Эволюция и строение Галактики

⇐ ПредыдущаяСтр 31 из 33Следующая ⇒

На небе в ясную безлунную ночь видна яркая белесоватая полоса – Млечный Путь. Он опоясывает все небо как гигантский обруч. В телескоп видно, что Млечный Путь состоит из громадного скопления слабых звезд. Такое представление восходит еще к Демокриту. Эту догадку подтвердил Галилей, наблюдая Млечный Путь в телескоп. Из простых наблюдений можно сделать вывод, что вся наша звездная система вытянута в плоскости Млечного Пути. Действительно, звезд больше в том направлении, где они более слабые, и значит более далекие, то есть в плоскости Млечного Пути. Ярких звезд, более близких к нам, тоже оказывается тем больше, чем ближе к полосе Млечного Пути. Вся совокупность звезд, входящих в созвездия, и все звезды Млечного Пути, образуют единую гигантскую звездную систему, называемую Галактикой. Наша Галактика состоит почти из 200 миллиардов звезд, образующих в пространстве достаточно сложную фигуру – двойную скрученную спираль (рис. 39), которая, на виде сбоку представляется диском с утолщением в центре. Такое заключение о структуре нашей Галактике получено из сопоставления похожих по свойствам галактик с нашей.

Рис.39.Схема строения Галактики

Возраст звезд в Галактике лежит в диапазоне от 15 млрд. лет (что соответствует возрасту Вселенной) до сотен тысяч лет. Кроме звезд в Галактике присутствует межзвездный газ, составляющий (2ч5)% от всей массы Галактики. Звезды Галактики принято называть звездным населением. Старые звезды, расположенные в центре диска, составляют гало, а молодые звезды – рукава галактики. Наше Солнце расположено в промежутке между рукавами. Размер Галактики (диаметр диска) примерно равен 100000 световых лет. Диск окружают более 100 шаровых скоплений, каждое из которых состоит из сотен тысяч звезд. Шаровые скопления образуют сферическую подсистему.

По существующим представлениям Галактика образовалась из медленно вращающегося газового облака, размеры которого гораздо больше размеров современного диска. Под действием гравитации облако, состоящее из водорода и гелия, сжималось (коллапсировало). Высвобождавшаяся при коллапсе энергия гравитации переходила в кинетическую энергию движения газа. Образовалось гало. Центробежные силы прекратили сжатие поперек, в то время как сжатие вдоль оси вращения продолжалось. Таким образом сформировался диск. После формирования гало процесс образования звезд остановился на 5 – 10 млрд лет. Есть звезды в нашей Галактике, которые образуются как бы на наших глазах.

Звезды в Галактике находятся в состоянии движения: молодые звезды движутся по круговым траекториям вокруг почти неподвижных старых звезд. Солнце делает вместе со всей Галактикой один оборот за 230 млн. лет, двигалась с линейной скоростью 240 км/с.

Эволюция и типы звезд

Звезды весьма различны по их видимому блику. Этот признак – видимый блеск, стал с древних времен основополагающим при разделении звезд на величины. Самые яркие звезды стали называть звездами первой величины. Самые слабые, видимые невооруженным глазом только в безлунную ночь – это звезды шестой величины. Звездные величины принято обозначать индексом m. Современная точная шкала звездных величин была создана в середине XIXв. Ее автор Н. Погсон установил закон, носящий его имя, определяющий зависимость блеска звезды от ее звездной величины. Блеск звезды выражается освещенностью Ev, создаваемой звездой на зрачке глаза наблюдателя. По закону Погсона:

