О ядре Земли

 11-06-2013 09:20 (ссылка) Сергей Брюшинкин Блог МОЙ МИР
Глобальная аномалия
Что происходит с Землёй? Геофизики стыдливо, подобно страусу, прячут голову в песок…
Теперь самое время вспомнить статью «О динамике земного ядра». Что-то не видно реакции на её опубликование,  а жаль. По сути, она ставит крест на существующей парадигме в геофизике.
 
vit62 пишетЯ не помню кто, но кто-то писал о своём видении строения Земли, искал этот топик, но тщетно… Вот попалась интересная статья на эту тему, по моему она объясняет многое в сейсмотектонических «происшествиях» последнего времени.
Ряд исследований последних лет показал аномальные свойства земного ядра, заставив геофизиков усомниться в верности устоявшихся о нём представлений. Объяснить загадки центральной части планеты попробовала группа учёных из Франции. Но для этого ей пришлось объявить: внутреннее ядро — структура намного более динамичная, нежели кто-либо мог предположить.
Ядро Земли разделено на две части — жидкую внешнюю и твёрдую внутреннюю. Обе содержат преимущественно железо, с добавкой никеля, кремния и небольшого количества иных элементов.
О характеристиках обеих частей можно судить по прохождению через них сейсмических колебаний от крупных землетрясений. Именно так было установлено, что волны, пересекающие восточную часть ядра, бегут быстрее, чем на западной его стороне, что выглядит, по меньшей мере, странным.
 
Наличие твёрдого ядра Земли было надёжно подтверждено в 2005 году. Пару лет назад учёные обосновали любопытное предположение о типе кристаллической структуры внутреннего ядра и оценили температуру его в древности, а значит, и темп остывания, скорость кристаллизации и наращивания его диаметра и массы (иллюстрация с сайта scienceahead.com).
Кроме того, на границе двух частей ядра обнаружился 250-километровый слой жидкости повышенной плотности. Вместе с тем, если постоянно растущее твёрдое ядро забирает из расплава тяжёлые элементы, остаток в прилегающих слоях должен содержать больше элементов лёгких, нежели другие уровни жидкого ядра, стало быть, оказаться менее плотным.
Так возникает противоречие, требующее объяснения. Ведь классические модели предполагают, что внутреннее ядро нашей планеты – образование симметричное, однородное и практически стабильное, разве что медленно растущее за счёт застывания вещества внешнего ядра.
Состыковать все наблюдения в цельную картину помогло нынешнее предположение, выдвинутое группой исследователей из университетов Жозефа Фурье (Universit; Joseph Fourier) и Лиона (Universit; de Lyon). Учёные утверждают, что внутреннее ядро Земли постоянно кристаллизуется на западе и плавится на востоке.
 
Геометрический центр внутреннего ядра O немного сдвинут относительно центра Земли C на величину ;, которая была бы равна нулю, если бы строение ядра было более равномерным, а само ядро – симметричным. Сдвиг приводит к тому, что части ядра на западе и востоке обладают немного разной температурой (градиент серого на рисунке).
А это, в свою очередь, ведёт к односторонним плавлению и кристаллизации и приводит в движение всю массу ядра со скоростью V. Пунктир – идеальное положение внутреннего ядра в отсутствие градиентов плотности и температуры (иллюстрация Thierry Alboussi;re et al./Nature).
Вся масса внутреннего ядра медленно смещается от западной стороны к восточной, где разрушающееся твёрдое вещество пополняет состав жидкой оболочки. На западе, соответственно, дело обстоит обратным образом.
Всё это напоминает бесконечную бегущую дорожку, движущуюся со скоростью 1,5 сантиметра в год. С таким темпом внутреннее ядро перерабатывает себя полностью за 100 миллионов лет, — говорят учёные.
Удивительный механизм постоянного обновления ядра объясняет и плотную жидкую прослойку на границе двух ядер, ведь она рождается из более плотного материала самой сердцевины планеты.
 
