5.1.3. Кратко о внутреннем строении Земли
И все-таки, прежде чем перейти к основной теме, мне необходимо остановиться еще
на одном важном вопросе. Я имею в виду внутреннее строение Земли. Тем более что
во многом мое мнение не совпадает с основной научной концепцией. Изложение будет
очень кратким – только основное и важное для понимания последующего материала.
Порой кажется странным, но приходится признать, что о строении своей родной
планеты мы знаем очень немного. В самом упрощенном виде строение Земли наука
представляет таким, как показано на рис. 5.11.
[more]
Рис. 5.11. Внутреннее строение Земли
Все (или почти все) данные, называемые нами экспериментальными, получены в
результате анализа прохождения через толщу Земли сейсмических волн. По этим
данным рассчитываются толщина и плотность вещества слоев. Наружная оболочка –
кора – тонкая, под материками состоящая из 30 – 40 километрового слоя гранита,
под океанами – из базальта толщиной 6 – 7 километров (под Тихим океаном толщина
коры значительно меньше).
Дальше идет промежуточный переходный слой между твердой корой и мантией,
называемый астеносферой. Слой мантии простирается до так называемого «жидкого
ядра», а в самом центре находится то, что обычно именуют «твердым ядром». Но это
только самые общие представления. Слой мантии простирается до так называемого
«жидкого ядра», а в самом центре находится то, что обычно именуют «твердым
ядром». Но это только самые общие представления. От поверхности вглубь растет
плотность и повышается давление. Между давлением и плотностью недр существует
определенная зависимость. На различной глубине наблюдаются скачки плотности. Эти
изменения – не что иное, как точки фазовых переходов, при которых меняются и
состав, и строение, и свойства среды. В данном случае мы не будем рассматривать
состав фаз и природу каждого конкретного перехода. Важно другое – различные
фазовые зоны всегда имеют границу раздела, при переходе через которую параметры
меняются скачком. По скачкам и выполняется примерное разделение внутренних зон
Земли. Ни одна из указанных на рисунке зон не является однородной и одинаковой
по протяженности в различных частях Земного шара. Некоторые авторы указывают на
то, что и мантия и ядро (жидкая его часть) сами имеют многослойное строение.
Кроме всего прочего, по поводу формы внутреннего и внешнего ядра в литературе
иногда встречается мнение, что она заметно отличается от сферической. Более
того, предлагаются даже гипотезы о том, что Земля полая. В данном случае – это
не наш вопрос. Изложенное выше в общих чертах представляет собой научное
представление о внутреннем строении Земли. Интересующихся адресую к своей книге
«Полевой гиперболоид Земли…».
На рисунке показано, что магнитная ось не только не пересекается с осью
географической, но даже не проходит ни через геометрический центр планеты, ни
через так называемое твердое ядро.
О том, что касается ядра, хочу высказать свою собственную точку зрения.
В геофизической литературе, посвященной магнитному полю Земли, чаще всего
отмечается, что основной вклад в магнитный момент нашей планеты вносит твердое
железоникелевое ядро. При вращении оно создает магнитный момент, и планета
работает как динамо.
Тут позволительно задать сразу возникающий вопрос: почему ядро железоникелевое?
Потому что тогда ему можно приписать магнитные свойства? Но железо при
нормальном давлении ферромагнитно только ниже 768°С, а никель – ниже 360°С. В
железе различают несколько типов фаз – α, γ, δ и ε. Ферромагнитным из них
является только α – железо? Но и то ниже 768°С. И едва ли все эти фазы
продолжают существовать в условиях ядра. За ферромагнитное состояние
ответственна недостроенная электронная 3d оболочка. Считается, что в ядре Земли
температура примерно соответствует температуре поверхности Солнца и составляет
около 5800°. Какой может быть ферромагнетизм при тех давлениях и температурах,
которые, казалось бы, должны развиваться в зоне ядра? Что там творится с
электронными оболочками? Кто это знает наверняка? А если исходить из
соображений, что в ядре должна быть самая большая плотность, то на Земле
достаточно металлов тяжелее железа и никеля. Тогда разумнее всего было бы
предположить, что твердое ядро представляет собой сплав на основе железа (только
потому, что его на Земле больше, чем других металлов с большой плотностью),
содержащий в себе все тяжелые элементы, стоящие в таблице Д.И. Менделеева после
железа, включая и тугоплавкие и радиоактивные. Допустим, мы принимаем научную
точку зрения о том, что и твердая и жидкая части ядра существуют на самом деле,
но не считаем твердое ядро ферромагнитным. Тогда можно допустить и то, что на
его поверхности вследствие вращения во внешнем магнитном поле возникают вихревые
токи, генерирующие свою долю магнитного потока в интегральном магнитном поле
планеты. В таком случае у нас получается магнитогидродинамическая
самовозбуждающаяся машина. Кроме того, следует присовокупить сюда еще и
возбуждаемые токи и поля в жидкой части ядра, на его границе с магматическим
слоем, в самом магматическом слое с несколькими внутренними слоями и на границах
его с астеносферой и корой. Но вихревые токи, возникающие за счет вращения Земли
во внешнем магнитном поле, – это далеко не все. Токи, возникающие на всех
поверхностях различных расплавленных внутренних слоев Земли, генерируют свою
долю интегрального магнитного поля планеты. Следует иметь в виду, что асимметрия
магнитных полей – это, кроме всего прочего, асимметрия циркуляционных токов в
теле Земли тоже.
Все вместе создает сложнейшие конфигурации вихревых токов и, следовательно,
порожденных ими магнитных потоков во внешнем ядре, а также в расплавленной и
ионизированной магме. Здесь нужно учесть еще и то, что в расплавленных зонах
существуют не только широтные вихри-переносы вещества, но и осевые, вызванные
наклоном оси и эксцентриситетом орбиты Земли. Асимметрия токов все время
меняется. Образуется необычайно чувствительная система. Можно сказать, что Земля
«дышит». Картина еще более усложняется в связи с отличающимися режимами вращения
различных слоев вследствие внутреннего трения и разной плотности. Если к этому
добавить, что разные слои внутри Земли, в том числе и обе части ядра, вращаются
со своими собственными скоростями, отличными от суточной скорости вращения
Земли, то распределение токов и полей должно получиться неимоверной сложности.
Разумеется, в суммарное магнитное поле Земли вносят свой вклад и другие факторы,
такие как токи радиационных поясов, поперечные токи на границе стратосферы и
космоса и т.д.
Рассматривая в самом общем виде внутреннее устройство нашей планеты, нельзя не
отметить тот важнейший момент, что очень существенную роль во всех процессах,
особенно имеющих место в жидкой части, играет Луна. Дело в том, что центр масс
системы Земля – Луна находится на глубине около 1700 км внутри Земли (или на
расстоянии 4700 км от центра). И он постоянно перемещается вслед за изменением
положения Луны. При этом внутри жидкого ядра и в жидкой магме должны
формироваться огромные волны, компенсирующие смещение центра масс. Можно только
высказать общие предположения, что это не может не сказаться на конвекции,
массопереносе и, соответственно, на характере вихревых токов и полей, этими
процессами инициированных. Едва ли можно точно оценить и вклад всего этого в
общую картину токов и полей внутри планеты.
Очень возможно, что по состоянию современных научных данных мы даже оценить не
можем во всей полноте, сколько таких факторов и какие они. Поэтому представить
полностью адекватную полевую картину из-за ограниченности наших знаний не
представляется возможным.
Но самое главное, на чем бы я хотела закончить этот раздел, мое представление о
внутреннем строении нашей планеты совершенно не совпадает с научной парадигмой.
Об этом и пойдет дальнейший разговор.