地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯

5g头条:更准确的说,地球有一个固态内核和液体外核,然后才是下地幔,这里就有两个问题:我们没打穿地球,我们是如何知道地核的构成的?还有再整个核心中为何内核先冷却了,而外核还是液态?正好与我们的常识相反。今天我们就解决这两个问题。我们先来看看地球的地质分层是如何形成的?看看上图,我们的地球家园,……

更准确的说,地球有一个固态内核和液体外核,然后才是下地幔,这里就有两个问题:我们没打穿地球,我们是如何知道地核的构成的?还有再整个核心中为何内核先冷却了,而外核还是液态?正好与我们的常识相反。今天我们就解决这两个问题。

我们先来看看地球的地质分层是如何形成的?

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第1张

看看上图,我们的地球家园,你会发现超过70%的表面被水覆盖。

我们现在都知道这是为什么,因为地球水多呗!而且水的密度小,海洋就漂浮在岩石和泥土之上,构成了我们所知的地球表面构造。

其实这就是我们常说的浮力的概念:密度越小的物体上升到密度越大的物体之上,而密度越大的物体则下沉到水底,浮力概念不仅仅可以来解释水所表现的上升和下降。

同样的原理也可以解释地球整个的地质分层!例如:为什么氦气球从大气中升起,为什么大气在海洋之上,为什么冰可以漂浮在海面,石头可以沉入海底,而海洋又在陆地之上等等….!看下图:图片文子其实已经简单的说了,我们是如何给地球分层的,后面我们还会讲到!

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第2张

下图说明:地球上密度最小的部分是大气,漂浮在海洋之上,海洋又漂浮在地壳之上,地壳位于密度更大的地幔之上,地幔本身无法下沉到地球密度最大的部分:地核,其实就是密度最大的物质在不停的沉降!

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第3张

现在我们应该能想到地球最稳定的状态是什么?应该就像一个洋葱那样一层一层的,最密集的元素都在地球的中心,由内到外的每一层逐渐由密度较小的元素组成。事实上,地球上发生的每一次地震实际上都是地球向理想状态再不停的迈进。

以上的说法不仅解释了地球的结构,还可以解释所有行星的结构。

那么构成地球最初的元素是从哪里来的

在宇宙非常年轻的时候,也就几分钟的时间吧!当时的宇宙几乎只有氢和少量的氦。所有较重的元素都是在后来形成的恒星中产生的,只有当这些恒星死亡时,它所加工的重元素会被重新抛回到宇宙中,从而形成新一代的恒星。

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第4张

但是这一次,所有新元素的混合物,不仅仅是氢和氦,还有碳、氮、氧、硅、镁、硫、铁等等,不仅形成了新的恒星,而且形成了围绕恒星的原行星盘。

新形成的恒星会优先将较轻的元素推到太阳系的外部,而引力和物质分布的不均匀则会导致行星盘不稳定,局部在引力作用下坍缩并形成行星。

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第5张

就以我们太阳系为例,太阳系最深处的四颗行星是太阳系中密度最大的四颗行星,其中水星由密度最大的元素组成。

但是外行星,由于质量更大,离太阳更远,因此受到的辐射更少,它们能捕获大量的轻元素,并形成气态巨星。

这些星球中的每一个,都和地球一样,总体上最密集的元素都集中在核心,较轻的元素在核心周围逐渐形成密度越来越小的分层。

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第6张

铁是超新星以外的恒星能聚变到最稳定、最重的元素,也是地核中最丰富的元素。(超新星爆发后会产生少量的重元素,其实是中子星碰撞,我有篇文章专门提到了重元素的产生,可以翻阅下)但令我们觉得奇怪的是,在固体内核和固体地幔之间,有一层2000多公里厚的液体层:地球的外核,而且这个巨大的液体层占地球质量的30%!

这时你可能会想,内核都冷却了,外核居然没冷却,冷却不应该是从外向内吗?而且我们又没有打穿地球,怎么会知道有液态内核的?下面就说这些问题:

地震产生的地震波是如何告诉我们地球内部的构造的

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第7张

地震中产生的地震波有两种:

压缩波,也就是我们所知的p波,它的工作原理就像脉冲穿过弹簧一样

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第8张

二次横波,被称为S波,就像海面上的波浪一样。

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第9张

世界各地的地震监测站都能有效的探测到P波和s波,上图中可以看到s波不会穿过液体,而P波虽然穿过液体,但它们会发生折射!

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第10张

因此,我们可以知道地球有一个液态的外核,一个固态的外地幔,和一个固态的内核!这就是为什么地球的核心有最重、密度最大的元素,而我们知道它的外核有一层液体。

但是地球外核为什么是液态的呢?

和所有其他元素一样,铁是固体、液体、气体还是“其他”形态取决于铁的压力和温度。

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第11张

但是,铁要比我们熟悉的许多元素复杂得多。铁可以呈现出多种晶体固相,我们一直深入到地心,那里的压强是海平面的几百万倍。对于这样的超压,我们就需要知道铁在超高压下的相图!这个科学家其实早就对铁研究过了,这些都不是我们操心的事!

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第12张

这张图显示的压力高达120GPa,重要的是要记住我们的大气压只有0.0001GPa,而我们的核心承受着330-360Gpa的压力!

在360Gpa的高压下,铁的熔化需要极高的温度,相当于太阳表面的温度。然而,相同的温度,在较低的压力下,铁很容易保持液态,而在较高的压力下,铁会形成固体。这对地球的地核意味着什么?

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第13张

这意味着,随着时间的推移,地球冷却,其内部温度下降,而其压力保持不变。换句话说,当地球最初形成的时候,很可能整个地核都是液态的,但随着地核持续冷却,所以地核就从内部开始变为固态!我们都知道固体比液体密度高,体积更小,地球内核的缩小会导致地球会轻微收缩!这又会造成什么结果呢?

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第14张

没错,就是地震!

所以地球核心的外核是液态的,因为地核温度足够高,在外核压力低的地方就可以熔化铁。

如果我们展望未来,地球的地核完全冷却为固态,会发生什么?已经有前车之鉴了,我看可以看看水星!

地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯 手机资讯 第15张

因为水星很小,所以水星核心冷却的速度很快,并且由于核心的冷却,水星表面产生了长达数百公里的大裂缝!

那么,现在在问:为什么地球有一个液态内核呢?因为它还没有完全冷却!我们所感觉到的每一次地震,都是地球向着理想状态,内核冷却又迈进了一步。不过这个速度很慢很慢,慢到足以把太阳熬成红巨星!

声明:CNohd.com 本媒体部分图片、文章来源于网络,如有侵权,请与我联系删除。
新媒网 » 地球为何有个液态外核?而内核又是固态?为什么里面先冷却-5G资讯