Википедија

Unutrašnje jezgro Zemlje

најдубљи геолошки слој Земље

Unutrašnje jezgro (barisfera) se prostire na dubini između 5.100-6.371 km, i nalazi se u specifičnom čvrstom stanju imajući u vidu činjenicu da tela u tečnom stanju izložena visokim temperaturama i pritiscima - prelaze u čvrstu materiju.[1]

Presek Zemlje i atmosfere.

Zemljino jezgro je središnji deo Zemljine unutrašnjosti koje je izgrađeno od tečnog spoljnog dela i čvrstog unutrašnjeg dela. Na osnovu astronomskih podataka (meteora) zaključilo se da je jezgro metalno i to najvećim delom gvožđevito, dok su nikl i nemetali kiseonik, silicijum i sumpor neznatno prisutni.

Kroz jezgro prolaze samo primarni seizmički talasi. Sekundarni seizmički talasi (koji se od primarnih razlikuju i po tome što ne prolaze kroz tečnu materiju) ne prolaze kroz jezgro što se vidi po zoni senke koja je znatno veća od zone senke primarnih talasa.

Gvozdeno jezgro Zemlje u stvari ima formu kristala, a okružuje ga vrela tečnost, tvrde naučnici. Novo merenje izvršeno je pomoću X-zraka, kojima su bombardovani uzorci gvožđa podvrgnuti ogromnim pritiscima, kako bi se ispitao način formiranja i topljenja kristala gvožđa.

Ne postoje uzorci Zemljinog jezgra koji su dostupni za direktno merenje, kao što postoje za Zemljin omotač.[2] Informacije o Zemljinom jezgru uglavnom potiču iz analize seizmičkih talasa i Zemljinog magnetnog polja.[3] Veruje se da je unutrašnje jezgro sastavljeno od legure gvožđa i nikla sa nekim drugim elementima. Temperatura na površini unutrašnjeg jezgra se procenjuje na približno 5.700 K (5.430 °C; 9.800 °F), što je otprilike temperatura na površini Sunca.[4]

Naučna istorija uredi

Danski seizmolog Inge Leman je otkrio da Zemlja ima čvrsto unutrašnje jezgro različito od njenog rastopljenog spoljašnjeg jezgra 1936. godine.[5][6] Ona je izvela zaključak o njegovom prisustvu proučavajući seizmograme zemljotresa na Novom Zelandu. Ona je primetila da se seizmički talasi odbijaju od granice unutrašnjeg jezgra i da se mogu detektovati osetljivim seizmografima na površini Zemlje. Inge je zaključila da unutrašnje jezgro ima radijus od 1400 km, što nije daleko od trenutno prihvaćene vrednosti od 1221 km.[7][8][9] Godine 1938, Beno Gutenberg i Čarls Rihter analizirali su obimniji skup podataka i procenili debljinu spoljašnjeg jezgra na 1950 km sa strmim, ali kontinuiranim prelazom debljine 300 km u unutrašnje jezgro; što podrazumeva radijus između 1230 i 1530 km za unutrašnje jezgro.[10]‍:p.372

Nekoliko godina kasnije, 1940. godine, postojala je hipoteza da je ovo unutrašnje jezgro napravljeno od čvrstog gvožđa. Godine 1952. Frensis Birč je objavio detaljnu analizu dostupnih podataka i zaključio da je unutrašnje jezgro verovatno kristalno gvožđe.[11]

Granica između unutrašnjeg i spoljašnjeg jezgra se ponekad naziva „Lemanov diskontinuitet“,[12] iako se naziv obično odnosi na jedan drugi diskontinuitet. Predloženo je ime „Bulen“ ili „Leman-Bulenov diskontinuitet“, po Kitu Edvardu Bulenu,[13] ali se čini da je njegova upotreba retka. Krutost unutrašnjeg jezgra potvrđena je 1971. godine.[14]

Adam Džievonski i Džejms Friman Gilbert su ustanovili da su merenja normalnih oblika vibracija Zemlje izazvanih velikim zemljotresima u skladu sa tečnim spoljnim jezgrom.[15] Godine 2005, otkriveni su smičući talasi koji prolaze kroz unutrašnje jezgro; ove tvrdnje su u početku bile kontroverzne, ali sada dobijaju prihvatanje.[16]

Fizička svojstva uredi

Brzina seizmičkog talasa uredi

Brzina S talasa u jezgru glatko varira od oko 3,7 km/s u centru do oko 3,5 km/s na površini. To je znatno manje od brzine S talasa u donjoj kori (oko 4,5 km/s) i manje od polovine brzine u dubokom omotaču, neposredno iznad spoljašnjeg jezgra (oko 7,3 km/s).[4]‍:fig.2

Brzina P-talasa u jezgru takođe glatko varira kroz unutrašnje jezgro, od oko 11,4 km/s u centru do oko 11,1 km/s na površini. Zatim brzina naglo opada na granici unutrašnje-spoljašnje jezgro na oko 10,4 km/s.[4]‍:fig.2

Veličina i oblik uredi

Na osnovu seizmičkih podataka, procenjuje se da unutrašnje jezgro ima oko 1221 km u radijusu (2442 km u prečniku),[4] što je oko 19% poluprečnika Zemlje i 70% poluprečnika Meseca.

