-

هسته داغترین و متراکم ترین قسمت زمین است. هسته توپی شکل

در زیر پوسته سرد و مرطوب و گوشته عمدتا جامد قرار دارد.هسته زمین مرکز بسیار گرم

و بسیار متراکم سیاره ما است.

هسته های سیاره ای
همه سیارات شناخته شده دارای هسته های فلزی هستند. حتی غولهای

گاز منظومه شمسی ما، مانند مشتری و زحل، آهن و نیکل را در هسته خود دارند.

اینگ لمان
Inge Lehman، در دهه 1930 یکی از پیشگامان مطالعات داخلی زمین بود.

Lehman اولین کسی بود که هسته اصلی جامدۀ زمین را شناسایی کرد

و به عنوان یک متخصص برجسته در ساخت گوشته بالایی نیز شناخته شد.

او اولین زن بود که مدال معتبر ویلیام بووی، بالاترین افتخار را که توسط اتحادیه

ژئوفیزیک آمریکا به دست آورده بود، دریافت کرد. در سال 1997، AGU،

مدال Inge Lehman را کسب کرد
داستانی زیرزمینی
"داستان های زیر زمین" داستان های ماجراجویانه را که درعمق زمین رخ می دهد شرح می دهد.

سفر ژول ورن به مرکز زمین احتمالا یکی از مشهورترین داستانهای زیرزمینی است.

مثالهای دیگر عبارتند از کمدی الهی دانته ، که در آن عمیق ترین مرکز زمین خود جهنم است؛

فیلم یخبندان: سپیده دایناسورها، که در آن دنیای زیرزمینی که در دایناسورها زنده هستند

ماجراهای آلیس در سرزمین عجایب - که در اصل با عنوان "ماجراهای آلیس

زیر زمین" نامگذاری شده است.

ژئونیترینو Geoneutrinos

یکی از جالب ترین روش هایی که محققان علوم زمین از هسته پی بردن

به واسطه "نوترینوها" است. ژئونیترینوها نوترینو هستند، سبک ترین ذره زیر اتمی

که توسط تخریب طبیعی رادیواکتیو پتاسیم، توریم و اورانیوم در داخل زمین منتشر شده است.

دانشمندان می توانند با مطالعه ژئونیترینوها، ترکیب و توزیع مکانی مواد در گوشته

و هسته را بهتر درک کنند.

گنجینه دفن شده

گرچه هسته داخلی بیشتر NiFe است،فاجعه ی آهن عناصر سنگین سیدروفیل

را به مرکز زمین می فرستد. در واقع، یک دانشمند زمین شناسی محاسبه کرد

که 1.6 کادریلیون تن از طلا در هسته وجود دارد - این به اندازه نیم متر (1.5 فوت)

سطح سیاره ضخامت است. این هسته حدود 2900 کیلومتر (1،802 مایل)

زیر سطح زمین پیدا شده است و شعاع حدود 3485 کیلومتر (2155 مایل) دارد.

تاریخچه هسته زمین

سیاره زمین قدیمی تر از هسته است. هنگامی که زمین حدود 4.5 میلیارد سال پیش شکل گرفت،

این یک توپ یکنواخت سنگ گرم بود. پوسیدگی رادیواکتیو و گرما باقی مانده از تشکیل سیاره

(برخورد، افزایش، و فشرده سازی سنگهای فضایی) موجب می شود که توپ حتی داغتر شود.

در نهایت، پس از حدود 500 میلیون سال، دمای سیاره جوان ما به نقطه ذوب آهن -

حدود 1538 درجه سلسیوس (2800 درجه فارنهایت) می رسد. این لحظه محوری در تاریخ زمین،

فاجعه ی آهن است.
فاجعه آهن iron catastropheباعث انتقال بیشتر و سریع تر مواد مذاب و سنگی زمین شد.

مواد شیب دار مانند سیلیکات، آب، و حتی هوا، نزدیک به خارج از منظومه شمسی قرار داشتند.

