Энциклопедия

Ядро земного шара

Ядро занимает 16% земного шара по объему и 31,5% по массе. Его делят в основном на две части: внешнее ядро и внутреннее ядро, или субъядро. Между ними намечают довольно тонкую (около 300 км) промежуточную зону. (В буквенном обозначении внешнее ядро — Е, промежуточная зона — F, субъядро — G.) Поперечные волны сквозь внешнее ядро не проходят, следовательно, оно жидкое. Скорость продольных волн в нем растет с глубиной. В субъядре она постоянна — 11,2 км/с. На некоторых сейсмограммах удалось заметить волны, природу которых объясняют следующим образом. От очага землетрясения шли продольные волны. Дойдя до субъядра, они породили в нем поперечные волны, которые прошли сквозь субъядро, и, дойдя до внешнего ядра, возбудили в нем опять продольные волны. Эти волны и пришли к сейсмографу. Поэтому считают, что субъядро твердое. Диаметр его около 2500 км. Его объем составляет всего лишь 0,8% всего объема Земли, а масса — менее 2%.

Средняя плотность вещества в земном ядре около 11 т/м³. Даже при том огромном давлении, какое господствует в ядре (от 1,4 млн. атм у границы с мантией до 3,7 млн. атм в центре), такую плотность может иметь только металл. Из статьи «Земля — магнит» вы узнаете, что для объяснения того, как появилось и поддерживается магнитное поле Земли, приходится предполагать в ядре большую электропроводность. Все это вместе взятое указывает на металлические свойства ядра.

Уже давно сравнивают состав различных геосфер с составом тех образований, которые падают на Землю из космоса. Такие образования называют метеоритами. Метеориты бывают каменные и железные. Нет сомнения, что их состав близок к составу планет. Поэтому уже давно утвердилось мнение, что земное ядро состоит из железа. Однако против такого взгляда сейчас накопилось много возражений.

Так, например, указывают, что Земля и Луна образовались из одного и того же материала, так что их состав должен быть одинаков. Между тем средняя плотность Луны (3,33 т/м³) говорит о том, что в ней нет большого количества железа. Кроме того, расчеты тепловой истории Земли показали, что, если бы ядро было железное, вся мантия была бы расплавленной или все ядро было твердым.

Поэтому появилась и другая точка зрения: предполагают, что ядро (по крайней мере внешнее) состоит из металлизованных силикатов. Известно, что одно из отличий металлов от неметаллических веществ в том, что в кристалле металла внешние электроны атомов не держатся около своих атомов, а свободно «разгуливают» по всему кристаллу. Доказано, что и у неметаллического вещества чрезвычайно большое давление может оторвать внешние электроны от атомов или молекул и заставить их тоже бегать по всему кристаллу. В этом случае вещество приобретает плотность, электропроводность и другие свойства металла. При расплавлении таких кристаллов металлические свойства сохраняются. Вот такое явление и предполагают для ядра.

Однако эта гипотеза тоже встречает возражения. Главное из них состоит в том, что подавляющее большинство веществ не металлизуется при тех давлениях, какие существуют в земном ядре: для них требуются по крайней мере в десятки раз большие давления.

Состав субъядра неизвестен. Можно думать, что оно состоит из того же материала, что и внешнее ядро, но здесь давление повысило точку плавления настолько, что состав остался нерасплавленным. Есть, однако, и доводы в пользу того, что внешнее ядро силикатное, а субъядро — железное.