تبلیغات
آسمان علم - آشنایی با درون زمین
آسمان علم
بدانیم تابمانیم
شنبه 11 خرداد 1392 :: نویسنده : علی شهرکی

آشنایی

هسته زمین از عمق 2900 کیلومتری تا مرکز زمین گسترش دارد و ضخامت کلی آن 3471 کیلومتر است. مطالعات نشان داده است که در عمق تقریبی 5120 کیلومتری ، یک انفصال در خواص الاستیک هسته وجود دارد این ناپیوستگی که ناپیوستگی لمان نام دارد، هسته خارجی را از هسته داخلی جامد جدا می‌کند و هسته بیرونی از گوشته توسط ناپیوستگی گوتنبرگ - ویشرت جدا می‌شود. در حالت کلی هسته از سه قسمت هسته بیرونی ، هسته جامد داخلی و هسته مرکزی تشکیل شده است.

 

 

 

هسته بیرونی

هسته بیرونی از ناپیوستگی گوتنبرگ - ویشرت در عمق 2900 کیلومتری شروع و تا عمق 5120 کیلومتری که ناپیوستگی لمان قرار دارد ادامه می‌یابد. ترکیب عمومی هسته آلیاژ آهن - نیکل (Ne-Fi) است و به همین دلیل به آن نیفیا نیفه نیز می‌گویند. لازم به ذکر است که امواج S از هسته مایع خارجی عبور نمی‌کنند. هسته خارجی دارای حرکات همرفتی است که سرعت آنها چندین کیلومتر در سال است. حرکت وضعی زمین تاثیر به سزایی در این حرکات داشته و این اثربه نام تاثیر کوریولیس نامیده می‌شود.

 

گردش هسته خارجی دارای تقارن استوایی می‌باشد که توسط دو لکه برآمده در سطح هسته مایع مشخص می‌شود و این دو لکه در حقیقت محل تظاهر سلولهای واگرا در سطح می باشند. این سلولهای واگرا در سطح هسته مایع و در مرز بین لایه و هسته مایع به صورت شعاعی پخش شده و در راستای نصف النهاری که تقریبا در راستای شمال و جنوب زمین هسته مایع را دور می‌زند، بهم رسیده و در این محل همگرا می‌باشند. این بخش احتمالا به فرم یک گودی حلقه مانند دور هسته مایع و در راستای شمال – جنوب تظاهر پیدا می‌کند.


منشا میدان مغناطیسی زمین

می‌دانیم که حرکت سیال هادی الکتریسیته به شرط آنکه در میدان مغناطیسی قرار داشته باشد، جریان الکتریکی تولید می‌کند (اصل دینامو). بنابراین منشا میدان مغناطیسی زمین ممکن است مربوط به حرکات هسته باشد. دو لکه یاد شده که دارای تقارن استوایی‌اند، به ترتیب در زیر بخش جنوب هندوستان و دیگری در حوالی پرو ، قرار دارد (آلگر ، 1985). این دینامیک بر اساس مشاهدات دقیق تغییرات میدان مغناطیسی زمین در 30 سال گذشته و مشاهدات و مطالعات ژئوفیزیکی بازسازی شده است. با توجه به اینکه آلیاژNe-Fi از سیلیکاتسنگین‌تر است ، لذا جدایی و تفکیک هسته آهنی و استقرار آن در مرکز زمین ، با توجه به قوانین فیزیک امری طبیعی است.

 

استقرار آن در مرکز زمین ، بر اساس مدل تجمع همگن قابل توضیح است و بعد از استقرار هسته مایع در مرکز زمین ، هسته جامد به تدریج رشد کرده و به حجم فعلی خود رسیده است. با توجه به سن تشکیل زمین و قطر هسته جامد ، آهنگ رشدی برابر 0.5 میلیمتر در سال می‌توان برای آن در نظر گرفت و باید توجه داشت که این آهنگ رشد ، میانگین کلی رشد است و بدیهی است که آهنگ رشد در بدو تشکیل هسته جامد بسیار اندک از رقم میانگین بوده و در حالت فعلی بیشتر از میانگینیاد شده است.

 

اساسا تبدیل آلیاژ آهن - نیکل مذاب به جامد یک واکنش گرمازا است و گرمای حاصل از آن به همراه تلاشی مواد رادیواکتیو موتور حرارتی زمین را تامین می‌کنند. در حالت کلی گردش هسته مایع به دور هسته جامد آهنی به عنوان یک سیم پیچ که هسته آهنی را در بر گرفته و جریان الکتریکی که از سیم پیچ عبور می کند همان پرتوی کیهانی است که از قطبین زمین به تله می‌افتد. شفق قطبی هم در اثر این پرتوی کیهانی بوجود می‌آید.