m – m₀ = -2, 5ℓ g ,

где m и m0 – звездные величины, Ev и Ev0 – освещенности, создаваемые этими звездными величинами (соответствующий блеск звезд). Из закона Погсона следует, что зрительное восприятие, то есть ощущение света, подчиняется логарифмическому закону. Большие освещенности воспринимается с меньшей чувствительностью, к слабой освещенности глаз, напротив, очень чувствителен. Такая “шкала” позволяет воспринимать и очень яркие объекты, например Солнце, создающее в ясный день освещенность 100000 лк, и свет свечи, создающий освещенность в единицы лк. Также, к слову сказать, в логарифмическом масштабе, построено и восприятие звука. Это позволяет слышать и шелест листьев и раскаты грома. Точные измерения блеска звезд потребовали введения промежуточных дробных значений звездных величин, например 1^m, 2; 5^m, 4 (звездную величину принято обозначать индексом m). Светила, более яркие, чем принятые за образцы звезды первой величины, имеют нулевую или отрицательную звездную величину. Звезды с отрицательной звездной величиной ярче звезд нулевой, первой и т.д. звездных величин. Это следует из закона Погсона. Всего на небе невооруженным глазом можно различить около 4850 звезд. Звезды первой величины еще в древности получили собственные названия. Например, Вега, Альтаир, Арктур. Яркие звезды в созвездиях, обозначают буквами греческого алфавита: a, b, g …, например Сириус есть в тоже время a Большого Пса, Полярная - a Малой Медведицы.

Кроме звездной величины, звездам присваивают спектральный класс, обозначаемый большой буквой латинского алфавита. Спектральные классы ввел в 1900 г. Э.Ч. Пикеринг. Спектр излучения звезды и соответственно спектральный класс зависят от температуры звезды. Спектральные классы выстроены в порядке убывания температуры. Этот порядок можно запомнить по милой просьбе - Oh, be a fine girl, kiss me!, то есть последовательность классов по убыванию температуры: O, B, A, F, G, K, M. Сюда следует добавить три класса холодных звезд: R, N, S и класс горячих W. Для более детальной дифференциации звезд по спектральному составу излучения классы разбили на группы, обозначаемые цифрами от 0 до 9, и полным обозначением спектрального класса стала комбинация латинской буквы и цифры, например Солнце относится к классу G2.

Честь установления первой фундаментальной физической закономерности в мире звезд, определяющей связь между спектром излучения звезды и ее температурой, принадлежит американскому астрофизику Г.Н. Ресселу (1877 – 1957) и голландскому астроному Эйнару Герцшпрунгу (1873 – 1967). Они провели колоссальную по объему работу по сравнению спектров и светимостей различных звезд. Результаты анализа позволили построить диаграмму “спектр – светимость”, носящую имя обоих ученых. Светимость определяется звездной величиной, а параметром, определяющим спектральный состав излучения, является температура. На этой диаграмме, схема которой показана на рис.40, можно выделить две полосы: “главную последовательность” и “ветвь гигантов”. На главной последовательности располагаются 99% всех наблюдаемых звезд. Верхняя часть главной последовательности включает яркие голубые звезды, нижняя часть - красные и холодные. Ветвь гигантов составляют близкие по светимости, но различные по спектру звезды – от голубых до красных.

Диаграмма Герцшпрунга – Рессела отражает феноменологическую закономерность. Вся дальнейшая история звездной астрофизики связана с попытками раскрыть эволюционный смысл этой закономерности. Только после открытия источников энергии излучения звезд стало возможным построение непротиворечивой теории эволюции звезд, связывающей этапы этой эволюции с положением звезды на диаграмме Рессела – Герцшпрунга.

Проблема происхождения энергии излучения Солнца и звезд была решена в 30е годы нашего столетия. Предпосылкой к ее решению стала теория относительности Ньютона, в рамках которой была установлена связь массы и энергии. Английский астрофизик А.С. Эддингтон (1882-1944) показал, что масса ядра гелия не точно в четыре раза превышает массу ядра водорода, а несколько меньше. В соответствии с теорией Эйнштейна дефект массы порождает огромную энергию, которая высвобождается при синтезе ядер гелия из водорода. Условия синтеза реализуются в недрах звезд при температуре, превышающей (10ч13)∙ 10⁶ К.

