Jak ustalili, że jądro Ziemi jest płynne? Co jest w środku ziemi

Kiedy wrzucisz klucze do strumienia roztopionej lawy, pożegnaj się z nimi, bo cóż, koleś, są wszystkim.
- Jacka Handy'ego

Wszyscy wiemy, dlaczego tak się dzieje: ponieważ oceany Ziemi unoszą się nad skałami i ziemią, z których składa się ląd. Koncepcja wyporu, w której mniej gęste obiekty unoszą się nad gęstszymi, które toną poniżej, wyjaśnia znacznie więcej niż tylko oceany.

Ta sama zasada, która wyjaśnia, dlaczego lód unosi się w wodzie, balon wypełniony helem unosi się w atmosferze, a skały toną w jeziorze, wyjaśnia, dlaczego warstwy planety Ziemia są ułożone w taki, a nie inny sposób.

Najmniej gęsta część Ziemi, atmosfera, unosi się nad oceanami wody, które unoszą się nad skorupą ziemską, która znajduje się nad gęstszym płaszczem, który nie zagłębia się w najgęstszą część Ziemi: jądro.

Idealnie, najbardziej stabilny stan Ziemi to taki, który byłby idealnie rozłożony na warstwy, jak cebula, z najgęstszymi pierwiastkami w środku, a w miarę przesuwania się na zewnątrz każda kolejna warstwa składałaby się z mniej gęstych pierwiastków. I tak naprawdę każde trzęsienie ziemi przesuwa planetę w stronę tego stanu.

I to wyjaśnia strukturę nie tylko Ziemi, ale także wszystkich planet, jeśli pamiętasz, skąd pochodzą te pierwiastki.

Kiedy Wszechświat był młody – miał zaledwie kilka minut – istniały tylko wodór i hel. W gwiazdach powstawały coraz cięższe pierwiastki i dopiero gdy gwiazdy te umarły, cięższe pierwiastki uciekały do ​​Wszechświata, umożliwiając powstawanie nowych pokoleń gwiazd.

Ale tym razem mieszanina wszystkich tych pierwiastków – nie tylko wodoru i helu, ale także węgla, azotu, tlenu, krzemu, magnezu, siarki, żelaza i innych – tworzy nie tylko gwiazdę, ale także dysk protoplanetarny wokół tej gwiazdy.

Ciśnienie od wewnątrz na zewnątrz tworzącej się gwiazdy wypycha lżejsze pierwiastki, a grawitacja powoduje, że nieregularności dysku zapadają się i tworzą planety.

Gdy Układ Słoneczny cztery wewnętrzny świat są najgęstszymi ze wszystkich planet układu. Rtęć składa się z najgęstszych pierwiastków, które nie mogły utrzymać się duża liczba wodór i hel.

Inne planety, bardziej masywne i położone dalej od Słońca (a zatem otrzymujące mniej jego promieniowania), były w stanie zatrzymać więcej tych ultralekkich pierwiastków – w ten sposób powstały gazowe olbrzymy.

Na wszystkich światach, podobnie jak na Ziemi, najgęstsze pierwiastki skupiają się w jądrze, a lekkie tworzą wokół niego coraz mniej gęste warstwy.

Nic dziwnego, że żelazo, najbardziej stabilny i najcięższy pierwiastek, powstało w duże ilości na granicy supernowej i jest najpowszechniejszym pierwiastkiem rdzeń ziemi. Ale, co być może zaskakujące, pomiędzy stałym jądrem a stałym płaszczem znajduje się warstwa cieczy o grubości ponad 2000 km: zewnętrzne jądro Ziemi.

Ziemia posiada grubą warstwę cieczy zawierającą 30% masy planety! A o jego istnieniu dowiedzieliśmy się dość pomysłową metodą – dzięki falom sejsmicznym powstałym podczas trzęsień ziemi!

Podczas trzęsień ziemi powstają fale sejsmiczne dwóch rodzajów: główna fala kompresji, znana jako fala P, która przemieszcza się wzdłuż ścieżki

Oraz druga fala poprzeczna, znana jako fala S, podobna do fal na powierzchni morza.

