 |
| Site Admin |
 |
Зарегистрирован: Пт авг 06, 2004 6:24 pm
Сообщения: 9072
|
О радиоактивной печке, которая нагревает Землю: ВАШИНГТОН, 18 июля. Распад изотопов радиоактивных элементов в недрах Земли дает примерно половину огромного объема тепловой энергии, выделяемой нашей планетой. К такому выводу пришла международная группа ученых, работающих с детекторами улавливания нейтрино в заброшенной угольной шахте Камиока на японском острове Хонсю и “Борексино” – в подземной лаборатории Национального института ядерной физики Италии под горой Гран-Сассо /Апеннинский хребет/. Результаты их исследований были обнародованы в воскресенье в электронной версии посвященного наукам о Земле бюллетеня журнала “Нейчур”. Как говорится в этой публикации, в настоящее время Земля выделяет тепло, энергия которого равна примерно 44,2 тераваттам. Однако, специалистам не было известно, каково соотношение в этом показателе энергии, выделяемой в результате распада изотопов радиоактивных элементов, прежде всего урана, тория и калия, и “доисторического тепла”, оставшегося со времен образования Земли, которое, как предполагается, имело место примерно 4,7 млрд лет тому назад, отмечают эксперты. По их словам, уровни радиогенного тепла удалось точно замерить при помощи слежения за потоком нейтрино. Эти элементарные частицы пронзают земной шар, крайне слабо взаимодействуя с веществом. В результате обнаружилось, что мощность энергии распада урана-238 и тория-232 составляет 20 тераватт /для сравнения – уровень энергопотребления США в 2005 году составил 3,34 тераватта/. Кроме того, известно, что вследствие распада калия-40 образуется еще 4 тераватта энергии, указывают авторы нынешних изысканий. Таким образом, подытоживают они, “жар от распада изотопов радиоактивных элементов дает примерно половину всей тепловой энергии Земли”. “Следовательно, мы приходим к заключению о том, что запас доисторического тепла Земли еще не исчерпан”, – подытоживают ученые.По этому поводу стоит вообще отследить хронологию:
1. Изменение количества радиоактивных элементов в составе литосферы Земли. Эта эволюционная стадия планет характеризуется сильным разогреванием их вещества (до нескольких тысяч градусов). Причина известна – высокая радиоактивность первичной материи. Геофизикой установлено, что единственной причиной нагревания недр планет является радиоактивный распад изотопов. Теплота – это хаотическое движение атомов. Радиоактивные изотопы периодически излучают элементарные частицы, и от отдачи вылета частицы сами атомы начинают совершать колебательные тепловые движения внутри «кристаллической решетки». Элементарная частица во время полета сталкивается с соседними атомами, передает им равное количество движения, и те также начинают колебаться. Хаотическое колебательное движение миллионов атомов является причиной возникновения тепла и температуры, отражает физический смысл нагретого, горячего вещества. Так происходит распространение тепла от радиоактивных пород.
В настоящее время в объеме Земли, масса которой 1024 кг, содержится всего 1015 кг радиоактивных элементов, а 5 миллиардов лет назад их масса была в миллиард (на 109) раз больше. Причиной уменьшения количества радиоактивных элементов является их переход в стабильные изотопы после серии радиоактивных превращений. Стабильные элементы не обладают теплотворной функцией. Поэтому старые планеты, которые состоят только из стабильных элементов, являются холодными.
Для измерения процесса «стабилизации» радиоактивных элементов в ядерной физике введено понятие "периода полураспада" – времени превращения в стабильный изотоп половины первоначальной массы радиоактивного вещества. Так, например, уран-238 испускает около десятка элементарных частиц и за 4,5·109 лет половина его массы превращается в стабильный атом свинца -206. Торий -232 через 1,4 ·104 лет половину первоначальной массы превращает также в стабильный атом свинца -208. Калий-40 превращается в стабильный атом аргона. С каждым годом на планетах количество радиоактивных элементов снижается, а стабильных - увеличивается. Параллельно этому происходит медленное остывание планет.
