لماذا لب الأرض. سر نواة الأرض: من أين يأتي المجال المغناطيسي لكوكبنا

سأحاول أن أشرح بمثال الحوض.

الخطأ الأول - لا يتم جمع الحقائق.

إنها غير متجانسة للغاية وتتجمع في أنظمة على مسافات مختلفة من المركز التاريخي للمعرفة. إنه الأهم. العلم لا يجمع الحقائق تحت الحوض ، بل يضبط الحوض حسب الحقائق. أنت تفكر بشكل مختلف وتفعل العكس ، هذا وهم ، لأنك تتخلص من تلك الحقائق التي ستتناقض حتمًا مع حوضك ، أي أنك ببساطة لا ترى هذه الحقائق ، بل تتجاهلها.

علاوة على ذلك ، كل شيء يعتمد على مرحلة الإدراك ، تم العثور على العديد من الأحواض ، وتلك التي تغطي معظم الحقائق يتم قبولها على أنها صحيحة نسبيًا ويتم استخدامها لاحقًا كمعرفة نسبية ، والتي تصبح عمليًا معرفة مطلقة ، والحقائق التي لا تقع ، الانتباه في الممارسةتم التصريح عنها كخطأ ، على سبيل المثال ، 49٪ ، 30٪ ، إلخ. إلى 0٪ (هذا انعكاس لتقدم الأحواض ، وهو أمر مستحيل مع التفكير الذي لديك). وأنت ترى هذا فقط ، لأنك تدرس بهذه الطريقة في المدرسة ، أن هذه المعرفة ثابتة ، هذه مجرد سمة من سمات طريقة التدريس ، تقريبًا ، أنت مخدوع باستمرار ، قائلة إن هذه المعرفة مطلقة ، والعلم بشكل عام يقول أن هذه المعرفة نسبية ، وهذا أمر طبيعي ، لأن هذه هي الطريقة التي يتم بها ترتيب دماغنا ، وإلا فلن يتمكن من التعلم ، وليس العلم غير كامل ، ولكن دماغنا غير كامل. وفقط في تخصص ضيق يبدأ الدماغ بالتفكير في مفاهيم علمية مجردة ، هؤلاء متخصصون ، هذا ما كنت أتحدث عنه أعلاه.

لكن هذه ممارسة ، والنظرية العلمية ، التي نتحدث عنها عن إيجاد أحواض جديدة تدريجيًا ، تجد آخرها ، حيث تتلاءم جميع الحقائق من مجموعة معينة على مسافة معينة ، قبل أن تسمى تلك الأحواض بالفرضيات ، وهذا العملاق يسمى الحوض بالنظرية (هذا تصنيف قديم ، واليوم كل شيء عبارة عن فرضيات) ، والأهم من ذلك أنه يتنبأ بجميع الحقائق الجديدة التي تظهر في مجموعة معينة ، على مسافة معينة.

اليوم نحن في مرحلة حوض ضخم في معظم مجالات المعرفة ، وما تطرحه هو أحواض قديمة لم تعد هناك حاجة إليها ، لأنها غير فعالة ، أي ليست الحقائق مهملة ، بل الأحواض.

الآن ، علاوة على ذلك ، بمجرد أن فهمنا مجموعة واحدة من الحقائق ، بدأنا في رؤية مجموعة أخرى من الحقائق ، والتي تم تجميعها على مسافة أبعد من مركز المعرفة والتي لم نتمكن ببساطة من قياسها ورؤيتها من قبل وبناء فرضيات عنها بناءً على الحقائق الموجودة على الحدود ، أي أنه كان هناك الكثير من الأحواض بدون ممارسة ، والتي غطت ، بدرجة أكبر أو أقل ، مجمل الحقائق غير المباشرة التي تبعت من الحقائق الحدودية للمراقبة. حتى ظهر حوض يفسرهم جميعًا ، كل الحقائق غير المباشرة التي لا يمكننا رؤيتها ، لكن يمكننا أن نرى علاقتهم بالحقائق التي عرفناها من قبل ، ومع بعضهم البعض. قد يتناقض هذا الحوض تمامًا مع الحوض الضخم السابق ، لأنه بسبب المسافة ، فإن القوانين التي وفقًا لها تختلف مجموعات الحقائق دائمًا ، وأحيانًا معاكسة.

هذه ، على سبيل المثال ، نظريات نيوتن (ميغاتازيك) وآينشتاين (ميغاتازيك جديد غير مباشر) ، هما نظريتان متعارضتان وموضوعيتان في نفس الوقت. تدريجيًا ، نظرًا للتقدم في الاتجاه الموازي غالبًا للإدراك ، بدأنا بالفعل في رؤية الحقائق المباشرة ، وليس الحقائق غير المباشرة ، أي أن حدود ما يمكن ملاحظته تتزايد ، وإذا كنت على علم ، فإن كل شيء في النسبية العامة يكون تجريبيًا أكد اليوم ، بمجرد ظهور أداة يمكنها أن تؤكد ذلك ، أي حقيقة يمكن ملاحظتها وليست حقيقة غير مباشرة.

