Каф. русского языка

core

Ядро Земли — это очень горячий и очень плотный центр нашей планеты. Ядро в форме шара лежит под прохладной хрупкой корой и в основном твердой мантией. Ядро находится примерно на 2900 километров (1802 мили) ниже поверхности Земли и имеет радиус около 3485 километров (2165 миль). Планета Земля старше ядра. Когда Земля образовалась около 4,5 миллиардов лет назад, она представляла собой однородный шар из раскаленного камня. Радиоактивный распад и остаточное тепло от формирования планет (столкновение, аккреция и сжатие космических камней) сделали шар еще более горячим. В конце концов, примерно через 500 миллионов лет, температура нашей молодой планеты достигла точки плавления железа — около 1538° по Цельсию (2800° по Фаренгейту). Этот поворотный момент в истории Земли называется железной катастрофой. Железная катастрофа привела к более быстрому перемещению расплавленного каменистого материала Земли. Относительно плавучий материал, такой как силикаты, вода и даже воздух, оставался вблизи поверхности планеты. Эти материалы стали ранней мантией и корой. Капли железа, никеля и других тяжелых металлов притягивались к центру Земли, становясь ранним ядром. Этот важный процесс называется планетарной дифференциацией. Ядро Земли – это печь геотермального градиента. Геотермический градиент измеряет повышение температуры и давления в недрах Земли. Геотермический градиент составляет около 25° по Цельсию на километр глубины (1° по Фаренгейту на 70 футов). Основными источниками тепла в ядре являются распад радиоактивных элементов, остаточное тепло от формирования планет и тепло, выделяющееся при затвердевании жидкого внешнего ядра вблизи его границы с внутренним ядром. В отличие от богатой минералами коры и мантии, ядро ​​почти полностью состоит из металла, а именно из железа и никеля. Сокращение, используемое для железоникелевых сплавов ядра, — это просто химические символы элементов — NiFe. Элементы, растворяющиеся в железе, называемые сидерофилами, также находятся в ядре. Поскольку эти элементы гораздо реже встречаются в земной коре, многие сидерофилы классифицируются как «драгоценные металлы». К сидерофильным элементам относятся золото, платина и кобальт. Другим ключевым элементом в ядре Земли является сера — на самом деле 90% серы на Земле находится в ядре. Подтвержденное открытие такого огромного количества серы помогло объяснить геологическую загадку: если ядро ​​состояло в основном из NiFe, почему оно не было тяжелее? Ученые-геологи предположили, что могли присутствовать более легкие элементы, такие как кислород или кремний. Обилие серы, другого относительно легкого элемента, объясняло загадку. Хотя мы знаем, что ядро ​​является самой горячей частью нашей планеты, его точную температуру определить сложно. Колебания температуры в ядре зависят от давления, вращения Земли и переменного состава элементов ядра. Как правило, температура колеблется от примерно 4400° по Цельсию (7,952° по Фаренгейту) до примерно 6000° по Цельсию (10800° по Фаренгейту). Ядро состоит из двух слоев: внешнего ядра, граничащего с мантией, и внутреннего ядра. Граница, разделяющая эти области, называется разрывом Буллена. Внешнее ядро ​​ Внешнее ядро ​​толщиной около 2200 километров (1367 миль) в основном состоит из жидкого железа и никеля. Сплав NiFe внешнего ядра очень горячий, от 4500° до 5500° по Цельсию (от 8132° до 9932° по Фаренгейту). Жидкий металл внешнего ядра имеет очень низкую вязкость, что означает, что он легко деформируется и податлив. Это место сильной конвекции. Взбивающийся металл внешнего ядра создает и поддерживает магнитное поле Земли. Самая горячая часть ядра на самом деле представляет собой разрыв Буллена, где температура достигает 6000° по Цельсию (10 800° по Фаренгейту) — так же жарко, как на поверхности Солнца. Внутреннее ядро ​​ Внутреннее ядро ​​представляет собой горячий плотный шар (в основном) из железа. Его радиус составляет около 1220 километров (758 миль). Температура во внутреннем ядре составляет около 5200° по Цельсию (9392° по Фаренгейту). Давление составляет почти 3,6 миллиона атмосфер (атм). Температура внутреннего ядра намного выше точки плавления железа. Однако, в отличие от внешнего ядра, внутреннее ядро ​​не жидкое и даже не расплавленное. Интенсивное давление внутреннего ядра — всей остальной части планеты и ее