Stacje sejsmiczne na całym świecie są w stanie wychwycić fale P i S, ale fale S nie przemieszczają się przez ciecz, a fale P nie tylko przemieszczają się przez ciecz, ale są załamywane!

W rezultacie możemy zrozumieć, że Ziemia ma płynne jądro zewnętrzne, na zewnątrz którego znajduje się stały płaszcz, a wewnątrz - stałe jądro wewnętrzne! Dlatego jądro Ziemi zawiera najcięższe i najgęstsze pierwiastki i stąd wiemy, że zewnętrzne jądro jest warstwą cieczy.

Ale dlaczego zewnętrzny rdzeń jest płynny? Podobnie jak wszystkie pierwiastki, stan żelaza, czy to stały, ciekły, gazowy czy inny, zależy od ciśnienia i temperatury żelaza.

Żelazo jest pierwiastkiem bardziej złożonym niż wiele, do których jesteś przyzwyczajony. Oczywiście może mieć różne krystaliczne fazy stałe, jak pokazano na wykresie, ale nie interesują nas zwykłe ciśnienia. Schodzimy do jądra Ziemi, gdzie ciśnienie jest milion razy wyższe niż poziom morza. Jak wygląda diagram fazowy dla tak wysokich ciśnień?

Piękno nauki polega na tym, że nawet jeśli nie znasz od razu odpowiedzi na pytanie, istnieje prawdopodobieństwo, że ktoś przeprowadził już odpowiednie badania, które mogą ujawnić odpowiedź! W tym przypadku Ahrens, Collins i Chen w 2001 roku znaleźli odpowiedź na nasze pytanie.

I choć na wykresie widać gigantyczne ciśnienia sięgające 120 GPa, warto pamiętać, że ciśnienie atmosferyczne wynosi zaledwie 0,0001 GPa, podczas gdy w wewnętrznym rdzeniu ciśnienia sięgają 330-360 GPa. Górna linia ciągła pokazuje granicę pomiędzy topiącym się żelazem (na górze) i stałym żelazem (na dole). Czy zauważyłeś, jak linia ciągła na samym końcu ostro zakręca w górę?

Aby żelazo stopiło się pod ciśnieniem 330 GPa, wymagana jest ogromna temperatura, porównywalna z tą, jaka panuje na powierzchni Słońca. Te same temperatury przy niższych ciśnieniach z łatwością utrzymają żelazo stan ciekły, a na wyższych poziomach - w ciele stałym. Co to oznacza w odniesieniu do jądra Ziemi?

Oznacza to, że w miarę ochładzania się Ziemi jej temperatura wewnętrzna spada, ale ciśnienie pozostaje niezmienione. Oznacza to, że podczas formowania się Ziemi najprawdopodobniej cały rdzeń był płynny, a gdy się ochładza, rdzeń wewnętrzny rośnie! W tym procesie, ponieważ stałe żelazo ma większą gęstość niż ciekłe żelazo, Ziemia powoli się kurczy, co prowadzi do trzęsień ziemi!

Zatem jądro Ziemi jest płynne, ponieważ jest wystarczająco gorące, aby stopić żelazo, ale tylko w obszarach o wystarczająco niskim ciśnieniu. W miarę jak Ziemia się starzeje i ochładza, coraz więcej jądra staje się stałe, przez co Ziemia trochę się kurczy!

Jeśli chcemy spojrzeć daleko w przyszłość, możemy spodziewać się, że pojawią się takie same właściwości, jak te zaobserwowane w Merkurym.

Rtęć, ze względu na swoje małe rozmiary, już znacznie ostygła i skurczyła się, a także ma pęknięcia o długości setek kilometrów, które pojawiły się w wyniku konieczności sprężania w wyniku chłodzenia.

Dlaczego więc Ziemia ma płynne jądro? Bo jeszcze nie ostygło. A każde trzęsienie ziemi to małe podejście Ziemi do jej ostatecznego, schłodzonego i całkowicie stałego stanu. Ale nie martw się, na długo przed tym momentem Słońce eksploduje i wszyscy, których znasz, będą martwi przez bardzo długi czas.

