Откуда мы знаем о земном ядре?

Откуда нам известно, что в центре земного шара находится ядро, состоящее из жидкой внешней и твердой внутренней частей? Ответ — благодаря той же методике, которую Мохоровичич использовал в 1909 году, измерению сейсмических волн или возможности прохождения сейсмических волн на разных расстояниях от эпицентра землетрясения. Если эпицентр землетрясения здесь, это называется 0°. Здесь надо учесть некоторые обстоятельства. Во-первых, Р-волны могут распространяться в любой среде. Они распространяются через твердые породы, через жидкие, даже через воздух. То есть через любую среду. Абсолютно любую. Но S-волны, т. е. вторичные или поперечные волны, могут распространяться только в твердой среде. Таким образом, если землетрясение происходит в точке 0°, а сейсмографические станции расположены по всему миру и чрезвычайно чувствительны, чтобы иметь возможность измерять землетрясения на расстоянии в тысячи километров, то обнаруживается так называемая S-тень или теневая S-волна. Эти S-волны можно зарегистрировать отсюда, отсюда и отсюда. Они достигают всех мест, распространяются по всему земному шару и могут быть зафиксированы во всех этих местах, но внезапно, в положении на 105°, относительно нуля, при том, что в остальных местах они регистрируются в положении на 105° и дальше, S-волны исчезают. Можно было бы предположить, что S-волны дойдут туда, возможно в ослабленном виде, но дойдут. Но вдруг они резко исчезают. S-волн больше нет. Во всей этой области S-волны не регистрируются. Естественно, эту картинку можно было бы перевернуть и она бы выглядела симметрично. С другой стороны земного шара S-волны бы тоже не регистрировались. Их было бы видно только с угла в 105° в этом направлении и 105° в том направлении. Единственное приемлемое объяснение этому то, что должен быть некий слой вещества, не пропускающего S-волны, который не позволяет им выйти за пределы этих границ. Как нам известно, S-волны распространяются только в твердых породах. Следовательно, где-то за точкой в 105° начинается жидкий слой. Это и показывает нам, что там имеется жидкий слой, что Земля имеет ядро, и что, по крайней мере, внешний слой этого ядра жидкий достаточно, чтобы остановить распространение S-волн. Таким образом, распространение S-волн только в твердых породах создает эту S-волновую тень. Отсюда следует наличие ядра, по крайней мере, внешний слой которого жидкий. Из этого нельзя вывести, жидкое или твердое внутреннее ядро. Но есть еще одно доказательство существования внутреннего ядра. Оно основано на распространении P-волн. P-волны могут распространяться в любых материалах, но общий принцип таков, что в более плотном материале волна распространяется быстрее, так что она будет отражаться наружу, как мы видели выше. Но при попадании в жидкость звуковые волны, или точнее P-волны (сейсмические волны) распространяются медленнее. Таким образом, рисунок преломления волн, регистрируемый сейсмографическими станциями вокруг земного шара показывает, что P-волны в мантии распространяются так, как можно было ожидать, но затем преломляются, как если бы попадали в более медленную среду при прохождении через внешние слои ядра. И мы видим это вот здесь. Затем волны снова преломляются и достигают некой точки на другой стороне. Это то, чего можно было бы ожидать при полностью жидком ядре. Но при анализе данных, ещё более удалённых сейсмостанций, по рисунку рефракции, который сейчас можно моделировать на мощных компьютерах и воссоздать данные для всех точек, остается прийти к выводу, что единственное приемлемое объяснение, это если P-волны сперва преломляются во внешних слоях ядра, но затем преломляются так, как если бы проходили через плотный материал, гораздо более плотный, чем внутреннее ядро. А далее они преломляются ожидаемым образом. Итак, дело в рисунке преломления Р-волн и в существовании эффекта, известного как Р-волновая тень. P-волновая тень сама по себе показывает, какие невероятные процессы происходят в глубинах ядра. Но реальное подтверждение существования твердого внутреннего ядра, а не полностью жидкого — рисунок преломления P-волн. То, как и с какой задержкой Р-волны достигают другой стороны земного шара. Далее можно, на основе моделирования распространения волн в веществах, в средах различной плотности, прийти к выводу, что должно существовать твердое ядро. Очевидно, это гораздо более сложные вычисления, чем я бы хотел здесь приводить. Но математическое моделирование на основе тени, при данной скорости распространения волн в материале и прочие дополнительные факторы позволяют определить глубину этого раздела слоев. Вот раздел между мантией и внешним ядром. А вот раздел между внешним и внутренним ядром. Надеюсь, это удовлетворяет ваше любопытство и теперь вам известно, как определено строение Земли без прямых раскопок, потому что ещё не удалось проникнуть даже глубже коры. Subtitles by the Amara.org community