A Föld magja két rétegből áll, amelyek között határzóna található: a mag külső folyadékhéja eléri a 2266 kilométer vastagságot, alatta egy hatalmas, sűrű mag található, amelynek átmérője a becslések szerint eléri az 1300 km-t. Átmeneti zóna nem egyenletes vastagságú és fokozatosan megkeményedik, és a belső magba fordul. A felső réteg felszínén a hőmérséklet 5960 Celsius-fok körül mozog, bár ez az adat hozzávetőlegesnek tekinthető.

A külső mag hozzávetőleges összetétele és meghatározásának módszerei

Még a földmag külső rétegének összetételéről is nagyon keveset tudunk, mivel nem lehet mintát venni a vizsgálathoz. A bolygónk külső magját alkotó fő elemek a vas és a nikkel. A tudósok a meteoritok összetételének elemzése eredményeként jutottak erre a hipotézisre, mivel az űrből származó vándorok aszteroidák és más bolygók magjának töredékei.

Mindazonáltal a meteoritok nem tekinthetők abszolút azonosnak a tekintetben kémiai összetétel, mivel az eredeti kozmikus testek sokkal kisebbek voltak, mint a Föld. Sok kutatás után a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a nukleáris anyag folyékony része erősen hígított más elemekkel, beleértve a ként. Ez magyarázza kisebb sűrűségét, mint a vas-nikkel ötvözeteké.

Mi történik a bolygó külső magjában?

A mag külső felülete a köpeny határán heterogén. A tudósok azt sugallják, hogy különböző vastagságúak, egyfajta belső domborművet képezve. Ez a heterogén mély anyagok állandó keveredésével magyarázható. Kémiai összetételükben és sűrűségükben is különböznek egymástól, így a mag és a köpeny közötti határ vastagsága 150-350 km között változhat.

A korábbi évek tudományos-fantasztikus írói műveikben mély barlangokon és földalatti járatokon keresztül a Föld középpontjába vezető utat írnak le. Ez tényleg lehetséges? Sajnos a mag felszínén a nyomás meghaladja a 113 millió atmoszférát. Ez azt jelenti, hogy bármelyik barlang szorosan „becsapódott volna”, még a köpeny megközelítésének szakaszában is. Ez megmagyarázza, hogy bolygónkon miért nincsenek legalább 1 km-nél mélyebb barlangok.

Hogyan vizsgáljuk a mag külső rétegét?

A tudósok a szeizmikus tevékenység nyomon követésével megítélhetik, hogyan néz ki a mag, és miből áll. Így például azt találták, hogy a külső és a belső réteg különböző irányokba forog a hatás hatására mágneses mező. A Föld magja tucatnyi megfejtetlen titkot rejt, és új alapvető felfedezésekre vár.

Annak kiszámításához, hogy milyen értékeket ér el a Földön belüli nyomás, amelyet a különböző héjakat alkotó kőzetek súlya okoz, ismernie kell a kőzetek sűrűségét minden mélységben és a gravitációs erő nagyságát is. mélységben egészen a középpontig.

Amint láttuk, a kőzetek sűrűsége a mélységgel növekszik, bár nem egyenletesen. 2,5-től a felszínen körülbelül 100 fokos mélységben eléri a 3,4-et kmés 6.0-ig a 2900-as szinten km a felszín alatt. Itt, a mag határán ugrás figyelhető meg a sűrűség értékében: azonnal eléri a 9,5 értéket (körülbelül), majd ismét egyenletesen növekszik, és a mag közepén eléri a 12,5 értéket (M. S. Molodensky, 1955 szerint ) (lásd a 8. ábrát).

Rizs. 8. A sűrűség változása a Földön belül.

