Jądro Ziemi (barysfera, nife) – wewnętrzna część
kuli ziemskiej
.
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 1,85·1024 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.
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
o temperaturze ok. 4000–5000 °C. Przy ogromnym ciśnieniu i temperaturze trudno substancję jednoznacznie przydzielić do
cieczy
czy
gazu
. Jądro ma dużą przewodność elektryczną. W jądrze płynnym występują na wielką skalę
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 tłumaczyć też występowaniem
siły Coriolisa
. A unosząca się i opadająca substancja tworzy wiry w większości kręcące się w płaszczyźnie obrotu Ziemi i w tą samą stronę.
Na skutek wyżej opisanego efektu oraz zmiennej prędkości obrotowej
płaszcza ziemskiego
, jądro 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
.
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).
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.
Alternatywne hipotezy
Dawniej uważano, że jądro wewnętrzne może tworzyć żelazny
monokryształ
. Istnieje również koncepcja
Georeaktora
, zaproponowana przez geochemika J. Marvina Herdona, mówiąca iż wewnętrzne jądro Ziemi może być wciąż działającym
reaktorem jądrowym
, w którym
uran
ulega
rozszczepieniu
w
reakcji łańcuchowej
[1]. Choć niewątpliwym jest, że uran i inne radioaktywne
jądra
rozpadają się
, dając tym samym pewien wkład do
bilansu cieplnego
jądra Ziemi, to hipoteza ta budzi jednak wiele kontrowersji i nie jest uznawana przez geofizykę[2].
Przypisy
- ↑ Herndon, J.M., "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: 423-437, 1993
- ↑ Schuiling, R.D. "Is there a nuclear reactor at the center of the earth?", Earth Moon and Planets, 99: 33-49, 2006 DOI:
10.1007/s11038-006-9108-4