Гипотеза
В мире есть много простых и наглядных вопросов, не имеющих научных ответов, например, что такое притяжение Земли. Но самолюбие учёных часто не позволяет им сказать, «я не знаю». В этом случае они, как правило, не моргнув глазом, высказывают придуманную по этому вопросу версию ответа, выдавая её за ценные сокровенные знания. Со временем такие «знания» тиражируются в справочниках и учебниках, зомбируют сообщество ложными представлениями и тормозят развитие науки. К таким «знаниям» относится принятая в научном сообществе температура в центре Земли. В Большой Советской энциклопедии значение температуры представлено так - «Оценка температур глубоких слоёв мантии и ядра Земли носит весьма предположительный характер. По-видимому, в ядре она не превышает 4000-5000 °С».
Возможно, такая температура была принята, поскольку при более высоких температурах все вещества переходят в состояние газов, что трудно было представить учёным прошлого. Принятая, как научно доказанный факт, температура в центре Земли 4000-5000 °С заставила учёных сделать парадоксальное ошибочное представление, что в глубинах Земли нет урана [Joly, 1909], [Holmes, 1926], поскольку, при наличии урана температура была бы значительно выше от радиоактивного распада. Так ошибочная фантазия в дальнейшем приводит к ложным представлениям о строении мира. В настоящее время отсутствие урана в ядре Земли принято за научно доказанную и подтверждённую расчётами догму и преподаётся в учебных заведениях всего мира, не обращая внимания на то, что такой вывод сделан на произвольно взятой температуре в ядре Земли.
Правильней, для оценки температуры в центре Земли использовать вполне объективную и доказанную величину повышения температуры с глубиной. По результатам практических измерений температура в коре Земли становится выше на 20 °С на каждый километр погружения. Учитывая, что средний радиус Земли равен 6371 км. температура (если принять допущение, что градиент увеличение температуры на всю глубину одинаков) в центре Земли составит 127420 °С. В таком расчёте есть неточность, поскольку с увеличением глубины площадь геосфер уменьшается и градиент температуры при неизменном тепловом потоке должен возрастать. С учётом этого расчётная температура в центре Земли получится ещё больше. Полученное значение температуры в ядре Земли 127420 °С основано на реальных замерах и расчётах, поэтому можно считать объективными с точностью до порядка.
Необходимо отметить, что начиная с мантии Земли и глубже породы уже не находятся в твёрдом, прочном состоянии и по этой причине способны расслаиваться распределяясь по закону Архимеда в последовательности увеличения плотности с увеличением глубины, что подтверждается замерами скоростей прохождения сейсмических волн. В ядре Земли породы из-за высокой температуры, как правило, находятся в газообразном элементарном состоянии, а соотношение их плотностей подчиняются закону Авогадро. В соответствии с этим законом плотность газов пропорциональна их атомным массам, а следовательно на больших глубинах ядра Земли находятся геосферы из последних элементов таблицы Д. И. Менделеева свинца, висмута, тория, урана. В центре Земли, по этому закону, находится ядро из газообразного урана, поскольку этот элемент имеет в природе самую большую атомную массу.
Некоторые исследователи, по результатам сейсмических замеров придерживаются мнения, что внутреннее ядро Земли твёрдое, но более правильно считать, что скорей законы прохождения сейсмических волн не подходят для оценки состояния вещества при громадном давлении, чем представить, что там не выполняется фундаментальный закон по которому при высокой температуре все вещества переходят в состояние газа.
Ядро Земли состоит из 39 слоёв тяжелых элементов расположенных в порядке нарастания атомных масс с глубиной рис.1. Между ядром Земли и мантией расположены слои атомарных газов водорода, гелия, азота, кислорода, фтора.