Ami a gravitációt illeti, arról a következők mondhatók el. A gravitáció az az erő, amellyel a Föld minden testet maga felé vonz. Ennek az erőnek a hatására a szabad állapotú testek (például a levegőben) a Földre esnek, vagyis fokozatosan gyorsulva, azaz „gyorsulást” kapnak a Föld közepe felé. A "gravitációs gyorsulás" nagysága kiszámítható. A Föld felszínén a gravitációs gyorsulás megközelítőleg 9,8 m/s 2; a Föld mélyén először enyhén megnövekszik, a mag felszíne közelében elérve a maximumot, majd gyorsan leesik, a Föld középpontjában elérve a nullát (9. ábra). Ez érthető: a földgömb középpontjában található pontot az őt körülvevő összes rész azonos erővel vonzza minden sugár mentén, és a végén az eredő nulla lesz.

Rizs. 9. A gravitációs gyorsulás változása a Földön belül.

Ezzel az információval ki tudjuk számítani egy 1 négyzetméter keresztmetszetű sziklaoszlop tömegét. centiméter, és hossza megegyezik a Föld vagy annak bármely részének sugarával. Ez lesz az a nyomás, amelyet a fedő sziklák súlya gyakorol az elemi platformra (1 négyzetméter cm) a Föld mélyén. A számítások a következő számokhoz vezetnek: a földkéreg „alján”, azaz a sziálhéj tövében (50 mélységben) km) - körülbelül 13 ezer atmoszféra, azaz körülbelül 13 tonna négyzetcentiméterenként; a mag határán - körülbelül 1,4 millió atmoszféra; a Föld közepén - körülbelül 3 millió atmoszféra (10. ábra). Hárommillió atmoszféra megközelítőleg háromezer tonna négyzetcentiméterenként. Ez óriási összeg. Ilyen nyomást még egyetlen laboratóriumnak sem sikerült elérnie.

Rizs. 10. Nyomásváltozások a Föld belsejében.

Térjünk át a hőmérsékletre. A fúrásokban és a bányákban végzett mérések alapján azt találták, hogy a hőmérséklet a mélységgel növekszik, 100 méterenként körülbelül 3°-ot. A hőmérséklet-növekedés hasonló üteme mindenhol, minden kontinensen, de csak a Föld külső részein, annak felszínéhez közel. A mélységgel a „geotermikus gradiens” (a geotermikus gradiens a hőmérséklet változása fokban per centiméterben) nagysága csökken. A kőzetek hővezető képességén alapuló számítások azt mutatják, hogy a földgömb külső részein ismert geotermikus gradiens legfeljebb az első 20. km; Lent a hőmérséklet-emelkedés észrevehetően lelassul. A sziálmembrán alján a hőmérséklet valószínűleg nem haladja meg a 900°-ot; 100 mélységben km - körülbelül 1500°; tovább növekedése még jobban lelassul. Ami a Föld központi részeit, különösen a magját illeti, nagyon nehéz bármit is bizonyossággal közölni velük kapcsolatban. A kérdést tanulmányozó szakértők úgy vélik, hogy a Föld belseje legfeljebb 2-3 ezer fokkal melegszik fel (11. ábra).

Rizs. 11. A hőmérséklet változása a Föld belsejében.

Érdekes lehet összehasonlításképpen felidézni, hogy a Nap közepén a hőmérsékletet 1 millió fokra, a Nap felszínén körülbelül 6000 fokra becsülik. Egy égő villanykörte izzószálát 3000°-ra melegítik fel.