атмосферы — не дает расплавиться железу. Давление и плотность слишком велики, чтобы атомы железа могли перейти в жидкое состояние. Из-за этого необычного стечения обстоятельств некоторые геофизики предпочитают интерпретировать внутреннее ядро ​​ не как твердое тело, а как плазма , ведущая себя как твердое тело. Жидкое внешнее ядро ​​отделяет внутреннее ядро ​​от остальной части Земли, и в результате внутреннее ядро ​​вращается немного иначе, чем остальная часть планеты. Он вращается на восток, как и поверхность, но немного быстрее, совершая дополнительный оборот примерно каждые 1000 лет. Ученые-геологи считают, что кристаллы железа во внутреннем ядре расположены по схеме «ГПУ» (гексагональная плотная упаковка). Кристаллы выровнены с севера на юг вместе с осью вращения Земли и магнитным полем. Ориентация кристаллической структуры означает, что сейсмические волны — наиболее надежный способ изучения ядра — распространяются быстрее при движении с севера на юг, чем при движении с востока на запад. Сейсмические волны распространяются от полюса к полюсу на четыре секунды быстрее, чем через экватор. Рост внутреннего ядра Поскольку вся Земля медленно остывает, внутреннее ядро ​​ежегодно увеличивается примерно на миллиметр. Внутреннее ядро ​​растет по мере того, как частицы жидкого внешнего ядра затвердевают или кристаллизуются. Другое слово для этого — «замерзание», хотя важно помнить, что температура замерзания железа превышает 1000° по Цельсию (1832° по Фаренгейту). Рост внутреннего ядра неравномерен. Это происходит в глыбах и пучках, и на него влияет активность в мантии. Рост более сконцентрирован вокруг зон субдукции — регионов, где тектонические плиты соскальзывают из литосферы в мантию, на тысячи километров выше ядра. Погружные плиты отводят тепло от ядра и охлаждают окружающую среду, вызывая учащение случаев затвердевания. Рост менее сконцентрирован вокруг «суперплюмов» или LLSVP. Эти раздувающиеся массы перегретой породы мантии, вероятно, влияют на вулканизм «горячих точек» в литосфере и способствуют более жидкому внешнему ядру. Ядро никогда не «замерзнет». Процесс кристаллизации идет очень медленно, а постоянный радиоактивный распад недр Земли замедляет его еще больше. По оценкам ученых, на это уйдет около 9Для полного затвердевания ядра требуется 1 миллиард лет, но Солнце сгорит за долю этого времени (около 5 миллиардов лет). Полушария ядра Как и литосфера, внутреннее ядро ​​разделено на восточное и западное полушария. Эти полусферы плавятся неравномерно и имеют отчетливую кристаллическую структуру. Западное полушарие, кажется, кристаллизуется быстрее, чем восточное полушарие. Фактически, восточное полушарие внутреннего ядра может действительно таять. Внутреннее внутреннее ядро ​​ Ученые-геологи недавно обнаружили, что внутреннее ядро ​​само имеет ядро ​​— внутреннее внутреннее ядро. Эта странная особенность отличается от внутреннего ядра почти так же, как внутреннее ядро ​​отличается от внешнего ядра. Ученые считают, что это внутреннее ядро ​​образовалось в результате радикальных геологических изменений около 500 миллионов лет назад. Кристаллы внутреннего внутреннего ядра ориентированы с востока на запад, а не с севера на юг. Эта ориентация не совпадает ни с осью вращения Земли, ни с магнитным полем. Ученые считают, что кристаллы железа могут даже иметь совершенно другую структуру (не ГПУ) или существовать в другой фазе. Магнетизм Магнитное поле Земли создается в закручивающемся внешнем ядре. Магнетизм во внешнем ядре примерно в 50 раз сильнее, чем на поверхности. Легко было бы подумать, что магнетизм Земли вызван большим шаром из твердого железа посередине. Но во внутреннем ядре температура настолько высока, что магнетизм железа изменяется. Как только достигается эта температура, называемая точкой Кюри, атомы вещества больше не могут ориентироваться на магнитную точку. Теория Динамо Некоторые геологи описывают внешнее ядро ​​как «геодинамо» Земли. Чтобы у планеты было геодинамо, она должна вращаться, у нее внутри должна быть жидкая среда, жидкость должна быть способна проводить электричество, и у нее должен быть внутренний источник энергии, который вызывает конвекцию в жидкости. Изменения вращения, проводимости и тепла влияют на магнитное поле геодинамо. Марс, например, имеет полностью твердое ядро ​​и слабое магнитное поле. Венера