• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Jądro Ziemi

    Przeczytaj także...
    Rozszczepienie jądra atomowego to przemiana jądrowa polegająca na rozpadzie jądra na dwa (rzadziej na więcej) fragmenty o zbliżonych masach. Zjawisku towarzyszy emisja neutronów, a także kwantów gamma, które unoszą znaczne ilości energii. Ponieważ jądra ulegające rozszczepieniu zwykle są jądrami ciężkimi, które posiadają więcej neutronów niż protonów, obydwa fragmenty powstałe w rozszczepieniu są jądrami neutrono-nadmiarowymi. Nadmiar neutronów jest z nich emitowany podczas aktu rozszczepienia (neutrony natychmiastowe) lub z pewnym opóźnieniem (neutrony opóźnione).Nikiel (Ni, łac. niccolum) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Został odkryty w roku 1751 przez szwedzkiego chemika, Axela Cronstedta. W 1804 r. otrzymano go po raz pierwszy w stanie czystym. Przed naszą erą był używany w stopach z miedzią i cynkiem.
    Trzęsienie ziemi – gwałtowne rozładowanie naprężeń nagromadzonych w skorupie ziemskiej, w wyniku przejściowego zablokowania ruchu warstw skalnych poruszających się wzdłuż linii uskoku. Uwalniająca się przy tym energia w około 20-30% rozchodzi się w postaci fal sejsmicznych, z których część dociera na powierzchnię Ziemi w postaci niszczących fal powierzchniowych.
    Budowa wnętrza Ziemi

    Jądro Ziemi (barysfera, nife) – wewnętrzna część Ziemi.

    Hipotezy o jego budowie i cechach fizyczno-chemicznych opierają się głównie na badaniu rozchodzenia się fal sejsmicznych podczas trzęsień ziemi.

    Zgodnie z powszechnie przyjętymi poglądami jądro Ziemi jest kulą o promieniu 3470 km, masie 1,85·10  kg i gęstości 9,6–18,5 g/cm³. Tworzy je stop niklu (Ni) i żelaza (Fe) (stąd dawniej używane określenie nife), być może z domieszką pierwiastków lekkich – krzemu, siarki i potasu. Uważa się, że występują w nim atomy pierwiastków ciężkich w stężeniu większym niż w płaszczu Ziemi.

    Żelazo (Fe, łac. ferrum) – metal z VIII grupy pobocznej o dużym znaczeniu gospodarczym, znane od czasów starożytnych.Gaus (Gs) – jednostka indukcji magnetycznej w układzie CGS (jednostka przejściowo legalna w Układzie SI, ale niezalecana z uwagi na zbieżność symbolu z gigasekundą). Nazwa pochodzi od nazwiska niemieckiego fizyka Karola Gaussa.

    Na podstawie badań sejsmologicznych w obrębie jądra wyróżniono trzy strefy: jądro zewnętrzne (nifesima), jądro wewnętrzne (nife) i położoną między nimi strefę przejściową (tzw. nieciągłość Lehmann).

    Jądro zewnętrzne, o grubości ok. 2080 km, od płaszcza Ziemi oddziela nieciągłość Gutenberga. Jest ono płynne, a jego temperaturę szacuje się na 5500–6500 °C. Jądro ma dużą przewodność elektryczną. W jądrze płynnym występują wielkoskalowe prądy konwekcyjne, unoszące silniej ogrzaną materię znajdującą się bliżej środka Ziemi wyżej (dalej od środka). W wyniku oddalania się od środka unosząca się porcja płynu zachowuje swój moment pędu, co odpowiada temu, że ma coraz mniejszą prędkość obrotową. Odwrotnie dzieje się z chłodniejszą substancją opadającą w kierunku środka Ziemi. Efekt zmiany kierunku ruchu unoszącej się i opadającej substancji można opisać jako efekt siły Coriolisa. A unosząca się i opadająca substancja tworzy wiry w większości kręcące się w płaszczyźnie obrotu Ziemi i w tę samą stronę.

    Konwekcja – proces przekazywania ciepła związany z makroskopowym ruchem materii w gazie, cieczy bądź plazmie, np. powietrzu, wodzie, plazmie gwiazdowej. Czasami przez konwekcję rozumie się również sam ruch materii związany z różnicami temperatur, który prowadzi do przenoszenia ciepła. Ruch ten precyzyjniej nazywa się prądem konwekcyjnym.PMID (ang. PubMed Identifier, PubMed Unique Identifier) – unikatowy identyfikator przypisany do każdego artykułu naukowego bazy PubMed.

    Na skutek wyżej opisanego efektu oraz zmiennej prędkości obrotowej płaszcza ziemskiego, jądro wewnętrzne obraca się z inną prędkością niż płaszcz. Obecnie jądro wewnętrzne obraca się szybciej niż płaszcz Ziemi o około 0,3–0,5 stopnia rocznie.