Érdekes adatok állnak rendelkezésre a hőforrások kérdéséről és a földgömb hőkezeléséről. Valamikor úgy tartották, hogy a Föld megtartja a Nap által „örökölt” ráhagyott „ős” hőt, és fokozatosan elveszíti azt, lehűl és térfogata csökken. A radioaktív elemek felfedezése megváltoztatta a korábbi elképzeléseket. Kiderült, hogy a földkérget alkotó kőzetek radioaktív elemeket tartalmaznak, amelyek spontán és folyamatosan hőt bocsátanak ki. Ennek a hőnek a mennyiségét évente körülbelül 6 milliomod kis kalória 1 köbcentiméter kőzetre becsülik, és ahhoz, hogy a Föld felszíne által az űrbe kibocsátott hő teljes felhasználását fedezni lehessen, ugyanerre az elemi kockára van szükség. kőzetből évente csak három tízmilliomodik rész kis kalóriát bocsát ki. Más szóval, nincs okunk azt hinni, hogy a földgömb lehűl. Inkább ellenkezőleg, felmelegíthet. Ezen az alapon in utóbbi évekbenúj hipotéziseket állítottak fel a földkéreg kialakulására és az általa tapasztalt mozgások eredetére.

Figyelembe véve a magas hőmérséklet jelenlétét a Föld belsejében, jogunk van feltenni a következő kérdést: milyen fizikai („aggregált”) állapotban vannak a Föld belső részei? Szilárd vagy folyékony, esetleg gáznemű?

Legújabb verzió, azaz a Földön belüli gáz halmazállapotú anyag elképzelése azonnal elvethető. A Földet alkotó ásványok gázzá alakításához a fent bemutatott adatok alapján a megengedettnél jóval magasabb hőmérsékletre van szükség.

De a kőzetek folyékony halmazállapotúak lehetnek. Ismeretes például, hogy a „savas” kőzetek 1000°-on, a “bázisos” kőzetek 1000–1200°-on, az „ultrabázisos” kőzetek pedig 1300–1400°-on olvadnak. Ez azt jelenti, hogy már 100–130 mélységben km a szikláknak meg kell olvadniuk. De nagyon magas a nyomás, és a nyomás növeli az olvadáspontot. Kinek lesz nagyobb befolyása: magas hőmérséklet vagy magas nyomás?

Itt ismét a szeizmikus megfigyelésekhez kell fordulnunk. A hosszanti és keresztirányú hullámok szabadon áthaladnak a Föld összes héján, a Föld felszíne és a mag határa közé zárva; ezért itt mindenhol szilárd anyagként viselkedik az anyag. Ez a következtetés összhangban van a csillagászok és geofizikusok következtetésével, akik kimutatták, hogy a Föld egészének keménysége közel áll az acél keménységéhez. V. F. Boncskovszkij számításai szerint a Föld keménységét négyzetcentiméterenként 12 10 11 dinre becsülik, ami négyszerese a gránit keménységének.

Így a modern adatok összessége arra utal, hogy a Föld összes héját (a magját kivéve!) szilárd állapotúnak kell tekinteni. Az anyag folyékony halmazállapota csak a földkéreg vastagságában teljesen jelentéktelen területeken feltételezhető, amelyekkel a vulkánok közvetlenül kapcsolódnak.

Milyen időtlen időkben történt ez? Mindezek a kérdések régóta foglalkoztatják az emberiséget. És sok tudós szerette volna gyorsan kideríteni, mi van a mélyben? De kiderült, hogy mindezt nem is olyan egyszerű megtanulni. Hiszen az emberiség még ma is – mindenféle kutatás elvégzéséhez szükséges összes modern eszköz birtokában – csak mintegy tizenöt kilométeres mélységig képes kutakat fúrni – nem több. A teljes értékű és átfogó kísérletekhez pedig a szükséges mélységnek egy nagyságrenddel nagyobbnak kell lennie. Ezért a tudósoknak különféle nagy pontosságú műszerekkel kell kiszámítaniuk, hogyan alakult ki a Föld magja.

A Föld felfedezése

Az ókor óta az emberek tanulmányozták a természetes kőzeteket. Szirtek és hegyoldalak, folyók és tengerek meredek partjai... Itt a saját szemeddel láthatod azt, ami valószínűleg évmilliókkal ezelőtt létezett. Néhány alkalmas helyen pedig kutakat fúrnak. Az egyik a mélységében van - tizenötezer méter. A bányák, amelyeket az emberek ásnak, szintén segítik a belső Mag tanulmányozását, természetesen nem tudják „megszerezni”. De ezekből a bányákból és kutakból a tudósok kőzetmintákat vonhatnak ki, így megismerve azok változásait és eredetét, szerkezetét és összetételét. Ezeknek a módszereknek az a hátránya, hogy csak szárazföldet és csak szárazföldet képesek feltárni felső rész A földkéreg.