Рис.40.Диаграмма Герцшпрунга - Рессела

Американский физик Г.А. Бете в 1939г. разработал так называемый протон – протонный цикл ядерных реакций, последним этапом которого является слияние ядер изотопов легкого гелия с образованием двух свободных протонов. Бете и независимо от него К.Ф. Вейцзеккер открыли и еще один цикл (азотно-углеродный), состоящий из шести реакций, проходящих при температуре порядка 20∙ 10⁶К. Разработанные циклы реакций происходят в недрах звезд с выделением энергии Δ E, ρ оответствующей дефекту масс Δ m: Δ Ε = Δ mc². Основываясь на знании физических характеристик звезд, таких как энергия излучения, температура, размеры, масса и в соответствии с разработанными циклами реакций синтеза, Эддингтон построил модели внутреннего строения звезд. По Эддингтону, звезды представляют собой шары из газа, находящегося в состоянии плазмы. Плазменное тело звезды должно находиться в состоянии равновесия, при котором гравитационное сжатие уравновешивается силой расширения газа, находящегося при высокой температуре. Светимость звезды Эддингтон связал с ее массой, а соответственно массу – с положением на главной последовательности (термин " главная последовательность" введен Эддингтоном). Время нахождения звезды на главной последовательности определяется массой звезды. Чем больше масса и больше светимость, тем короче “жизнь” звезды, тем быстрее закончится ее " топливо".

По современным представлениям схема эволюции звезд выглядит следующим образом. Газо–пылевая среда под действием сил гравитации сжимается и нагревается. Неоднородность среды проводит к ее разрыву на сжимающиеся фрагменты. Первоначальное сжатие происходит ускоренно, затем, когда объект становится непрозрачным для инфракрасного излучения, сжатие замедляется под воздействием увеличения внутренней температуры и давления, поскольку отвод тела от внутренних областей объекта уменьшается из-за потери его прозрачности для тепловых лучей. Объект в таком состоянии называют протозвездой. Продолжающийся разогрев внутренних областей протозвезды приводит к возникновению термоядерных реакций. Протозвезда становится звездой и в соответствии со своей массой занимает определенное место на главной последовательности. Малые звезды – красные карлики, экономно расходуют свою энергию и остаются на главной последовательности более 50 млрд. лет, затем угасают и превращаются в черные карлики. Устойчивое состояние звезд с массой от величины массы Солнца до 1, 2 массы Солнца продолжается около 9-10 млрд. лет. По мере выгорания водорода в центре звезды образуется ядро из гелия, в которое переносятся термоядерные реакции. Эти реакции происходят с большим энергетическим выходом. Внешняя оболочка звезды под воздействием растущего давления расширяется, звезда преобразуется в красного гиганта и покидает главную последовательность. Огромная атмосфера красного гиганта не может обеспечить перенос энергии от центра к периферии, давление будет нарастать и под воздействием этого давления внешняя сравнительно холодная оболочка красного гиганта будет постепенно отброшена и превратится в газовую туманность, рассеивающуюся в пространстве, а звезда станет белым карликом. В недрах белого карлика возникают ядерные реакции с образованием ядер углерода и более сложных элементов. Когда же начинают образовываться наиболее устойчивые ядра железа, выделение энергии прекращается и звезда гаснет.

Для звезд с массой, близкой к массе Солнца, после превращения в красного гиганта, теоретически возможен и другой путь эволюции – переход на несколько миллионов лет в стадию пульсаций – стадию цефеиды. Этот особый тип звезд получил свое название по звезде δ – Цефея. Джон Гудрайк (1764-1786) обнаружил, что звезда δ – Цефея меняет свою яркость с периодом около 5 часов. Позднее были обнаружены Цефеиды с периодом изменения яркости от нескольких часов до нескольких суток. Допплеровские смещения спектра поочередно то в красную, то в синюю области показали, что когда звезда имеет возрастающую яркость, она как бы приближается к нам, и при убывающей яркости – удаляется. Оказалось, что цефеиды периодически сжимаются и расширяются. Пульсации объясняются наличием зоны двукватной ионизации гелия, составляющего 1-2% от радиуса звезд. Эта зона работает как поршневой двигатель, освобождая энергию, накапливающуюся при сжатии и приводящую к расширению.

