 | ЗЕМНОЕ ЯДРО |
Source http://www.evolbiol.ru/sorohtin11.pdf
Земное ядро надежно выделяется по сейсмическим данным. Скорость продольных волн в ядре резко уменьшается в 1,7 раз, откуда следует важный вывод, что вещество во внешнем ядре (слое Е) находится в жидком состоянии, но существование обменных волн, испытавших преобразование от продольных к поперечным и опять к продольным в центральных областях Земли и новое скачкообразное повышение скорости продольных волн в этих областях, свидетельствует о существовании у Земли еще и внутреннего, жесткого ядра (слой G).
Радиус внутреннего ядра равен 1200–1250 км, мощность переходного слоя между внутренним и внешним ядром (слой F) приблизительно 300–400 км, а радиус внешнего жидкого ядра равен 3450–3500 км. Плотность “ядерного” вещества во внешнем ядре монотонно изменяется от 9,5–10,1
г/см3 на его поверхности до 11,4–12,3 г/см3 на подошве. Плотность вещества во внутреннем ядре возрастает на 8–10% и в центре Земли достигает 13–14 г/см3. Масса земного ядра в разных моделях заключается в пределах (1,91–1,94)*1027 г, что составляет 31–32% всей массы Земли.
Проведенная в конце 80-х годов А. Дзивонским и его коллегами сейсмическая томография земного ядра показала, что его поверхность неровная и на ней существуют заметные отклонения от равновесной фигуры эллипсоида вращения, достигающие 6–10 км.
Выявленные неровности на поверхности земного ядра отмечают корни восходящих и нисходящих конвективных потоков в нижней мантии. Действительно, под нисходящими конвективными потоками, т.е. под более тяжелыми участками мантии, обязательно должны возникать мантийные выступы или корни нисходящих потоков, вдавленные в вещество ядра, а под восходящими потоками, наоборот, должен наблюдаться подъем поверхности ядра.
Верхний предел вязкости вещества во внешнем жидком слое ядра можно оценить по степени поглощения продольных сейсмических волн, распространяющихся в этой геосфере. Средняя вязкость вещества в жидкой части ядра вряд ли превышает 103 П (Жарков, 1983). На основании изучения переменных составляющих магнитного поля Земли и энергетического баланса геомагнитного динамо Д.Лопер (1975) пришел к выводу, что вязкость ядра близка к вязкости воды (10–2 П). Столь малая вязкость “ядерного” вещества во внешнем ядре говорит о его явном перегреве или низкой температуре плавления. Низкая вязкость вещества во внешнем ядре является необходимым условием генерации геомагнитного поля.
Внутреннее ядро, в котором содержится приблизительно 1,1*1026 г вещества, или около 1,8% массы Земли, является твердым и скорее всего отличается по химическому составу от внешнего ядра.
Состав земного ядра
Прямых данных о составе земного ядра нет. Тем не менее с высокой степенью достоверности считается, что в земном ядре содержится около 90% железа (Альтшулер и др.,1968). Однако внешнее ядро не может состоять только из чистого железа и его сплава с никелем, поскольку плотность железа и никелистого железа метеоритного состава при давлениях, господствующих в земном ядре, на 10–15% выше плотности “ядерного” вещества во внешнем ядре Земли. Отсюда следует, что помимо железа в “ядерном” веществе должны содержаться легкие добавки кислорода.
О.Г. Сорохтин обосновал гипотезу окисно-железного состава внешнего жидкого ядра Земли.
Гипотеза окисно-железного состава (Fe2O) внешнего ядра и железоникелевого (Fe0,9 Ni0,1) состава внутреннего ядра в середине 70-х годов была проверена расчетами и показала полную совместимость с распределениями плотности вещества в Земле.
Происхождение магнитного поля Земли и его нестационарный характер связывают с конвективными течениями в жидком веществе земного ядра. Однако для возбуждения магнитного поля Земли необходимо, чтобы “ядерное” вещество обладало высокой электропроводностью. Этими свойствами обладает расплав окиси одновалентного железа Fe2O или эвтектический сплав Fe2O, устойчивый только при высоких давлениях. Внутреннее же ядро вероятнее всего состоит из железоникелевого сплава Fe0,9,Ni0,1. Состав переходного слоя F между внешним и внутренним ядром естественнее всего считать сульфидным состава FeS.