Wyrażono niezliczone pomysły na temat struktury jądra Ziemi. Dmitrij Iwanowicz Sokołow, rosyjski geolog i akademik, powiedział, że substancje wewnątrz Ziemi są rozprowadzane w piecu do wytapiania, podobnie jak żużel i metal.

To obrazowe porównanie zostało potwierdzone więcej niż raz. Naukowcy dokładnie badali meteoryty żelazne przybywające z kosmosu, uznając je za fragmenty jądra zdezintegrowanej planety. Oznacza to, że jądro Ziemi powinno również składać się z ciężkiego żelaza w stanie stopionym.

W 1922 roku norweski geochemik Victor Moritz Goldschmidt wysunął pomysł ogólnego rozwarstwienia substancji ziemskiej w czasie, gdy cała planeta znajdowała się w stanie ciekłym. Wyprowadził to przez analogię do procesu metalurgicznego badanego w hutach stali. „W fazie ciekłego stopienia” – powiedział – „substancja Ziemi została podzielona na trzy niemieszające się ciecze - krzemianową, siarczkową i metaliczną. Podczas dalszego chłodzenia ciecze te utworzyły główne powłoki Ziemi - skorupę, płaszcz i żelazny rdzeń!

Jednak bliżej naszych czasów idea „gorącego” pochodzenia naszej planety była coraz gorsza od „zimnego” stworzenia. A w 1939 roku Lodochnikov zaproponował inny obraz powstawania wnętrza Ziemi. W tym czasie znana była już koncepcja przejść fazowych materii. Lodochnikov zasugerował, że zmiany fazowe w materii nasilają się wraz ze wzrostem głębokości, w wyniku czego materia dzieli się na powłoki. W tym przypadku rdzeń niekoniecznie musi być żelazny. Może składać się z nadmiernie skonsolidowanych skał krzemianowych, które są w stanie „metalicznym”. Pomysł ten został podchwycony i rozwinięty w 1948 roku przez fińskiego naukowca V. Ramseya. Okazało się, że choć jądro Ziemi ma inny stan fizyczny niż płaszcz, to nie ma powodu uważać, że składa się z żelaza. W końcu nadmiernie skonsolidowany oliwin może być tak ciężki jak metal...

W ten sposób wyłoniły się dwie wzajemnie wykluczające się hipotezy dotyczące składu jądra. Jeden opracowano na podstawie pomysłów E. Wicherta na temat stopu żelaza i niklu z niewielkimi dodatkami lekkich pierwiastków jako materiału na jądro Ziemi. I drugi - zaproponowany przez V.N. Lodochnikova i opracowany przez V. Ramseya, który stwierdza, że ​​skład rdzenia nie różni się od składu płaszcza, ale zawarta w nim substancja jest w szczególnie gęstym stanie metalizowanym.

Aby zdecydować, w którą stronę powinna się przechylić skala, naukowcy z wielu krajów przeprowadzili eksperymenty w laboratoriach oraz liczyli i liczyli, porównując wyniki swoich obliczeń z tym, co wykazały badania sejsmiczne i eksperymenty laboratoryjne.

W latach sześćdziesiątych eksperci w końcu doszli do wniosku: hipoteza o metalizacji krzemianów przy ciśnieniach i temperaturach panujących w rdzeniu nie została potwierdzona! Co więcej, przeprowadzone badania przekonująco wykazały, że w centrum naszej planety powinno znajdować się co najmniej osiemdziesiąt procent całkowitych zasobów żelaza... Czyli jednak jądro Ziemi jest z żelaza? Żelazo, ale nie do końca. Czysty metal lub czysty stop metalu, sprężony w centrum planety, byłby zbyt ciężki dla Ziemi. Należy zatem przyjąć, że materiał rdzenia zewnętrznego składa się ze związków żelaza z lżejszymi pierwiastkami – tlenem, glinem, krzemem czy siarką, które występują najczęściej w skorupie ziemskiej. Ale które konkretnie? To nie jest znane.

I tak rosyjski naukowiec Oleg Georgievich Sorokhtin podjął nowe badania. Spróbujmy prześledzić tok jego rozumowania w uproszczonej formie. Opierając się na najnowszych osiągnięciach nauk geologicznych, radziecki naukowiec dochodzi do wniosku, że w pierwszym okresie formowania Ziemia była najprawdopodobniej mniej więcej jednorodna. Cała jego substancja była w przybliżeniu równomiernie rozłożona w całej objętości.

