С какой высоты нужно копать, чтобы достичь ядра земли?

Естественные дыры в земле

Пещера Ласточек Мексика, штат Сан-Луис-Потоси

Глубина: 376 м. Когда образовалась: достоверно не известно. Google Maps
Пещера Ласточек является пещерой карстового происхождения, в последние годы она стала излюбленным местом бейсджамперов. А в 2010 году в пещере происходила часть съёмок фильма «Санктум».

Пещера Ласточек

Эпическое видео прыжка в пещеру.

Было бы неправильно не упомянуть и другие провалы схожей природы, рекомендую посмотреть и в английской версии и в русской, поскольку в русской версии присутствует больше провалов расположенных на территории России.

Дарваза Туркменистан

Глубина: 20 м. Когда образовалась: 1971 не без помощи советских геологов. Google Maps

В отличие от карстовых воронок, Дарваза образовалась в результате того, что в процессе бурения разведочной скважины геологи наткнулись на подземную пустоту со скопившемся природным газом. Геологи подожгли газ в кратере, ожидая, что он будет гореть несколько дней, но совершили ошибку — газ горит и до настоящего времени (2014).

Этот газовый кратер местные жители и путешественники называют «Врата ада».

Дарваза. Фото: Google plus

Значение ядра Земли

Невозможно с уверенностью утверждать, какое влияние оказывает ядро на планету. Ведь оно плохо изучено, а потому если мы и знаем что-то о нём, то это лишь крохи информации. Но всё же, одну очень важную его функцию мы знаем. Магнитное поле, защищающее нашу планету от солнечного и космического излучения, образовано именно ядром. Если быть точным, внешней его частью, жидкой. Образуется геомагнитное поле благодаря движению жидкости в ней. Получается, ядро как батарейка для планеты: перестанет вращаться – и планета лишится своей защиты.

Мантия планетыЗемная мантия разделяется на верхнюю и нижнюю, поскольку два этих слоя имеют различные свойства. Вместе они имеют толщину 2900 км.

Полезные ископаемыеМесторождения полезных ископаемых формируются в результате различных геологических процессов, происходящих под толщей земли.

Ядро Земли представляет собой её центральную часть, которая является наиболее глубокой. Это своего рода геосфера, расположенная под мантией, включающая в состав сплав из железа, никеля, а также примеси других элементов в меньшей концентрации. В статье будут рассмотрены особенности этой части земного шара.

Структура и характеристики ядра

Путь к знаниям долгий и тернистый, но плоды их сладки. На сегодняшний день достоверно известны следующие физические характеристики ядра Земли:

Температура ядра Земли в центральной точке может доходить до 6000 градусов Цельсия — это столько же, как на поверхности Солнца! Но в отличие от светила, энергией глубины питают не ядерные реакции, а гравитация. Точнее, ее сжатие — давление в ядре превышает атмосферное в 3,5 миллиона раз, достигая отметки в 360 гигапаскаль. Хотя процессы атомного распада в глубинах Земли происходят, их вклад не столь большой. Да и без громадного сжатия они были бы вялотекущими и не столь продуктивными.

Классические основные сферы Земли

Ядро Земли достигает 7000 километров в поперечнике — это больше не только Луны, но и Марса! Оно занимает не так много места внутри нашей планеты — около 15% объема — но зато его масса в 1,932 × 1024 килограмм составляет 30% от всей массы Земли.
Оказывается, что разные слои ядра вращаются в разные стороны. Сегодня считается, что внешнее жидкое ядро вращается вокруг своей оси с востока на запад, а внутреннее — с запада на восток, при этом еще и быстрее Земли. Впрочем, разница не очень значительная — за год оно опережает планету всего на четверть градуса

Кроме того, новейшие исследования говорят о том, что внутри внутреннего ядра Земли лежит еще одно — «самое» внутреннее ядро, которое вращается вообще по другой оси. Давайте рассмотрим его и другие составляющие земного ядра подробнее.

