Меню

Ядро самая глубинная часть земли которая имеет радиус

«Концепции наук о земле»

496. Температура мантии Земли:
2000—2500 °С

497. Ядро – самая глубинная часть Земли, которая имеет радиус:
1,5 тыс. км

«Биологические концепции»

498. Биология существует одновременно как бы в «трех лицах»: традиционная (натуралистическая) биология, физико-химическая биология и:
эволюционная биология

499. В состав ДНК не входит азотистое основание:
урацил – У

500. В состав нуклеотида не входит:
глюкоза

501. Вирусы состоят из:
белковой оболочки и ДНК или РНК

502. Единица наследственной информации живого организма — это:
ген

503. Единой целью всех направлений исследований в биологии является:
установление общих и частных закономерностей, присущих жизни во всех ее проявлениях

504. Кодон – это:
совокупность трех рядом расположенных нуклеотидов, кодирующих одну аминокислоту

505. Молекулярный и надмолеклярный уровни знаний в биологии являются составляющими:
физико-химического уровня познания

506. Мономерами ДНК и РНК являются:
нуклеотиды

507. Нобелевская премия 1962 года в области биологии была присуждена:
Ф. Крику и Дж. Уотсону за установление молекулярного строения ДНК

508. Образование живыми растительными клетками органических веществ называется:
фотосинтезом

509. Объектом изучения традиционной биологии всегда была и остается:
живая природа в ее естественном состоянии

510. Основным вопросом биологии является вопрос:
чем живая материя отличатся от неживой и что является толчком при рождении жизни?

Источник

Ядро Земли

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 находится 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.

Читайте также:  Дорога во внутренние земли

Источник

Ядро Земли

Ядро́ Земли́ — центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы — 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура в центре ядра Земли достигает 5000 С, плотность около 12,5 т/м³, давление до 361 ГПа (3,7 млн атм). Масса ядра — 1,932·10 24 кг.

Известно о ядре очень мало — вся информация получена косвенными геофизическими или геохимическими методами. Образцы вещества ядра недоступны.

Содержание

Обычное заблуждение

Иногда утверждается [кем?] , что источником магнитного поля Земли является железо ядра. Это заблуждение основано на представлении обывателей о постоянном магните. На самом деле ферромагнитные свойства железа (да и любого металла вообще) пропадают выше точки Кюри. Источником магнитного поля Земли является движущийся проводник — жидкий металл или водород.

История изучения

Вероятно, одним из первых предположение о существовании внутри Земли области повышенной плотности высказал Генри Кавендиш, который вычислил массу и среднюю плотность Земли и установил, что она значительно больше, чем плотность, характерная для пород, выходящих на земную поверхность.

Существование было доказано в 1897 году немецким сейсмологом Э. Вихертом, а глубина залегания (2900 км) определена в 1910 году американским геофизиком Б. Гутенбергом.

Основоположник геохимии В. М. Гольдшмидт в 1922 году предположил, что ядро образовалось путём гравитационной дифференциации первичной Земли в период её роста или позже.

Альтернативную гипотезу, что железное ядро возникло ещё в протопланетном облаке, развивали немецкий учёный А. Эйкен (1944), американский учёный Е. Орован и советский учёный А. П. Виноградов (1960-е—70-е годы).

В 1941 году Кун и Ритман, основываясь на гипотезе идентичности состава Солнца и Земли и на расчетах фазового перехода в водороде, предположили, что земное ядро состоит из металлического водорода. Эта гипотеза не прошла экспериментальную проверку. Эксперименты по ударному сжатию показали, что плотность металлического водорода примерно на порядок меньше, чем плотность ядра. Однако позже эта гипотеза была адаптирована для объяснения строения планет-гигантов — Юпитера, Сатурна и других. Сейчас [когда?] предполагается, что магнитное поле таких планет возникает именно в металлическом водородном ядре.

Кроме того В. Н. Лодочников и У. Рамзай предположили, что нижняя мантия и ядро имеют одинаковый химический состав — на границе ядро-мантия при 1.36 Мбар мантийные силикаты переходят в жидкую металлическую фазу (металлизованное силикатное ядро).

Состав ядра

Состав ядра непосредственно неизвестен, и может быть предположительно оценён из нескольких источников. Во-первых, видимо, наиболее близкими веществу ядра образцами являются железные метеориты, которые, представляют собой фрагменты ядер астероидов и протопланет. Однако железные метеориты не могут быть полностью эквивалентны веществу земного ядра, так как они образовались в гораздо меньших телах, а значит при других физико-химических параметрах.

С другой стороны, из данных гравиметрии известна плотность ядра, и это накладывает на его состав дополнительные ограничения. Так как плотность ядра примерно на 10 % меньше, чем плотность сплавов железо-никель, то предполагается, что ядро Земли содержит больше легких элементов, чем железные метеориты.

