Кіріспе

Жердің қатты ішкі өзегі мен мантиясы арасындағы негізінен темір мен никельден тұратын сұйық қабат – Жердің сыртқы өзегі. Жердің сыртқы өзегі – қалың, негізінен темір мен никельден тұратын сұйық қабат, ол Жердің қатты ішкі өзегінің үстінде және мантиясының астында орналасқан. Сыртқы өзектің басталуы ядро-мантия шекарасынан шамамен Жер бетінен басталып, аяқталуы ішкі өзектің шекарасынан Жер бетінен шамамен сәйкес келеді.

Қасиеттері

Жердің сыртқы ядросы, ішкі ядросынан айырмашылығы, сұйық күйде болады. Сыртқы ядроның сұйық екенін көрсететін дәлелдердің бірі – сейсмология, ол сейсмикалық серпімді толқындар сыртқы ядродан өтпейтінін көрсетеді. Сыртқы ядро Жердің қатты ішкі ядросына ұқсас құрамға ие болғанымен, оны қатты күйде ұстауға жеткілікті қысым болмағандықтан сұйық болып қалады. Дене толқындарының сейсмикалық инверсиясы және нормальді режимдер сыртқы ядроның радиусын 3483 км (қателігі 5 км), ал ішкі ядроның радиусын 1220±10 км деп анықтайды. Сыртқы ядроның температурасы сыртқы аймақта және ішкі ядроға жақын шамамен болады. Модельдеу көрсеткендей, сыртқы ядроның жоғары температурасының салдарынан, ол төмен тұтқырлыққа ие және турбулентті конвекцияға түседі. Жер ядросы салқындағанда, ішкі ядро шекарасындағы сұйықтық қатып, қатты ішкі ядро сыртқы ядро есебінен жылына 1 мм жылдамдықпен өседі. Бұл секундына шамамен 80 000 тонна темірге тең.

Құрамы

Жердің сыртқы өзегі толығымен темірден немесе темір-никель қорытпасынан тұруы мүмкін емес, себебі олардың тығыздығы Жердің сыртқы өзегінің тығыздығын геофизикалық өлшеулер арқылы анықталғаннан жоғары. Шындығында, Жердің сыртқы өзегі Жердің ішкі температурасы мен қысымында темірге қарағанда шамамен 5-10% төмен тығыздыққа ие. Осылайша, оның тығыздығын төмендетудің жалғыз мүмкін жолы ретінде, атомдық саны төмен жеңіл элементтер Жердің сыртқы өзегінің құрамына кіреді деп ұсынылған. Жеңіл элементтердің құрамын жоғары қысымдағы тәжірибелер, сейсмикалық өлшеулерге негізделген есептеулер, Жердің қалыптасу модельдері және көміртекті хондрит метеориттерін ірі силикатты Жермен (BSE) салыстыру арқылы нақты анықтауға болады. Соңғы бағалаулар бойынша, Жердің сыртқы өзегі темірден, сондай-ақ салмағы бойынша 0-ден 0,26% сутектен, 0,2% көміртек, 0,8-ден 5,3% дейін оттегі, 0-ден 4,0% кремний, 1,7% күкірт және 5% никельден тұрады. Ядролық мантия шекарасының және ішкі өзектің шекарасының температурасы сәйкесінше 4 137 - 4 300 К және 5 400 - 6 300 К аралығында.

Жердің аккрециясы мен ядроның пайда болу тарихындағы әсерлері

Жердің сыртқы қабатындағы жеңіл элементтердің концентрациясына қатысты күшті шектеулер, Жердің қалыптасуы және ядроның пайда болу тарихын жақсырақ түсінуге көмектесер еді.

Жердің магнит өрісіне әсері

Жердің магнит өрісі жылулық және химиялық конвекциялармен қозғалады, яғни ішкі ядродан жеңіл элементтердің шығарылуымен. Бұл элементтер сұйық сыртқы ядрода жоғары қарай қозғалып, ал тығыз элементтер батып кетеді. Бұл химиялық конвекция Жердің магнит өрісін тудыратын геодинамоны қуаттандыруға қажетті гравитациялық энергияны бөліп шығарады. Карно тиімділігінің үлкен белгісіздіктерімен жүргізілген есептеулер, Жердің геодинамосының қуатына құрамы мен жылулық конвекциялардың тиісінше 80 және 20 пайыз үлес қосатынын көрсетеді. Дәстүрлі түсінік бойынша, Жердің ішкі ядросы пайда болғанға дейін Жердің геодинамосы негізінен жылулық конвекция арқылы жұмыс істеген. Алайда, ядро температурасы мен қысымындағы темірдің жылу өткізгіштігі бұрынғы есептеулерден әлдеқайда жоғары екені туралы соңғы мәлімдемелер, ядроның салқындауы конвекция емес, негізінен жылу өткізгіштік арқылы жүргенін көрсетеді, бұл жылулық конвекцияның геодинамоны қозғау мүмкіндігін шектейді. Бұл қайшылық жаңа "ядро парадоксы" деп аталады. Жердің геодинамосын сақтап тұру үшін Жердің ядросы бастапқыда оттегі, магний, кремний және басқа жеңіл элементтерді ерітуге жеткілікті ыстық болуы керек. Жердің ядросы салқындаған кезде, ол осы жеңіл элементтерге қаныққан күйге жетеді, содан кейін олар төменгі мантияға шөгіп, оксидтер түзеді, бұл химиялық конвекцияның басқа түріне алып келеді.