هذه الدورة لا نهاية لها ، وهذا هو ضمان فاعلية الأسلوب العلمي للإدراك ، إذا لم نر الحقيقة ولا نجدها بشكل غير مباشر ، فإننا حتى لا ننظر في اتجاهها ولا نقلق ، لأنه في الممارسة العملية. لا يمكن استخدامها. هذا هو الاختلاف عن الإيمان ، عندما يتم اختراع مثل هذه الحقيقة. هذا هو ، بالنسبة لمسألة ما إذا كان هناك إله ، يقول العلم أنني لا أعرف من الناحية النظرية ، لكنه في الممارسة يقول لا ، لكن هذه معرفة نسبية ، بمجرد ظهور حقيقة في مجال معروف من المعرفة ، فإننا سيعيد النظر في كل شيء تمامًا.

جانب آخر مهم هو التنبؤ ، إذا ظهرت حقيقة جديدة في مجموعة من الحقائق التي تم تضمينها بالفعل في مجموعة مدروسة جيدًا من الحقائق على مسافة معينة ، والتي غطت بالفعل الحوض الضخم ، فسيتم إعلان أن النظرية غير فعالة ويتغير العلم تمامًا ، تم التخلص من الحوض الضخم القديم ، لكن لا يوجد حوض قديم تم إلقاؤه خارجًا هزم الحوض الضخم ، لأنه لا يتوافق مع العديد من الحقائق القديمة ، ولكن يجري إنشاء حوض جديد يمكن أن يكون مشابهًا لـ الأحواض القديمة وغير المتخصصين يبدؤون بالصراخ بأن العلم نفسه لا يعرف ما يريد وكل المعرفة العلمية هراء والعلماء يكذبون دائمًا. هذا أيضًا خطأ بسبب حقيقة أننا نفكر في المقارنات ، ونفكر في أوجه التشابه ، وهذه هي الطريقة التي يتم بها ترتيب الدوائر العصبية.

لكننا لا نعلم أن هذه الحقائق الجديدة ضمن مجموعة الحقائق المعروفة هي جزء من مجموعة جديدة من الحقائق ، وإذا جاز التعبير ، فهي غيض من فيض أو جزء من المجموعة القديمة.

الحالة الأولى هي النسبية العامة ، والحالة الثانية هي ، على سبيل المثال ، نظرية التطور.

هذا هو السبب في أننا نقول دائمًا من الناحية النظرية أننا لا نعرف شيئًا ، ولا نعرف ما إذا كان نيوتن أو داروين على صواب ، لكننا نقول عمليًا نعم ، إنهم على حق وموضوعي ، وهذا ما يتم تدريسه في المدرسة ، وهو يربك الطالب أكثر. منذ أن وجدوا مجموعة من الحقائق التي تدحض كل من نيوتن وداروين ، لكن تبين أنهم من مجموعة مختلفة من الحقائق ، معظمها على الحدود بينهما. يسمى هذا تنقيحًا للنظرية ، على سبيل المثال ، داروين لديه نظرية تركيبية للتطور ، نظرية للتوازن المتقطع ونظرية التطور الحديثة ، حيث يوجد وراثة للسمات المكتسبة ، وما إلى ذلك ، ما أنكرته كل الصفات السابقة ونفى بشكل صحيح ، كان المقياس مختلفًا تمامًا.

يبدو أن العلماء لديهم تفسير جديد لسبب بقاء لب الأرض صلبًا ، على الرغم من حقيقة أن درجة حرارته أعلى من درجة حرارة سطح الشمس. اتضح أن هذا قد يكون بسبب الهندسة الذرية لـ "كرة" الحديد المتبلورة الموجودة في مركز كوكبنا.

يقترح الباحثون أن نواة الأرض قد تتميز بحالة ذرية لم يسبق لها مثيل تسمح لها بمقاومة درجات الحرارة والضغوط الهائلة التي تتميز بها ، وفقًا للحسابات ، لمركز كوكبنا. إذا كان العلماء على حق في هذه النقطة ، فقد يساعد ذلك في حل لغز آخر كان يطاردك منذ عقود.

استخدم فريق من الباحثين في المعهد الملكي للتكنولوجيا بالسويد في ستوكهولم Triolith ، أحد أقوى أجهزة الكمبيوتر العملاقة في البلاد ، لمحاكاة عملية ذرية يمكن أن تحدث على عمق 6400 كيلومتر تحت سطح الأرض. كما هو الحال مع أي معدن آخر ، يمكن أن تتغير الهياكل الذرية للحديد تحت تأثير التغيرات في درجة الحرارة والضغط. في درجة حرارة الغرفة والضغط العادي ، يكون الحديد في ما يسمى طور مكعب محور الجسم (BCC) من الشبكة البلورية. ومع ذلك ، تحت الضغط العالي ، تتحول الشبكة إلى مرحلة سداسية معبأة قريبة. تصف هذه المصطلحات ترتيب الذرات داخل الشبكة البلورية للمعدن ، والتي بدورها مسؤولة عن قوتها وخصائص أخرى ، مثل ما إذا كان المعدن في هذه الحالة يظل في حالة صلبة أم لا.

كان يُعتقد سابقًا أن الحالة الصلبة المتبلورة للحديد في قلب الأرض ترجع إلى حقيقة أنها في المرحلة السداسية المعبأة من الشبكة البلورية ، نظرًا لأن ظروف bcc غير مستقرة للغاية هنا. ومع ذلك ، قد تشير دراسة جديدة إلى أن البيئة في مركز كوكبنا في الواقع تصلب وتكثف حالة BCC ، ولا تدمرها.