Jednak z biegiem czasu cięższe pierwiastki, takie jak żelazo, zaczęły, że tak powiem, „zatapiać się” w płaszczu, wnikając coraz głębiej w kierunku centrum planety. Jeżeli tak jest, to porównując skały młode i stare, możemy spodziewać się niższej zawartości w skałach młodych. ciężkie elementy, to samo żelazo szeroko rozpowszechnione w materii ziemskiej.

Badania starożytnych law potwierdziły to założenie. Jednakże rdzeń Ziemi nie może być wykonany wyłącznie z żelaza. Jest na to za lekko.

Co było towarzyszem żelaza w drodze do centrum? Naukowiec wypróbował wiele elementów. Ale niektóre nie rozpuszczały się dobrze w stopie, podczas gdy inne okazały się niezgodne. I wtedy Sorochtinowi przyszła myśl: czy najpowszechniejszy pierwiastek, tlen, nie jest towarzyszem żelaza?

To prawda, obliczenia wykazały, że związek żelaza i tlenu – tlenek żelaza – wydaje się być zbyt lekki dla jądra. Ale w warunkach sprężania i ogrzewania w głębinach tlenek żelaza musi również ulegać przemianom fazowym. W warunkach panujących w pobliżu centrum Ziemi tylko dwa atomy żelaza są w stanie utrzymać jeden atom tlenu. Oznacza to, że gęstość powstałego tlenku będzie większa...

I znowu obliczenia, obliczenia. Ale jaka satysfakcja, gdy uzyskany wynik pokazał, że gęstość i masa jądra ziemi, zbudowanego z tlenku żelaza, który uległ przemianom fazowym, daje dokładnie taką wartość, jaka jest wymagana nowoczesny model rdzenie!

Oto jest - nowoczesny i być może najbardziej prawdopodobny model naszej planety w całej historii jej poszukiwań. „Zewnętrzne jądro Ziemi składa się z jednowartościowego tlenku żelaza Fe2O, a jądro wewnętrzne składa się z metaliczne żelazo lub stop żelaza i niklu, pisze w swojej książce Oleg Georgievich Sorokhtin. „Można uznać, że warstwę przejściową F między rdzeniem wewnętrznym i zewnętrznym składa się z siarczku żelaza – troilitu FeS”.

W tworzeniu współczesnej hipotezy o uwolnieniu jądra z pierwotnej substancji Ziemi bierze udział wielu wybitnych geologów i geofizyków, oceanologów i sejsmologów - przedstawicieli dosłownie wszystkich gałęzi nauki badających planetę. Według naukowców procesy rozwoju tektonicznego Ziemi będą trwały w głębinach jeszcze dość długo, przynajmniej przed naszą planetą jeszcze kilka miliardów lat. Dopiero po tym niezmierzonym czasie Ziemia ostygnie i zamieni się w martwe ciało kosmiczne. Ale co się stanie do tego czasu?..

Ile lat ma ludzkość? Milion, dwa, cóż, dwa i pół. I w tym okresie ludzie nie tylko wstali z czworaków, oswoili ogień i zrozumieli, jak wydobyć energię z atomu, ale wysłali ludzi w kosmos, automaty na inne planety Układu Słonecznego i opanowali w pobliżu kosmosu dla potrzeb technicznych.

Eksploracja, a następnie wykorzystanie głębin naszej własnej planety to program, który już puka do drzwi postępu naukowego.

Jądro Ziemi składa się z dwóch warstw, pomiędzy którymi znajduje się strefa graniczna: zewnętrzna powłoka ciekła jądra osiąga grubość 2266 km, pod nią znajduje się masywne, gęste jądro, którego średnicę szacuje się na 1300 km. Strefa przejściowa ma niejednolitą grubość i stopniowo twardnieje, zamieniając się w rdzeń wewnętrzny. Na powierzchni górnej warstwy temperatura wynosi około 5960 stopni Celsjusza, choć dane te są uważane za przybliżone.