Цефеиды представляют один из типов переменных звезд. Первой обнаруженной арабскими астрономами переменной звездой, меняющей свой блеск, была Алголь. Ее назвали “Эль – Гуль” или “дьявол”. Это название в Европе превратилось в Алголь. Алголь относится к затменно-переменным звездам. Причина колебаний яркости таких звезд состоит в том, что они являются двойными, то есть состоят из двух звезд, вращающихся вокруг их общего центра тяжести. Часто одна из звезд бывает одного цвета, другая – другого. Как красиво, должно быть, изменяется освещение на планетах, обращающихся вокруг таких звезд, когда над горизонтом восходит то красное, то голубое “солнце”, то оба “солнца” вместе.

Еще одним типом переменных звезд являются долгопериодические переменные звезды. Это преимущественно красные гиганты класса М. Предполагается, что источником пульсаций в этих звездах является высвобождающаяся в недрах звезд энергия.

Эволюционный путь звезд с массами, меньшими двух солнечных, может окончиться взрывом. Это так называемые “новые” звезды. Термин " новая" ввел Тихо Браге, наблюдавший в 1572г. вспышку звезды, которая представлялась ему ее “рождением”. Сегодня мы можем сказать, что это не “рождение” а скорее “смерть” звезды. Новые, как оказалось, являются двойными звездами, причем одна из звезд в паре принадлежит к горячему классу, а другая к холодному.

Наиболее мощные вспышки стали называть " сверхновыми". Механизм этих вспышек несколько иной, чем у новых, и происходят эти вспышки значительно реже – один раз в 150 – 300 лет (в пределах нашей галактики), тогда как вспышки новых наблюдаются ежегодно. Оболочка красного гиганта может распадаться не постепенно, а путем взрыва. Так рождается сверхновая. В недрах красных гигантов может осуществляться синтез многих химических элементов, включая тяжелые. При взрыве сверхновой газовая среда обогащается этими элементами. Так объясняется факт, что в молодых звездах содержится больше число химических элементов, чем в старых. Эти элементы проникли в газо – пылевую среду после вспышки новых и вошли в структуру молодых звезд уже при их зарождении.

Взрыв сверхновой может привести к образованию так называемой нейтронной звезды – космического объекта огромной плоскости, состоящего только из нейтронов. Как мы уже отмечали, в ядре горячей звезды могут на конечном этапе ядерных реакций образовываться атомы железа. Ядра массивных звезд при этом продолжают сжиматься под действием более значительных сил гравитации, чем у легких звезд. При сжатии происходит мощный разогрев, приводящий к тому, что ядра железа начинают распадаться на протоны и нейтроны. Образовывающиеся протоны при взаимодействии с электронами тоже преобразуются в нейтроны. Образуется компактное нейтронное ядро, обрамленное железной оболочкой. Плотность такой звезды (10¹⁸ кг/мі) такова, что дальнейшее ее сжатие оказывается невозможным. Размеры нейтронной звезды составляют всего десятки км в диаметре.

Если на начальном этапе после вспышки новой давление внутри ядра окажется недостаточным для преодоления гравитационного сжатия, начинается гравитационный коллапс. При такой плотности вещества, когда скорость убегания (вторая космическая) станет равной скорости света, коллапс приводит к образованию " черной дыры". Вариант эволюции звезды, при котором образуется “черная дыра” наиболее вероятен для звезд, масса которых более чем вдвое превышает массу Солнца.

Массивные звезды - бело–голубые гиганты и сверхгиганты - эволюционируют очень динамично. Их пребывание на главной последовательности может составлять от сотен тысяч до одного миллиона лет.

Исследования Вселенной в радиодиапазоне привели к открытию особых космических объектов – пульсаров. В 1968г. английскими радиоастрономами были обнаружены радиосигналы в виде импульсов длительностью 0, 3 с, повторяющихся с периодом 1, 337с. Стабильность сигналов во времени была поразительна. Импульсы повторялись с точностью до 10^-8с. Одной из версий, объясняющих открытое явление, стала посылка сигнала внеземными цивилизациями. В настоящее время эта версия отвергнута. Разработана теория образования излучения этих источников, названных пульсарами. Оказалось, что пульсары (их открыто уже более двухсот) принадлежат нашей Галактике, излучают в основном не в радио -, а в рентгеновском диапазоне. Пульсирующий характер излучения пульсаров объясняется их быстрым вращением и наличием сильного магнитного поля. Излучение носит нетепловой характер и возникает при ускорении заряженных частиц вращающимся магнитным полем. Частицы ускоряются до скоростей, близких к световым, попав в “магнитный конус”, образованный при вращении магнитной осью, не совпадающей с осью вращения тела.

В 1963г. был обнаружен космический объект, находящийся, если судить по оценкам его скорости, за пределами нашей Галактики (скорость измеряется по смещению линий в спектре, а расстояния вычисляются по формуле Хаббла). Яркость объекта была для такого расстояния огромной и соответствовала 13 звездной величине. Такие объекты назвали “квазарами” или квазизвездами. Спектр измерения квазаров не соответствует тепловому. Энергия излучения сосредоточена в основном в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. В настоящее время открыты более тысячи квазаров, однако убедительной гипотезы о происхождении их огромной энергии излучения не существует.

Солнечная система и Земля

По современным данным наше Солнце стало протозвездой около 5 млрд. лет назад. Центробежные силы, действовавшие при вращении протозвезды, оторвали от нее часть экваториальной области вещества. При отделении этой области образовался газо – пылевой диск, лежащий в экваториальной плоскости. Этот диск рос, в нем выделялись сжимающиеся фрагменты, ставшие планетами.

В недрах сжимающейся протозвезды увеличивалась температура, и при достижении температурой значения 10 млн. К начались термоядерные реакции, наше Солнце " загорелось". " Топливом" Солнца является водород, из которого в центральной части Солнца синтезируются ядра гелия с выделением огромной энергии, соответствующей дефекту масс. Современную модель строения Солнца построил Эддингтон. При построении этой модели Эддингтон предполагал уравнивание гравитационных сил сдавливания силой, возникающей из-за стремления газа к расширению при высокой температуре. С учетом массы Солнца (1, 99 · 10²⁷т) и его размеров (диаметр 1393000 км) Эддингтон получил значение температуры в центре Солнца 15 млн. град. Схема распределения температуры внутри Солнца показана на рис.41. Центральную область, в которой происходят ядерные превращения, называют активной областью.

Ее диаметр равен около 450 тыс. км. Активная зона окружена зоной лучистого переноса, имеющий протяженность 280 тыс. км. В этой зоне происходит переизлучение энергии из γ – области в более длинноволновую часть спектра. В зоне конвекции осуществляется перенос энергии путем движения солнечной плазмы со скоростями порядка 100 – 500 м/c. Эта энергия обеспечивает нагревание внешних слоев Солнца. Внешнюю оболочку, которую мы только и видим на Солнце, называют фотосферой. Иногда считают (без учета линий Фраунгофера), что Солнце излучает как черное тело с температурой фотосферы, равной 6000 К. Фотосфера окружена тонким слоем красного цвета, так называемой хромосферой. Между фотосферой и хромосферой расположен очень тонкий обращающий слой, в котором, как полагают, и возникают линии Фраунгофера. Обращающий слой и хромосфера наблюдаются во время полных солнечных затмений, когда фотосфера закрыта тенью Луны. Над поверхностью хромосферы вздымаются пламеобразные языки, напоминающие фонтаны. Эти светящиеся выступы называют протуберанцами. Во время солнечных затмений невооруженным глазом можно наблюдать поразительное явление – солнечную корону, простирающуюся на миллионы километров от края Солнца. Газ, образующий корону, непрерывно истекает в межпланетное пространство – дует солнечный ветер. Скорость солнечного ветра на расстоянии земной орбиты составляет 400 км/с. При излучении Солнца теряет 1% своей массы за 5 млрд. лет, что составляет 4, 3 млн. т за одну секунду. Наполовину Солнце может “похудеть” за 6000 млрд. лет. На орбите Земли солнечное излучение оказывает давление, равное около 0, 0009 г на квадратный метр идеально отражающей поверхности. Как знать, возможно, фантастические сегодня проекты создания космических кораблей с солнечным парусом будут в будущем реализованы. Такие проекты уже обсуждаются.

Рис.41.Схема распределения температуры внутри Солнца

Солнце вращается вокруг оси с периодом обращения 25 суток. Однако для земного наблюдателя вращение Солнца кажется происходящим с периодом 27 суток, поскольку Земля вращается в том же направлении.

Планеты солнечной системы, по существующей гипотезе, образовались из протопланетного облака, представлявшего собой отделившееся от диска протозвезды кольцо. Планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) образовались из этого кольца примерно за 100 млн. лет. Планеты - гиганты образовывались дольше. Однако о механизме образования планет сегодня нет общепринятых заключений. В частности, существует мнение об образовании Солнца и планет солнечной системы не из единого массива вещества. Сегодня приходится признать, что мы больше знаем о происхождении и эволюции звезд, чем о происхождении собственной планетной системы. Планеты солнечной системы расположены от Солнца в следующем порядке: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Самая близкая к Солнцу планета Меркурий расположена почти в три раза ближе к Солнцу, чем Земля. Самая далекая – Плутон в сорок раз дальше, чем Земля. Схема расположения орбит планет Солнечной системы показана на рис.42.

Рис.42.Схема расположения орбит планет Солнечной системы

Между орбитами Марса и Юпитера располагаются орбиты так называемых малых планет. Их зарегистрировано более 5500.

Основные сведения о планетах Солнечной системы приведены в табл. 3.2. Расстояния до планет от Солнца выражены в астрономических единицах, а.е. Астрономической единицей называют расстояние, равное радиусу орбиты Земли. Напомним соотношения между единицами измерения расстояний в астрономии: 1 парсек (пс) = 206265а.е. = 3, 263 световых года = 3, 086 · 10¹⁵м.

По современным оценкам масса Земли составляет 5, 98 · 10²⁴ кг., расстояние от Земли до Солнца равно 149 700000км, средний радиус Земли равен 6371км.

Интересно отметить, что радиус Земли достаточно точно был измерен древнегреческим математиком Эрантосфеном Киренским (ок. 276 – 194 до н.э.) Эратосфен учел, что в полдень 22 июня в день солнцестояния лучи Солнца освещают дно самых глубоких колодцев в г. Сиене (древнее название Асуана), то есть эти лучи падают вертикально на поверхность Земли (рис.43.).

Рис.43.Измерение радиуса Земли по Эратосфену

В Александрии, расстояние до которой от Сиены составляет 5000 греческих стадий (800км), угол между вертикальным столбом и лучами в то же время составляет 7°, 2. Угол был измерен Эратосфеном достаточно точно с помощью скафиса - прибора, придуманного самим Эратосфеном. Этих измерений оказалось достаточно для вычисления радиуса Земли. Действительно, центральный угол, опирающийся на дугу между Александрией и Сиеной, также будет 7°, 2.

Дуга АС, примерно равная расстоянию от Александрии до Сиены, составляет ( ) часть окружности, тогда длина всей окружности (длина экватора)

L = АС · = 40000км.