Внешнее ядро

Самый первый слой ядра, который непосредственно контактирует с мантией — это внешнее ядро. Его верхняя граница находится на глубине 2,3 тысячи километров под уровнем моря, а нижняя — на глубине 2900 километров. По составу оно ничем не отличается от нижележащих оболочек — давления гравитации попросту недостаточно для того, чтобы раскаленный металл затвердел. Зато его жидкое состояние является главным козырем Земли в сравнении с другими внутренними планетами Солнечной системы.

Как работает геодинамо

Дело в том, что именно жидкая часть ядра ответственна за возникновение магнитного поля Земли. Как наверняка известно читателю, магнитосфера служит щитом планеты против заряженных частиц открытого космоса и солнечного ветра. Они даже более опасны, чем излучение — частицы способны вывести из строя не только живые организмы, но и электронику. Биологи считают, что именно активное магнитное поле стало залогом выживания первобытных одноклеточных существ.

Как именно генерируется магнитное поле? Его порождает вращение жидкого железа и никеля в ядре. Магнитные свойства металлов тут ни при чем — это исключительно динамический эффект. А еще внешнее ядро подогревает мантию — причем в отдельных местах настолько сильно, что восходящие потоки магмы достигают даже поверхности, вызывая извержения вулканов.

Внутреннее ядро

Внутри жидкой оболочки находится внутреннее ядро. Это твердая сердцевина Земли, диаметр которой составляет 1220 километров — такой же размер у Харона, спутника-напарника Плутона. Эта часть ядра очень плотная — средняя концентрация вещества достигает 12,8–13г/см3, что в два раза больше густоты железа, и горячая — накал достигает знаменитых 5–6 тысяч градусов по Цельсию.

Высокое давление в центре Земли заставляет металл затвердевать при температурах, превышающих точку его кипения. При этом формируются необычные кристаллы, которые отличаются устойчивостью даже в обычных условиях. Считается, что внутреннее ядро представляет собой лес из многокилометровых кристаллов железа и никеля, которые направлены с юга на север. Для того чтобы проверить эту теорию, японские ученые потратили десять лет на создание особой алмазной наковальни — только в ней можно добиться такого давления и температуры, как в центре нашей планеты.

«Внутреннее» внутреннее ядро, или гипотетическая матрешка

Еще во время начальных исследований ядра при помощи сейсмических волн, геологи заметили необычное отклонение колебаний внутри ядра по направлению с востока на запад

Так как из-за своего вращения Земля шире на экваторе, чем на полюсах, сперва на это не обратили внимание. Но последующее изучение выявило, что центральная часть ядра может быть всего лишь очередной оболочкой

Что представляет собой «внутреннее» внутреннее ядро? Скорее всего, оно состоит из тех же металлических кристаллов — но направленных уже не на север, а на запад. Пока что неясно, что вызывает такое расслоение. Однако ориентация кристаллов указывает на то, что тут не обошлось без гравитационных взаимодействий с Солнцем или Луной.

«Внутреннее» внутреннее ядро в строении Земли

Технологические ограничения

Достижение ядра Земли — это огромный технический вызов. К сожалению, у нас пока нет технологии, которая позволила бы нам преодолеть все препятствия на пути. Существует несколько основных технологических проблем, которые мешают выкопать яму до ядра Земли.

Исключительно высокое давление и температура. На глубине около 6 371 километра, где находится ядро Земли, давление и температура являются критическими. Преодоление этих условий представляет огромные технические трудности, так как большинство материалов не выдерживают такого давления и не могут сохранять свои свойства при высоких температурах.

Ограничения на бурение. Земная кора имеет различную структуру и состоит из разных типов пород. Некоторые из этих пород являются очень твердыми и прочными, что затрудняет бурение. Более того, на глубине ядра Земли, поверхность сочленения находится под углом, что делает бурение еще сложнее.

Отсутствие технологий для работы в экстремальных условиях. Пребывание в условиях, сопровождающих процесс выкопки ямы до ядра Земли, является не только опасным, но и крайне сложным для человека. Высокое давление, экстремальная температура, радиационный фон — все это создает серьезные препятствия для работы человека в таких условиях.

