طبقات الارض يتكون القلب من طبقتين النواة الخارجية ، التي تحد حدود الوشاح ، والنواة الداخلية. تسمى الحدود التي تفصل بين هذه المناطق بانقطاع بولين ، النواة الداخلية هي الطبقة الرابعة داخل الأرض ، إنها كرة معدنية صلبة مصنوعة بشكل رئيسي من الحديد ، تصل درجات الحرارة إلى مستويات استثنائية ، على الرغم من أن النواة الداخلية ساخنة للغاية ، إلا أنها ليست سائلة مثل النواة الخارجية .
يجد البعض صعوبة في تصديق أن النواة الداخلية يمكن أن تكون صلبة ، مع مراعاة مدى سخونة هذا اللب الداخلي قادر على البقاء صلبًا لأن مركز الأرض موجود في ضغوط عالية للغاية.
بالإضافة إلى النشاط الزلزالي ، يستخدم العلماء مجموعة متنوعة من المعلومات الأخرى للتعرف على جوهر باطن الأرض ، تتضمن هذه الطرق الإضافية التجارب المعملية وتحليل النيازك ونمذجة الكمبيوتر وقراءة البيانات
النواة الداخلية للأرض
يتكون النواة الداخلية للأرض بشكل رئيسي من الحديد ، في طبقة سائلة خارجية وطبقة صلبة داخلية ، النواة الخارجية هي المكان الذي يولد فيه السائل المتداول الجيو دينامو ، المسؤول عن المجال المغناطيسي للأرض ، تم تأسيس الطبيعة السائلة للنواة الداخلية في وقت مبكر من تطوير مجال علم الزلازل العالمي ، تم استخلاص النواة الداخلية الصلبة من علاقات الطور ودرجات حرارة وضغوط النواة ، والتي تظهر النواة ببطء تتبلور من المركز إلى الخارج.
تتطلب الأدلة الزلزالية المباشرة على الطبيعة الصلبة للنواة الداخلية علماء الزلازل تتبع أقصر مسار عبر الأرض حيث تنتقل الموجة P إلى النواة الخارجية السائلة ، حتى تلتقي مع حافة النواة الداخلية إذا تم نقل جزء من هذه الموجة إلى النواة الداخلية كموجة S ، والتي تم إرسالها بدورها إلى النواة الخارجية كموجة P ، ثم عادت إلى السطح ، فسيكون لدى علماء الزلازل أدلة على وجود نواة داخلية صلبة .
اللب الداخلي عبارة عن كرة ساخنة كثيفة من الحديد ، يبلغ قطرها حوالي 1،220 كيلومتر (758 ميل)، تبلغ درجة الحرارة في القلب الداخلي حوالي 5،200 درجة مئوية (9،392 درجة فهرنهايت) ، الضغط حوالي 3.6 مليون جو .
درجة حرارة النواة الداخلية أعلى بكثير من درجة انصهار الحديد ، ومع ذلك ، على عكس النواة الخارجية ، فإن النواة الداخلية ليست سائلة أو حتى منصهرة ، يمنع الضغط المكثف للنواة الداخلية ذوبان الحديد ،الضغط والكثافة هما ببساطة أكبر من أن تتحول ذرات الحديد إلى حالة سائلة ، بسبب هذه المجموعة غير العادية من الظروف ، يفضل بعض الجيوفيزيائيين تفسير النواة الداخلية على أنها ليست مادة صلبة ، بل على أنها تتصرف على أنها مادة صلبة. [1]
حقائق عن اللب الداخلي
تتكون الأرض ، من المركز الذي يتحرك إلى الخارج ، من النواة الداخلية ، النواة الخارجية ، الوشاح السفلي ، الوشاح العلوي ، والقشرة الارضية ، يُطلق على الجزء الداخلي من الأرض قلبه الداخلي أو النواة الداخلية للأرض ، ويُعتقد أنه ساخن مثل سطح الشمس ، كان يعتقد ذات مرة أن النواة الداخلية للأرض كانت سائلة .
لكن إنجي ليمان – عالم الزلازل – أثبت نظريًا في عام 1936 أن النواة الداخلية صلبة ، وأن النواة الخارجية كانت سائلة ، يعتقد أن النواة الداخلية تتكون من سبيكة حديدية (نيكل) ، يواصل العلماء دراسة النواة الداخلية ، غالبًا من خلال استخدام النشاط الزلزالي ، بينما يحاولون معرفة المزيد عنه.
يعتقد أن درجة حرارة القلب الداخلي تبلغ حوالي 5400 درجة مئوية ، أو 5700 كلفن. تنجم هذه الحرارة عن ثلاثة عناصر: الحرارة المتبقية من تكوين الأرض ، وقوى الجاذبية من القمر والشمس ، والانحلال الإشعاعي للعناصر الداخلية للأرض.
يفصل النواة الخارجية السائلة النواة الداخلية عن بقية الأرض ، ونتيجة لذلك ، يدور النواة الداخلية بشكل مختلف قليلاً عن بقية الكوكب ، يدور شرقًا ، مثل السطح ، لكنه أسرع قليلا ، مما يجعل دوران إضافي كل 1000 سنة.
