Budowa wnętrza Ziemi

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