В итоге, технологические ограничения являются основными причинами, почему никто до сих пор не смог выкопать яму до ядра Земли.

Отсутствие подходящего инструмента

Кроме того, ещё одной причиной является недостаток финансирования. Вопрос выкопания ямы до ядра Земли требует огромных финансовых затрат, которые пока не были осуществлены. Для разработки и создания инструмента, способного справиться с такой задачей, необходимы серьезные инвестиции и исследования. Пока эти ресурсы не будут выделены, никто не сможет увидеть, что находится внутри нашей планеты на таких невероятных глубинах.

Невозможность обеспечить безопасные условия для рабочих

Почему никто ещё не додумался выкопать яму до ядра Земли?

Одной из основных причин, почему никто не смог выкопать яму до ядра Земли, заключается в том, что обеспечение безопасности для рабочих является весьма сложной задачей. Работать на такой глубине под землей сопряжено с рисками, которые до сих пор не были полностью изучены и решены.

Выкопать яму до ядра Земли означает работать на очень большой глубине, где давление и температура являются серьезными препятствиями. Даже если удалось создать устройства, способные переносить такие экстремальные условия, существует риск потери контакта с рабочими из-за ограниченной связи на таких глубинах. При этом, задача поддержания рабочих в безопасности и обеспечения их жизнеобеспечения также оказывается нелегкой.

Ещё одним фактором является наличие неизвестных опасностей на пути к ядру Земли. В процессе бурения такой глубины высока вероятность столкновения с непредвиденными природными явлениями или сложностей в геологической структуре. Возможны также встречи с неизвестными подземными формами жизни или другими опасными объектами.

Все эти факторы делают такую операцию крайне рискованной и непрактичной. Пока что, никто не смог разработать прочный и безопасный план действий для выкопки ямы до ядра Земли. И хотя мысль о таком знаменательном достижении может быть захватывающей, безопасность и жизнь рабочих всегда должны быть приоритетом.

Как принято копать землю под грядки

Сюжет определен. Почва сильно уплотнилась с осени. Сначала выкопайте лопатой дорожку шириной в штык лопаты. Сама дорожка на самом деле является первой, но она проложена так, чтобы садовник стоял боком, а не спиной к участку.

Затем человек встает на другой стороне дорожки и начинает двигаться спиной к внешней границе участка, одновременно поднимая и переворачивая небольшой кусок почвы и утаптывая ту часть участка, по которой в данный момент движется садовник.

Как вскопать почву для семян.

Оригинальное произведение! Выкапывание полосы шириной 15 см, уплотнение своим весом двух таких полос, одна из которых выкапывается на новом пути, а вторая — самая дальняя — на третьем. Затем следует укладка грядок с необходимым уплотнением расстояния между рядами…..

Строения под землей

Развивая идею фантастов город под куполом в 2010 году мексиканским дизайнерам BNKR Arquitectura удалось разработать проект подземного небоскреба (землескрёба) в 70 этажей.

Идея проста: во время цивилизации ацтеков в Мехико, на центральной площади города находилась пирамида. Архитекторы компании BNKR Arquitectura предложили восстановить былую форму исторической постройки , только строить её не вверх, а вниз. В Мехико в данный момент времени наблюдается острая нехватка площади под офисные помещения и торговые центры. Таким образом, подземная пирамида будет являться не только уникальным украшением города, но и выгодным вложением денег в экономику страны.

из проекта BNKR Arquitectura

Посмотрим что из этого получится, мне кажется это и есть косвенное воплощение моей идеи о строительстве подземного музея.

А если в теории?

А если помечтать о том, чтобы прорыть Землю насквозь? Конечно, в теории это возможно. И вот как будет проходить это увлекательное, но опасное путешествие к центру Земли и насквозь.