имеет жидкое ядро, но вращается слишком медленно, чтобы создавать значительные конвекционные потоки. У него тоже слабое магнитное поле. Юпитер, с другой стороны, имеет жидкое ядро, которое постоянно вращается из-за быстрого вращения планеты. Земля — это геодинамо «Златовласка». Он постоянно вращается со скоростью 1675 километров в час (1040 миль в час) на экваторе. Силы Кориолиса, артефакт вращения Земли, делают конвекционные потоки спиральными. Жидкое железо во внешнем ядре является отличным проводником электричества и создает электрические токи, которые управляют магнитным полем. Энергия, управляющая конвекцией во внешнем ядре, обеспечивается замерзанием капель жидкого железа на твердом внутреннем ядре. Затвердевание высвобождает тепловую энергию. Это тепло, в свою очередь, делает оставшееся жидкое железо более плавучим. Более теплые жидкости по спирали поднимаются вверх, а более холодные твердые тела под сильным давлением опускаются вниз: конвекция. Магнитное поле Земли Магнитное поле Земли имеет решающее значение для жизни на нашей планете. Он защищает планету от заряженных частиц солнечного ветра. Без щита магнитного поля солнечный ветер лишил бы атмосферу Земли озонового слоя, который защищает жизнь от вредного ультрафиолетового излучения. Хотя магнитное поле Земли в целом стабильно, оно постоянно колеблется. Например, когда жидкое внешнее ядро ​​движется, оно может изменить положение северного и южного магнитных полюсов. Магнитный Северный полюс ежегодно перемещается на 64 километра (40 миль). Колебания в ядре могут привести к еще более резким изменениям магнитного поля Земли. Например, смена геомагнитного полюса происходит примерно каждые 200 000–300 000 лет. Инверсия геомагнитных полюсов — это именно то, на что они похожи: изменение магнитных полюсов планеты, так что северный и южный магнитные полюса меняются местами. Эти «перевороты полюсов» не являются катастрофическими — ученые не замечали реальных изменений в жизни растений или животных, активности ледников или извержений вулканов во время предыдущих инверсий геомагнитных полюсов. Изучение ядра Ученые-геологи не могут изучать ядро ​​напрямую. Вся информация о ядре была получена в результате сложного чтения сейсмических данных, анализа метеоритов, лабораторных экспериментов с температурой и давлением и компьютерного моделирования. Большинство основных исследований проводилось путем измерения сейсмических волн, ударных волн, испускаемых землетрясениями на поверхности или вблизи нее. Скорость и частота объемных сейсмических волн изменяются в зависимости от давления, температуры и состава породы. На самом деле сейсмические волны помогли геологам определить структуру самого ядра. В конце 1920-го века ученые отметили «теневую зону» глубоко под землей, где тип объемной волны, называемый s-волной, либо полностью прекратился, либо был изменен. S-волны не могут передаваться через жидкости или газы. Внезапная «тень», где исчезли s-волны, указывала на то, что на Земле был жидкий слой. В 20-м веке ученые-геологи обнаружили увеличение скорости p-волн, другого типа объемных волн, на глубине около 5 150 километров (3 200 миль) под поверхностью. Увеличение скорости соответствовало переходу от жидкой или расплавленной среды к твердой. Это доказывало существование твердого внутреннего ядра. Метеориты, космические камни, падающие на Землю, также дают подсказки о земном ядре. Большинство метеоритов представляют собой фрагменты астероидов, скалистых тел, вращающихся вокруг Солнца между Марсом и Юпитером. Астероиды образовались примерно в то же время и примерно из того же материала, что и Земля. Изучая богатые железом хондритовые метеориты, ученые-геологи могут заглянуть в раннее формирование нашей Солнечной системы и раннее ядро ​​Земли. В лаборатории самым ценным инструментом для изучения сил и реакций в ядре является ячейка с алмазной наковальней. Ячейки с алмазными наковальнями используют самое твердое вещество на Земле (алмазы) для имитации невероятно высокого давления в ядре. Устройство использует рентгеновский лазер для имитации температуры ядра. Луч лазера проходит через два алмаза, сжимая образец между ними. Комплексное компьютерное моделирование также позволило ученым изучить ядро. В 1990-е годы, например, моделирование прекрасно иллюстрировало геодинамо — в комплекте с переворотами шеста.