Авторы новой гипотезы провели серию экспериментов с прозрачным баком, наполненным водным солевым раствором, в который с двух сторон подавался тоже солевой раствор, но большей и меньшей концентрации, смешанный с красителем.
Анализ градиентов концентрации (цветные рисунки, проценты на метр) по горизонтали и вертикали, вместе с образованием ровного слоя повышенной плотности, убедил учёных, что аналогичным образом вокруг внутреннего ядра планеты может образовываться выделенный слой жидкости, обогащённой тяжёлыми элементами (иллюстрация Thierry Alboussi;re et al./Nature).
Ну а разница в соотношении лёгких и тяжёлых элементов на западе и востоке ядра закономерно приводит и к разнице скоростей сейсмических волн, которую учёные и наблюдают. (Все детали работы французы изложили в Nature.)
Современная наука гласит: когда-то всё ядро планеты было жидким. Возраст внутреннего твёрдого ядра оценивается в 2-4 миллиарда лет, в то время как самой Земле — 4,54 млрд.
Ранее учёные предполагали, что процесс застывания и роста самой сердцевины нашего мира шёл, да и сейчас идёт практически симметрично. Новая же версияпоказывает: что-то давным-давно нарушило эту симметрию.
 
Сдвиг внутреннего ядра помещает две его противоположные половинки выше и ниже адиабаты, то есть линии, отмечающей сбалансированную «энергетическую границу» между слоями. Соответственно, одно полушарие твёрдого ядра оказывается в зоне плавления, второе – в зоне кристаллизации.
При рассмотрении температур этих процессов следует также учитывать, что на разных глубинах и давление отличается. T – температура. На шкале r показано отклонение положения восточной и западной поверхностей ядра относительно геометрически правильной сферы (иллюстрация Thierry Alboussi;re et al./Nature).
Скорость омоложения твёрдого ядра, утверждают французы, в 10-100 раз превышает скорость роста его диаметра, а это значит, что с кристаллизующегося бока оно должно усваивать железо из окружающей жидкости быстрее, чем теряет этот элемент с противоположной стороны.
Столь мощные процессы затвердевания и плавления, очевидно, не могут не сказаться на конвективных потоках в ядре внешнем. А значит, они затрагивают и планетарную динамо-машину, и земное магнитное поле, и поведение мантии, и движение материков.
Не тут ли кроется разгадка несовпадения скорости вращения ядра и остальной планеты и путь к объяснению ускоряющегося сдвига магнитных полюсов?
Питер Ольсон (Peter Olson) из университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University), не принимавший участия в новом исследовании, отмечает, что предложенная модель ядра гораздо проще объясняет его загадки, нежели прежние гипотезы.
Последние, к примеру, выстраивают обратную цепочку воздействия: от неравномерностей в движении вещества мантии к неравномерностям в потоках внешнего ядра и через них — к аномалиям в распределении вещества в ядре внутреннем. Впрочем, оба варианта вовсе не исключают друг друга, а вполне могут оказаться дополняющими.

    11 сентября 2010, 12:31

Итак, модели ядра с центральносимметричным расположением ядра нанесён нокаутирующий удар. Что же могло стать причиной такого смещения ядра относительно центра Земли. Первое, что приходит в голову – это внешний удар, создавший такую асимметрию. Такой вариант рассматривался в работе Владимира Леоновича, вот фрагмент из неё.
 