Njegova zapremina je oko 7,6 milijardi kubnih km (7.6 × 1018 m³), što je oko 1⁄140 (0,7%) zapremine cele Zemlje.

Veruje se da je njegov oblik blizak sputanom elipsoidu okretanja, poput površine Zemlje, samo što je sferičniji: procenjeno je da je spljoštenje f između 1⁄400 i 1⁄416;[17]‍:f.2 što znači da je radijus duž Zemljine ose procenjen na oko 3 km kraći od poluprečnika na ekvatoru. U poređenju s tim, spljoštenost Zemlje u celini je blizu 1⁄300, a polarni poluprečnik je 21 km kraći od ekvatorijalnog.

Pritisak i gravitacija uredi

Pritisak u unutrašnjem jezgru Zemlje je nešto veći nego što je na granici između spoljašnjeg i unutrašnjeg jezgra: kreće se od oko 330 do 360 GPa (3.300.000 do 3.600.000 atm).[4][18][19]

Ubrzanje gravitacije na površini unutrašnjeg jezgra može se izračunati da je 4,3 m/s2;[20] što je manje od polovine vrednosti na površini Zemlje (9,8 m/s2).

Gustina i masa uredi

Veruje se da gustina unutrašnjeg jezgra glatko varira od oko 13,0 kg/L (= g/cm³ = t/m³) u centru do oko 12,8 kg/L na površini. Kao što se dešava sa drugim osobinama materijala, gustina na toj površini naglo opada: veruje se da je tečnost neposredno iznad unutrašnjeg jezgra znatno manje gustoće, oko 12,1 kg/L.[4] Poređenja radi, prosečna gustina u gornjih 100 km Zemlje je oko 3,4 kg/L.

Ta gustina podrazumeva masu od oko 1023 kg za unutrašnje jezgro, što je 1⁄60 (1,7%) mase cele Zemlje.

Temperatura uredi

Temperatura unutrašnjeg jezgra može se proceniti iz temperature topljenja nečistog gvožđa pri pritisku pod kojim se gvožđe nalazi na granici unutrašnjeg jezgra (oko 330 GPa). Iz ovih razmatranja, 2002. D. Alfe i drugi su procenili njegovu temperaturu na između 5.400 K (5.100 °C; 9.300 °F) i 5.700 K (5.400 °C; 9.800 °F).[4] Međutim, 2013. S. Anzelini i drugi su eksperimentalno dobili znatno višu temperaturu za tačku topljenja gvožđa, 6230 ± 500 K.[21]

Gvožđe može biti čvrsto na tako visokim temperaturama samo zato što se njegova temperatura topljenja dramatično povećava pri pritiscima te veličine (videti Klauzijus-Klapejronovu relaciju).[22][23]