تصویر

               

 

عناصر موجود در هسته

اندازهگیری‌های دقیق به کمک امواج لرزه‌ای نشان می‌دهد که وزن مخصوص هسته 10 درصد کمتر از مقداری است که از طریق آلیاژNe-Fi در فشار 1.5 تا 3 مگا بار تعیینمی‌شود. بنابراین عناصر سبک وزن و احتمالا کربن ، سیلیکات ، پتاسیم ، گوگرد ، FeO و سرب و عناصر سیدروفیلینظیر و ... در هسته وجود دارند. این عناصر ناسازگار نسبت به محیط شدیدا احیایی هسته زمین به همراه سلولهای همرفتی هسته مایع در لایه تخلیه می‌شوند و به احتمال زیاد از طریق پلومها و سوپر پلومها از خلال گوشته تحتانی ، تحولی و فوقانی به سطح انتقال مییابند.

 

عناصر کالکوفیلی نظیر در گوشته کمیاب هستند و احتمالا مقادیری از آنها در هسته متمرکز شده است. با توجه به اینکه آنومالی دوپال در عرضهای جغرافیایی پایین و در حوالی جنوب هند و ساحل غربی پرو حداکثر می‌باشد. شاید ارتباطی بین این آنومالی و لکه‌های برجسته بر روی هسته مایع در همین نقاط که عمل تخلیه عناصر ناسازگار را بر عهده دارند، وجود داشته باشد. حرارت لازم برای مایع نگه داشتن هسته مایع ، به احتمال زیاد از عناصر رادیواکتیوی نظیر پتاسیم 40 تامین می‌شود که می‌تواند در شبکه کانیهایی مثل جرفی شریت حضور داشته باشد.

 

با توجه به اینکه این کانی در کندریت‌ها شناسایی شده است، شاید در ترکیب هسته اولیه نیز این کانی حضور داشته و تحت شرایط شدیدا احیایی عنصر لیتوفیلی نظیر پتاسیم خاصیت کالکوفیلی و حتی سیدروفیلی از خود بروز می‌دهد. بطور کلی مباحث راجع به پترولوژی هسته زمین مدیونمطالعات فراوان بر روی متئوریت‌های آهنی (سیدریت‌ها) است. این متئوریت‌ها از نظر فراوانی در دسته دوم اهمیت قرار دارند. از نظر ساختمان کریستالوگرافی و درصد Ni ، آلیاژNe-Fi به سه دسته تقسیممی‌شوند :

 

 

    * هگزا هدریت‌ها با میزانNi ، 4 تا 6 درصد

    * اکتا هدریت‌ها با میزانNi ، 6 تا 14 درصد

    * آکتا هدریت‌ها با میزانNi ، 6 تا 14 درصد

    * آتاکسیت‌ها با بیش از 14 درصد وزنیNi

    * به غیر از Ne-Fi عناصری نظیر نیز در ترکیب اینمتئوریت‌ها حضور دارند.

 

      در اکثر متئوریت‌های فلزی و بالاخص گروه اکتائدریت ساختمان وید من استاتن (Widman Staten) دیدهمی‌شود که عبارتست از: تقاطع باندهای پهن و عریض (کاماسیتKamacite ) و تیغه های نازک (تانیتTaenite) با همدیگر که محل تلاقی آنها پلسیت (Pelcite) نامیدهمی‌شود. مطالعاتدیاگرامهایفازی مربوط به آلیاژNe-Fi در فشار و حرارت‌های مختلف نشان می‌دهد که تبلور متئوریت‌های آهنی باید در حرارت کم ( مثلا 300 درجه سانتیگراد) و در فشار خیلی زیاد ( اتمسفر) و در حال تعادل انجام شده است.

 

      با این توضیحات نتیجه می‌گیرند که تشکیل متئوریت‌های آهنی الزاما در داخل جسمی به قطر یک سیاره صورت گرفته است و از طرفی توضیحی است برای علت وجودی خاصیت مغناطیسی در هسته که تصور می‌رود، در دمای بالا فرض شده این خاصیت از بین می‌رود. ولی این مطالعات نشان داده است که به احتمال زیاد در دمای هسته زمین پایینتر از مقدار فرض شده برای آن از طریق روند تغییرات گرادیان زمین گرمایی است و حتی از دمای کوری کانیهای فرومغناطیسی تجاوز نمی‌کند.





نوع مطلب :
برچسب ها : آشنایی با درون زمین، درون زمین، زمین،
لینک های مرتبط :
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.


درباره وبلاگ


مدیر وبلاگ : علی شهرکی
نویسندگان
جستجو

آمار وبلاگ
کل بازدید :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
تعداد نویسندگان :
تعداد کل پست ها :
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :