Почему мы не чувствуем тепло ядра земли

Почему земное ядро не остывает?

Почему земное ядро не остывает и остается разогретым до температуры приблизительно 6000°C на протяжении уже 4,5 млрд лет? Вопрос крайне сложный, на который к тому же наука не может дать на 100% точный вразумительный ответ. Однако на это есть объективные причины.

Излишняя таинственность

Излишняя, так сказать, таинственность земного ядра связана с двумя факторами. Во-первых, никто достоверно не знает как, когда и при каких обстоятельствах оно сформировалось, — происходило это во время формирования протоземли либо уже на ранних стадиях существования сформированной планеты — все это большая загадка. Во-вторых, образцы из земного ядра достать абсолютно невозможно — наверняка никто не знает из чего оно состоит. Более того, все данные, которые нам известны о ядре собраны по косвенным методам и моделям.

Почему ядро Земли остается горячим?

Чтобы попытаться понять почему земное ядро не остывает на протяжении столь длительного времени нужно для начала разобраться за счет чего оно нагрелось изначально. Недра нашей как и любой другой планеты неоднородны, они представляют собой относительно четко разграниченные слои разной плотности. Но так было не всегда: тяжелые элементы медленно опускались вниз, формируя внутренне и внешнее ядро, легкие — вытеснялись на верх, образуя мантию и земную кору. Этот процесс протекает предельно медленно и сопровождается выделением тепла. Однако основной причиной нагрева было не это. Вся масса Земли с огромной силой давит на ее центр, продуцируя феноменальное давление в приблизительно 360 ГПа (3,7 млн атмосфер) в результате чего начал происходить распад радиоактивных долгоживущих элементов, содержащихся в железно-кремниево-никелевом ядре, что и сопровождалось колоссальными выбросами тепла.

Дополнительным источником нагрева служит кинетическая энергия, генерируемая в результате трения между различными слоями (каждый слой вращается независимо от другого): внутреннего ядра с внешним и внешнего с мантией.

Недра планеты (пропорции не соблюдены). Трение между собой трех внутренних слоев служит дополнительным источником нагрева.

Исходя из выше изложенного, можно сделать вывод, что Земля и в частности ее недра являются самодостаточной машиной, которая сама себя отапливает. Но вечно так естественно продолжаться не может: запасы радиоактивных элементов внутри ядра медленно исчезают и больше не чему будет поддерживать температуру.

Оно остывает!

Вообще-то процесс остывания уже начался очень давно, но протекает он крайне медленно — по доле градуса в столетие. По приблизительным подсчетам до полного остывания ядра и прекращения в нем химических и др. реакций пройдет не меньше 1 миллиарда лет.

Короткий ответ: Земля и в частности земное ядро — это самодостаточная машина, которая сама себя отапливает. Вся масса планеты давит на ее центр, продуцируя феноменальное давление и запуская тем самым процесс распада радиоактивных элементов, в результате чего и выделяется тепло.

Источник

Почему ядро Земли горячее?

Земля уже существует 4 миллиарда 600 миллионов лет. Долгое время, и все же, по какой-то причине, её поверхность не остыла и до сих пор удивляет активностью.

Внутренности многих планет остаются горячими из-за ядерных реакций, а точнее радиогенных процессов. В случае Земли это в основном распады изотопов урана, тория и калия.

Как быстро камень может остыть? Даже если он достаточно процветающий, скажем, размером с планету?

Миллионов, не говоря уже о миллиардах лет, должно быть более чем достаточно, чтобы полностью охладить и укрепить его. Это вызвано нашей интуицией, поддерживаемой вторым непобедимым законом термодинамики. Мы все знаем, что каждое тело отдает тепло своему окружению, и каждый костер должен когда-нибудь погаснуть.
Тем не менее, несмотря на здравый смысл, «вечное тепло», похоже, царит глубоко под поверхностью земной коры. Итак, давайте посмотрим на саму суть нашей планеты.

Никель-железный шар диаметром 7 тыс. километров, объединяющий почти 1/3 массы всего земного шара, остается постоянно освещенным до температуры свыше 5,5 тыс. С. Через 4,6 миллиарда лет внутренняя часть нашей планеты все еще генерирует густые тераватты энергии и горит немного меньше, чем поверхность Солнца. И пусть не будет никаких сомнений, что тепло от мантии и ядра протекает максимально, даже в процессе конвекции.

Расплавленное вещество под нашими ногами неутомимо поднимается, отдавая часть температуры, затем сгущается и снова начинает падать к центру.