Наконец, состав ядра можно оценить, исходя из геохимических соображений. Если каким-либо образом рассчитать первичный состав Земли и вычислить, какая доля элементов находится в других геосферах, то тем самым можно построить оценки состава ядра. Большую помощь в таких вычислениях оказывают высокотемпературные и высокобарические эксперименты по распределению элементов между расплавленным железом и силикатными фазами.

О.Г. Сорохтин предложил гипотезу о составе внешнего ядра из так называемого «ядерного вещества», не существующего при нормальных условиях. «Ядерное вещество» представляет собой оксид одновалентного железа Fe2O. При давлении 250-300 ГПа «ядерное вещество» разлагается на железо и кислород, поэтому внутреннее ядро, давление в котором превышает упомянутое значение, состоит из железа с примесью никеля. По мнению Сорохтина, со временем оксиды железа из мантии Земли под действием силы тяжести опускаются в ядро, превращаясь в «ядерное вещество». При этом выделяется кислород, причём по мере уменьшения количества оксидов железа в мантии его выделяется всё больше. Часть этого кислорода поступает в атмосферу. До начала фанерозоя кислорода образовывалось крайне мало, затем увеличение его концентрации в атмосфере вызвало резкий всплеск развития жизни на Земле («кембрийский взрыв»). Но именно ещё большее увеличение парциального давления кислорода в атмосфере Земли через 500-600 миллионов лет (до значения порядка 0,5 МПа) вызовет глобальное потепление и вымирание всех живых организмов, а затем и полное выкипание океана задолго до превращения Солнца в красный гигант.

Источник

Ядро Земли

В ядре Земли является металлическим интерьером земли . Хотя ядро ​​диаметром 6942 км составляет только шестую часть объема всей Земли, оно составляет около одной трети своей массы из-за своей высокой плотности . Оценки волн землетрясений показали, что ядро ​​Земли состоит из жидкого внешнего ядра и твердого внутреннего ядра . Магнитное поле Земли создается во внешнем ядре .

Оглавление

история

1904 год превзошел Эрнеста Резерфорда по радиоактивному распаду в качестве источника геотермальной энергии. Еще в 1906 году британский геолог Ричард Диксон Олдхэм на основе своих оценок разницы во времени прохождения P-волн и S-волн , вызванных землетрясением , подозревал , что у Земли есть ядро, и оценил радиус ядра: граница мантии составляет 0,6 земного радиуса, т. е. на глубине около 2500–2600 км. В 1914 году немецкий геофизик Бено Гутенберг рассчитал, что глубина границы ядро-мантия составляет 2900 км. Британский математик и геофизик Гарольд Джеффрис в своих расчетах в 1939 г. подтвердил предел в 2898 ± 3 км. Сегодня предполагается, что граница ядро-мантия отличается и находится в среднем на глубине 2900 км.

Читайте также:  Земли промышленности амурская область

Датский сейсмолог Инге Леманн обнаружила границу между внутренним и внешним ядром как разрыв в скорости распространения еще в 1936 году — характер P-волн указывал на сильное отклонение на этой границе.

Структура и свойства

Ядро имеет объем 17,548 · 10 10 км 3 и массу 1,9354 · 10 24 кг, то есть 16,2% объема или 32,4% массы всей Земли. Он не имеет однородной структуры. На границе ядро-мантия сейсмические P-волны землетрясения замедляются с 13,7 до 8,1 км / с, а скорость S-волн уменьшается с 7,3 км / с до 0. Это приводит к выводу, что внешний ядро должно быть жидким, поскольку S-волны не могут распространяться в жидкости. Однако, поскольку скорость продольных волн во внутреннем ядре снова увеличивается, предполагается, что внутреннее ядро ​​является твердым.

глубина Объем
распределения
Массовое
распространение
Средняя плотность
земная кора Толщина: от 5 до 70 км. 0 0,8% 0 0,4% 0 2,8 г / см 3
Мантия ок. 35-2900 км 83,0% 67,2% 0 4,5 г / см 3
Ядро Земли 2900-6371 км 16,2% 32,4% 11,0 г / см 3

Внутреннее ядро

Внутреннее ядро ​​начинается на глубине 5150 км и простирается до центра Земли. Несмотря на очень высокие температуры во внутреннем ядре, составляющие 6000-500 К , эта часть земного ядра состоит в основном из твердого металла. Предполагается, что металлический сплав во внутреннем сердечнике состоит из 80% железа и 20% никеля , с плотностью сердечника от границы до внешнего земного ядра около 12,2 г / см 3 до центра 12,6. до 13,0 г / см 3 увеличивается. Огромное давление в 330 ГПа может объяснить, что железо-никелевый сплав внутреннего сердечника твердый, а не жидкий, как во внешнем сердечнике.

