Твиты о вселенной
Шрифт:
17. Почему Земля внутри расплавлена?
Это не так. По крайней мере, не в самом центре планеты. Земля имеет твердое внутреннее ядро и жидкое внешнее ядро. Оба состоят из железа и никеля.
В обычных условиях железо плавится при 1536 °C. Но температура плавления материала растет с увеличением давления. Во внутреннем ядре давление слишком велико для плавления железа.
Твердое внутреннее ядро имеет диаметр 2430 км — 70 % от размера Луны. Его температура 5430 °C,
Расплавленное внешнее ядро — слой толщиной около 2250 км. Его температура колеблется в диапазоне от 4400 до 6100 °C. Вероятно, оно также содержит серу и кислород.
Токопроводящие потоки во внешнем ядре генерируют магнитное поле Земли. Если бы все ядро было твердым, Земля не имела бы магнитного поля.
Земля — «дифференцированное» тело: тяжелые элементы (железо, никель) опустились к центру из-за гравитации. Таким образом, Земля имеет «слоистую» внутреннюю структуру.
Так почему же внутри Земли так жарко? По двум причинам: из-за Реликтового тепла, высвободившегося при формировании планеты, и из-за тепла от распада радиоактивных элементов.
Земля образовалась при столкновении и слиянии протопланет. Было сгенерировано много тепла. Древняя Земля была полностью расплавлена, это создавало возможности для расслоения.
Радиоактивные элементы (уран, торий, калий [2] ) медленно распадаются на более легкие элементы. Это также производит тепло в ядре и мантии Земли.
2
Казалось бы, калий — сравнительно легкий элемент (номер 19 по таблице Менделеева), более чем в два раза легче урана, но его изотоп К-40 с массовым числом 40 является радиоактивным.
Земля медленно остывает, отдавая внутреннее тепло холодно пространству. Но: большая планета содержит больше тепла (из обоих источников), чем маленькая.
Кроме того, большое тело имеет меньшую площадь поверхности, теряющую тепло, по отношению к объему. Поэтому оно остывает медленнее. По той же причине взрослые охлаждаются медленнее, чем дети.
Все проявления геологической активности (вулканы, землетрясения, возникновение гор) обусловлены теплом, распространяющимся из недр Земли к поверхности.
18. Откуда мы знаем возраст Земли?
Вопрос возраста Земли связан с возрастом Солнца, так как Солнце не может быть моложе (тогда Земля была бы замерзшей).
То, как долго Солнце светит, зависит от того, насколько много тепла оно отдало и каков источник его энергии. Самые ранние измерения были произведены в XIX в.
В XIX в., когда все работало на
Сколько времени могла бы глыба угля размером с Солнце — прародительница всех глыб угля — поддерживать тепловыделение Солнца до израсходования угля? Приблизительно 5000 лет.
5000 лет оказалось слишком мало даже для ирландского архиепископа Ашшера, который вывел из Библии, что Земля была создана в воскресенье 23 октября 4004 г. до н. э. — в 9:00.
Геология и биология говорят нам, что Земле по крайней мере сотни млн лет. Ведь необходимы долгие годы для формирования гор…
…и для того, чтобы все живое могло эволюционировать от одного общего предка. Физики тоже имеют свои весомые соображения относительно возраста Земли.
Радиоактивный уран в горных породах превращается в свинец с известной скоростью, так что соотношение между их количествами может быть использовано в качестве «часов». Возраст Земли составляет миллиарды лет.
В 1907 американский физик Бертрам Болтвуд из данных по радиоактивному распаду датировал горные породы из Шри-Ланки. Их возраст оказался колоссальным — 2,2 млрд лет.
Фактически самым древним породам, найденным на Земле, около 4 млрд лет. Но Земля, конечно, должна быть еще старше. Вопрос в том, сколько ей лет?
Самая точная оценка возраста Земли достигается радиоактивным датированием метеоритов, строительных обломков, оставшихся после рождения Солнечной системы: 4,55 млрд лет.
Итак, возраст Солнца и Земли составляет примерно треть от возраста Вселенной, которая возникла в результате Большого взрыва около 13,7 млрд лет назад.
Солнце горит в миллион раз дольше, чем могло бы, если бы было сделано из угля. Так что источник энергии должен быть в миллион раз мощнее той энергии, которую может обеспечить уголь.
Источник энергии в миллион раз мощнее угля существует: это ядерная энергия. Солнце осуществляет термоядерный «синтез» водорода с получением гелия. Побочным продуктом является солнечный свет.
19. Что защищает нас от опасностей космоса?
Космос — опасное место. Это чрезвычайно холодный вакуум, пронизываемый смертельной радиацией, смертоносными частицами, метеоритами и астероидами-убийцами.
Земля относительно защищена от этих космических опасностей. Мы защищены тонким слоем воздуха (наша атмосфера) и невидимым магнитным полем.
Заряженные частицы, такие как протоны (ядра водорода) и электроны, движутся в космическом пространстве со скоростями, близкими к световой. Высокая энергия делает их опасными.