше о том, как создается глобальный рекорд температуры поверхности, в нашем пособии по климатическим данным.

Ссылки

Санчес-Луго, А., Беррисфорд, П., Морис, К., и Аргуэс, А. (2018). Температура [в Состояние климата в 2018 г. ]. Бюллетень Американского метеорологического общества, 99 (8), S11 – S12.

Национальные центры экологической информации NOAA, Состояние климата: глобальный климатический отчет за 2019 год, опубликовано в Интернете в январе 2020 года, получено 16 января 2020 года по адресу https: // www.ncdc.noaa.gov/sotc/global/201913.

IPCC, 2013: Резюме для политиков. В: Изменение климата 2013: основы физических наук. Вклад Рабочей группы 1 в 5-й доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тиньор, С.К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П.М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

Данные интерактивного графика

Суммарные годовые аномалии глобальной температуры для суши и океана, выраженные как отклонения от среднего значения за 1901–2000 годы.Национальный центр климатических данных.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *