11.6.2. Внутреннее строение планет на примере Земли
Непосредственно перед дальнейшим изложением материала мне хочется сразу оговориться, что внутреннее строение планет – дело темное. Я покажу, как его представляет наука на примере нашей планеты, и на основании этого сделаю некоторые обобщения. Дело в том, что строение Земли очень сложное, многослойное, а методов изучения, по сути дела, всего два – регистрация сейсмических природных и искусственных колебаний, и оба дают весьма приблизительную точность, зависящую от многих факторов. Необходимо подчеркнуть, что, во-первых, информация о внутреннем строении даже нашей родной планеты косвенная, она строится только на основании изменения характера волн, проходящих через толщу планеты; во-вторых, нет уверенности, что и трактовка этих данных на 100% соответствует действительности, тем более что подчас разные геофизики одни и те же данные трактуют неодинаково. Точнее сказать, мы имеем весьма приблизительное представление о том, как устроена наша планета внутри. Волны проходят по-разному через жидкие и твердые зоны, влияет и химический состав, и вязкость. Именно изменение характеристик волн на границах раздела и дает возможность разделить нутро нашей планеты по слоям. Что же мы можем сказать о других планетах? Еще меньше.
[more]Возьмем Землю в качестве эталона и будем считать, что для планет земной группы в той или иной степени его можно использовать (рис. 11.30). Самый верхний слой – твердая кора, литосфера, затем идет промежуточный полу-жидкий слой – астеносфера, далее – мантия, грубо подразделяющаяся на верхнюю и нижнюю, затем – внешнее жидкое ядро, а в центре – внутреннее твердое ядро. Схема самая общая, и бóльшая часть цифр на ней носит примерный характер.
Рис. 11.30. Общепринятая схема внутреннего строения Земли,
http://fs1.ppt4web.ru/images/95231/116410/640/img2.jpg
Далее цитирую по http://edukids.narod.ru/zemlia/gl3/5.htm (выделения мои - СП):
Объем мантии составляет 83% объема Земли, масса – 67% массы нашей планеты. Мантия делится на несколько геосфер, и прежде всего на верхнюю и нижнюю мантии. Между ними нет резкой границы, условно она проходит на глубине 900 км. Верхнюю мантию еще подразделяют на несколько сферических зон.
- Давление и температура в Земле растут с глубиной. Действия их на вещество противоположны. Приток тепла приводит к увеличению объема и, в конце концов, к расплавлению вещества, а давление уменьшает объем и мешает расплавлению, так как повышает точку плавления.
- Полной победы тепла мы не наблюдаем ни на какой глубине, вплоть до границы земного ядра: нигде – ни в коре, ни в мантии нет сплошного жидкого слоя. Это доказывается тем, что поперечные упругие волны свободно проходят сквозь кору и всю мантию, а известно, что сквозь жидкость они не проходят. Расплавленная магма, которая создает интрузии и питает вулканы, образуется лишь в отдельных местах в коре или приходит из отдельных очагов (карманов), расположенных в субстрате или астеносфере, а может быть и глубже. Твердость верхней мантии подтверждается еще и тем, что в ней (как и в коре) наблюдаются очаги землетрясений – в некоторых областях до глубины 700 км. Глубже землетрясений не бывает.
В нижней мантии скорости сейсмических волн растут с глубиной как раз так, как они должны расти за счет роста давления без всяких перестроек кристаллов. Поэтому нижнюю мантию считают однородной, и рост плотности идет только за счет упругого сжатия под давлением.
Ядро занимает 16% земного шара по объему и 31,5% по массе. Его делят в основном на две части: внешнее ядро и внутреннее ядро, или субъядро. Между ними намечают довольно тонкую (около 300 км) промежуточную зону. Поперечные волны сквозь внешнее ядро не проходят, следовательно, оно жидкое. Скорость продольных волн в нем растет с глубиной. В субъядре она постоянна – 11,2 км/с. - На некоторых сейсмограммах удалось заметить волны, природу которых объясняют следующим образом. От очага землетрясения шли продольные волны. Дойдя до субъядра, они породили в нем поперечные волны, которые прошли сквозь субъядро, и, дойдя до внешнего ядра, возбудили в нем опять продольные волны. Эти волны и пришли к сейсмографу. Поэтому считают, что субъядро твердое. Диаметр его около 2500 км. Его объем составляет всего лишь 0,8% всего объема Земли, а масса – менее 2%.
Пусть Читателя не смущает подробная информация. Мне нужна аргументация, чтобы анализировать материалы по Марсу, а они чрезвычайно неоднозначны, во-первых, и мой подход к их толкованию абсолютно оригинальный и часто противоречит официальному подходу, во-вторых. И обратите внимание на то, что я подчеркнула в приведенной выше цитате. Даже для Земли, по сути дела, с ядром мы не можем разобраться. По одним и тем же экспериментальным данным геофизики спорят. Продольные волны при прохождении и через твердые и через жидкие среды меняют на границах раздела слоев скорости и углы. Но, дойдя до субъядра, продольные волны, в зависимости от угла, образуют так называемые теневые зоны, в которых через ядро не проходят. Через твердое ядро проходит только часть продольных волн, имеющая направление от эпицентра колебаний к центру самого ядра, причем, внутри него скорость распространения волны постоянна. А почему? Ведь происходит и увеличение температуры, и увеличение давления, и связанное с ним уплотнение вещества. Это все требует объяснений, как и то, почему в субъядре и только на некоторых сейсмограммах удалось заметить порожденные продольными, но какие-то странные и непонятные волны, которые, пройдя через ядро, опять стали продольными. Т.е. слились с прошедшими продольными волнами или просто исчезли? Или оказались какими-то совсем новыми? «Странные» волны причислили к поперечным за неимением других вариантов? И только на таком основании внутреннее ядро объявили твердым? «Темна вода в облацех»! Все очень сложно и неоднозначно даже для Земли, где мы стоим своими ногами и что-то можем измерить. А как быть с Венерой и Марсом? С Венерой наука выходит из положения довольно просто: раз сестра Земли, значит и внутри похожа. А Марс? У него в зоне ядра и температура считается всего 1300o С, и расчетная плотность всего 8,8 г/см3, что соответствует плотности меди при нормальном давлении в 1 атм. (плотность железа – 7,8 г/см3). А существует ли вообще у планет ядро на материальном плане? По научным представлениям температура в центре ядра Земли должна быть 5500 – 6000о С (как на поверхности Солнца!), давление – порядка 3,55 млн. атмосфер, плотность – 12,5 – 13 г/см3.
(0)