این مواد به گوشته و پوسته اولیه تبدیل شده است. قطرات آهن، نیکل و دیگر فلزات سنگین

به مرکز زمین گره خورده و به هسته اولیه تبدیل شده است. این فرایند مهم،

تمایز سیارات نامیده می شود.
هسته زمین کوره حرارتی مرکز زمین است. geothermal gradientحرارتی افزایش گرما

و فشار در داخل زمین را اندازه گیری می کند. شیب زمین گرمایی حدود 25 درجه سانتیگراد

در هر کیلومتر از عمق (1 درجه فارنهایت در هر 70 فوت) است.

هسته اصلی گرما در هسته عبارت است از فروپاشی عناصر رادیواکتیو، گرما باقی مانده از تشکیل سیاره ها،

و گرما آزاد شده به عنوان هسته بیرونی مایع solidifies در نزدیکی مرز خود با هسته داخلی.
بر خلاف پوسته گوگرد غنی از مواد معدنی، هسته تقریبا به طور کامل از فلزات خاص، آهن

و نیکل ساخته شده است.
عناصری که در آهن ریخته می شوند، به نام سیدروفیل ها نیز در هسته یافت می شوند.

از آنجا که این عناصر در پوسته زمین بسیار کمتر یافت می شوند، بسیاری از سیدروفیل ها

به عنوان "فلزات گرانبها" طبقه بندی می شوند. عناصر سیدروفیل شامل طلا،

پلاتین و کبالت می باشند.
یکی دیگر از عناصر کلیدی در هسته زمین، گوگرد است: در واقع 90 درصد گوگرد

روی زمین در هسته یافت می شود. کشف تایید چنین مقدار وسیعی از گوگرد

به توضیح یک رمز و راز زمین شناسی کمک کرد: اگر هسته در درجه اول NiFe بود،

چرا سنگین تر نبود؟ محققان ژئواستراتژیک فکر می کردند که عناصر سبک تر

مانند اکسیژن و سیلیکون ممکن است وجود داشته باشند. فراوانی گوگرد،

یکی دیگر از عناصر نسبتا سبک این موضوع را توضیح داد.

گرچه می دانیم که هسته داغترین قسمت سیاره ما است،

دمای دقیق آن برای تعیین دشوار است. درجه حرارت نوسان در هسته بستگی به فشار،

چرخش زمین و ترکیب متفاوتی از عناصر هسته دارد. به طور کلی، درجه حرارت حدود 4،400

درجه سلسیوس (7،952 درجه فارنهایت) تا حدود 6000 درجه سانتیگراد (10،800 درجه فارنهایت) است.

هسته از دو لایه تشکیل شده است: هسته بیرونی، که مرز گوشته قرار دارد

و هسته داخلی آن. مرز جداسازی شکاف بولن است.

هسته بیرونی

هسته بیرونی، حدود 2،200 کیلومتر (1،367 مایل) ضخامت دارد ،

بیشتر از آهن مایع و نیکل تشکیل شده است. آلیاژ NiFe هسته بیرونی بسیار گرم است،

بین 4500 تا 5500 درجه سانتیگراد (8،132 و 9،932 درجه فارنهایت).
فلز مایع هسته بیرونی ویسکوزیته بسیار کم است، به این معنی که آن را به راحتی

می توان تغییر شکل داده و قابل انعطاف است. فلز متخلخل هسته بیرونی

میدان مغناطیسی زمین را ایجاد و نگهداری می کند.
داغترین قسمت هسته در واقع انقباض Bullenبولن است،

که درجه حرارت آن به 6000 درجه سانتیگراد (10،800 درجه فارنهایت) می رسد

و به مانند سطح خورشید گرم است.