Сначала человеку нужно будет прорыть около 35-70 километров земной коры. Далее ему необходимо пробурить 2900 километров земной мантии. После этого он наткнётся на внешнее ядро Земли, которое по размерам сопоставимо с целым Марсом. За внешним ядром скрывается внутреннее ядро планеты. Оно имеет плотное агрегатное состояние, а по размерам схоже с Луной. Кстати, некоторые учёные считают, что ядро земли жидкое. К сожалению, пока это нельзя точно ни доказать, ни опровергнуть.

Допустим, в теории ядро будет твёрдым и холодным, а на человека не будут действовать ни давление воздуха, ни температура. Что произойдёт с человеком, который решит прорыть планету насквозь? Отчаянный путешественник сначала будет падать вниз с огромной скоростью! И каждую секунду падения его скорость будет возрастать из-за гравитации — силы тяготения, которая притягивает все объекты к центру планеты.

При приближении к ядру путник начнёт замедляться, а после того как преодолеет центр — его скорость снова вырастет до огромных значений! Получается, человек просто вылетит из противоположного конца туннеля. Если его никто не остановит, то он так и будет падать туда-сюда.

История изучения

Вероятно, одним из первых предположение о существовании внутри Земли области повышенной плотности высказал Генри Кавендиш, который вычислил массу и среднюю плотность Земли и установил, что она значительно больше, чем плотность, характерная для пород, выходящих на земную поверхность.

Существование было доказано в 1897 году немецким сейсмологом Э. Вихертом, а глубина залегания (2900 км) определена в 1910 году американским геофизиком Б. Гутенбергом.

Основоположник геохимии В. М. Гольдшмидт в 1922 году предположил, что ядро образовалось путём гравитационной дифференциации первичной Земли в период её роста или позже.

Альтернативную гипотезу, что железное ядро возникло ещё в протопланетном облаке, развивали немецкий учёный А. Эйкен (1944), американский учёный Е. Орован и советский учёный А. П. Виноградов (1960-е — 1970-е).

В 1941 году Кун и Ритман, основываясь на гипотезе идентичности состава Солнца и Земли и на расчётах фазового перехода в водороде, предположили, что земное ядро состоит из металлического водорода. Эта гипотеза не прошла экспериментальную проверку. Эксперименты по ударному сжатию показали, что плотность металлического водорода примерно на порядок меньше, чем плотность ядра. Однако позже эта гипотеза была адаптирована для объяснения строения планет-гигантов — Юпитера, Сатурна и других. До недавнего времени предполагалось, что магнитное поле таких планет возникает именно в металлическом водородном ядре.

Но в 2016 году учёные из США и Великобритании, создав условия, близкие к ядру при мгновенном сжатии, создающего давление в 1,5 млн атмосфер и высоких температур в несколько тысяч градусов, смогли получить третье промежуточное состояние водорода, при котором он имеет свойства и металла, и газа. В этом состоянии он не пропускает видимый свет, в отличие от ИК-излучения, поэтому его назвали «тёмный водород». Причём тёмный водород, в отличие от металлического, идеально вписывается в модель строения планет-гигантов[значимость факта?], в частности объясняет, почему верхние слои газовых гигантов значительно теплее, чем должны быть, перенося энергию от ядра, а поскольку он также обладает электропроводностью, хотя и хуже, чем металлический водород, то он играет ту же роль, что и внешнее ядро на Земле.

Кроме того, В. Н. Лодочников и У. Рамзай предположили, что нижняя мантия и ядро имеют одинаковый химический состав — на границе ядро-мантия при 1,36 Мбар мантийные силикаты переходят в жидкую металлическую фазу (металлизированное силикатное ядро).

В 2015 году стало известно, что в жидкой части ядра есть третий слой. Анализ сейсмических волн позволил группе геологов под руководством профессора Сяодуна Суна (Xiaodong Song) из университета Иллинойса (University of Illinois) сделать вывод, что ядро у Земли не двухслойное, а трёхслойное.

Новое исследование, изначально опубликованное в Physics of the Earth and Planetary Interiors, предполагает, что состояние внутреннего ядра нашей планеты варьируется от твердого до полумягкого и даже жидкого.