![Рис.1 Ядро Земли [Тимофеев, 2021]](https://avatars.dzeninfra.ru/get-zen_doc/3412021/pub_620a2e553d699e4b35ded819_625375f9ed4f6832b3afc291/scale_1200)
Предложен более точный способ оценки температур в глубинах основанный на фундаментальном законе Менделеева - Клапейрона. Этот способ и результаты расчёта температур впервые был опубликован в статье Тимофеев Д.Н. Структура ядра Земли и происходящие в нем процессы. Глубинная нефть 2-№4- 2014а.с. 542-567.
http://journal.deepoil.ru/images/stories/docs/DO-2-4-2014/3_Timofeyev_2-4-2014.pdf
Допускаем, что в условиях ядра Земли свойства веществ соответствуют законам для идеальных газов, что экспериментально подтверждено до давлений в 100000 атм. [Гонигберг, 1960]. Используя значения давлений, плотностей и видов элементов, можно рассчитать температуры по слоям ядра Земли. Закон расширения Менделеева–Клапейрона для всех газов одинаков
где P – нормальное давление 1 атм.;
V – объем одного г-атома элемента (0.0224м3) в нормальных условиях (гипотетически примем, что в нормальных условиях элемент находится в состоянии газа);
P1 – давление в слое определяемого элемента;
V1 – объем межатомного пространства одного г-атома элемента;
T – нормальная температура 273 градуса К;
Т1 – определяемая температура.
Таким образом
T1 = 12187.5 P1V1
Подставив значения объема и давления в областях ядра Земли, где вещество находится в состоянии реального газа, можно определить температуру в центре Земли где давление составляет 3,61 миллиона атмосфер, а плотность вещества газообразного урана 12.5 г/см3. По результатам расчёта температура получена 383906°К.
Но при такой температуре атомы урана ионизированы, а значит имеют меньше размер, следовательно больше объём имеет межатомное пространство и температура выше. Выполнив уточнённый расчёт, с учётом уменьшения размеров атомов урана от ионизации получена окончательная температура в центре Земли 780000°К, при этом атомы урана здесь находятся в степени ионизации +7.
Именно при температуре 780000°К уран 238 в состоянии газа при давлении 3,61 миллиона атмосфер будет иметь плотностью 12.5 г/см3
Аналогично рассчитаны температуры в сферах других элементов ядра Земли.
Температуры и степени ионизации показаны в таблице 1.
Таблица 1
Кривая изменения температур ядра Земли на рис.2.
Полученные результаты температуры в центре Земли (780000°К) разительно отличается от принятой и опубликованной в учебниках и справочниках произвольно и необоснованно написанной температуры 4000-5000°К. Правильно будет, если все новые издания книг и учебников издавать с указанием рассчитанных температур рис. 2.
Столь высокая температура в центральной части ядра Земли не должна никого пугать. Высокое давление в ядре мешает конвекции, и тепло к поверхности ядра поступает слабо. Поверхность ядра Земли разогрета значительно меньше, примерно до температуры в несколько тысяч градусов, что близко к температуре разогрева спирали в лампочке, а поэтому значительных проблем на поверхности Земли от воздействия горячего ядра нет.
Литература
1. Гоникберг М.Г. Химическое равновесие и скорости реакций при высоких давлениях. Изд. АН СССР М. 1953
2. Тимофеев Д.Н. Структура ядра Земли и происходящие в нем процессы. Глубинная нефть 2-№4- 2014а.с. 542-567. http://journal.deepoil.ru/images/stories/docs/DO-2-4-2014/3_Timofeyev_2-4-2014.pdf
3. Тимофеев Д.Н. Природа космических тел Солнечной системы. 2 издание «Ридеро» 2021
https://ridero.ru/books/priroda_kosmicheskikh_tel_solnechnoi_sistemy/
4. Holmes A., Geol. Mag., July (1926).
5. Joly J. Radioactivity and Geology, Ch.VII, Constable and Co., Ltd .,London, 1909. https://catalogmineralov.ru/article/385.htmlТимофеев, 2021].