"في ظل ظروف لب الأرض ، تُظهر شبكة الحديد المخفية غير المرئية نمطًا غير مرئي سابقًا للانتشار الذري. تعمل مرحلة "نسخة مخفية الوجهة" تحت شعار "ما لا يقتلني يجعلني أقوى". يقول الباحث الرئيسي أناتولي بيلونوشكو إن عدم الاستقرار يمكن أن يقطع مرحلة مخفية عند درجات حرارة منخفضة ، ولكن درجات الحرارة المرتفعة ، على العكس من ذلك ، تزيد من استقرار هذه المرحلة.

كمقياس للنشاط المتزايد للذرات في الحديد في مركز الأرض ، يستشهد Belonoshko بمجموعة من أوراق الخلط ، حيث يمكن للذرات (ممثلة بالبطاقات) أن تختلط باستمرار وبسرعة كبيرة مع بعضها البعض تحت تأثير ارتفاع درجة الحرارة والضغط. ، لكن السطح يبقى كلًا واحدًا. وهذه الأرقام رائعة للغاية: 3.5 مليون مرة أعلى من الضغط الذي نشعر به على السطح ، وحوالي 6000 درجة مئوية أعلى من الحرارة.

تُظهر البيانات من الكمبيوتر العملاق Triolith أيضًا أن ما يصل إلى 96 بالمائة (أعلى من الحسابات السابقة) من كتلة اللب الداخلي للأرض هي على الأرجح من الحديد. الباقي من النيكل وعناصر خفيفة أخرى.

لغز آخر يمكن حله بفضل الأبحاث الحديثة هو سبب تحرك الموجات الزلزالية بشكل أسرع بين القطبين وليس عبر خط الاستواء. غالبًا ما يشار إلى هذه الظاهرة باسم تباين الخواص. يقول الباحثون إن سلوك الشبكة bcc في الحديد في ظل الظروف القاسية النموذجية لمركز الأرض قد يكون كافياً لتأثير تباين واسع النطاق ، والذي بدوره يخلق مجالًا آخر للعلماء لدراسته في المستقبل.

من المهم ملاحظة أن هذا الافتراض تم اشتقاقه على أساس عمليات محاكاة حاسوبية محددة للعمليات الديناميكية الداخلية للأرض ، وعلى أساس نماذج أخرى ، قد تختلف نتائج الحسابات. حتى نكتشف كيفية خفض الأدوات العلمية المناسبة إلى هذا العمق ، لن نتمكن من التحدث بيقين مطلق حول صحة الحسابات. وبالنظر إلى درجة الحرارة والضغط اللذين يمكن أن يحدثا هناك ، فإن الحصول على دليل مباشر على نشاط نواة الكوكب قد يكون مستحيلًا تمامًا بالنسبة لنا.

ومع ذلك ، على الرغم من الصعوبات ، من المهم مواصلة هذا البحث ، لأنه بمجرد أن نتعلم المزيد حول ما يحدث بالفعل داخل كوكبنا ، ستكون لدينا فرصة أفضل لمعرفة ما سيحدث بعد ذلك.

موسكو ، 12 فبراير - ريا نوفوستي. يقول علماء الجيولوجيا الأمريكيون إن اللب الداخلي للأرض لا يمكن أن يكون قد نشأ 4.2 مليار سنة من الأرض بالشكل الذي يتخيله العلماء اليوم ، لأن هذا مستحيل من وجهة نظر الفيزياء ، وفقًا لمقال نُشر في المجلة. رسائل EPS.

"إذا كان قلب الأرض الفتية يتكون بالكامل من سائل نقي ومتجانس ، فلا ينبغي أن توجد النواة الداخلية من حيث المبدأ ، لأن هذه المادة لا يمكن أن تبرد إلى درجات الحرارة التي كان تكوينها ممكنًا عندها. وبناءً عليه ، في هذه الحالة ، قد يكون اللب غير متجانس في التكوين ، ويطرح السؤال كيف أصبح كذلك. هذا هو التناقض الذي اكتشفناه "، كما يقول جيمس فان أورمان (جيمس فان أورمان) من جامعة كيس ويسترن ريزيرف في كليفلاند (الولايات المتحدة الأمريكية).

في الماضي البعيد ، كان لب الأرض سائلًا تمامًا ، ولم يتكون من طبقتين أو ثلاثة ، كما يقترح بعض الجيولوجيين اليوم ، طبقات - قلب معدني داخلي وذوبان من الحديد وعناصر أخف تحيط به.

في هذه الحالة ، يبرد اللب بسرعة ويفقد الطاقة ، مما أدى إلى إضعاف المجال المغناطيسي المتولد عنه. بعد مرور بعض الوقت ، وصلت هذه العملية إلى نقطة حرجة معينة ، و "تجمد" الجزء المركزي من النواة ، وتحول إلى نواة معدنية صلبة ، والتي صاحبها ارتفاع ونمو في قوة المجال المغناطيسي.

يعتبر وقت هذا الانتقال مهمًا للغاية بالنسبة للجيولوجيين ، لأنه يسمح لنا بتقدير مدى سرعة تبريد قلب الأرض اليوم تقريبًا ومدة استمرار "الدرع" المغناطيسي لكوكبنا ، مما يحمينا من تأثير الأشعة الكونية ، و الغلاف الجوي للأرض - من الرياح الشمسية.