هسته داخلی

هسته داخلی یک توپ گرم و متراکم (بیشتر) آهن است. شعاع آن حدود 1220

کیلومتر (758 مایل) است . دما در هسته داخلی حدود 5،200 درجه سانتیگراد است

(9،392 درجه فارنهایت). وفشار تقریبا 3.6 میلیون اتمسفر است.
دما هسته داخلی بسیار بالاتر از نقطه ذوب آهن است. با این حال، بر خلاف هسته بیرونی،

هسته داخلی مایع یا حتی ذوب نشده است. فشار شدید هسته درونی

و فضای آن از ذوب شدن آهن جلوگیری می کند . فشار و چگالی بسیار زیاد است

اتم های آهن به حالت مایع منتقل می شود. به دلیل این شرایط غیر معمول، برخی

از ژئوفیزیکدانان ترجیح می دهند که هسته داخلی را نه به عنوان یک جامد،

بلکه به عنوان یک پلاسما میشناسند
مایع هسته بیرونی هسته داخلی را از بقیه زمین جدا می کند، و در نتیجه،

هسته داخلی کمی متفاوت از بقیه سیاره چرخش می یابد.به سمت شرق، مانند سطح،

چرخش می کند، اما کمی سریعتر است و هر 1000 سال یک بار چرخش بیشتری می کند.
محققان زمین شناسی فکر می کنند که کریستال های آهن در هسته داخلی در یک الگوی "hcp" شش ضلعی مرتب شده اند. کریستال ها به سمت شمال و جنوب، همراه با محور زمین و

میدان مغناطیسی چرخش می کند

رشد در هسته درونی

در حالی که کل زمین به آرامی سرد می شود، هسته داخلی هر ساله حدود

یک میلی متر افزایش می یابد ، مهم است که به خاطر داشته باشید که

نقطه انجماد آهن بیش از 1000 درجه سلسیوس (1832 درجه فارنهایت) است.
رشد هسته داخلی یکنواخت نیست. این در توده ها و پیازها اتفاق می افتد

و تحت تاثیر فعالیت های گوشته قرار می گیرد.
رشد بیشتر در ناحیه فرورانش-منطقه ای است که در آن صفحات تکتونیکی از لیتوسفر

به گوشته، هزاران کیلومتر بالاتر از هسته، لغزش می کنند. صفحات سوپروایز گرما

را از هسته خنک می کند و محیط اطراف آن را سرد می کند و سبب افزایش میزان انجماد می شود.
رشد کمتر در اطراف "superplumes" یا LLSVPs متمرکز است. این توده های بالونی

که از سنگهای سرامیکی سوپر تبخیر شده به احتمال زیاد بر

آتشفشان های "داغ" در لیتوسفر تاثیر می گذارند و به هسته بیرونی مایع کمک می کنند.
هسته هرگز "انجماد" صورت نمی گیرد فرایند کریستالیزاسیون بسیار کند است

و تداخل رادیواکتیو ثابت داخل زمین آن را بیشتر می کند. دانشمندان تخمین می زنند

که حدود 91 میلیارد سال طول می کشد تا هسته به طور کامل خنثی شود.

Hemispherهسته

درست مانند ليتوسفر، هسته درونی به دو طرف نیمکره های شرقی و غربی تقسیم می شود.

این نیمکره ها به طور مساوی ذوب نمی شوند و ساختارهای بلورین متمایز دارند.به نظر می رسد

که نیمکره غربی سریعتر از نیمکره شرقی کریستال شود. در حقیقت، نیمکره شرقی هسته

داخلی ممکن است ذوب شود.

هسته داخلی

دانشمندان ژئوفیزیک اخیرا کشف کردند که هسته داخلی خود دارای هسته است -

هسته درونی داخلی. این ویژگی عجیب و غریب از هسته داخلی بسیار متفاوت است

و هسته داخلی آن از هسته بیرونی متفاوت است. دانشمندان بر این باورند

که تغییرات رادیکال زمین شناسی حدود 500 میلیون سال پیش موجب ایجاد این

هسته درونی داخلی شد.
کریستال های هسته داخلی در جهت شرق-غرب به جای شمال-جنوب قرار دارد.

این جهت با محور چرخش زمین یا میدان مغناطیسی هماهنگ نیست.

دانشمندان بر این باورند که کریستال های آهن حتی ممکن است

یک ساختار کاملا متفاوت (نه hcp) داشته باشند یا در فاز دیگری وجود داشته باشند.

مغناطیس

میدان مغناطیسی زمین در هسته بیرونی چرخش ایجاد شده است.