Краткий факт

Зарытое сокровище Хотя внутреннее ядро ​​в основном состоит из NiFe, железная катастрофа также привела к перемещению тяжелых сидерофильных элементов в центр Земли. Фактически, один геолог подсчитал, что в ядре содержится 1,6 квадриллиона тонн золота — этого достаточно, чтобы позолотить всю поверхность планеты толщиной в полметра (1,5 фута).

Краткий факт

Планетарные ядра
Все известные планеты имеют металлические ядра. Даже газовые гиганты нашей Солнечной системы, такие как Юпитер и Сатурн, содержат в своих ядрах железо и никель.

Краткий факт

Геонейтрино Один из самых причудливых способов изучения ядра учеными-геофизиками — с помощью «геонейтрино». Геонейтрино — это нейтрино, самая легкая субатомная частица, высвобождаемая при естественном радиоактивном распаде калия, тория и урана в недрах Земли. Изучая геонейтрино, ученые могут лучше понять состав и пространственное распределение материалов в мантии и ядре.

Fast Fact

Инге Леман Инге Леман, которая называла себя «единственным датским сейсмологом», работавшим в 1930-х годах, была пионером в изучении недр Земли. Леман был первым, кто определил твердое внутреннее ядро ​​Земли, а также стал ведущим экспертом в области строения верхней мантии. Она была первой женщиной, получившей престижную медаль Уильяма Боуи, высшую награду, присуждаемую Американским геофизическим союзом. В 1997 году AGU учредил медаль Инге Леман в знак признания «выдающегося вклада ученого в понимание структуры, состава и динамики мантии и ядра Земли».

Fast Fact

Подземная фантастика «Подземная фантастика» описывает приключенческие истории, происходящие глубоко под поверхностью Земли. «Путешествие к центру Земли » Жюля Верна, вероятно, является самым известным произведением подземной фантастики. Другие примеры включают «Божественную комедию » Данте Алигьери , в которой самым глубоким центром Земли является сам Ад; фильм «Ледниковый период: Рассвет динозавров », в котором подземный мир позволяет динозаврам выжить до наших дней; и кроличья нора «Приключения Алисы в стране чудес » — изначально назывался « «Приключения Алисы под землей» ».

Статьи и профили

Новости National Geographic: Северный магнитный полюс смещается из-за магнитного потока

Аудио

BBC: В наше время — ядро ​​ЗемлиUSGS: что мы знаем о недрах Земли?

Интерактивы

BBC: Путешествие к центру Земли

Видео

PBS: Nova—OriginsNational Geographic Channel: Naked Science—Earth’s Core

Веб-сайт

Геологическая служба США: Внутренняя часть Земли National Geographic Science: Внутри Земли

Состав крови | ВИДЯЩАЯ Обучение

При вращении образца крови в центрифуге клетки и клеточные фрагменты отделяются от жидкого межклеточного матрикса. Поскольку формованные элементы тяжелее жидкой матрицы, они уплотняются в нижней части трубы под действием центробежной силы. Жидкость светло-желтого цвета в верхней части — это плазма, на долю которой приходится около 55 процентов объема крови, а эритроциты называются гематокритом, или объемом эритроцитов (PCV). Лейкоциты и тромбоциты образуют тонкий белый слой, называемый «лейкоцитарной пленкой», между плазмой и эритроцитами.

Плазма

Водянистая жидкая часть крови (90 процентов воды), в которой взвешены корпускулярные элементы. Он транспортирует питательные вещества, а также отходы по всему телу. В нем растворены различные соединения, в том числе белки, электролиты, углеводы, минеральные вещества и жиры.

Формованные элементы

Форменные элементы представляют собой клетки и клеточные фрагменты, взвешенные в плазме. Три класса форменных элементов — это эритроциты (красные кровяные тельца), лейкоциты (лейкоциты) и тромбоциты (тромбоциты).

Эритроциты (эритроциты)

Эритроциты, или эритроциты, являются наиболее многочисленными из форменных элементов. Эритроциты представляют собой крошечные двояковогнутые диски, тонкие в середине и утолщенные по периферии. Форма обеспечивает сочетание гибкости для движения по крошечным капиллярам с максимальной площадью поверхности для диффузии газов. Основной функцией эритроцитов является транспорт кислорода и, в меньшей степени, углекислого газа.

Лейкоциты (лейкоциты)

Лейкоциты, или лейкоциты, обычно крупнее эритроцитов, но их меньше. Несмотря на то, что они считаются клетками крови, лейкоциты выполняют большую часть своей работы в тканях. Они используют кровь как транспортную среду. Одни фагоцитируют, другие вырабатывают антитела; одни выделяют гистамин и гепарин, другие нейтрализуют гистамин. Лейкоциты способны перемещаться через стенки капилляров в тканевые пространства, процесс, называемый диапедезом. В тканевых пространствах они обеспечивают защиту от организмов, вызывающих заболевание, и либо способствуют, либо ингибируют воспалительные реакции.

В крови есть две основные группы лейкоцитов.