Внешнее ядро

Внешнее ядро ​​начинается на средней глубине 2900 км и заканчивается на границе с внутренним ядром Земли на 5150 км. Его плотность увеличивается с глубиной от 9,9 до 12,2 г / см 3 . Помимо железа и никеля, должно присутствовать от 10 до 15 процентов по весу более легких элементов , так как плотность слишком низкая, а температура плавления слишком высока только для железо-никелевого сплава. В зависимости от температуры Т, при которой могло произойти разделение на сердцевину и оболочку , предпочтение отдается кремнию и кислороду ( Т высокая) или сере , углероду и водороду ( Т меньше высокой). Таким образом, более точное знание состава внешнего ядра Земли могло бы помочь прояснить условия для дифференциации. Экспериментальные методы исследования различных возможных смесей при высоких температурах и давлениях на предмет их плотности, скорости звука и коэффициента распределения между металлической фазой и материалом оболочки включают статическое сжатие с лазерным нагревом, эксперименты с ударными волнами и квантово-химические расчеты.

Хотя материал такой же тонкий, как вода, скорость потока составляет всего лишь порядка 1 мм / с, поскольку разница температур между границей ядро-оболочка и границей с внутренним ядром почти 2000 К почти полностью обусловлена перепаду давления ( адиабатическое изменение состояния ).

Создание магнитного поля Земли

Поток конвекции приводится в движение и термически и градиентов концентрации. Тепловая энергия, которая непрерывно выделяется в мантию Земли, частично исходит из медленного охлаждения, частично из-за тепла кристаллизации на внутренней границе ядра, частично из-за сжатия — рост внутреннего ядра заставляет все ядро ​​сжиматься, что высвобождает гравитационную энергию связи. — и частично за счет тепла радиоактивного распада . Кроме того, при затвердевании на внутренней границе ядра легкие элементы обогащаются расплавом и распространяются вверх.

Под действием силы Кориолиса , которая также отвечает за циклоны в атмосфере Земли , токи движутся по спиральным траекториям, оси цилиндров которых выровнены параллельно оси Земли . Теперь магнитные поля не могут свободно перемещаться в электропроводящей жидкости, но силовые линии уносятся потоком, скручиваются и растягиваются, что усиливает поля. Непосредственной причиной возникновения магнитных полей являются электрические вихревые токи , вызванные медленным дрейфом поля через жидкость. Это самоусиление насыщается омическими потерями, которые увеличиваются квадратично с увеличением силы тока .

Без механического привода вихревые токи и их магнитное поле исчезли бы в течение примерно 20 000 лет. Моделирование, проведенное Институтом геофизики в Университете Георга-Августа в Геттингене , показало, что мощность, необходимая для работы геодинамо, составляет всего 0,2–0,5 тераватт , что намного меньше, чем предполагалось ранее. Для выработки этой энергии не требуется остаточного тепла в ядре Земли.

Магнитное поле Земли существовало более четырех миллиардов лет назад.

Дифференциальное вращение внутреннего сердечника

В 1996 году сейсмологи сравнили тонкую структуру продольных волн сейсмических дублетов. Это пары землетрясений одинаковой силы почти в одном месте. Изменение тонкой структуры зависело от временного интервала между двумя землетрясениями. Оценка 38 дубликатов с 1967 по 1995 год показала дифференциальное вращение : внутреннее ядро ​​вращается немного быстрее, чем кожух. В дальнейшем такие наблюдения и оценки подтвердили эту интерпретацию, но дали противоречивые значения. Данные до 2007 г. можно, наконец, интерпретировать таким образом, что относительная угловая скорость становилась больше и меньше в течение десятилетий, в среднем около 0,4 ° в год. В долгосрочной перспективе это будут нерегулярные колебания и почти стабильное положение покоя: хорошо известная структура внутреннего ядра с востока на запад, измеренная как функция глубины, показывает скорости вращения по сравнению с мантией, которые составляют примерно шесть на порядки медленнее, т.е. сопоставимо с дрейфом континентов.

Читайте также:  Землю матушку как пишется через дефис

Механическое соединение внутреннего ядра с внутренней областью жидкого внешнего ядра отвечает за колебания и имеет магнитную природу, в то время как соединение с земной мантией является гравитационным.