Загадка инверсий магнитного поля Земли
Владимир ЛеоновичФормирование магнитного поля Земли
Рассмотренные естественные источники создают осе симметричные магнитные поля. Создать существующую ситуацию, в которой магнитный полюс не совпадает с осью вращения Земли, позволяет, при некоторых условиях, отличительное свойство постоянных магнитов. Для этого магнитные породы, предварительно намагниченные полем вращения, должны затем изменить свое положение относительно оси симметрии.
Вариантов такого перемещения совсем немного.
Вариант с тектоническими плитами подробнейшим образом описан во многих публикациях. Эта теория содержит как сомнительные произвольные допущения, так и белые пятна. Плиты, несомненно, есть; и они, несомненно, перемещаются. Однако, авторы теории приписывают им непозволительную резвость, ни чуть не утруждаясь объяснением причин их глобальных рейдов. Теоретики явно не замечают, что безграничное пространство перемещения плит все-таки ограничено своими размерами. Тектонические плиты – это не айсберги, а если и айсберги, то айсберги, которые полностью заполняют предоставленное пространство. А в таких условиях перемещающийся континент должен крушить все на своем широком пути, как ледокол, ведь другие тектонические плиты раздвинуться не могут. Некуда.
Обоснованная критика этой теории заняла бы много места, поэтому просто рассмотрим альтернативный вариант, в котором, кстати, обосновывается возникновение тектонических плит. Речь о неоднократных столкновениях Земли с очень большими космическими объектами.
Учитывая известное нам прошлое Солнечной системы, зафиксированное внешним обликом Луны и других космических объектов, вполне естественно предположить, что поворот оси мог произойти в результате столкновения с достаточно крупным космическим телом. Но современная геоморфология полностью исключает космическое столкновение такого масштаба (так называемый катастрофический вариант). Аргументом для такой позиции служат теоретические расчеты, которые были произведены для малых метеоритов, но совершенно по другому поводу, и примененные к большим объектам. По этим расчетам определено,  какое количество тепла выделяется при торможении и испарении в атмосфере Земли одного грамма вещества метеорита. Обычным недостатком подобных расчетов является отсутствие сведений о границе применяемости. Прямое умножение массы многотонного астероида на удельное выделение энергии, рассчитанное для полного сгорания метеорита, приводит к чудовищной ошибке. Дело в том, что чем больше астероид, тем меньшая его часть принимает участие в процессе тепловых превращений, и все большая – в чисто кинетическом обмене моментами, т.к. крупный астероид только немного обгорает в атмосфере Земли.
В пользу предположения о гигантском столкновении свидетельствуют, кроме того, следующие факты.
Подавляющее большинство планет вращается в плоскостях, близких к плоскости эклиптики.
Практически все спутники планет обращаются вокруг своих планет в плоскостях близких к плоскости их экватора. Это правило соблюдается даже для «лежащего» Урана.
Наклон плоскости орбиты Луны к плоскости эклиптики составляет чуть больше 5;. Этот наклон, с учетом допустимых отклонений, и определяет неизвестную нам начальную ориентацию плоскости вращения Земли.
За счет внутренних сил планеты изменить направление момента вращения невозможно. Значит, аномальный наклон земной оси мог произойти только в результате космического столкновения.  Такое столкновение не могло не оставить заметного следа. Место падения астероида легко определяется, это Таримская котловина. Направление удара – почти точно по меридиану с севера на юг. Результатом этого столкновения является создание Гималаев и Тибетского нагорья,- это по направлению удара. И образование гор Тянь-Шаня, — в противоположном направлении. Географический облик перечисленных объектов не вызывает сомнений в их катастрофическом происхождении.
Итак, первым результатом анализа  исходных данных является вывод, что магнитное поле Земли это суперпозиция полей вращения всех типов и поля постоянного магнита, созданного либо сдвинутыми участками земной коры, либо всею Землей, повернутой как целое. А, скорее всего, реализованы оба варианта. Всякое изменение любой из двух составляющих общего поля по амплитуде будет вызывать изменение этого общего поля, но уже не только по амплитуде, но и по направлению, как результат векторного сложения. В простейшем случае это будет возвратно-поступательное движение. Однако, если   постоянное магнитное поле само будет изменяться и перемещаться по каким-либо причинам, то движение магнитного полюса окажется более сложным.
Вид на Таримскую впадину из космоса

 
Таримская впадина расположена между горными массивами Тянь-Шаня, Куньлуньшаня, Аркиншаня и Памирским нагорьем. Площадь ее – около 530 000 кв. км. Она является самой большой континентальной впадиной не только Китая, но и во всем мире. Будучи окруженной со всех сторон горами, впадина имеет исключительно сухой климат. Впадина имеет типично циклическое строение: внешний пояс – это полоса из гравия и гальки Гоби, затем идет полоса оазисов и внутри – пустыня.

Я не случайно привёл это фото и информацию о размерах впадины. Да если это был метеорит, то гигантский метеорит, несколько сотен километров в диаметре. Он, конечно мог вызвать описанные явления, в том числе и инверсию, что способны вызвать и меньшие объекты.

Но какое это может иметь отношение к происходящим ныне явлениям. Ведь на протяжении последних пяти тысяч лет ничего подобного на Земле не наблюдалось.
Это станет предметом нашего рассмотрения в следующем разделе.



 

Метки: глобальная аномалия

Комментарии
Сокращённый вариант. Копировал Виктор Дмитриевич Перепёлкин