Казалось бы, обычно такой процесс давно должен был охладить наш мир и привести к его геологической гибели. Возможно ли, что планеты просто так медленно теряют энергию, которая все еще получается в процессе их бурного рождения? Оказывается, что . да. Хотя это было бы невозможно без помощи собственного автономного источника энергии в форме ядерных реакций. Пусть не будет недопонимания (с чем я столкнулся): речь идет не о термоядерных процессах, то есть о слиянии атомных ядер, типичном для звездных внутренностей.

Планеты не имеют достаточной массы (или в нашем случае достаточного количества топлива), чтобы обеспечить необходимые условия для поддержания синтеза. Однако у нас есть примеси тяжелых радиоактивных изотопов, которые легко подвергаются самопроизвольному распаду, что сопровождается выделением определенных порций энергии.

Любознательные читатели могут задаться вопросом, откуда, черт возьми, мы знаем о ядерных реакциях, происходящих совершенно за пределами нашего поля зрения. Действительно, это довольно необычно, потому что большая часть современных геологических моделей была создана с использованием нейтринных детекторов, а точнее электронных антинейтрино. Чаще всего мы связываем эти крошечные проникающие частицы с космическими источниками (например, солнечными нейтрино), но их излучение сопровождает многие физические явления, особенно отдельные ядерные распады.

В 2005 году команда японского детектора KamLand начала ловить те геонейтрино, на основании которых они сделали тщательную оценку явлений, происходящих внутри Земли. Согласно существующей модели, ядерные распады генерируют до 20 тераватт энергии, причем около 40% этого значения приходится на распад урана-238, еще 40% — на распад тория-232 и 20% — на распад калия-40.

Следует отметить еще два факта.

Прежде всего, наши теории о тепловом балансе Земли не являются полными и все еще оставляют место для обсуждения. Радиоактивность — мощная сила, но, вероятно, не ответственная за всю произведенную энергию. Во-вторых, распады изотопов происходят в мантии нашей планеты, но не в ядре. По мнению физиков и геологов, уран, торий и калий практически отсутствуют в самом ядре Земли, поэтому все радиогенное тепло должно подниматься немного выше.

Так каков правильный ответ на заглавный вопрос?

Кажется, что ядро фактически горит исходным теплом, которое является реликтом после рождения планеты. Тем не менее, оно не остыло, потому что оно остается завернутым в толстый слой расплавленных пород, постоянно нагреваемых ядерными распадами. Поэтому мантию можно рассматривать здесь даже не как обычное одеяло, а как электрическое одеяло с собственным источником нагрева.

Означает ли все это, что Земля никогда не замерзнет?

Конечно нет, но процесс охлаждения её интерьера невероятно медленный. Учитывая скорость тепловыделения и все остальное, ядру понадобится от 55 до 90 миллиардов лет, чтобы полностью затвердеть. Потому что высокая температура и конвекционные движения миллиардов тонн расплавленного железа являются условием существования магнитосферы Земли.

Источник

Ученые рассказали, почему ядро Земли не плавит нашу планету

Верхняя граница внешнего ядра находится на глубине всего 2900 км от поверхности Земли, если бы Солнце было так близко, оно бы нас полностью поджарило.

Благодаря сейсмологии — изучению звуковых волн, распространяющихся через Землю (в некоторых случаях от испытательных ядерных взрывов), исследователи выяснили, что ядро нашей планеты расплавлено, пишет Science Focus.

Читайте лучшие материалы раздела на странице «Фокус. Технологии и наука» в Facebook

Кроме того, учитывая изобилие разных химических элементов во Вселенной и то как они себя ведут, эксперты считают, что ядро Земли в основном состоит из железа, находящегося под огромным давлением.

Все это указывает на то, что температура ядра составляет около 6000°C, аналогично температуре поверхности Солнца. Верхняя граница внешнего ядра находится на глубине всего 2900 км от поверхности Земли, если бы Солнце было так близко, оно бы нас полностью расплавило. Так почему же ядро Земли нас не поджаривает?

Во-первых, ядро окружено в основном твердой каменной мантией. Кора, на которой мы обитаем, плавает на этой мантии, предоставляя больше защиты, чем пустое пространство. А, во-вторых, самая важная причина, по которой мы не расплавляемся — это разница между температурой и теплом.

Грубо говоря, тепло — это энергия, а температура — это плотность энергии, то есть количество энергии, заключенное в заданный размер. Так, например, температура искры от бенгальского огня может достигать 1500 ° C, но она не причинит вам вреда, а вот ванна с кипящей водой при температуре всего 100 ° C вас убьет. Все из-за того, что ванна содержит гораздо больше тепловой энергии.