الآن ، كما يلاحظ فان أورمان ، يعتقد معظم العلماء أن هذا حدث في اللحظات الأولى من حياة الأرض بسبب ظاهرة يمكن العثور على نظيرها في الغلاف الجوي للكوكب أو في آلات الصودا في مطاعم الوجبات السريعة.

اكتشف الفيزيائيون منذ فترة طويلة أن بعض السوائل ، بما في ذلك الماء ، تظل سائلة عند درجات حرارة أقل بكثير من درجة التجمد ، ما لم تكن هناك شوائب أو بلورات جليدية مجهرية أو اهتزازات قوية بداخلها. إذا كان من السهل التخلص منه أو إسقاط ذرة من الغبار فيه ، فإن هذا السائل يتجمد على الفور تقريبًا.

وفقًا للجيولوجيين ، حدث شيء مشابه منذ حوالي 4.2 مليار سنة داخل نواة الأرض ، عندما تبلور جزء منه فجأة. حاول فان أورمان وزملاؤه إعادة إنتاج هذه العملية باستخدام نماذج الكمبيوتر الداخلية للكوكب.

أظهرت هذه الحسابات بشكل غير متوقع أن اللب الداخلي للأرض لا ينبغي أن يكون موجودًا. اتضح أن عملية تبلور صخورها مختلفة تمامًا عن الطريقة التي يتصرف بها الماء والسوائل فائقة التبريد - وهذا يتطلب فرقًا كبيرًا في درجة الحرارة ، أكثر من ألف كلفن ، وحجم مثير للإعجاب من "حبيبات الغبار" ، التي يجب أن يكون قطرها حوالي 20-45 كيلومترا.

نتيجة لذلك ، هناك سيناريوهان محتملان - إما أن نواة الكوكب يجب أن تتجمد تمامًا ، أو أن تظل سائلة تمامًا. كلاهما غير صحيح ، لأن الأرض لديها قلب صلب داخلي ولب سائل خارجي.

بمعنى آخر ، ليس لدى العلماء بعد إجابة على هذا السؤال. يدعو فان أورمان وزملاؤه جميع الجيولوجيين في الأرض إلى التفكير في كيفية تشكل "قطعة" كبيرة بما يكفي من الحديد في عباءة الكوكب و "تغرق" في نواتها ، أو العثور على آلية أخرى تشرح كيفية تقسيمها إلى جزئين.

بسمك يبلغ حوالي 2200 كم ، يتم تمييز منطقة انتقالية بينها أحيانًا. كتلة اللب 1.932 10 24 كجم.

لا يُعرف سوى القليل جدًا عن النواة - يتم الحصول على جميع المعلومات بالطرق الجيوفيزيائية أو الجيوكيميائية غير المباشرة ، ولا تتوفر صور للمادة الأساسية ، ومن غير المرجح الحصول عليها في المستقبل المنظور. ومع ذلك ، فقد وصف كتاب الخيال العلمي بالتفصيل عدة مرات الرحلة إلى قلب الأرض والثروات التي لا توصف المخبأة هناك. الأمل في كنوز القلب له بعض الأسباب ، لأنه وفقًا للنماذج الجيوكيميائية الحديثة ، فإن محتوى المعادن النبيلة والعناصر القيمة الأخرى مرتفع نسبيًا في اللب.

تاريخ الدراسة

من المحتمل أن يكون أحد الافتراضات الأولى حول وجود منطقة ذات كثافة متزايدة داخل الأرض قد قدمه هنري كافنديش ، الذي قام بحساب كتلة الأرض ومتوسط ​​كثافتها ووجد أنها أكبر بكثير من خاصية الكثافة المميزة للصخور الناشئة على سطح الأرض.

تم إثبات وجوده في عام 1897 من قبل عالم الزلازل الألماني إي. ويتشيرت ، وتم تحديد العمق (2900 كم) في عام 1910 من قبل عالم الجيوفيزياء الأمريكي ب. جوتنبرج.

يمكن إجراء حسابات مماثلة للنيازك المعدنية ، وهي أجزاء من نوى أجسام كوكبية صغيرة. اتضح أن تكوين النواة فيها حدث بشكل أسرع بكثير ، على مدى فترة تصل إلى عدة ملايين من السنين.

نظرية سورختين وأوشاكوف

النموذج الموصوف ليس هو الوحيد. لذلك ، وفقًا لنموذج Sorokhtin و Ushakov ، المقدم في كتاب "تطوير الأرض" ، فقد امتدت عملية تكوين لب الأرض لما يقرب من 1.6 مليار سنة (من 4 إلى 2.6 مليار سنة مضت). وفقًا للمؤلفين ، فإن تكوين اللب حدث على مرحلتين. في البداية كان الكوكب باردًا ولم تكن هناك حركة في أعماقه. ثم تم تسخينه عن طريق الاضمحلال الإشعاعي بدرجة كافية لبدء إذابة الحديد المعدني. بدأت تتدفق إلى مركز الأرض ، بينما بسبب تمايز الجاذبية ، تم إطلاق كمية كبيرة من الحرارة ، وتسارعت عملية فصل اللب فقط. ذهبت هذه العملية فقط إلى عمق معين ، تحته كانت المادة لزجة لدرجة أن الحديد لم يعد قادرًا على الغرق. ونتيجة لذلك ، تشكلت طبقة حلقية كثيفة (ثقيلة) من الحديد المنصهر وأكسيدها. كان يقع فوق المادة الأخف من "لب" الأرض البدائي.