«Чем больше мы изучаем , тем больше понимаем, что это не просто скучный кусок железа, — комментирует исследование Джессика Ирвинг, сейсмолог из Бристольского университета в Англии. — Мы находим совершенно новый скрытый мир».

Интересные факты о расстоянии до ядра Земли:

1. Среднее расстояние от поверхности Земли до ее ядра составляет около 6 371 километра.

2. Самая длинная яма, когда-либо пробуренная в Землю, — это «Сверхглубокая скважина Kola», которая имеет глубину около 12 262 метров. Однако это всего лишь около 0,2% расстояния до ядра Земли.

3. Расстояние до ядра Земли наибольшее на экваторе и уменьшается по мере движения к полюсам. Это связано с тем, что Земля имеет форму, близкую к сфере, но немного вытянутую в направлении полюсов.

4. Чтобы достичь ядра Земли, необходимо преодолеть огромное давление и высокую температуру. По мере погружения вглубь, давление увеличивается примерно на 1 мегапаскаль (МПа) каждые 10 метров.

5. Температура в ядре Земли является крайне высокой и может достигать около 5500 градусов Цельсия. Это примерно такая же температура, какая наблюдается на поверхности Солнца.

6. Ядро Земли состоит в основном из железа, а также содержит небольшое количество никеля и других элементов. Предполагается, что жидкое ядро генерирует магнитное поле Земли.

7. Расстояние до ядра Земли может быть измерено с помощью различных методов, включая сейсмические волны, аномалии магнитного поля и гравитационные измерения.

Расстояние	Описание
Метеориты	Изучение метеоритов, которые упали на Землю, может дать нам информацию о составе материала, находящегося в ядре Земли.
Сырьевые отложения	Определенные виды руды и минералов могут быть образованы только под высоким давлением и температурой, характерными для ядра Земли.
Сейсмические волны	Изучение траектории и скорости сейсмических волн при землетрясениях может предоставить информацию о составе Земли на разных глубинах.
Гравитационные измерения	Детальные измерения гравитационного поля Земли могут помочь установить геологическую структуру и плотность на различных глубинах.

Интересные факты о расстоянии до ядра Земли позволяют нам лучше понять строение и физические свойства нашей планеты

Эти знания имеют важное значение для нашего научного и технического развития и помогают нам лучше осознать место Земли во Вселенной

Главные препятствия для такой опасной затеи:

1. Температура. Внутри наша планета состоит вовсе не из песка и глины, а, например, из раскалённого железа с температурой примерно 5500 градусов. Если учесть, что вода кипит при 100 градусах, то цифра в 5500 кажется совершенно нереальной. Но это действительно так. При приближении к ядру всё живое просто погибнет. Современные технологии ещё не достигли таких высот, чтобы пробираться сквозь раскаленную магму.

2. Сопротивление воздуха. Когда мы плаваем с аквалангом на большой глубине, то ощущаем давление толщи воды. То же самое происходит и с воздухом. Чем ниже мы будем пробираться к земному ядру, тем больше воздух будет давить на нас. Человеку такие большие перегрузы просто не под силу — это всё равно что полететь в космос без скафандра и без подготовки.

Значимость понимания и изучения расстояния до ядра

1. Глубина и структура Земли:

Расстояние до ядра является ключевым показателем для изучения структуры Земли. Глубина, на которой находится ядро, указывает на то, что под поверхностью планеты находятся различные слои, каждый из которых имеет свои особенности и влияет на общую тектоническую активность.

2. Развитие планеты:

Изучение расстояния до ядра позволяет лучше понять процессы, происходящие внутри Земли и определяющие ее дальнейшую эволюцию. Измерение этого расстояния может предоставить информацию о возрасте планеты и ее истории.

3. Понимание природных явлений:

Знание расстояния до ядра является основой для понимания геологических явлений, таких как землетрясения и вулканическая активность. Понимание этих процессов позволяет улучшить системы прогнозирования и предупреждения, что, в свою очередь, способствует сохранению жизней и имущества.

