Природа космических тел Солнечной системы - Тимофеев Дмитрий Николаевич (лучшие книги txt, fb2) 📗

Концентрации элементов в составе Солнечной системы зависят от энергий связей нуклонов в ядрах атомов (прочностей атомов), при этом значения концентраций имеют определенный разброс, связанный с ядерными свойствами элементов.

Подробный способ расчёта концентраций элементов показан в главе 11 этой книги.

Элементы в глубинах расположены в большой степени в порядке увеличения их плотности ближе к центру Земли

Гипотеза 5

Одно из заблуждений науки является представление о том, что весь уран находится в коре Земли, в мантии и ядре его нет, а ядро состоит из железа и кремния. Такое представление противоречит закону Архимеда, который исходит из фундаментального закона всемирного тяготения, все тяжелые тела должны тонуть, а лёгкие всплывать. Откуда же взялось это ошибочное представление? Когда были открыты радиоактивные элементы, постоянно выделяющие тепло, то расчёты показали, что Земля должна быть сильно разогрета и учёным прошлого века было совершенно непонятна приблизительная устойчивость теплового состояния Земли [Holmes, 1926], в связи с чем приняли решение считать, что урана и тория глубже 20 км нет.

В этой гипотезе предполагается наличие большого количества урана и тория, а также других тяжелых элементов в глубинах Земли, наличие высокой температуры в глубинах и постоянного выделения тепла от ядерных реакций. Представления по этой гипотезе соответствуют последним результатам исследований, по которым определено, что Земля в течении времени расширяется, что со временем магнитное поле Земли изменяется, а в самом ядре происходят заметные возмущения [Велихов, 2007]

Распределение элементов по геосферам Земли произошло постепенно, через ряд состояний (рис. 12).

В самый ранний период Земля собралась из частиц однородного вещества, образованного при взрыве нейтронной звезды (рис. 12 а). Однородное вещество ранней Земли содержало большое количество радиоактивных изотопов, намного большее, чем в настоящее время, что привело к его разогреву, переходу в вязкопластическое состояние и погружению более тяжелых фракций в сторону центра, а более лёгких к поверхности (рис. 12 б). Среди тяжелых имеются уран и торий при концентрации которых начались цепные ядерные реакции, выделяющие значительно больше тепла, чем при простом радиоактивном распаде. Это привело к тому, что в центре происходит более сильный разогрев Земли (рис. 12 в). Этот разогрев, который продолжается и в настоящее время, привёл к расширению Земли в нынешнее состояние (рис. 12 г).

Рис. 12. Образование Земли [Тимофеев, 2012]: а – Земля в начале архея состояла из однородного реликтового космического пепла; б – Земля после разогрева, погружения тяжелых пород в центр и изгнания лёгких ближе к поверхности Земли; в – разогрев ядра Земли из-за ядерных реакций; г – Земля в настоящее время с ядром, разделённым на слои элементов и мантией из геосфер пород различных элементов. Изображение поверхности Земли из сайта https://live.staticflickr.com/5343/10209385305_8b2341f255_b.jpg

Такое представление подтверждается ещё и тем, что породы поверхности Земли по большей части состоят из сравнительно лёгких элементов кислорода, кремния, алюминия, железа, кальция, углерода, калия, магния… Из этого представления также следует, что на большей глубине в ядре Земли находятся элементы имеющие большую плотность свинец, золото, вольфрам, осмий, уран, торий… Нахождение в ядре Земли сравнительно лёгких элементов железа, кремния, серы, как написано в современных учебниках и энциклопедиях совершенно нереально.

Геофизические методы исследований подтверждают эту гипотезу, показывая, что плотность пород, по мере увеличения глубины возрастает.

Ядро Земли состоит из элементов, находящихся в газообразном состоянии

Гипотеза 6

По существующим в науке в настоящее время представлениям наружное ядро Земли состоит из жидкого вещества, а внутреннее ядро вообще твердое. Температура в ядре без всяких обоснований приняли 5000°С. Такое представление противоречит другому утверждению учёных, что ядро состоит из железа и кремния, поскольку кремний кипит и превращается в газ при температуре 3540°С, а железо при температуре 3135°С Понятно, что при температуре в 5000°С ни кремний, ни железо ни в твёрдом, ни в жидком состоянии находится не могут. Таким образом наглядно видно, что в представлениях современных учёных в учебниках и энциклопедиях серьёзная путаница и их модель Земли не соответствует действительности.

Измерения показывают, что с увеличением глубины температура пород возрастает с градиентом примерно 20 градусов на километр. Представим модель, где тепло идет из центра Земли. Учитывая радиус Земли примерно 6000 км (более точно средний радиус 6371,032 км), температура в центре при сохранении градиента на всю глубину составит 5000°С. И это упрощенная модель, не учитывающая уменьшения площади поверхности сфер передачи тепла с увеличением глубины. Реально градиент температуры при неизменном тепловом потоке должен возрастать с глубиной пропорционально уменьшению площади (пропорционально квадрату глубины), поскольку Земля – шар, и с увеличением глубины площадь сфер уменьшается. С учётом этого расчётная температура в центре Земли намного превысит 120000°С

При столь высоких температурах вещество ядра Земли может находиться только в состоянии газа. Ни кого же не удивляет, что всё вещество фотосферы Солнца, которая имеет температуру 6000°С находится в состоянии газа хотя есть там и углерод, и железо, и алюминий. Понятие об газообразном состоянии ядра Земли, а также о постоянном увеличении его температуры от ядерных реакций объясняет факт расширения нашей планеты, а также природу многих тектонических процессов.

Более точный расчёт температуры на разных глубинах в ядре Земли показан в гипотезе 23, а свойства веществ при разных температурах в главе 11.

Ядро Земли состоит из слоёв элементов с границами раздела между ними расположенных в порядке увеличения плотности

Гипотеза 7

При температуре выше 6000^оС вещества могут находится только в атомарном газообразном состоянии, поскольку энергия атомов превышает энергии химических связей. В соответствии с фундаментальным законом Кричевского – Большакова [Кричевский И, Большаков П. 1941] при высоком давлении и температуре больше критической все газы расслаиваются с образованием границ раздела. В результате ядро Земли состоит из слоёв элементов с чёткими границами раздела между ними. Поскольку масса ядра Земли известна (1934·10²¹ кг) используя процентное содержание элементов в составе Земли из гипотезы №2, а также принимая допущение, что вся масса тяжелых элементов заключена в ядре Земли в результате расчёта получено, что ядро Земли состоит 47 сферических слоев элементов, где верхний слой ядра Земли состоит из цинка. На поверхности ядра выше слоя цинка распложены слои газов аргон, хлор, неон, фтор, кислород, азот, гелий, водород. Глубже расположены слои более тяжелых чем цинк элементов до урана. Элементы, атомы которых по плотности легче цинка из ядра за историю Земли вытеснены полностью в мантию, а то небольшое количество атомов лёгких элементов, которые постоянно образуются в результате ядерных реакций, например, водород, гелий… непрерывно всплывают через все слои и удаляются из ядра. Почти все элементы из которых состоит ядро Земли, кроме брома, йода, криптона и ксенона металлы. Поскольку пары металлов прозрачны и окрашены. Сечение ядра Земли имеет вид своеобразной радуги, что представляло бы весьма красивую картину, если бы это можно было увидеть. На рисунке слои окрашены в реальные цвета из наиболее ярких полос спектров показанных элементов, а толщины слоёв соответствуют количествам элементов в Земле. Изображение ядра Земли в сечении (рис. 13)