لماذا لا يبرد لب الأرض ويبقى ساخنًا إلى درجة حرارة تقارب 6000 درجة مئوية لمدة 4.5 مليار سنة؟ السؤال معقد للغاية ، علاوة على ذلك ، لا يستطيع العلم إعطاء إجابة دقيقة وواضحة بنسبة 100٪. ومع ذلك ، هناك أسباب موضوعية لذلك.

الكثير من الغموض

الإفراط ، إذا جاز التعبير ، يرتبط سر نواة الأرض بعاملين. أولاً ، لا أحد يعرف على وجه اليقين كيف ومتى وتحت أي ظروف تشكلت - لقد حدث ذلك أثناء تكوين الأرض الأولية أو بالفعل في المراحل الأولى من وجود الكوكب المتشكل - كل هذا لغز كبير. ثانيًا ، من المستحيل تمامًا الحصول على عينات من لب الأرض - بالتأكيد لا أحد يعرف ما يتكون منه. علاوة على ذلك ، يتم جمع جميع البيانات التي نعرفها عن النواة بطرق ونماذج غير مباشرة.

لماذا نواة الأرض تبقى ساخنة؟

لمحاولة فهم سبب عدم تبريد نواة الأرض لفترة طويلة ، تحتاج أولاً إلى معرفة سبب تسخينها في المقام الأول. إن أحشاءنا ، مثل أي كوكب آخر ، غير متجانسة ، فهي عبارة عن طبقات محددة بوضوح نسبيًا ذات كثافات مختلفة. ولكن لم يكن هذا هو الحال دائمًا: فقد هبطت العناصر الثقيلة ببطء ، مكونة اللب الداخلي والخارجي ، وأجبرت العناصر الخفيفة على الخروج إلى الأعلى ، وتشكل الوشاح وقشرة الأرض. تستمر هذه العملية ببطء شديد ويرافقها إطلاق حرارة. ومع ذلك ، لم يكن هذا هو السبب الرئيسي للتدفئة. تضغط الكتلة الكاملة للأرض بقوة كبيرة على مركزها ، مما ينتج ضغطًا هائلاً يبلغ حوالي 360 جيجا باسكال (3.7 مليون ضغط جوي) ، ونتيجة لذلك تحلل العناصر المشعة طويلة العمر الموجودة في قلب الحديد والسيليكون والنيكل بدأت تحدث ، والتي كانت مصحوبة بانبعاثات حرارة هائلة.

مصدر إضافي للتدفئة هو الطاقة الحركية المتولدة نتيجة الاحتكاك بين طبقات مختلفة (تدور كل طبقة بشكل مستقل عن الأخرى): اللب الداخلي مع الخارجي والجزء الخارجي مع الوشاح.

أحشاء الكوكب (لم يتم استيفاء النسب). يعمل الاحتكاك بين الطبقات الداخلية الثلاث كمصدر إضافي للتدفئة.

بناءً على ما سبق ، يمكننا أن نستنتج أن الأرض ، وعلى وجه الخصوص ، أحشاءها هي آلة مكتفية ذاتيًا تقوم بتسخين نفسها. لكنه لا يمكن أن يستمر بشكل طبيعي إلى الأبد: مخزونات العناصر المشعة داخل القلب تختفي ببطء ولن يتبقى شيء للحفاظ على درجة الحرارة.

الجو بارد!

في الواقع ، بدأت عملية التبريد منذ وقت طويل جدًا ، لكنها تسير ببطء شديد - بجزء بسيط من درجة في كل قرن. وفقًا للتقديرات التقريبية ، سوف يستغرق الأمر ما لا يقل عن مليار سنة حتى يبرد اللب تمامًا ويوقف التفاعلات الكيميائية والتفاعلات الأخرى فيه.

اجابة قصيرة:الأرض ، ولا سيما نواة الأرض ، هي آلة مكتفية ذاتيًا تسخن نفسها. تضغط الكتلة الكاملة للكوكب على مركزها ، وتنتج ضغطًا هائلاً وبالتالي تبدأ عملية تحلل العناصر المشعة ، ونتيجة لذلك يتم إطلاق الحرارة.

كوكبنا الأرض له هيكل متعدد الطبقات ويتكون من ثلاثة أجزاء رئيسية: القشرة الأرضية ، والعباءة ، واللب. ما هو مركز الارض؟ نواة. عمق النواة 2900 كم ، وقطرها حوالي 3.5 ألف كم. الداخل - ضغط هائل يبلغ 3 ملايين ضغط جوي ودرجة حرارة عالية بشكل لا يصدق - 5000 درجة مئوية. من أجل معرفة ما يوجد في مركز الأرض ، استغرق العلماء عدة قرون. حتى التكنولوجيا الحديثة لا يمكن أن تخترق أعمق من اثني عشر ألف كيلومتر. يبلغ عمق أعمق بئر يقع في شبه جزيرة كولا 12262 مترًا. بعيد عن مركز الارض.

تاريخ اكتشاف لب الأرض

كان الفيزيائي والكيميائي الإنجليزي هنري كافنديش في نهاية القرن الثامن عشر من أوائل من خمنوا بوجود نواة في وسط الكوكب. بمساعدة التجارب الفيزيائية ، قام بحساب كتلة الأرض ، وبناءً على حجمها ، حدد متوسط ​​كثافة مادة كوكبنا - 5.5 جم / سم 3. تبين أن كثافة الصخور والمعادن المعروفة في قشرة الأرض أقل مرتين تقريبًا. من هذا تبع الافتراض المنطقي أنه في مركز الأرض توجد منطقة من المادة الأكثر كثافة - اللب.