Reference uredi

  1. ^ Brady, B.H.G.; Brown, E.T. (1999). Rock Mechanics For Underground Mining. Kluwer Academic Publishers. 
  2. ^ „Earth's Interior”. National Geographic. Pristupljeno 17. 11. 2021. 
  3. ^ Allègre, Claude J.; Manhès, Gérard; Göpel, Christa (april 1995). „The age of the Earth”. Geochimica et Cosmochimica Acta. 59 (8): 1445—1456. Bibcode:1995GeCoA..59.1445A. ISSN 0016-7037. doi:10.1016/0016-7037(95)00054-4. 
  4. ^ a b v g d đ e Alfè, D.; Gillan, M.J.; Price, G.D. (2007). „Temperature and composition of the Earth's core”. Contemporary Physics. 48 (2): 63—80. S2CID 6347417. doi:10.1080/00107510701529653. 
  5. ^ Mathez, Edmond A., ur. (2000). Earth: Inside and out. American Museum of Natural History. 
  6. ^ Lehmann, Inge (2008). „Discoverer of the Earth's inner core”. Earth Inside Out. Curriculum Collection. American Museum of National History. Pristupljeno 2019-04-07. 
  7. ^ Lehmann, Inge (1936). „P′”. Publications du Bureau central séisismologique international. Série A: Travaux scientfiques. fascicule 14. str. 87—115. 
  8. ^ Lehmann, Inge (1987). „Seismology in the days of old”. Eos, Transactions American Geophysical Union. 68 (3): 33—35. doi:10.1029/EO068i003p00033-02. 
  9. ^ Bolt, Bruce A.; Hjortenberg, Erik (1994). „Memorial essay: Inge Lehmann (1888–1993)”. Bulletin of the Seismological Society of America (obituary). 84 (1): 229—233. 
  10. ^ Richter, Gutenberg C.F. (1938). „P′ and the Earth's Core”. Geophysical Supplements to the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 4 (5): 363—372. doi:10.1111/j.1365-246X.1938.tb01761.x  . 
  11. ^ Birch, Francis (1952). „Elasticity and constitution of the Earth's interior”. Journal of Geophysical Research. 57 (2): 227—286. Bibcode:1952JGR....57..227B. doi:10.1029/JZ057i002p00227. 
  12. ^ Krebs, Robert E. (2003). The Basics of Earth Science. Greenwood Publishing Company. ISBN 978-0-313-31930-3. 
  13. ^ Mihai, Andrei (2021-02-02). „The Thinnest Layer of the Earth”. ZME Science. Pristupljeno 17. 11. 2021. 
  14. ^ Lee, William H.K.; Kanamori, Hiroo; Jennings, Paul C.; Kisslinger, Carl, ur. (2002). International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology. part A. Academic Press. str. 926. ISBN 978-0-12-440652-0. 
  15. ^ Dziewoński, A.M.; Gilbert, F. Gilbert (1971-12-24). „Solidity of the inner core of the Earth inferred from normal mode observations”. Nature. 234 (5330): 465—466. Bibcode:1971Natur.234..465D. S2CID 4148182. doi:10.1038/234465a0. 
  16. ^ Britt, Robert Roy (2005-04-14). „Finally, a solid look at Earth's core”. LiveScience. Pristupljeno 2007-05-22. 
  17. ^ Denis, C.; Rogister, Y.; Amalvict, M.; Delire, C.; Denis, A. İbrahim; Munhoven, G. (1997). „Hydrostatic flattening, core structure, and translational mode of the inner core”. Physics of the Earth and Planetary Interiors. 99 (3–4): 195—206. doi:10.1016/S0031-9201(96)03219-0. 
  18. ^ Lide, David R., ur. (2006—2007). CRC Handbook of Chemistry and Physics (87th izd.). str. j14—j13. Arhivirano iz originala 2017-07-24. g. Pristupljeno 2006-12-04. 
  19. ^ Dziewoński, Adam M.; Anderson, Don L. (1981). „Preliminary reference Earth model”. Physics of the Earth and Planetary Interiors. 25 (4): 297—356. Bibcode:1981PEPI...25..297D. doi:10.1016/0031-9201(81)90046-7. 
  20. ^ Souriau, Annie; Souriau, Marc (1989). „Ellipticity and density at the inner core boundary from subcritical PKiKP and PcP data”. Geophysical Journal International. 98 (1): 39—54. doi:10.1111/j.1365-246X.1989.tb05512.x. 
  21. ^ Anzellini, S.; Dewaele, A.; Mezouar, M.; Loubeyre, P.; Morard, G. (2013). „Melting of iron at Earth's inner core boundary based on fast X-ray diffraction”. Science. 340 (6136): 464—466. Bibcode:2013Sci...340..464A. PMID 23620049. S2CID 31604508. doi:10.1126/science.1233514.  Nepoznati parametar |name-list-style= ignorisan (pomoć)
  22. ^ Aitta, Anneli (2006-12-01). „Iron melting curve with a tricritical point”. Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment. 2006 (12): 12015—12030. Bibcode:2006JSMTE..12..015A. S2CID 119470433. arXiv:cond-mat/0701283  . doi:10.1088/1742-5468/2006/12/P12015. 
  23. ^ Aitta, Anneli (2008-07-01). „Light matter in the core of the Earth: Its identity, quantity and temperature using tricritical phenomena”. arXiv:0807.0187  . 

Literatura uredi

  • Brady, B.H.G.; Brown, E.T. (1999). Rock Mechanics For Underground Mining. Kluwer Academic Publishers. 
  • Tkalčić, Hrvoje (mart 2015). „Complex inner core of the Earth: The last frontier of global seismology”. Reviews of Geophysics. 53 (1): 59—94. doi:10.1002/2014RG000469  . 
  • Tackley, Paul J.; Xie, Shunxing; Nakagawa, Takashi; Hernlund, John W. (2005), „Numerical and laboratory studies of mantle convection: Philosophy, accomplishments, and thermochemical structure and evolution”, Earth's Deep Mantle: Structure, Composition, and Evolution (na jeziku: engleski), American Geophysical Union, 160, str. 83—99, Bibcode:2005GMS...160...83T, ISBN 9780875904252, doi:10.1029/160gm07 
  • Ismail-Zadeh, Alik; Tackley, Paul J. (2010). Computational methods for geodynamics. Cambridge University Press. ISBN 9780521867672. 
  • Jolivet, Laurent; Nataf, Henri-Claude; Aubouin, Jean (1998). Geodynamics. Taylor & Francis. ISBN 9789058092205. 
  • Turcotte, D.; Schubert, G. (2002). Geodynamics (2nd izd.). New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-66186-7. 

Spoljašnje veze uredi

 
Unutrašnje jezgro Zemlje na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Унутрашње_језгро_Земље&oldid=27573009”