A feltételek újrateremtése a Föld magjában

De a geofizika és a szeizmológia – a földrengések tudománya és a bolygó geológiai összetétele – segíti a tudósokat abban, hogy érintkezés nélkül egyre mélyebbre hatoljanak. A szeizmikus hullámok és terjedésük vizsgálatával megállapítható, hogy miből áll a köpeny és a mag (hasonlóan határozzák meg például a lehullott meteoritok összetételét). Az ilyen ismeretek az anyagok fizikai tulajdonságairól szerzett - közvetett - adatokon alapulnak. Napjainkban is hozzájárulnak a tanulmányhoz a pályán lévő mesterséges műholdakról nyert modern adatok.

A bolygó szerkezete

A tudósok a kapott adatok összegzésével megértették, hogy a Föld szerkezete összetett. Legalább három egyenlőtlen részből áll. Középen egy kis mag található, amelyet egy hatalmas köpeny vesz körül. A köpeny a Föld teljes térfogatának körülbelül öthatodát foglalja el. A tetején pedig mindent egy meglehetősen vékony külső földkéreg borít.

Magszerkezet

A mag a központi, középső rész. Több rétegre oszlik: belső és külső. A legtöbb modern tudós szerint a belső mag szilárd, a külső mag pedig folyékony (olvadt állapotban). És a mag is nagyon nehéz: a teljes bolygó tömegének több mint egyharmadát nyomja, alig több mint 15 térfogattal. A maghőmérséklet meglehetősen magas, 2000 és 6000 Celsius fok között mozog. Tudományos feltételezések szerint a Föld középpontja főleg vasból és nikkelből áll. Ennek a nehéz szakasznak a sugara 3470 kilométer. Felülete pedig körülbelül 150 millió négyzetkilométer, ami megközelítőleg megegyezik a Föld felszínén található összes kontinens területével.

Hogyan keletkezett a Föld magja

Bolygónk magjáról nagyon kevés információ áll rendelkezésre, és csak közvetve lehet hozzájutni (magkőzetminták nincsenek). Ezért elméleteket csak hipotetikusan lehet megfogalmazni a Föld magjának kialakulásáról. A Föld története több milliárd évre nyúlik vissza. A legtöbb tudós ragaszkodik ahhoz az elmélethez, hogy eleinte a bolygó meglehetősen homogénként alakult ki. A mag izolálásának folyamata később kezdődött. Összetétele pedig nikkel és vas. Hogyan alakult ki a Föld magja? Ezeknek a fémeknek az olvadéka fokozatosan a bolygó középpontjába süllyedt, létrehozva a magot. Ennek oka az olvadék nagyobb fajsúlya volt.

Alternatív elméletek

Ennek az elméletnek vannak ellenzői is, akik saját, meglehetősen ésszerű érveiket adják elő. Először is, ezek a tudósok megkérdőjelezik azt a tényt, hogy a vas és nikkel ötvözete bejutott a mag közepébe (ami több mint 100 kilométer). Másodszor, ha feltételezzük, hogy a meteoritokhoz hasonló szilikátokból nikkel és vas szabadul fel, akkor ennek megfelelő redukciós reakciónak kellett volna végbemennie. Ezt viszont hatalmas mennyiségű oxigén felszabadulásának kellett volna kísérnie, több százezer atmoszféra légköri nyomást képezve. De nincs bizonyíték arra, hogy létezett volna ilyen légkör a Föld múltjában. Ezért terjesztettek elő elméleteket a mag kezdeti kialakulásáról az egész bolygó kialakulása során.

2015-ben az oxfordi tudósok még egy olyan elméletet is javasoltak, amely szerint a Föld bolygó magja uránból áll, és radioaktivitása van. Ez közvetve bizonyítja a Föld mágneses mezejének hosszú fennállását, és azt, hogy a modern időkben bolygónk sokkal több hőt bocsát ki, mint azt a korábbi tudományos hipotézisek várták.

Miért nem hűlt le a Föld magja, és miért maradt felmelegedve körülbelül 6000 °C-ra 4,5 milliárd évig? A kérdés rendkívül összetett, amire ráadásul a tudomány nem tud 100%-ban pontos és közérthető választ adni. Ennek azonban objektív okai vannak.

Túlzott titkolózás

A Föld magjának túlzott, mondhatni rejtélyessége két tényezőhöz kapcsolódik. Először is, senki sem tudja biztosan, hogyan, mikor és milyen körülmények között alakult ki - ez történt a proto-föld kialakulásakor vagy már korai szakaszaiban egy kialakult bolygó létezése mind nagy rejtély. Másodszor, teljesen lehetetlen mintákat venni a Föld magjából - senki sem tudja biztosan, miből áll. Ezenkívül a kernelről ismert összes adatot közvetett módszerekkel és modellekkel gyűjtjük össze.

Miért marad forró a Föld magja?

Ahhoz, hogy megértsük, miért nem hűl le a Föld magja ilyen hosszú ideig, először meg kell értenünk, mi okozta a kezdeti felmelegedést. Bolygónk belseje, mint bármely más bolygóé, heterogén, viszonylag világosan elhatárolt, különböző sűrűségű rétegeket képviselnek. De ez nem mindig volt így: a nehéz elemek lassan lesüllyedtek, kialakítva a belső és külső magot, míg a könnyű elemek a tetejére szorultak, kialakítva a köpenyt és a földkérget. Ez a folyamat rendkívül lassan megy végbe, és hőleadás kíséri. A fűtésnek azonban nem ez volt a fő oka. A Föld teljes tömege hatalmas erővel nyomja középpontját, mintegy 360 GPa (3,7 millió atmoszféra) fenomenális nyomást hozva létre, aminek következtében a vas-szilícium-nikkel magban található hosszú élettartamú radioaktív elemek bomlanak. elkezdődött, ami kolosszális hőkibocsátással járt.

További fűtési forrás a különböző rétegek közötti súrlódás eredményeként keletkező mozgási energia (mindegyik réteg a másiktól függetlenül forog): a belső mag a külsővel, a külső pedig a köpennyel.

A bolygó belseje (az arányokat nem tartják be). A három belső réteg közötti súrlódás további fűtési forrásként szolgál.

A fentiek alapján azt a következtetést vonhatjuk le, hogy a Föld és különösen a belei önellátó gépezet, amely önmagát fűti. De ez természetesen nem folytatódhat örökké: a mag belsejében lévő radioaktív elemek készletei lassan eltűnnek, és már nem lesz semmi, ami fenntartsa a hőmérsékletet.

Kezd hideg lenni!

Valójában a lehűlési folyamat már nagyon régen elkezdődött, de rendkívül lassan megy végbe – évszázadonként a fok töredéke. Durva becslések szerint legalább 1 milliárd év telik el, mire a mag teljesen lehűl, és megszűnnek benne a kémiai és egyéb reakciók.

Rövid válasz: A föld, és különösen a föld magja, önellátó gép, amely önmagát fűti. A bolygó teljes tömege a középpontját nyomja, ami fenomenális nyomást kelt, és ezáltal beindítja a radioaktív elemek bomlási folyamatát, melynek eredményeként hő szabadul fel.