Исходя из приведенных рассуждений можно сделать вывод о том, что в прошлом радиоактивных элементов в литосфере Земли содержалось больше. Расчеты показывают, что 5 миллиардов лет назад количество урана -235 по массе было в 70 раз больше, калия-40 - в 3 раза, урана -238 - в 0,3, марганца -53 - в 2500, железа -60 - в 1600, никеля-59 - в 5000, циркония-94 - в 2500, самария-146, полония-209 - в 4 миллионов раз, кюрия-245 - в 100 000 раз больше. Кроме того, 5 миллиардов лет назад в составе Земли могли находиться радиоактивные изотопы с очень короткими периодами полураспада (от нескольких минут до нескольких лет), которые быстро трансформировались в стабильные элементы с выделением тепла и сейчас не встречаются.
Поэтому можно утверждать, что в прошлом в составе Земли содержалась в тысячи раз большая масса радиоактивных веществ. Можно даже предположить, что стабильных элементов кора Земли почти не содержала. По данным Г.Войтовича, 5 миллиардов лет назад радиоактивного калия по массе было больше, и он выделял в 5 раз, а уран выделял в 18 раз, больше тепла, чем его выделяется сейчас.
Таким образом, 5 миллиардов лет назад тело планеты (литосфера) должно было сильно нагреться. Если сейчас температура ядра Земли составляет 5000°, средняя температура поверхности 14,3° C, то в прошлом (6 миллиардов лет назад - geoglobus.ru) ядро было разогрето примерно до 100000°, а температура поверхности составляла 3000° C. Можно предположить, что тогда в центрах крупных планет происходили термоядерные реакции. Последние исследования физиков говорят о возможности протекания термоядерных реакций при «комнатной» температуре. Протопланеты того далекого времени имели для этого все условия. Они на 90% по массе состояли из водорода. Их масса была примерно в 10 раз больше нынешней. Высокая температура в центре планеты от радиоактивного распада тяжёлых элементов сочеталась с очень высоким центральным давлением. Поэтому с большой долей вероятности можно утверждать о наличии термоядерных реакций в недрах протопланет Солнечной системы 5 миллиардов лет назад.
В стадию «максимального радиоактивного разогрева» произошло превращение планет Солнечной системы в жидкое агрегатное состояние. Можно даже предположить слабое свечение раскаленных планет. Кроме того, многие астрономы придерживаются гипотезы образования спутников всех планет из вещества раскаленных атмосфер этих же планет 6 миллиардов лет назад.
2. Теория возникновения спутников планет. Для образования спутников из вещества самих планет необходимы следующие обязательные условия. Необходимо разогревание поверхности планеты до нескольких тысяч градусов. Обязателен процесс эрупции огромного количества газов, силикатной и металлической пыли в атмосферу планеты. Например, если Луна образовалась из материи атмосферы Земли, то в атмосферу должно быть выброшено 73,5 · 1021 кг вещества, так как масса Луны соответствует именно этому числу. Поэтому можно утверждать, что атмосфера всех планет в прошлом была значительно протяженнее. Например, сейчас Луна, образованная когда-то Землей, вращается по орбите с радиусом 384400 километров. Следовательно, 6 миллиардов лет назад, в стадию радиоактивного разогрева, атмосфера Земли имела радиус не менее 500000 километров, чтобы она могла образовать из материи своей атмосферы Луну на удалении от себя в 384400 километров. Еще большие по размерам атмосферы имели планеты-гиганты, так как их спутники расположены на расстоянии на миллионы километров от планет.