    Uważa się, że powstające uporządkowane wiry substancji przewodzącej prąd są przyczyną powstawania i utrzymywania pola magnetycznego Ziemi w zjawisku zwanym geodynamem, którego funkcjonowanie wyjaśnia magnetohydrodynamika zjawiskiem zwanym dynamem magnetohydrodynamicznym.

    Uran − gazowy olbrzym, siódma w kolejności od Słońca planeta Układu Słonecznego. Jest także trzecią pod względem wielkości i czwartą pod względem masy planetą naszego systemu. Nazwa planety pochodzi od Uranosa, który był bogiem i uosobieniem nieba w mitologii greckiej (klasyczna greka: Οὐρανός), ojcem Kronosa (Saturna) i dziadkiem Zeusa (Jowisza). Choć jest widoczny gołym okiem, podobnie jak pięć innych planet, umknął uwadze starożytnych obserwatorów ze względu na niską jasność i powolny ruch po sferze niebieskiej. Sir William Herschel ogłosił odkrycie planety w dniu 13 marca 1781, po raz pierwszy w historii nowożytnej rozszerzając znane granice Układu Słonecznego. Uran to również pierwsza planeta odkryta przy pomocy teleskopu.Bilans cieplny – w termodynamice – równanie opisujące sumę procesów cieplnych określonego układu termodynamicznego. W pewnym sensie kompletny zapis bilansu cieplnego jest równoważny sformułowaniu I zasady termodynamiki dla szczególnego przypadku analizowanego układu.

    Jądro wewnętrzne (promień 1250 km), w odróżnieniu od zewnętrznego, wykazuje charakter ciała stałego o dużej sztywności. Odznacza się dużą gęstością, wzrastającą wraz z głębokością (podobnie jak ciśnienie i temperatura).

    Natężenie pola magnetycznego jest znacznie większe w jądrze Ziemi niż na jego powierzchni. Według obliczeń teoretycznych, przeciętne natężenie pola magnetycznego w jądrze zewnętrznym wynosi 25 gausów – 50 razy tyle co na powierzchni Ziemi.

    Strefa przejściowa, zwana powierzchnią Lehmann, o stosunkowo niewielkiej grubości (ok. 140 km), według poglądów części uczonych stanowi strefę stopniowego przechodzenia od fazy ciekłej do stałej. Być może w strefie tej jądro wewnętrzne rozrasta się kosztem jądra zewnętrznego.

    Nieciągłość Gutenberga (Wiecherta-Gutenberga) - strefa rozdzielająca płaszcz ziemski (sima) i jądro Ziemi (nife) na głębokości ok. 2900 km. Charakteryzuje ją zanik fal poprzecznych (które nie przechodzą przez jądro Ziemi), gwałtowny spadek prędkości fal podłużnych i skokowy wzrost gęstości materii.Monokryształ – materiał będący w całości jednym kryształem (np. kryształ cukru, soli, półprzewodnika). Monokryształ może zawierać w całej swej objętości niewielką ilość defektów tejże struktury, a jego zewnętrzna forma nie musi odzwierciedlać struktury krystalicznej.

    Alternatywne hipotezy[]

    Dawniej uważano, że jądro wewnętrzne może tworzyć żelazny monokryształ. Istnieje również koncepcja georeaktora, zaproponowana przez geochemika J. Marvina Herdona, mówiąca, że w centrum wewnętrznego jądra Ziemi znajduje się uran tworzący naturalny reaktor jądrowy, w którym uran ulega rozszczepieniu w reakcji łańcuchowej. Hipoteza ta budzi jednak wiele kontrowersji i nie jest uznawana przez geofizykę, choć niewątpliwym jest, że uran i inne radioaktywne jądra rozpadają się, wydzielając ciepło i dając tym samym istotny wkład do bilansu cieplnego wnętrza Ziemi. Jest to jednak rozpad spontaniczny związany z nietrwałością ciężkich jąder, a nie wynik reakcji łańcuchowej.

    Powierzchnia nieciągłości Lehmann – powierzchnia nieciągłości w jądrze Ziemi (barysferze) oddzielająca jądro wewnętrzne od zewnętrznego na głębokości około 5100 km.Efekt Coriolisa – efekt występujący w obracających się układach odniesienia. Dla obserwatora pozostającego w takim układzie objawia się zakrzywieniem toru ciał poruszających się wewnątrz niego. Zakrzywienie to zdaje się być wywołane jakąś siłą, tak zwaną siłą Coriolisa. Siła Coriolisa jest pozorna, występującą jedynie w obracających się układach nieinercjalnych. Dla zewnętrznego obserwatora siła ta nie istnieje. Dla niego to układ zmienia położenie, a poruszające się ciało zachowuje swój stan ruchu zgodnie z I zasadą dynamiki.

