هسته زمین

 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 است و به همین دلیل به آن نیف یا نیفه نیز می‌گویند. لازم به ذکر است که امواج S از هسته مایع خارجی عبور نمی‌کنند. هستهخارجی دارای حرکات همرفتی است که سرعت آنها چندین کیلومتر در سال است. حرکت وضعی زمینتاثیر 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، جریانالکتریکی 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 آلیاژ Ne-Fi از سیلیکات سنگین‌تر 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 میانگین یاد 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. 

 عناصر موجود در هسته

اندازه گیری‌های دقیق به کمک امواج لرزه‌ای نشان می‌دهد که وزن مخصوص هسته 10 درصد کمتر از مقداری است که از طریق آلیاژ Ne-Fi در فشار 1.5 تا 3 مگا بار تعیین می‌شود. بنابراین عناصر سبک وزن واحتمالا کربن ، سیلیکات ، پتاسیم ، گوگرد ، FeO و سرب و عناصر سیدروفیلی نظیر و ... در هسته وجوددارند. 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 می یابند.