4. Недра Земли:

Изучение расстояния до ядра также связано с разработкой и использованием ресурсов, находящихся в недрах Земли, таких как нефть, газ и полезные ископаемые. Знание геологической структуры и глубины может помочь в определении месторождений и рациональном использовании этих ресурсов.

В целом, понимание и изучение расстояния до ядра являются непременной составляющей нашего знания о Земле и ее функционировании. Это позволяет улучшить прогнозирование и предупреждение природных катастроф, эффективное использование природных ресурсов и более глубокое понимание происходящих геологических процессов.

Можно ли прорыть тоннель

Вопрос в том, как быстрее попасть на другую сторону планеты? Можно проложить туннель через центр Земли. Но современные технологии пока не способны решить такую задачу. Туннель к центру Земли был мечтой с 18 века. Многие видные деятели в научных кругах возвращались к этому вопросу. Однако до сих пор в этом направлении ничего не сделано. Все остается на уровне мечты. Такая идея кажется фантастической и нереальной.

А что произойдет, если через центр Земли проложить туннель? Что случилось бы с человеком, который упал в такую яму?

Люди очень мало знают о внутреннем строении Земли.

Если рассуждать логически, то человек, летящий по туннелю, не может разбиться, потому что у него нет дна. По мнению экспертов, тело постоянно перелетало из одного конца колодца в другой. Время в пути из одного конца в другой составит 1 час 24 минуты. Когда человек достигнет центра Земли, его скорость составит около 8 километров в секунду. Об остановке посреди туннеля не может быть и речи. Человек проходит через него с невероятной скоростью и постепенно замедляется, пока не достигнет другого конца. Затем тело начинает двигаться в противоположном направлении. Такая раскачка будет продолжаться бесконечно.

На протяжении всей истории ученые рассчитывали скорость падения человека в колодец. И каждый раз они придумывали разные значения…..

Известный французский астроном Фламмарион утверждал, что путь туда и обратно занял бы 84 минуты и 24 секунды, поскольку колодец был вырыт от полюса до полюса. Однако достаточно перенести точку отсчета на другую широту, так как при расчетах необходимо учитывать влияние вращения Земли. Известно, что каждая точка на поверхности Земли движется со скоростью 465 м/с на экваторе и 300 м/с на широте Парижа. Скорость увеличивается тем больше, чем дальше от оси вращения. Когда воздушный шар бросают в колодец, он не падает в центр, а дрейфует на восток. Поэтому тоннель, прорытый на экваторе, должен быть очень большим, так как тело, падающее с поверхности Земли, летит далеко на восток.

Александр Клотц, аспирант Университета Макгилла

Советы и итоги

Неплохо бы посоветоваться с соседями перед началом земляных работ — иногда это помогает лучше понять, когда копать колодец. Если соседи уже сделали это, они могут рассказать вам, как глубоко залегают грунтовые воды и другие детали, важные для данного конкретного участка.

Начав работу, не стоит ее прерывать, даже если погода ухудшится. Весь процесс должен быть выполнен как можно быстрее. Обычно это можно сделать за два дня, но иногда возникают трудности с почвой, и тогда требуется больше времени.

Другое дело — копать колодец весной. В это время не рекомендуется работать, но иногда это случается. Например, если вы только что купили участок земли и хотите провести воду на лето, или если на тот момент можно было договориться и предоставить необходимое оборудование. Поскольку весной спрос ниже, это может произойти, и стоимость работ также может быть ниже. Можно выкопать колодец весной, когда почва песчаная, но это все равно будет сложнее, чем в более подходящее время, поэтому лучше поручить эту работу профессионалам.

Очень важно определить правильное время для рытья колодца, чтобы не тратить лишние деньги и сделать работу быстро и качественно, чтобы потом не пришлось ничего переделывать. В целом, лучшее время для рытья колодца — вторая половина лета и начало осени, вторая половина зимы и, в холодных районах, ранняя весна

Нежелательно проводить работы во время и сразу после обильных осадков. Чем суше погода, тем лучше. Если между заборным валом есть поплавки, то копать лучше зимой.