Можно рассчитать и радиус Земли

R = = 6369, 4 км.

Это значение лишь незначительно отличается от современной оценки радиуса Земли. Картина, отражающая внутреннее строение нашей планеты далеко не завершена. По последним данным основные ее черты сводятся к следующему (рис.44.).

Рис.44.Строение Земли

Твердая внешняя оболочка Земли, называемая земной корой, имеет толщину до 70 км в горных районах, около 30 км под равнинами, 5 – 10 км под океанами. Земная кора входит по современным представлениям в литосферу, прости рающуюся до верхних слоев мантии Земли. Мантией, в свою очередь, называют оболочку Земли, расположенную между земной корой и ядром Земли. Мантия занимает 83% Земли (без атмосферы) по объему и 67% по массе. Наиболее плотная часть Земли, расположенная в ее центре, называется ядром. Ядро делится на внешнее и внутреннее.

Факты, полученные геологией и геофизикой в последние годы, указывают, что литосфера состоит из небольшого числа отдельных плит. Эти плиты, подобно гигантским плотам, скользят по вязкому слою полу расплавленных горных пород, составляющему так называемую астеносферу. За миллионы лет своего “движения” тектонические плиты проделали огромный путь, хотя их скорость составляет всего несколько см в год. Измерить перемещения тектонических плит довольно сложно, но все же возможно современными астрономическими методами, основанными на наблюдениях за звездами с различных точек Земли. Границы плит являются зонами наиболее высокой тектонической, сейсмической и вулканической активности. Тектонические плиты, составляющие земную кору, перемещаются за счет циркулирующих внутри мантии конвекционных потоков. Нагреваясь у ядра, потоки идут вверх, а остывая - вниз. Мантия доходит до глубины 2900 – 3000 км и состоит из прочной каменной породы. Температура мантии достигает 4000 К, но, несмотря на это, она не расплавлена из-за огромного давления, достигающего 150 гигапаскалей (150·10⁹Па), которое препятствует плавлению. Предполагается, что мантия находится в вязком состоянии, наподобие пластилина.

Мантия и ядро различаются по состоянию так резко, как твердое состояние отличается от газообразного. Наружное ядро более динамично, чем внутреннее и состоит из жидкого металла. Температура на границе раздела сред мантии и ядра увеличивается при переходе к ядру скачком на тысячи градусов. Циркулирующее во внешнем ядре жидкое железо рождает магнитное поле Земли, то самое, что на поверхности воздействует на магнитную стрелку. Магнитное поле выходит за пределы земного шара и даже способно отклонять в космическом пространстве заряженные частицы солнечного ветра. Внутреннее ядро представляет собой твердый железный шар. По последним данным это единый гигантский кристалл железа. При температуре 4000 К и чрезвычайно высоком давлении кристалл существует как единое тело по форме близкое к шару с диаметром 2500 км. Как и всякий кристалл, внутреннее ядро обладает анизотропией. На границе жидкого ядра на глубине 2900 километров сейсмологи открыли слой толщиной от 200 до 400 км, который назвали " Д – слоем". Этот слой не является непрерывным. В некоторых областях он полностью отсутствует. Предполагается, что материал Д – слоя захватывается конвекционными потоками при их движении вверх. Приближаясь к литосфере, при своем движении вверх материал Д – слоя как бы прожигает ее, всплывает на поверхность планеты, образуя острова с действующими вулканами. Таковы, например, Гавайские острова. По новейшей гипотезе Д – слой образуется обломками земной коры, опустившимися с конвенционными потоками до границ внешнего ядра с мантией.

Непосредственное проникновение в недра Земли возможно сегодня только бурением, глубина которого не превышает 10-12км. Бурение дает сведения лишь о самых верхних слоях земной коры. Что касается анатомии Земли в целом, то ее очертания пока весьма расплывчаты.

⇐ Предыдущая 24 25 26 27 28 29 303132 33 Следующая ⇒