مغناطیس در هسته بیرونی حدود 50 برابر قویتر از سطح آن است.

شاید فکر کنید که مغناطیس زمین توسط توپ بزرگ آهن جامد در وسط ایجاد می شود.

اما در هسته داخلی، درجه حرارت بسیار بالا مغناطیس آهن تغییر می کند. هنگامی که این دما،

نقطه کوری نامیده می شود، اتم های یک ماده دیگر نمی توانند به نقطه مغناطیسی برسند.

نظریه دینامو

بعضی از دانشمندان علوم زمین، هسته بیرونی را به عنوان "ژئودینامو" زمین توصیف می کنند.

برای سیاره ای که یک ژئودینامو داشته باشد، باید چرخش صورت گیرد ویک محیط مایع

در داخل آن داشته باشد؛
تغییرات در چرخش، هدایت و گرما تاثیر میدان مغناطیسی یک ژودینامو را می دهد.

برای مثال، مریخ دارای یک هسته کاملا جامد و میدان مغناطیسی ضعیف است.

ونوس دارای یک هسته مایع است، اما خیلی زود چرخش می دهد تا جریانهای جوی قابل

توجهی را بوجود آورد. این نیز دارای میدان مغناطیسی ضعیف است. مشتری،

از سوی دیگر، دارای یک هسته مایع است که به علت چرخش سریع سیاره

به طور مداوم چرخش می یابد.
زمین "گلدیلاکس" Goldilocks ( منطقه قابل سکونت)است. به طور پیوسته

در حال چرخش است، در سرعت 1،675 کیلومتر در ساعت (1،040 مایل در ساعت)

نیروهای Coriolisکوریولیس ( نیرویی است که باعث انحراف اجسام در حال حرکت

به بیرون از مسیر خط راست می شود ) باعث چرخش زمین، وایجاد جریانهای مارپیچی میشوند.

آهن مایع در هسته بیرونی یک هادی الکتریکی عالی است و جریانهای الکتریکی را به وجود می آورد

که میدان مغناطیسی را در بر می گیرد.
منبع انرژی که درون هسته بیرونی قرار میگیرد به صورت قطره ای از آهن یخ مایع به هسته

داخلی جامد هدایت می شود.این گرما، به نوبه خود، باعث می شود مایع باقی مانده

بیشتر شناور باشد. مایعات گرمتر مارپیچ به سمت بالا جریان دارند در حالی که جامدات خنک کننده به

شدت تحت فشار پایین قرار دارند:

میدان مغناطیسی زمین

میدان مغناطیسی زمین برای زندگی در سیاره ما حیاتی است سیاره را از ذرات

باد خورشیدی محافظت می کند. میدان مغناطیسی، باد خورشیدی جو زمین

را از لایه اوزون محافظت می کند که زندگی را از مضرات اشعه ماوراء بنفش محافظت می کند.
اگر چه میدان مغناطیسی زمین به طور کلی پايدار است، اما دائما تغيير می کند.

به عنوان مثال، به عنوان هسته بیرونی مایع حرکت می کند، می تواند محل مغناطیسی

شمال و جنوب را تغییر دهد. قطب شمال مغناطیسی هر سال 64 کیلومتر (40 مایل) حرکت می کند.
نوسان در هسته می تواند زمینه مغناطیسی زمین را به طور چشمگیری تغییر دهد.

به عنوان مثال، تغییرات قطب زمین شناسی، هر 200 تا 300 هزار سال اتفاق می افتد.

انحرافات قطب زمین شناسی تنها چیزی است که به نظر می رسند .

بیشتر بخوانید :

گوشته لایه زیرین پوسته زمین

خاک چیست؟

سنگ چیست؟

سنگهای آذرین

پومیک چیست؟

سنگ گابرو

سنگها و مواد معدنی

هسته درونی زمین





:: موضوعات مرتبط :

:: برچسب ها : مهدکودک , نقاشی , روانشناسی کودک , آموزشی ,
تاريخ : دوشنبه 7 خرداد 1397 | 16:49 | نویسنده : دردانم |