في عام 1897 ، تمكن عالم الزلازل الألماني E. Wiechert ، الذي درس مرور الموجات الزلزالية عبر الأجزاء الداخلية من الأرض ، من تأكيد افتراض وجود نواة. وفي عام 1910 ، حدد الجيوفيزيائي الأمريكي ب. جوتنبرج عمق موقعه. بعد ذلك ، وُلدت أيضًا فرضيات حول عملية تكوين النواة. من المفترض أنه تم تشكيله نتيجة استقرار العناصر الثقيلة في المركز ، وفي البداية كانت مادة الكوكب متجانسة (غازية).

مما يتكون اللب؟

من الصعب جدًا دراسة مادة لا يمكن الحصول على عيّنتها من أجل دراسة معاييرها الفيزيائية والكيميائية. يجب على العلماء فقط أن يفترضوا وجود خصائص معينة ، وكذلك بنية وتكوين النواة من خلال علامات غير مباشرة. كانت دراسة انتشار الموجات الزلزالية مفيدة بشكل خاص في دراسة البنية الداخلية للأرض. تسجل أجهزة قياس الزلازل ، الموجودة في العديد من النقاط على سطح الكوكب ، سرعة وأنواع الموجات الزلزالية العابرة الناتجة عن هزات القشرة الأرضية. كل هذه البيانات تجعل من الممكن الحكم على البنية الداخلية للأرض ، بما في ذلك اللب.

حتى الآن ، يقترح العلماء أن الجزء المركزي من الكوكب غير متجانس. ماذا يوجد في مركز الارض؟ الجزء المجاور للوشاح هو لب سائل ، يتكون من مادة منصهرة. يبدو أنه يحتوي على خليط من الحديد والنيكل. قادت هذه الفكرة العلماء إلى دراسة النيازك الحديدية ، وهي قطع من نوى الكويكب. من ناحية أخرى ، فإن سبائك الحديد والنيكل التي تم الحصول عليها لها كثافة أعلى من الكثافة المتوقعة للنواة. لذلك ، يميل العديد من العلماء إلى افتراض أنه يوجد أيضًا عناصر كيميائية أخف في مركز الأرض ، اللب.

يشرح الجيوفيزيائيون أيضًا وجود مجال مغناطيسي من خلال وجود قلب سائل ودوران الكوكب حول محوره. من المعروف أن المجال الكهرومغناطيسي حول الموصل ينشأ عندما يتدفق التيار. تعمل الطبقة المنصهرة المجاورة للوشاح كموصل عملاق يحمل التيار.

الجزء الداخلي من النواة ، على الرغم من درجة حرارة عدة آلاف من الدرجات ، صلبة. هذا يرجع إلى حقيقة أن الضغط في وسط الكوكب مرتفع للغاية بحيث تصبح المعادن الساخنة صلبة. يقترح بعض العلماء أن اللب الصلب يتكون من الهيدروجين ، والذي ، تحت تأثير الضغط الهائل ودرجة الحرارة الهائلة ، يصبح مثل المعدن. وهكذا ، ما هو مركز الأرض ، حتى الجيوفيزيائيون لا يزالون غير معروفين على وجه اليقين. ولكن إذا أخذنا في الاعتبار المشكلة من وجهة نظر رياضية ، فيمكننا القول إن مركز الأرض يقع على بعد 6378 كم تقريبًا. من على سطح الكوكب.

يتكون قلب الأرض من طبقتين بينهما منطقة حدودية: يصل سمك الغلاف السائل الخارجي للنواة إلى 2266 كيلومترًا ، ويوجد تحته نواة كثيفة ضخمة يصل قطرها وفقًا للتقديرات إلى 1300 كيلومتر. تتميز منطقة الانتقال بسمك غير منتظم وتتصلب تدريجيًا ، وتنتقل إلى اللب الداخلي. على سطح الطبقة العليا ، تبلغ درجة الحرارة حوالي 5960 درجة مئوية ، على الرغم من أن هذه البيانات تعتبر تقريبية.

التركيب التقريبي لللب الخارجي وطرق تحديده

لا يُعرف سوى القليل جدًا عن تكوين حتى الطبقة الخارجية من لب الأرض ، حيث لا يمكن الحصول على عينات للدراسة. العناصر الرئيسية التي يمكن أن يتكون منها اللب الخارجي لكوكبنا هي الحديد والنيكل. توصل العلماء إلى هذه الفرضية نتيجة لتحليل تكوين النيازك ، حيث أن المتجولين من الفضاء الخارجي هم أجزاء من نوى الكويكبات والكواكب الأخرى.

ومع ذلك ، لا يمكن اعتبار النيازك متطابقة تمامًا في التركيب الكيميائي ، لأن الأجسام الكونية الأصلية كانت أصغر بكثير من حجم الأرض. بعد الكثير من البحث ، توصل العلماء إلى استنتاج مفاده أن الجزء السائل من المادة النووية مخفف بدرجة عالية بعناصر أخرى ، بما في ذلك الكبريت. وهذا ما يفسر كثافته الأقل من سبائك الحديد والنيكل.