Emberek töltötték be a Földet. Földeket hódítottunk meg, repültünk a levegőben, merültünk az óceán mélyére. Még a Holdat is meglátogattuk. De soha nem jártunk a bolygó magjában. A közelébe sem kerültünk. A Föld központi pontja 6000 kilométerrel lejjebb van, és még a mag legtávolabbi része is 3000 kilométerrel a lábunk alatt van. A legmélyebb lyuk, amit a felszínen csináltunk, a , és még akkor is alig 12,3 kilométert mélyedik a földbe.

A Földön minden ismert esemény a felszín közelében történik. A vulkánokból kitörő láva először több száz kilométeres mélységben olvad meg. Még a gyémántok is 500 kilométernél nem mélyebb sziklákban születnek, amelyek extrém hőt és nyomást igényelnek.

Az alábbiakban mindent rejtély övez. Elérhetetlennek tűnik. Pedig elég sok érdekes dolgot tudunk a magunkról. Még arról is van fogalmunk, hogyan keletkezett évmilliárdokkal ezelőtt – mindezt egyetlen fizikai példány nélkül. Hogyan tudtunk meg ennyit a Föld magjáról?

Az első lépés az, hogy alaposan átgondoljuk a Föld tömegét – mondja Simon Redfern, a Cambridge-i Egyetem munkatársa. Megbecsülhetjük a Föld tömegét, ha megfigyeljük, hogy a bolygó gravitációja milyen hatással van a felszínen lévő tárgyakra. Kiderült, hogy a Föld tömege 5,9 szextillió tonna: ez 59, amelyet húsz nulla követ.

De a felszínen nyoma sincs ekkora tömegnek.

"A Föld felszínén lévő anyagok sűrűsége sokkal alacsonyabb, mint az egész Föld átlagos sűrűsége, ami azt jelzi, hogy van valami sűrűbb odakint" - mondja Redfern. – Ez az első.

Lényegében a Föld tömegének nagy részének a bolygó közepe felé kell elhelyezkednie. A következő lépés annak kiderítése, hogy milyen nehéz anyagokból készül a mag. És szinte teljes egészében vasból áll. A mag 80%-a vas, de a pontos szám meghatározása még várat magára.

Ennek legfőbb bizonyítéka az hatalmas mennyiség vas a minket körülvevő Univerzumban. Galaxisunk tíz legnagyobb mennyiségben előforduló elemének egyike, és gyakran megtalálható a meteoritokban is. Mindezzel együtt sokkal kevesebb vas található a Föld felszínén, mint azt várnánk. Az elmélet szerint, amikor a Föld 4,5 milliárd évvel ezelőtt keletkezett, sok vas áramlott le a magba.

A tömeg nagy része ott koncentrálódik, ami azt jelenti, hogy a vasnak ott kell lennie. A vas normál körülmények között is viszonylag sűrű elem, extrém nyomás hatására a Föld magjában még sűrűbb lesz. Egy vasmag felelhetne az összes hiányzó tömegért.

De várj. Hogy került egyáltalán oda a vas? A vasat valahogy - szó szerint - a Föld középpontjához kellett vonzani. De most ez nem történik meg.

A Föld többi részének nagy része kőzetekből – szilikátokból – áll, és az olvadt vas nehezen jut át ​​rajtuk. Ahogyan a víz cseppeket képez a zsíros felületen, a vas kis tartályokban gyűlik össze, és nem hajlandó szétszóródni és kiszóródni.

Egy lehetséges megoldást 2013-ban fedeztek fel Wendy Mao, a Stanford Egyetem munkatársai és munkatársai. Kíváncsiak voltak, mi történik, ha a vas és a szilikát erős nyomásnak van kitéve a föld mélyén.

Mindkét anyag gyémánt segítségével történő szoros összenyomásával a tudósok át tudták kényszeríteni az olvadt vasat a szilikáton. "Ez a nyomás jelentősen megváltoztatja a vas és a szilikát kölcsönhatási tulajdonságait" - mondja Mao. - At magas vérnyomás„olvadó hálózat” alakul ki.