    Przypisy

    1. S. Anzellini, A. Dewaele, M. Mezouar, P. Loubeyre, G. Morard. Melting of Iron at Earth’s Inner Core Boundary Based on Fast X-ray Diffraction. „Science”. 340 n (6131), s. 464-466, 2013. DOI: 10.1126/science.1233514. PMID: 23620049. 
    2. Moon and distant quasars facilitate first measurement of magnetic field in Earth’s core. W: Astronomy Magazine [on-line]. 2010-12-20. [dostęp 2015-01-29].
    3. Herndon,J. Marvin. Feasibility of a Nuclear Fission Reactor at the Center of the Earth as the Energy Source for the Geomagnetic Field. „Journal of Geomagnetism and Geoelectricity”. 45 (5), s. 423-437, 1993. DOI: 10.5636/jgg.45.423. 
    4. Schuiling, R.D.. Is there a Nuclear Reactor at the Center of the Earth?. „Earth Moon Planet”. 99 (1-4), s. 33-49, 2006. DOI: 10.1007/s11038-006-9108-4. 

    Linki zewnętrzne[]

  • Physics Today Bruce Buffett "Earth’s enigmatic inner core"
  • Reaktor jądrowy – urządzenie, w którym przeprowadza się z kontrolowaną szybkością reakcje jądrowe; na obecnym etapie rozwoju nauki i techniki są to przede wszystkim reakcje rozszczepienia jąder atomowych. Reakcje te mają charakter łańcuchowy – produkty reakcji (w tym głównie neutrony) mogą zainicjować kilka następnych. Aby uniknąć lawinowego wzrostu szybkości reakcji, reaktor dzieli się na strefy wypełnione na przemian paliwem, chłodziwem oraz moderatorem, czyli substancją spowalniającą neutrony. Szybkość reakcji kontrolowana jest m.in. przez zmianę wzajemnego położenia lub proporcji tych składników, a także przez wprowadzanie dodatkowych substancji pochłaniających lub spowalniających neutrony, zawartych w tzw. prętach regulacyjnych (służących do normalnej regulacji parametrów reakcji) oraz prętach bezpieczeństwa (stosowanych do awaryjnego wyłączania reaktora). Substancjami używanymi do pochłaniania neutronów termicznych są m.in. bor i kadm, natomiast jako moderatorów używa się m.in. berylu, grafitu, a także wody, pełniącej równocześnie rolę chłodziwa.Teoria Dynama Magnetohydrodynamicznego zwana teorią dynama – teoria opisująca istnienie pola magnetycznego ciał niebieskich, w tym też Ziemi.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Potas (K, łac. kalium) – pierwiastek chemiczny z grupy metali alkalicznych w układzie okresowym i liczbie atomowej 19.
    Jądro atomowe – konglomerat cząstek elementarnych będący centralną częścią atomu zbudowany z jednego lub więcej protonów i neutronów, zwanych nukleonami. Jądro stanowi niewielką część objętości całego atomu, jednak to w jądrze skupiona jest prawie cała masa. Przemiany jądrowe mogą prowadzić do wyzwolenia ogromnych ilości energii. Niewłaściwe ich wykorzystanie może stanowić zagrożenie.
    Ziemia (łac. Terra) − trzecia, licząc od Słońca, a piąta co do wielkości planeta Układu Słonecznego. Pod względem średnicy, masy i gęstości jest to największa planeta skalista Układu Słonecznego.
    Sejsmologia – dział geofizyki zajmujący się badaniem trzęsień ziemi oraz rozchodzenia się fal sejsmicznych wewnątrz Ziemi. Polega ona na tworzeniu sieci informacyjnych opartych na obserwacji generacji fal powstałych wskutek wstrząsów naturalnych górotworu. Obserwując te fale można wyciągnąć wnioski dotyczące budowy wnętrza Ziemi.
    Krzem (Si, łac. silicium) – pierwiastek chemiczny, z grupy półmetali w układzie okresowym. Izotopy stabilne krzemu to Si, Si i Si. Wartościowość: 4 (w większości związków), 5 i 6. Krzem (monokryształy krzemu) jest wykorzystywany powszechnie w przemyśle elektronicznym.
    Magnetohydrodynamika (MHD) lub hydromagnetyka, magnetogazodynamika, magnetoplazmodynamika - akademicka dyscyplina dział mechaniki płynów zajmujący się zagadnieniami związanymi z ruchem płynów przewodzących prąd elektryczny w polu elektromagnetycznym. Szczególnym zainteresowaniem MHD jest oddziaływanie ośrodka i pola magnetycznego.
    DOI (ang. digital object identifier – cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego) – identyfikator dokumentu elektronicznego, który w odróżnieniu od identyfikatorów URL nie zależy od fizycznej lokalizacji dokumentu, lecz jest do niego na stałe przypisany.

    Reklama