《地球的中心究竟是什麼》

2020-12-07 數碼科技站

地球內部從古登堡面起,一直到地球中心,稱之為地核。地核的質量佔整個地球質量的31. 5%,體積佔整個地球體積的16. 2%。根據地震波的變化情況,發現地核也有外核、內核之別。內、外核的分界面,大約在5155千米處。因地震波的橫波不能穿過外核,所以一般推測外核是由鐵、鎳、矽等物質構成的熔融態或近於液態的物質組成。液態外核會緩慢流動,故有人推測地球磁場的形成可能與它有關。由於縱波在內核存在,所以內核可能是固態的。關於內核的物質構成,學術界有不少爭議,許多人認為,主要是由鐵和鎳組成。但究竟是何物,這一切都還有待於進一步探索、證明。此外,內外核也不是截然分開的。有的學者認為,在內外核之間,還存在一個不大不小的"過渡層",深度在地下4980~5120公裡之間。地核的密度很大,即使最堅硬的金剛石,在這裡也會被壓成黃油那樣軟。這裡的溫度可達4000~6000℃。

地核:是地球的核心部分,主要由鐵、鎳元素組成,半徑為3480千米。地核又分為外地核和內地核兩部分。外地核的物質為液態。外地核深2900km至5000km,內地核深5100km至6371km。 地核是地球的核心。從下地幔的底部一直延伸到地球核心部位,距離約為3473千米。據科學觀測分析,地核分為外地核、過渡層和內地核三個層次。外地核的厚度為1742千米,平均密度約10.5克/釐米x釐米x釐米,物質呈液態 。過渡層的厚度只有515千米,物質處於由液態向固態過渡狀態。內地核厚度1 216千米,平均密度增至12.9克/釐米x釐米x釐米,主要成分是以鐵、鎳為主的重金屬,所以又稱鐵鎳核。

從質量上看,地核佔地球總質量的16%,地幔佔83%,而與人們關係最密切的地殼,僅佔1%而已。地核(Core)位於地球的最內部。半徑約有3470 km,高密度,平均每立方釐米重12克。溫度非常高,約有4000~6000℃。它可再分為內核和外核。由地震波的傳送可知,外核是融熔的。從源自其他行星核心的鐵隕石來推測,地核也是由鐵和鎳組成。地球磁場的自激發電機理論,也需要一個液態金屬外核的存在才能成立。至於內核,則極有可能是固態鐵。

地核的總質量為1.88e21噸,佔整個地球質量的31.5%,體積佔整個地球的16.2% 。地核的體積比太陽系中的火星還要大。由於地核處於地球的最深部位,受到的壓力比地殼和地幔部分要大得多。在外地核部分,壓力已達到136萬個大氣壓,到了核心部分便增加到360萬個大氣壓了。

這樣大的壓力,人們在地球表面是很難想像的。科學家作過一次試驗,在每平方釐米承受1770噸壓力的情況下,最堅硬的金剛石會變得像黃油那樣柔軟。

地核內部不僅壓力大,而且溫度也很高,估計可高達2 000-5 000℃,物質的密度平均在1096克/釐米x釐米x釐米之間。在這種高溫、高壓和高密度的情況下,人們平常所說的"固態"或"液態"概念,已經不適用了。因為地核內的物質既具有鋼鐵那樣的"鋼性",又具有像白蠟、瀝青那樣的"柔性"(可塑性)。這種物質不僅比鋼鐵還堅硬十幾倍,而且還能慢慢變形而不會斷裂。

地核內部這些特殊情況,即使在實驗室裡也很難模擬,所以人們對它了解得還很少。但有一點科學家是深信不疑的:地球內部是一個極不平靜的世界,地球內部的各種物質始終處於不停息的運動之中。有的科學家認為,地球內部各層次的物質不僅有水平方向的局部流動,而且還有上下之間的對流運動,只不過這種對流的速度很小,每年僅移動1 釐米左右。有的科學家還推測,地核內部的物質可能受到太陽和月亮的引力而發生有節奏的震

主張地核是由密度9.0~11.5克/立方公分的物質在地核內部特殊高溫與高壓下所組成的。壓力估計從液態地核最上部份的每平方公分1550噸到地心約3875噸。溫度比較不確定,但從深礦坑得知溫度會隨深度而升高,而根據巖石的導熱率,地質學家估計(相當粗略的)液態地核的溫度約是攝氏5千度(木星的中心可能高達攝氏5萬度)。

矽酸鹽地函和鎳-鐵地核(如同蛋白和蛋黃一樣的組成),他們並認為早期的地球必為液態,後來則可能包含兩種互不溶解的液體。矽酸鹽液體較輕,浮在上方並將熱輻射到太空而冷卻。底下的鐵熔液則被上層隔絕未能直接暴露出來,釋熱很慢,所以可能到目前仍為液體。當然也並非所有科學家都接受地球有液態階段的說法。美國化學家尤瑞(Harold Clayton Urey)特別堅持地球一直都是固態的。他駁斥說,巨大固態地球的鐵核仍能由鐵的緩慢分離而形成;即使現在,鐵還可能以1秒5萬噸的速率從地函遷移到地核中去。

然而人類並非對地球一無所知,智慧的人類根據地球的運動變化,不斷向地球深處去尋找問題的答案。

地球的火山活動告訴我們,地下熾熱的巖漿,人們根據流到地球表面的巖漿,把地下的巖漿分成含矽酸鹽較多的酸性巖漿和含矽酸鹽較少的鹼性巖漿。但巖漿來自地下並不是很深的地方,至多不過幾百千米。那麼,更深的地下是什麼呢?

人們注意到了這樣一種現象:火山噴出的熔巖的溫度隨著深度而增高。根據溫度隨深度增加的速度來計算,地心的溫度竟達100000℃左右。在這樣高的溫度下,即使地心具有極高的壓力,任何物質也都會變為氣體狀態。於是許多研究者提出了"氣態地核說"。

但是許多學者認為這一學說是建立在鑽井勘探數據和火山資料的基礎上的,據此得出"地心溫高"的結論是不可信的。10世紀末,人們通過重力測量求出地球密度為5.52克/釐米。它比地表任何巖石的密度都大許多,因此推想地球內部一定有密度更大的東西

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