Ez arra utalhat, hogy a vas évmilliók alatt fokozatosan átcsúszott a Föld kőzetei között, amíg el nem érte a magot.

Ezen a ponton felteheti a kérdést: honnan tudjuk valójában a kernel méretét? Miért hiszik a tudósok, hogy 3000 kilométerrel arrébb kezdődik? Csak egy válasz van: a szeizmológia.

Amikor földrengés történik, lökéshullámokat küld az egész bolygóra. A szeizmológusok rögzítik ezeket a rezgéseket. Mintha egy óriási kalapáccsal ütnénk a bolygó egyik oldalát, és hallgatnánk a zajt a másik oldalon.

„Az 1960-as években földrengés volt Chilében, ami hatalmas mennyiségű adatot adott nekünk” – mondja Redfern. "A Föld körül minden szeizmikus állomás rögzítette ennek a földrengésnek a rengéseit."

Attól függően, hogy milyen útvonalon haladnak ezek a rezgések, a Föld különböző részein haladnak át, és ez befolyásolja, hogy milyen "hangot" adnak ki a másik végén.

A szeizmológia történetének korai szakaszában nyilvánvalóvá vált, hogy néhány oszcilláció hiányzik. Ezeket az „S-hullámokat” a Föld másik végén lehetett látni, miután az egyik végén indultak, de nem látták őket. Ennek egyszerű az oka. Az S-hullámok visszaverődnek a szilárd anyagokon, és nem tudnak áthaladni a folyadékon.

Biztosan találkoztak valami megolvadt dologgal a Föld közepén. Az S-hullámok útvonalának feltérképezésével a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy körülbelül 3000 kilométeres mélységben a kőzetek folyékonyakká válnak. Ez is arra utal, hogy az egész mag megolvadt. De a szeizmológusoknak volt még egy meglepetése ebben a történetben.

Az 1930-as években Inge Lehman dán szeizmológus felfedezte, hogy egy másik típusú hullám, a P-hullámok váratlanul áthaladtak a magon, és a bolygó másik oldalán észlelték. Azonnal következett az a feltételezés, hogy a mag két rétegre oszlik. A "belső" mag, amely 5000 kilométerrel lejjebb kezdődik, szilárd volt. Csak a „külső” mag olvad meg.

Lehman elképzelése 1970-ben beigazolódott, amikor érzékenyebb szeizmográfok kimutatták, hogy a P-hullámok valóban áthaladtak a magon, és bizonyos esetekben bizonyos szögekben visszaverődnek róla. Nem meglepő, hogy a bolygó másik felén kötnek ki.

Nem csak a földrengések küldenek lökéshullámokat a Földön. Valójában a szeizmológusok sokat köszönhetnek az atomfegyverek fejlesztésének.

A nukleáris robbanás a földön is hullámokat kelt, ezért az államok szeizmológusokhoz fordulnak segítségért az atomfegyver-kísérletek során. Ez rendkívül fontos volt a hidegháború idején, így a Lehmanhoz hasonló szeizmológusok sok támogatást kaptak.

A versengő országok tanultak egymás nukleáris képességeiről, és ezzel párhuzamosan mi is egyre többet tudtunk meg a Föld magjáról. A szeizmológiát még mindig használják a kimutatásra nukleáris robbanások Ma.

Most durva képet rajzolhatunk a Föld szerkezetéről. Van egy megolvadt külső mag, amely körülbelül a bolygó középpontjának felénél kezdődik, és benne van egy tömör belső mag, amelynek átmérője körülbelül 1220 kilométer.