Спутники вращаются в том же направлении, что и планеты, образовавшие их. Орбиты спутников расположены в плоскости, которая пересекает экватор планеты. Эти симптомы указывают на планетарное образование спутника. Однако могут быть исключения в движении спутников планет, если они образовались другим способом, например, путем гравитационного притяжения крупного астероида или метеорита (например, так образовались крохотные спутники Марса). Из сказанного можно сделать вывод: если принимать гипотезу "планетарного образования" спутников у всех планет Вселенной, тогда необходимо утверждать об очень сильном радиоактивном разогревании только что образовавшихся, молодых планет (протопланет). Спутники обязательно должны быть такого же химического состава, как и атмосфера чрезмерно разогретой планеты, из вещества которой они образовались.
3. Литосфера планет Солнечной системы 5 миллиардов лет назад имела совершенно иные физические и химические параметры, нежели они имеют сейчас. Размер (диаметр) Земли 5 миллиардов лет назад был значительно больше современного. Как известно из физики, все тела при нагревании увеличивают свой объем. Если сейчас Земля имеет радиус 6378 километров, то 5 миллиардов лет (когда ее масса была в 10 раз больше, и когда температура недр достигала 100000°) радиус Земли был больше 9000 километров.
Масса Земли в прошлом была значительно выше. Это утверждение доказываются следующими логическими выводами. Во-первых, часть массы Земли потеряна на образование Луны (73,5 · 1021 кг вещества). Во-вторых, разогревание планеты способствовало выделению в атмосферу огромного количества водорода, который вошел в состав недр планеты в момент ее образования из планетарной кольцевидной туманности Солнца, состоящей на 90% из водорода. Огромная масса водорода (около 10 масс Земли) была выделена из литосферы в атмосферу, а потом диффузно рассеялась по космическому пространству. В-третьих, масса Земли терялась раньше и теряется сейчас по причине постоянного рассеивания (диссипации) атмосферных газов в межпланетное пространство. От диссипации газов Земля теряет в год сотни тысяч тонн своей массы. Следовательно, 5 миллиардов лет назад масса Земли была в десятки раз больше сегодняшней массы (сегодня масса равняется 6 ·1024 килограмм).
4. Тяжелые элементы (металлы) содержатся только в коре планеты. Сейчас будет описан процесс, благодаря которому происходит образование полезных ископаемых не только на Земле, но и на поверхности всех остальных планет Вселенной. Минеральные полезные ископаемые в некоторых местах коры находятся в концентрированном виде. Например, если в обычной горной породе железа по весу содержится не более 0,03%, то в железной руде – до 30%. По какой причине в данном месте коры планеты произошел процесс концентрации какого-то металла? Почему минеральные полезные ископаемые содержатся только в коре планеты, и их нет в мантии и ядре?
Механизм концентрации металлических и полиметаллических руд в коре Земли следующий. В период радиоактивного разогрева произошло химическое перераспределение элементов в литосфере. В раскаленном жидком веществе легкие элементы, ионы которых меньшие по объему, заняли ядро планеты, а тяжелые элементы, ионы которых занимают большой объем, находились и находятся до сих пор на поверхности планеты, в ее коре. Такое распределение элементов характерно для всех планет.
По традиционным законам физики, тяжелые химические элементы (железо, кобальт, никель, медь, серебро, вольфрам и др.) должны под действием силы тяжести опуститься к центру жидкой расплавленной планеты и вытеснить оттуда легкие элементы (водород, гелий, серу, фосфор, кремний и т.д.). Закон распределения различных по удельному весу пород и элементов «тяжёлые тонут вниз, а лёгкие плавают на поверхности» справедлив для среды, где давление окружающего вещества не превышает 100 атмосфер, а температура не выше 300º C. Есть даже гипотеза о существовании жидкого железного ядра Земли. Но эта гипотеза ошибочна, так как вулканические извержения выбрасывают лаву из ядра Земли, состоящую только из легких элементов таблицы Менделеева – H, N, C, O, S, P, Si, Al.