ماذا يحدث في الجزء الخارجي من نواة الكوكب؟

السطح الخارجي لللب عند الحدود مع الوشاح غير متجانس. يقترح العلماء أن لها سماكة مختلفة ، وتشكل نوعًا من الارتياح الداخلي. هذا بسبب الخلط المستمر للمواد العميقة غير المتجانسة. وهي تختلف في التركيب الكيميائي ولها أيضًا كثافات مختلفة ، لذلك يمكن أن يختلف سمك الحدود بين اللب والوشاح من 150 إلى 350 كيلومترًا.

وصف فنتازيا السنوات الماضية في أعمالهم رحلة إلى مركز الأرض عبر كهوف عميقة وممرات تحت الأرض. هل هذا ممكن حقا؟ للأسف ، يتجاوز الضغط على سطح القلب 113 مليون ضغط جوي. هذا يعني أن أي كهف سوف "يضرب" بإحكام حتى في مرحلة الاقتراب من الوشاح. وهذا ما يفسر عدم وجود كهوف أعمق من كيلومتر واحد على كوكبنا.

كيف يتم دراسة الطبقة الخارجية للنواة؟

يمكن للعلماء أن يحكموا على شكل اللب وما يتكون منه من خلال مراقبة النشاط الزلزالي. لذلك ، على سبيل المثال ، وجد أن الطبقات الخارجية والداخلية تدور في اتجاهات مختلفة تحت تأثير المجال المغناطيسي. لا يزال جوهر الأرض يحمل عشرات الألغاز التي لم يتم حلها وينتظر اكتشافات أساسية جديدة.

تشكلت الأرض ، جنبًا إلى جنب مع الأجسام الأخرى في النظام الشمسي ، من غاز بارد وسحابة غبار عن طريق تراكم الجزيئات التي تكونها. بعد ظهور الكوكب ، بدأت مرحلة جديدة تمامًا من تطوره ، والتي يطلق عليها في العلم عادة اسم بريجيولوجي.
يرجع اسم الفترة إلى حقيقة أن أقدم دليل على العمليات السابقة - الصخور النارية أو البركانية - لم يتجاوز عمره 4 مليارات سنة. يمكن للعلماء فقط اليوم دراستها.
لا تزال المرحلة ما قبل الجيولوجية لتطور الأرض محفوفة بالعديد من الألغاز. تغطي فترة 0.9 مليار سنة وتتميز بمظاهر واسعة من البراكين على الكوكب مع إطلاق الغازات وبخار الماء. في هذا الوقت بدأت عملية التقسيم الطبقي للأرض في الأصداف الرئيسية - اللب ، والعباءة ، والقشرة ، والغلاف الجوي. من المفترض أن هذه العملية كانت ناتجة عن قصف نيزكي مكثف لكوكبنا وذوبان أجزائه الفردية.
كان أحد الأحداث الرئيسية في تاريخ الأرض هو تكوين لبها الداخلي. ربما حدث هذا في المرحلة السابقة لتطور الكوكب ، عندما تم تقسيم كل المادة إلى غلافين جغرافيين رئيسيين - اللب والعباءة.
لسوء الحظ ، لا توجد حتى الآن نظرية موثوقة حول تكوين لب الأرض ، والتي سيتم تأكيدها من خلال المعلومات والأدلة العلمية الجادة. كيف تشكل لب الأرض؟ لهذا السؤال ، يقدم العلماء فرضيتين رئيسيتين.
وفقًا للإصدار الأول ، كانت المادة متجانسة فور تكوين الأرض.
كان يتألف بالكامل من جزيئات دقيقة ، والتي يمكن ملاحظتها اليوم في النيازك. ولكن بعد فترة زمنية معينة ، تم تقسيم هذه الكتلة المتجانسة في البداية إلى نواة ثقيلة ، حيث يتم زجاج كل الحديد ، وغطاء سيليكات أخف. بمعنى آخر ، استقرت قطرات من الحديد المنصهر والمركبات الكيميائية الثقيلة التي رافقته في مركز كوكبنا وشكلت لبًا هناك ، والذي لا يزال منصهرًا إلى حد كبير حتى يومنا هذا. عندما تطمح العناصر الثقيلة إلى مركز الأرض ، فإن الخبث الخفيف ، على العكس من ذلك ، يطفو - على الطبقات الخارجية للكوكب. اليوم ، تشكل هذه العناصر الخفيفة الوشاح العلوي والقشرة الأرضية.
لماذا حدث مثل هذا التفريق في المادة؟ يُعتقد أنه فور الانتهاء من عملية تكوينها ، بدأت الأرض تسخن بشكل مكثف ، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى الطاقة المنبعثة في عملية تراكم الجاذبية للجسيمات ، وكذلك بسبب طاقة الاضمحلال الإشعاعي لـ العناصر الكيميائية الفردية.
تسخين إضافي للكوكب وتشكيل سبيكة من الحديد والنيكل ، والتي ، بسبب جاذبيتها النوعية الكبيرة ، تنحدر تدريجياً إلى مركز الأرض ، تم تسهيلها من خلال القصف النيزكي المزعوم.
ومع ذلك ، فإن هذه الفرضية تواجه بعض الصعوبات. على سبيل المثال ، ليس من الواضح تمامًا كيف يمكن لسبائك من الحديد والنيكل ، حتى في الحالة السائلة ، أن تغرق أكثر من ألف كيلومتر وتصل إلى منطقة نواة الكوكب.
وفقًا للفرضية الثانية ، تشكل قلب الأرض من نيازك حديدية اصطدمت بسطح الكوكب ، ثم نمت لاحقًا بقذيفة من السليكات من النيازك الحجرية وشكلت الوشاح.