Ettől a kérdések nem csökkennek, különösen a belső mag témakörében. Például milyen meleg van? Ezt nem volt olyan könnyű kitalálni, és a tudósok már régóta kapkodják a fejüket – mondja Lidunka Vokadlo, a University College London munkatársa. Nem tudunk oda hőmérőt tenni, szóval az egyetlen lehetséges opció- ez a szükséges nyomás létrehozása laboratóriumi körülmények között.

at normál körülmények között a vas 1538 fokos hőmérsékleten megolvad

2013-ban francia tudósok egy csoportja elkészítette az eddigi legjobb becslést. A tiszta vasat feleannyi nyomásnak tették ki, mint ami a magban van, és onnan indultak. A tiszta vas olvadáspontja a magban körülbelül 6230 fok. Más anyagok jelenléte enyhén, akár 6000 fokkal is csökkentheti az olvadáspontot. De még mindig melegebb, mint a Nap felszíne.

Mint egy burgonyafélék, a Föld magja forró marad a bolygó képződéséből visszamaradt hőnek köszönhetően. Ezenkívül hőt von ki a sűrű anyagok mozgása során fellépő súrlódásból, valamint a radioaktív elemek bomlásából. Milliárd évenként körülbelül 100 Celsius-fokkal lehűl.

Ennek a hőmérsékletnek az ismerete hasznos, mert befolyásolja azt a sebességet, amellyel a rezgések áthaladnak a magon. És ez kényelmes, mert van valami furcsa ezekben a rezgésekben. A P-hullámok meglepően lassan haladnak át a belső magon – lassabban, mintha tiszta vasból lennének.

"A szeizmológusok által földrengések során mért hullámsebesség sokkal alacsonyabb, mint amit a kísérletek vagy számítógépes számítások mutatnak" - mondja Vokadlo. – Még senki sem tudja, miért van ez.

Nyilván egy másik anyag is keveredett a vasalóval. Esetleg nikkel. A tudósok azonban kiszámították, hogy a szeizmikus hullámoknak hogyan kell áthaladniuk egy vas-nikkel ötvözeten, és nem tudták a számításokat a megfigyelésekhez igazítani.

Vokadlo és munkatársai most azt vizsgálják, hogy más elemek, például kén és szilícium is jelen lehet a magban. Egyelőre senki sem tudott olyan elmélettel előállni a belső mag összetételéről, amely mindenkit kielégítene. Hamupipőke probléma: a cipő nem illik senkihez. Vokadlo a belső maganyagokkal próbál kísérletezni számítógépen. Reméli, hogy megtalálja az anyagok, a hőmérséklet és a nyomás kombinációját, amely megfelelő mértékben lelassítja a szeizmikus hullámokat.

Azt mondja, a titok abban rejlik, hogy a belső mag majdnem az olvadáspontnál van. Ennek eredményeként az anyag pontos tulajdonságai eltérhetnek azoktól, amelyek teljesen hozzátartoznának szilárd. Ez megmagyarázhatja azt is, hogy a szeizmikus hullámok miért haladnak lassabban a vártnál.

„Ha ez a hatás valós, összeegyeztethetjük az ásványfizika eredményeit a szeizmológia eredményeivel” – mondja Vokadlo. – Az emberek még nem tehetik meg.

Még mindig sok rejtély van a Föld magjával kapcsolatban, amelyeket még meg kell oldani. A tudósok azonban képtelenek belemerülni ezekbe az elképzelhetetlen mélységekbe, és végrehajtják azt a bravúrt, hogy kitalálják, mi rejlik több ezer kilométerrel alattunk. A Föld belsejének rejtett folyamatait rendkívül fontos tanulmányozni. A Föld erős mágneses mezővel rendelkezik, amelyet részben megolvadt magja generál. Az olvadt mag állandó mozgása elektromos áramot generál a bolygó belsejében, és ez viszont olyan mágneses teret hoz létre, amely messzire kiterjed az űrbe.

Ez a mágneses mező megvéd minket a káros napsugárzástól. Ha a Föld magja nem olyan lenne, mint amilyen, nem lenne mágneses tér, és komolyan szenvednénk tőle. Nem valószínű, hogy bármelyikünk képes lesz saját szemével látni a magot, de jó tudni, hogy ott van.