Однако в той среде, где давление вещества составляет десятки тысяч атмосфер, а температура – десятки тысяч градусов, распределение вещества меняется на противоположное: лёгкие (поэтому и мелкие по объёму) атомы «вдавливаются» в центр планеты, а тяжёлые (поэтому и крупные по объёму) атомы плавают на их поверхности. Почему произошло парадоксальное расположение элементов в недрах Земли: легкие элементы заполняли ядро планет, а тяжелые элементы располагаются «наверху», в их коре? Да, тяжелые металлы действительно «утонули бы» к центру Земли, заполнили бы ядро планеты, если бы не колоссальное давление пород на глубине ниже 5 километров на огромные по величине атомы и ионы тяжелых металлов. Мысленно заглянем в недра Земли, возраст которой составлял 0 миллиардов лет. Земля полностью состояла из расплавленного вещества. При температуре 50000° легкие элементы, от водорода-1 до хлора-17, теряют все свои электроны и превращаются в «голые ядра» атомов. Хорошо известно, что размер ядер атомов 10-13 см, а объем – 10-39 см3.
Все элементы от калия - 19 до курчатовия -104 при той же температуре теряют 5-10 электронов, оставив вращаться вокруг ядра только нескольких из них. Все тяжелые элементы сильнее притягивают свои электроны к ядру, и для потери всех электронов им требуется ещё более высокая температура. Точно установлено, что средние размеры ионов тяжелых элементов составляют 10-10 см, а их объемы – 10-30 см3. Следовательно, в недрах планет, где давление превышает сотни тысяч атмосфер, легкие элементы занимают объем в миллиард раз меньший (10-39 см3), чем тяжелые элементы (10-30 см3). Под действием высокого давления ионы тяжелых элементов, которые обладают в миллионы раз большими объемами, «выдавливаются» на поверхность планеты, как пенопластовые поплавки для рыбалки из воды.
При помощи механического и теплового перемещения расплавленного вещества в объеме всей планеты, по истечении нескольких миллионов лет, ионы тяжелых элементов попадали из центра на её поверхность. Однако «утонуть» назад к центру планеты огромные по размеру ионы тяжёлых металлов не могли, так как этому препятствовала плотная «броня» крохотных ядер легких элементов (как и поплавок из пенопласта не может опуститься на дно реки - geoglobus.ru). Ионы тяжелых элементов вынуждены были «плавать» на самой поверхности расплавленной планеты. После кристаллизации поверхностных пород планеты ионы превратились в атомы, а поэтому навечно остались в составе самой периферической оболочки литосферы – в коре планеты. Итак, главную роль в порядке расположения элементов внутри тела планеты играет не его удельный вес (количество граммов в кубическом сантиметре данного вещества), а объём его ионов и атомов.
Явление «выдавливания огромных ионов тяжёлых элементов на поверхность планеты» происходили на Земле 6-7 миллиардов лет назад, когда Земля находилась в жидком, расплавленном состоянии. Охлаждение и кристаллизация коры планеты навсегда закрепили тяжелые элементы на её поверхности. Вот почему кора Земли содержит залежи металлических руд, а мантия и ядро не содержат в своем составе металлов.
Эксперимент по разделению больших и малых по объему тел (крупных и мелких ионов) может быть поставлен с речным песком (сухим) и небольшими камнями. Если перемешать их в тазу, а потом начать несильными движениями подкидывать содержимое таза, имитируя хаотическое тепловое движение атомов, то через некоторое время крупные камни окажутся на поверхности, а мелкий речной песок будет лежать на дне таза.http://www.geoglobus.ru/info/review26/0 ... lution.php
|
|
Вход
Регистрация
{ GALLERY }
FAQ
Поиск
И вот почему.
Меня иногда удивляет такая бурная фантазия учёных. Проще представить себе ... попытку надеть маленькую шапку на большую голову. Края шапки рвутся, а середина... СМИНАЕТСЯ, образуя пузырь. Такая картина происходила с Евразией 250 млн лет назад. Материк имел меньший радиус кривизны, чем расширенная планета! Рвался по краям и сминался по центру.