Przybliżony skład rdzenia zewnętrznego i metody jego wyznaczania

Wciąż niewiele wiadomo na temat składu nawet zewnętrznej warstwy jądra Ziemi, gdyż nie ma możliwości pozyskania próbek do badań. Głównymi pierwiastkami, które mogą tworzyć zewnętrzne jądro naszej planety, są żelazo i nikiel. Naukowcy doszli do tej hipotezy w wyniku analizy składu meteorytów, ponieważ wędrowcami z kosmosu są fragmenty jąder asteroid i innych planet.

Niemniej jednak meteorytów nie można uznać za absolutnie identyczne pod względem skład chemiczny, ponieważ pierwotne ciała kosmiczne były znacznie mniejsze niż Ziemia. Po wielu badaniach naukowcy doszli do wniosku, że ciekła część substancji jądrowej jest silnie rozcieńczona innymi pierwiastkami, w tym siarką. Wyjaśnia to jego niższą gęstość w porównaniu ze stopami żelaza i niklu.

Co dzieje się w zewnętrznym jądrze planety?

Zewnętrzna powierzchnia rdzenia na granicy z płaszczem jest niejednorodna. Naukowcy sugerują, że tak różna grubość, tworząc rodzaj wewnętrznego reliefu. Wyjaśnia to ciągłe mieszanie heterogenicznych głębokich substancji. Różnią się składem chemicznym, a także mają różną gęstość, dlatego grubość granicy między jądrem a płaszczem może wahać się od 150 do 350 km.

Pisarze science fiction poprzednich lat w swoich pracach opisali podróż do wnętrza Ziemi przez głębokie jaskinie i przejścia podziemne. Czy to naprawdę możliwe? Niestety, ciśnienie na powierzchni rdzenia przekracza 113 milionów atmosfer. Oznacza to, że każda jaskinia „zatrzasnęłaby się” szczelnie już na etapie zbliżania się do płaszcza. To wyjaśnia, dlaczego na naszej planecie nie ma jaskiń głębszych niż co najmniej 1 km.

Jak badamy zewnętrzną warstwę jądra?

Naukowcy mogą ocenić, jak wygląda rdzeń i z czego się składa, monitorując aktywność sejsmiczną. Stwierdzono na przykład, że warstwy zewnętrzna i wewnętrzna obracają się różne kierunki Pod wpływem pole magnetyczne. Jądro Ziemi kryje w sobie dziesiątki innych nierozwiązane tajemnice i oczekuje nowych fundamentalnych odkryć.

W którym odwieczny czas czy to się wydarzyło? Wszystkie te pytania niepokoją ludzkość od dawna. A wielu naukowców chciało szybko dowiedzieć się, co kryje się w głębinach? Okazało się jednak, że nauczenie się tego wszystkiego nie jest takie proste. W końcu nawet dzisiaj mając wszystko nowoczesne urządzenia Aby przeprowadzić wszelkiego rodzaju badania, ludzkość jest w stanie wiercić studnie na głębokości zaledwie około piętnastu kilometrów – nie więcej. A w przypadku pełnoprawnych i kompleksowych eksperymentów wymagana głębokość powinna być o rząd wielkości większa. Dlatego naukowcy i musimy obliczyć, jak powstało jądro Ziemi, używając różnych precyzyjnych instrumentów.

Eksploracja Ziemi

Od czasów starożytnych ludzie badali naturalnie odsłonięte skały. Klify i zbocza gór, strome brzegi rzek i mórz... Tutaj możesz na własne oczy zobaczyć to, co istniało prawdopodobnie miliony lat temu. I w niektórych odpowiednie miejsca wiercone są studnie. Jeden z nich znajduje się na głębokości piętnastu tysięcy metrów. Kopalnie, które ludzie kopią, aby pomóc w badaniu wewnętrznego rdzenia, oczywiście nie mogą go „zdobyć”. Jednak z tych kopalń i studni naukowcy mogą wydobywać próbki skał, dowiadując się w ten sposób o ich zmianach oraz pochodzeniu, strukturze i składzie. Wadą tych metod jest to, że pozwalają one na badanie jedynie lądu i tylko górnej części skorupy ziemskiej.