Чтобы расплавить всю Землю, понадобится гораздо больше энергии, чем тепла в ее ядре. Солнце большое и, конечно, может легко это сделать, но, к счастью, оно находится в 150 000 000 км от нас.

Напомним, что недавно исследователи решили проверить симметричность ядра. С помощью распространения сейсмических волн и компьютерного моделирования, учитывающего геодинамику Земли, они выяснили, что оно на самом деле кривое.

Источник

Почему ядро Земли не расплавляет всю планету

Температура ядра нашей планеты сопоставима с температурой на поверхности Солнца. В то время, как мы хорошо чувствуем, как нас греет Солнце, то о существовании горячего ядра под нашими ногами мы можем не догадываться.

Ядро Земли имеет температуру около 6 000 градусов по Цельсию. Находится оно всего в 3 000 километров от нас. Но этот жар не поджаривает нас. Одна из причин этого – слой твердой каменной мантии, которая окружает ядро и является прекрасным термоизолятором.

Постер Земли с подписями ее главных элементов / Фото Wikipedia

Какова главная причина того, что мы не чувствуем жара от ядра

Главная причина – это разница между теплом и температурой. Если говорить просто, то тепло – это энергия. А температура – это плотность этой энергии, то есть количество энергии, которая вложена в объект определенного размера.

Ядро имеет высокий показатель температуры, потому что он вложен в маленький объем ядра. Чтобы расплавить Землю центру нашей планеты понадобится гораздо больше энергии.

В качестве примера, можно привести искру от бенгальских огоньков. Ее температура достигает 1 500 градусов по Цельсию. Но если она попадет на вашу кожу, то сомнительно, что вы это вообще почувствуете.

Другое дело – ванна с водой, разогретой до 100 градусов по Цельсию. Температура кипятка на 1 400 градусов меньше температуры искры, но причинит гораздо больше вреда.

Источник

Ученые выяснили, что случитя, если земное ядро остынет

На самом деле, наша планета очень горячая в своем сердце. Несомненно, это может вызывать сомнения холодной зимней ночью, но глубоко под земной поверхностью находится раскаленный центр, состоящий почти полностью из металла. Его внешняя часть представляет собой железо-никелевый сплав, который служит буфером между внутренним сердечником и земной мантией — слоем магмы и расплавленной породы. Внутреннее ядро ​​- сплошной, богатый железом шар, который составляет около 1 200 км в диаметре. Это самое горячее место планеты, температура которого достигает 6,093 градусов Цельсия. Центр планеты должен оставаться горячим, чтобы защищать Землю от потенциально опасных солнечных ветров.

Около 4,5 миллиардов лет назад планета начала сформировалаться из облака горячих газов и частиц. Гравитация заставила железо и другие тяжелые вещества опуститься к середине Земли, в то время как более легкий материал, такой как воздух и вода, поднялся до коры. Материал в середине настолько плотный, что сила тяжести внешнего ядра примерно в три раза выше, чем у поверхности Земли. Он по-прежнему сохраняет свое первоначальное тепло, созданное гравитационным трением от движения более тяжелых материалов ближе к центру. Внутреннее ядро ​​продолжает расти примерно на сантиметр каждую тысячу лет, получая больше тепла по мере его расширения. Разлагающиеся радиоактивные изотопы излучающиеся из мантии планеты также добавляют ядру тепла.

Если бы ядру пришлось полностью охладиться, планета остыла и умерла. Также стало бы немного темнее: геотермальные электростанции используют тепло земной коры для нагрева воды, а пар, и вращает турбины, генерирующие энергию.

Охлаждение также будет стоить нам магнитного щита вокруг планеты, созданного теплом от ядра. Этот щит защищает Землю от космического излучения. Щит создается конвекционным процессом, вызванным постоянно движущимся железом ядра. Как и сама планета, ядро ​​Земли постоянно вращается — некоторые ученые считают, что оно движется еще быстрее, чем внешняя часть планеты. Трение преобразует кинетическую энергию в электрическую и магнитную, которая, в свою очередь, формирует поле, откланяющее вредные, заряженные частицы, исходящие от солнца.

Насколько отсутствие магнитного поля может повлиять на земную жизнь докнца неясно. Некоторые говорят, что планету может ожидать натиск радиоактивных волн, которые сделали бы ее непригодной для жизни. Другие указывают на возможный всплеск солнечных лучей, которые, как считается, вызывают рак. Еще больше наблюдателей говорят, что мы можем испытать сильные солнечные ветры, возможно, столь же сильные, как на Марсе и Венере. Можно с уверенностью сказать, что нам лучше никогда не узнать, что может повлечь за собой потеря магнитного поля.

Источник