يعتقد علماء الجيولوجيا أن بلورات الحديد في القلب الداخلي مرتبة في نمط “hcp” ، تصطف البلورات بين الشمال والجنوب ، إلى جانب محور دوران الأرض والمجال المغناطيسي.
إن اتجاه البنية البلورية يعني أن الموجات الزلزالية – الطريقة الأكثر موثوقية لدراسة القلب ، تسافر بسرعة أكبر عند الذهاب من الشمال إلى الجنوب عنها عند الذهاب إلى الشرق والغرب ، تسير الموجات الزلزالية أسرع أربع قطب إلى قطب من خلال خط الاستواء.
نمو اللب الداخلي للأرض
يشكل اللب الداخلي حوالي 1.7٪ من إجمالي كتلة الأرض ، بينما يشكل اللب الخارجي حوالي 30.8٪ من إجمالي كتلة الأرض
نمو اللب الداخلي ليس متجانسًا. يحدث في الكتل والباقات ويتأثر بالنشاط في الوشاح ، بينما تبرد الأرض بأكملها ببطء ، ينمو اللب الداخلي بحوالي مليمتر كل عام ، ينمو اللب الداخلي عندما تصلب أجزاء من النواة الخارجية السائلة أو تتبلور أو تتجمد ، على الرغم من أنه من المهم أن نتذكر أن نقطة تجمد الحديد أكثر من 1000 درجة مئوية (1،832 درجة فهرنهايت).
ويتركز النمو بشكل أكبر حول مناطق الاندساس ، وهي المناطق التي تنزلق فيها الصفائح التكتونية من الغلاف الصخري إلى الوشاح ، على بعد آلاف الكيلومترات فوق القلب. تسحب الألواح المتساقطة الحرارة من القلب وتبرد المنطقة المحيطة ، مما يتسبب في زيادة حالات التصلب.
يكون النمو أقل تركيزًا حول “الأوعية الفائقة” ، من المحتمل أن تؤثر هذه الكتل المنتفخة من صخور الوشاح الفائقة الحرارة على البراكين “الساخنة” في الغلاف الصخري ، وتساهم في نواة خارجية أكثر سيولة.
النواة لن “تتجمد” ، عملية التبلور بطيئة جدًا ، ويؤدي التحلل الإشعاعي المستمر داخل الأرض إلى إبطائها أكثر ، يقدر العلماء أن النواة ستستغرق حوالي 91 مليار سنة لتصلبها بالكامل ، لكن الشمس ستحترق في جزء من ذلك الوقت (حوالي 5 مليارات سنة).
اللب الداخلي للنواة الداخلية
اكتشف علماء الجيولوجيا مؤخرًا أن النواة الداخلية نفسها لها نواة ، تختلف هذه عن النواة الداخلية بنفس الطريقة التي يختلف بها النواة الداخلية عن النواة الخارجية ، يعتقد العلماء أن التغيير الجيولوجي الجذري قبل حوالي 500 مليون سنة تسبب في تطور هذه النواة الداخلية اللب الداخلي .
يتم توجيه بلورات النواة الداخلية الداخلية من الشرق إلى الغرب بدلاً من الشمال إلى الجنوب ، لا يتماشى هذا الاتجاه مع محور دوران الأرض والمجال المغناطيسي ، يعتقد العلماء أن بلورات الحديد قد يكون لها بنية مختلفة تمامًا (وليس hcp) ، أو أنها موجودة في مرحلة مختلفة .
ما الذي يجعل اللب الداخلي للأرض صلبًا
على الرغم من ارتفاع درجة حرارة سطح الشمس ، إلا أن قلب الحديد المتبلور للأرض يظل صلبًا ، النواة الداخلية صلبة لأنها مصنوعة من مواد كثيفة جدًا أو ثقيلة – مثل الحديد والنيكل ، على الرغم من ارتفاع درجة حرارتها ، إلا أن هذه المواد لا “تذوب” بسهولة شديدة ، لذا تظل صلبة .
النواة الداخلية هي بالفعل أكثر سخونة من النواة الخارجية ، ومع ذلك ، فإن الضغط على النواة الداخلية أكبر من الضغط على النواة الخارجية ونقطة انصهار الحديد ، المكون الرئيسي للنواة ، يزيد مع ارتفاع الضغط. لذلك ، لأن تأثير الضغط يتجاوز تأثير درجة الحرارة ، يتم تجميد النواة الداخلية ، الضغط كبير جدًا بحيث يتم ضغط المعادن معًا ولا يمكن أن تكون سائلة ، الضغط هو أكثر من 3،000،000 مرة من مستوى سطح البحر في قلب الأرض .
يمكننا أيضًا التكهن بأن النواة الداخلية بدأت في التجميد (التصلب) قبل حوالي مليار أو ملياري سنة ، يشكل اللب الداخلي 1 ٪ فقط من كتلة الأرض ، تشكل النواة الخارجية حوالي 32٪ من كتلة الأرض.
اتضح أن العديد من المواد يمكن أن تكون صلبة عند درجة حرارة أعلى إذا كان الضغط أعلى أيضًا ، لذلك ، على الرغم من ارتفاع درجة الحرارة في النواة الداخلية ، إلا أن الضغط في النواة أعلى أيضًا ، ويمكنك الحصول على النيكل الحديد الصلب بدلاً من السائل . [2]