Odtworzenie warunków panujących w jądrze Ziemi

Jednak geofizyka i sejsmologia – nauki o trzęsieniach ziemi i składzie geologicznym planety – pomagają naukowcom penetrować coraz głębiej bez kontaktu. Badając fale sejsmiczne i ich propagację, określa się, z czego składa się zarówno płaszcz, jak i jądro (podobnie określa się to np. składem upadłe meteoryty). Wiedza taka opiera się na otrzymanych danych – pośrednio – o właściwości fizyczne Substancje. Również dzisiaj współczesne dane uzyskane z sztuczne satelity, znajdujący się na orbicie.

Struktura planety

Podsumowując uzyskane dane, naukowcom udało się zrozumieć, że struktura Ziemi jest złożona. Składa się z co najmniej trzech nierównych części. W centrum znajduje się mały rdzeń otoczony ogromnym płaszczem. Płaszcz zajmuje około pięciu szóstych całkowitej objętości Glob. A na górze wszystko jest pokryte dość cienką zewnętrzną skorupą Ziemi.

Struktura rdzenia

Rdzeń to środkowa, środkowa część. Dzieli się na kilka warstw: wewnętrzną i zewnętrzną. Według większości współczesnych naukowców rdzeń wewnętrzny jest stały, a rdzeń zewnętrzny jest płynny (w stanie stopionym). A rdzeń jest bardzo ciężki: waży ponad jedną trzecią masy całej planety o objętości nieco ponad 15. Temperatura rdzenia jest dość wysoka i waha się od 2000 do 6000 stopni Celsjusza. Według założeń naukowych środek Ziemi składa się głównie z żelaza i niklu. Promień tego ciężkiego odcinka wynosi 3470 kilometrów. A jego powierzchnia wynosi około 150 milionów kilometrów kwadratowych, co jest w przybliżeniu równe powierzchni wszystkich kontynentów na powierzchni Ziemi.

Jak powstało jądro Ziemi

Informacje na temat jądra naszej planety są bardzo skąpe i można je uzyskać jedynie pośrednio (nie ma próbek skał rdzeniowych). Dlatego teorie na temat powstania jądra Ziemi można wyrazić jedynie hipotetycznie. Historia Ziemi sięga miliardów lat. Większość naukowców trzyma się teorii, że początkowo planeta uformowała się jako dość jednorodna. Proces izolowania jądra rozpoczął się później. A jego skład to nikiel i żelazo. Jak powstało jądro Ziemi? Stop tych metali stopniowo opadł do centrum planety, tworząc rdzeń. Odbyło się to kosztem czegoś więcej środek ciężkości stopić.

Alternatywne teorie

Są też przeciwnicy tej teorii, którzy przedstawiają własne, całkiem rozsądne, argumenty. Po pierwsze, naukowcy ci kwestionują fakt, że stop żelaza i niklu przeszedł do środka jądra (czyli na odległość ponad 100 kilometrów). Po drugie, jeśli założymy, że z krzemianów uwalnia się nikiel i żelazo podobnie do meteorytów, to powinna nastąpić odpowiednia reakcja redukcji. To z kolei powinno towarzyszyć uwolnieniu ogromnej ilości tlenu, tworząc się Ciśnienie atmosferyczne kilkaset tysięcy atmosfer. Nie ma jednak dowodów na istnienie takiej atmosfery w przeszłości Ziemi. Dlatego wysunięto teorie na temat początkowego formowania się jądra podczas formowania się całej planety.

W 2015 roku naukowcy z Oksfordu zaproponowali nawet teorię, według której jądro planety Ziemia składa się z uranu i wykazuje radioaktywność. Pośrednio świadczy to o długim istnieniu pola magnetycznego w pobliżu Ziemi i o tym, że w nowoczesne czasy nasza planeta emituje znacznie więcej ciepła, niż zakładały poprzednie hipotezy naukowe.