исследование

Прямое исследование ядра Земли в настоящее время невозможно. Кольская хорошо , который является самым глубоким отверстием когда — либо просверлен, составил 12,3 км глубины, что соответствует только 1 / 518 , и , таким образом , около 0,2% от расстояния до центра Земли. Однако есть возможность получить знания о ядре Земли через косвенные свидетельства:

  • Статистическая механика : Статистическая механика позволяет делать выводы из микроскопических свойств частиц о макроскопическом поведении рассматриваемого материала. Условия земного ядра, такие как экстремальное давление и температура, не могут быть созданы в лаборатории или могут быть созданы только с большим трудом для экспериментов. Статистическая механика дает теоретические сведения о свойствах материалов в таких условиях.
  • Магнитное поле Земли указывает на то, что внутри Земли должен быть электропроводящий материал в виде жидкости . Теории о геодинамо , генерирующем магнитное поле Земли, обычно содержат предположения о свойствах земного ядра. Колебания магнитного поля Земли и измерения с помощью очень низкочастотных радиоволн также указывают на то, что мантия имеет низкую электропроводность, зависящую от глубины .
  • Породы земной коры и мантии имеют плотность от 2,5 до 4 г / см³. Однако для всего тела Земли плотность составляет около 5,5 г / см³. Из этого следует, что внутри земли должны быть участки с гораздо большей плотностью.
  • Железные метеориты образовались из металлических ядер дифференцированных астероидов , то есть тех, которые состояли из богатого железом ядра и каменной мантии, подобной Земле. Согласно сегодняшним представлениям, они были разрушены столкновениями после их создания.
  • Продольные волнысжатия или сжатия ( также называемые P-фазами после английского давления , «фаза» в значении периода времени на сейсмограмме), исходящие от сейсмического источника (например, землетрясения или взрывы), проходят границу к ядру Земли ( Граница оболочки ядра) и нарушаются там при входе и выходе (фаза ПКП, K для ядра). Земное ядро ​​действует как линза для фаз ПКП, приводя к фокальному кругу примерно в 145 ° от эпицентра . Поскольку земное ядро ​​из-за этого эффекта отклоняет все прямые P-фазы на расстояние от 100 ° до 145 °, здесь образуется кольцевая так называемая тень. В этой тени можно измерить другие ядерные фазы, например фазу PKiKP, которая отражается от внутреннего ядра Земли. Отражения, наблюдаемые на внешней и внутренней границах сердечника, показывают, что импеданс там резко изменяется на расстоянии меньше одной длины волны. Сейсмическая фаза PKP, проходящая через внутреннее ядро, отличающаяся преломлением от фазы PKP, проходящей мимо внутреннего ядра, привела к ее открытию в 1936 году датским сейсмологом Инге Леманн .
  • Поскольку жидкости не обладают сопротивлением сдвигу, поперечные волны не могут распространяться во внешнем ядре. На границе сердцевина-оболочка поперечные волны частично отражаются обратно в оболочку (SS) и частично преобразуются в волны сжатия в сердцевине (например, SKS). И наоборот, на границе между внешним и внутренним ядром Земли волны сжатия также преобразуются в волны сдвига, которые затем распространяются во внутреннем ядре медленнее, чем волны сжатия. Когда такие поперечные волны (например, PKJKP) наблюдались во внутреннем ядре (исходя из графика времени прихода в зависимости от местоположения), это усиливало подозрение, что внутреннее ядро ​​Земли было твердым.
  • Суперротация : волны землетрясений от разных землетрясений из одного и того же места происхождения, которые проходят через ядро ​​Земли, все более и более отклоняются в ядре Земли с увеличением временного интервала (разные точки прихода на противоположной стороне Земли). Различия в прогибе, скорее всего, связаны с неоднородностями внутреннего твердого сердечника, которые меняют свое положение в результате несколько более быстрого вращения сердечника. Эти анализы показывают, что внутреннее ядро ​​Земли вращается на 0,3–0,5 градуса в год быстрее, чем мантия и кора Земли. При этом он делает дополнительный оборот примерно за 900 лет. Энергия для этого предположительно обеспечивается электромагнитными силами геодинамоса во внешнем ядре Земли.

Возраст и нерешенные проблемы

Жидкое ядро ​​Земли предположительно существовало вскоре после того, как Земля дегазировала и дифференцировалась 4,45 миллиарда лет назад. Существует несколько модельных расчетов с разными начальными схемами охлаждения и, следовательно, образования твердого внутреннего ядра; новые модели предполагают возраст около одного миллиарда лет (± 0,5), в то время как более старые модели оценивают от двух до четырех миллиардов лет. Степень, в которой процессы радиоактивного распада и их тепловая энергия играют роль для ядра Земли, можно только приблизительно оценить из-за неопределенной пропорции распадающихся нуклидов в ядре Земли. С геохимической точки зрения кажется возможным, что в ядре Земли существует низкое содержание (5 частей на миллион) калия . Степень, в которой происходят процессы конвекции во внутреннем ядре Земли , также неясна, но по текущим оценкам маловероятна. Такие оценки также сильно зависят от предполагаемого возраста твердого внутреннего ядра и его точного состава.

Источник