Сегодня утром при чтении передовицы «Дэйли Телеграф» у меня внезапно возник вопрос: через какое время ядро нашей планеты перестанет вращаться, и защищающее нас магнитное поле исчезнет?
Давайте вернёмся на 4,5 миллиарда лет назад, в те времена, когда Земля представляла собой шар, состоящий из раскалённой магмы. Твёрдая поверхность, по которой мы ходим сегодня, тогда ещё образовалась, но когда этот процесс «запустился», более плотные элементы, чем магма в среднем, покрывавшая планету, начали опускаться к центру Земли.
А более лёгкие элементы оставались вблизи поверхности планеты. Они позже затвердели, и образовали поверхность, по которой мы сегодня и ходим.
И эти процессы привели к тому, что большую часть ядра Земли сегодня составляют железо и никель.
Конечно же в центра Земли никто не бывал. И точный состав её ядра определить можно только теоретически. Но учёные установили, что средняя плотность земного ядра составляет около 13 кг/дм3. Это означает, что железо и никель, имеющие плотность около 8 и 9 кг/дм3 находятся там вместе с ещё более плотными элементами, такими как золото, платина, рений и иридий и другими.
Ядро планеты Земля, погребённое под 5158 километрами самого разного материала, постоянно и со всех сторон сжимается под тяжестью всех слоёв горной породы, расположенных над ним.
И хотя внутреннее ядро Земли подвергается воздействию температуры 5400 ºC (значительно выше температуры, при которой плавятся железо или никель), давление, действующее на него, настолько велико, что не позволяет ему расплавиться. Поэтому оно всегда остаётся твёрдым.
Однако такое необычайное давление возникает только на определённой глубине.
Твёрдое внутреннее ядро окружает другой слой, называемый внешним ядром, который имеет тот же состав, что и внутреннее ядро, но представляет собой маловязкую жидкость, поскольку, хотя она и подвергается воздействию температур в 6000ºC, давление недостаточно велико, чтобы предотвратить застывание материала.
И именно сочетание твёрдого ядра, окружённого толстым слоем жидкости, вызывает интересный эффект.
При вращении твёрдое ядро увлекает за собой жидкость по-разному в зависимости от точки на своей поверхности, с которой оно соприкасается. Например, на «полюсах» ядра движение происходит медленнее, поскольку за то же время любая точка на окружности проходит меньшее расстояние, чем точка, расположенная вблизи её «экватора».
Поскольку жидкость неравномерно сопровождает движение ядра, она в конечном итоге разделяется на различные слои, которые вращаются с разной скоростью, и между ними возникает трение. Энергия, передаваемая электронам посредством трения, позволяет им покидать свои атомы и, освободившись, следовать направлению электрического потенциала (то есть они направляются туда, где отсутствуют электроны).
Эта миграция электронов представляет собой не что иное, как электрический ток, который без труда передаётся через среду, поскольку практически весь окружающий его материал представляет собой железо — хороший проводник.
При появлении электрического тока также образуется магнитное поле, которое, в свою очередь, создаёт ещё больше токов, когда они сталкиваются с окружающим их проводящим материалом, и они, в то же время, образуют ещё больше магнитных полей. Вот почему силовые кабели часто разделяют между собой. Это делают для того, чтобы избежать образования «петли», которая может привести к сбоям в работе электрической сети.
Учитывая всё это, становится ясно, что если бы Земля прекратила вращение, то разницы скоростей во внешнем жидком ядре не возникло бы и электрические токи, поддерживающие магнитное поле, не появились бы.
А теперь давайте рассмотрим вопрос, вынесенный в заголовок статьи – когда наша планета перестанет вращаться, и её магнитное поле исчезнет?
Земля не всегда вращалась вокруг своей оси с той же скоростью, что и сегодня. И со временем скорость её вращения замедлялась. И продолжает замедляться.
200 миллионов лет назад, во времена господства динозавров сутки длились чуть меньше 23 часов, и с каждым столетием планете требуется на 2 миллисекунды больше, чтобы совершить один оборот вокруг своей оси.
Земля вращается все медленнее и медленнее, потому что гравитация Луны притягивает нашу планету, особенно океаны (отсюда и приливы), слегка деформируя её. Земля вращается быстрее, чем наш спутник вращается вокруг неё, поэтому выпуклость, вызванная гравитацией, как бы «обгоняет» Луну. Поскольку эта «маленькая» выпуклость на самом деле содержит более чем достаточно массы, чтобы оказать измеримое гравитационное воздействие, она притягивает её как бы «под углом», и слегка ускоряет.
В результате скорость вращения Земли уменьшается, так как она теряет энергию, передавая её Луне.
Это постепенное изменение скорости вращения Земли и орбиты Луны вокруг нас имеет также вторичный эффект: Луна удаляется от нас с момента своего образования, когда она была более чем в десять раз ближе к Земле, чем сегодня.
По мере удаления Луны её гравитационное влияние на Землю будет становиться всё меньше и меньше, а «выпуклость», вызванная приливными силами, станет меньше. В свою очередь, скорость вращения нашей планеты замедлится, а скорость вращения Луны вокруг Земли увеличится, пока в один прекрасный день наш спутник не выровняется с «выпуклостью», вызванной силой приливов.
С этого момента наш спутник больше не будет получать небольшие тяговые силы, которые его толкают, и Земля будет вращаться с той же скоростью, с которой Луна вращается вокруг неё. В этом состоянии сутки будут длиться около 1000 часов, и наш спутник всегда будет находиться над одной и той же точкой неба.
Это произойдёт примерно через 50 миллиардов лет. И если бы не тот факт, что Солнце расширится и испепелит нас задолго до этого, система Земля-Луна застряла бы в этом состоянии навсегда.
Это означает, что даже если вращение планеты со временем замедлится, оно никогда не остановится. Магнитное поле будет медленно ослабевать в течение времени, слишком длительного для того, чтобы мы это заметили, но оно не исчезнет полностью.
Чтобы магнитное поле полностью исчезло, нужно, чтобы недра Земли остыли до твёрдого состояния (как это произошло с Марсом), или чтобы астероид катастрофических размеров врезался в нашу планету в совершенно определённом направлении и под совершенно определённым углом, практически остановив Землю.
Но, конечно, в этом случае исчезновение магнитного поля стало бы не самоё большой проблемой.
Всем добра.
Реклама ООО Яндекс ИНН 7736207543