Nasza planeta Ziemia ma strukturę warstwową i składa się z trzech głównych części: skorupa Ziemska, płaszcz i rdzeń. Jakie jest centrum Ziemi? Rdzeń. Głębokość rdzenia wynosi 2900 km, a średnica około 3,5 tys. km. Wewnątrz panuje potworne ciśnienie wynoszące 3 miliony atmosfer i jest niewiarygodne wysoka temperatura- 5000°C. Naukowcom zajęło kilka stuleci, aby dowiedzieć się, co znajduje się w centrum Ziemi. Nawet nowoczesna technologia nie mógł przeniknąć głębiej niż dwanaście tysięcy kilometrów. Najgłębszy odwiert, znajdujący się na Półwyspie Kolskim, ma głębokość 12 262 metrów. To bardzo daleko od środka Ziemi.

Historia odkrycia jądra Ziemi

Jednym z pierwszych, który odgadł obecność jądra w centrum planety, był pod koniec XVIII wieku angielski fizyk i chemik Henry Cavendish. Używając eksperymenty fizyczne obliczył masę Ziemi i na podstawie jej wielkości określił średnia gęstość substancje naszej planety - 5,5 g/cm3. Gęstość znana skały a w skorupie ziemskiej było około dwa razy mniej minerałów. Doprowadziło to do logicznego założenia, że ​​w centrum Ziemi znajduje się obszar gęstszej materii – jądro.

W 1897 r. niemiecki sejsmolog E. Wichert, badając przejście fal sejsmologicznych przez wnętrze Ziemi, był w stanie potwierdzić założenie o obecności jądra. A w 1910 roku amerykański geofizyk B. Gutenberg określił głębokość jego położenia. Następnie narodziły się hipotezy dotyczące procesu powstawania jądra. Zakłada się, że powstała w wyniku osiadania cięższych pierwiastków w kierunku centrum i początkowo substancja planety była jednorodna (gazowa).

Z czego składa się rdzeń?

Badanie substancji, której próbki nie można pobrać w celu zbadania jej parametrów fizykochemicznych, jest dość trudne. Naukowcy muszą jedynie założyć istnienie pewnych właściwości, a także strukturę i skład jądra w oparciu o dowody pośrednie. Badanie propagacji fal sejsmicznych było szczególnie pomocne w badaniu wewnętrznej struktury Ziemi. Sejsmografy zlokalizowane w wielu punktach powierzchni planety rejestrują prędkość i rodzaj przechodzących fal sejsmicznych powstałych na skutek wstrząsów skorupy ziemskiej. Wszystkie te dane pozwalają na ocenę Struktura wewnętrzna Ziemia, łącznie z jądrem.

W tej chwili naukowcy zakładają, że środkowa część planety jest niejednorodna. Co znajduje się w centrum Ziemi? Część przylegająca do płaszcza to płynny rdzeń składający się ze stopionej materii. Podobno zawiera mieszaninę żelaza i niklu. Naukowcy doszli do tego pomysłu po badaniu meteorytów żelaznych, które są fragmentami jąder asteroid. Z drugiej strony powstałe stopy żelaza i niklu mają więcej duża gęstość niż oczekiwana gęstość rdzenia. Dlatego wielu naukowców jest skłonnych zakładać, że w centrum Ziemi, w jądrze, znajdują się lżejsze pierwiastki chemiczne.

Geofizycy wyjaśniają istnienie pola magnetycznego obecnością ciekłego jądra i obrotem planety wokół własnej osi. Wiadomo, że pole elektromagnetyczne wokół przewodnika powstaje podczas przepływu prądu. Stopiona warstwa przylegająca do płaszcza służy jako gigantyczny przewodnik przewodzący prąd.

Wnętrze rdzeń, pomimo temperatury kilku tysięcy stopni, jest solidny. Dzieje się tak dlatego, że ciśnienie w centrum planety jest tak wysokie, że gorące metale stają się stałe. Niektórzy naukowcy tak sugerują twardy rdzeń składa się z wodoru, który pod wpływem niesamowitego ciśnienia i ogromnej temperatury staje się jak metal. Dlatego nawet geofizycy nadal nie wiedzą na pewno, gdzie znajduje się środek Ziemi. Jeśli jednak rozważymy tę kwestię z matematycznego punktu widzenia, możemy powiedzieć, że środek Ziemi znajduje się w odległości około 6378 km. z powierzchni planety.