هناك خلل خطير في هذه الفرضية. في هذه الحالة ، في الفضاء الخارجي ، يجب أن توجد النيازك الحديدية والحجرية بشكل منفصل. تظهر الدراسات الحديثة أن النيازك الحديدية يمكن أن تنشأ فقط في أحشاء كوكب تحطم تحت ضغط كبير ، أي بعد تكوين نظامنا الشمسي وجميع الكواكب.
يبدو الإصدار الأول أكثر منطقية ، لأنه يوفر حدًا ديناميكيًا بين لب الأرض والعباءة. هذا يعني أن عملية فصل المادة بينهما يمكن أن تستمر على الكوكب لفترة طويلة جدًا ، وبالتالي يكون لها تأثير كبير على التطور الإضافي للأرض.
وبالتالي ، إذا أخذنا الفرضية الأولى لتشكيل نواة الكوكب كأساس ، فإن عملية تمايز المادة امتدت لنحو 1.6 مليار سنة. بسبب التمايز الجاذبي والانحلال الإشعاعي ، تم ضمان فصل المادة.
غرقت العناصر الثقيلة فقط إلى عمق كانت المادة تحته شديدة اللزوجة بحيث لم يعد الحديد قادرًا على الغرق. نتيجة لهذه العملية ، تشكلت طبقة حلقية كثيفة وثقيلة جدًا من الحديد المصهور وأكسيدها. كان يقع فوق المادة الأخف من اللب البدائي لكوكبنا. علاوة على ذلك ، تم عصر مادة سيليكات خفيفة من مركز الأرض. علاوة على ذلك ، تم إجبارها على الخروج عند خط الاستواء ، والذي ربما كان يمثل بداية عدم تناسق الكوكب.
من المفترض أنه أثناء تكوين اللب الحديدي للأرض ، حدث انخفاض كبير في حجم الكوكب ، مما أدى إلى انخفاض سطحه الآن. شكلت العناصر الضوئية ومركباتها التي "ظهرت" على السطح قشرة أولية رقيقة ، والتي ، مثلها مثل جميع كواكب المجموعة الأرضية ، تتكون من بازلت بركاني تعلوه طبقة من الرواسب من الأعلى.
ومع ذلك ، لا يمكن العثور على دليل جيولوجي حي على العمليات السابقة المرتبطة بتكوين لب الأرض وغطاءها. كما لوحظ بالفعل ، أقدم الصخور على كوكب الأرض يبلغ عمرها حوالي 4 مليارات سنة. على الأرجح ، في بداية تطور الكوكب ، تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة والضغوط ، تحولت البازلت الأولية وذابت وتحولت إلى صخور جرانيت نيس معروفة لنا.
ما هو لب كوكبنا ، الذي تشكل على الأرجح في المراحل الأولى من تطور الأرض؟ يتكون من قذائف خارجية وداخلية. وفقًا للافتراضات العلمية ، يوجد على عمق 2900-5100 كم نواة خارجية تقترب من السائل في خصائصها الفيزيائية.
اللب الخارجي عبارة عن تيار من الحديد المصهور والنيكل ، وهو موصل جيد للكهرباء. بهذا النواة يربط العلماء أصل المجال المغناطيسي للأرض. الفجوة البالغة 1270 كم المتبقية لمركز الأرض يشغلها اللب الداخلي ، وهو 80٪ حديد و 20٪ ثاني أكسيد السيليكون.
النواة الداخلية صلبة ودرجة حرارة عالية. إذا كان الجزء الخارجي مرتبطًا مباشرة بالعباءة ، فإن اللب الداخلي للأرض موجود من تلقاء نفسه. صلابته ، على الرغم من ارتفاع درجات الحرارة ، يتم ضمانها من خلال الضغط الهائل في مركز الكوكب ، والذي يمكن أن يصل إلى 3 ملايين الغلاف الجوي.
نتيجة لذلك ، تنتقل العديد من العناصر الكيميائية إلى حالة معدنية. لذلك ، فقد تم اقتراح أن اللب الداخلي للأرض يتكون من الهيدروجين المعدني.
النواة الداخلية الكثيفة لها تأثير خطير على حياة كوكبنا. يتركز مجال الجاذبية الكوكبية فيه ، مما يحافظ على قذائف الغاز الخفيف والغلاف المائي وطبقات الغلاف الجوي للأرض من التشتت.
على الأرجح ، كان مثل هذا المجال سمة مميزة لللب منذ تكوين الكوكب ، مهما كان ذلك الوقت من حيث تركيبته الكيميائية وبنيته. ساهم في تقلص الجسيمات المتكونة إلى المركز.
ومع ذلك ، فإن أصل اللب ودراسة البنية الداخلية للأرض هي المشكلة الأكثر إلحاحًا للعلماء الذين يشاركون عن كثب في دراسة التاريخ الجيولوجي لكوكبنا. لا يزال الحل النهائي لهذه المشكلة بعيدًا جدًا. لتجنب التناقضات المختلفة ، تبنى العلم الحديث الفرضية القائلة بأن عملية تكوين النواة بدأت تحدث بالتزامن مع تكوين الأرض.