Магнітна анізотропія внутрішнього ядра Землі

А якщо припустити, щомагнітна анізотропія внутрішнього ядра Землі та її сейсмічна анізотропія– дві сторони однієї й тієї ж явища, магнітної анізотропії. Давайте подивимося на анізотропію магнітного поля поблизу Землі (Рис. 2) і анізотропію сейсмічних хвиль (Рис.3)

Рис.3 (з роботи [1]

Впадає у вічі схожість картин:

1. Напруженість магнітного поля зростає від екватора до полюсів та швидкість проходження сейсмічних хвиль зростає від екватора до полюсів.

2. Як правило, напруженість магнітного поля на одній і тій же широті у континентів вища, ніж у океанів і швидкість сейсмічних хвиль найвища в зоні континентів, ніж у зоні океанів.

Такий розподіл підтверджує Рис. 4:

Мал. 4 (з роботи [1])

Далі аналізуючи ту саму роботу [1] виділимо:

1. Розмірну анізотропію внутрішнього ядра, розмір уздовж магнітних силових ліній приблизно на 1% більше, ніж упоперек.

2. Швидкість проходження сейсмічних хвиль уздовж магнітних силових ліній або вздовж осі обертання Землі, що майже збігається, на той же 1% більше, ніж упоперек.

3. Другий за величиною ефект сейсмічної анізотропії внутрішнього ядра – це літеральний ефект, який у тому, що швидкість сейсмічних хвиль під континентами трохи вище, ніж під океанами.

Усі ці ефекти добре пояснюються з позицій магнітної анізотропії. На даний момент наука про будову Землі має наступні уявлення: Земля складається з твердої кори і океанів, глибше розташовується мантія, яка складається як з твердої фази так і рідкої. На тверду фазу мантії вказують землетруси, фокус заляганняяких часто знаходиться на глибині 600-800 км. На рідку фазу мантії вказують вулкани, які вивергають рідку лаву. Нижче мантії розташовується рідке зовнішнє ядро, тверда фаза в якому швидше за все відсутня, в ньому анізотропії властивої твердим тілам не виявлено, виявлені слабкі ознаки конвективної анізотропії, властивої рідинам. Зовнішнє ядро не пропускає поперечні сейсмічні хвилі, що теж говорить про його рідкий стан. Нижче зовнішнього ядра знаходитьсявнутрішнє ядро. Зараз у вчених є підстави вважати, що це ядро тверде, цього у першу чергу вказують його анізотропні сейсмічні властивості.

У земних умовахмагнітна анізотропія кристалівшироко поширена, вона, перш за все, полягає в тому, що розміри та властивості кристалів у поздовжньому та поперечному напрямку магнітного поля різні, величина їх залежить від складу та будови кристалів, у феромагнетиків ще та від точки Кюрі. Прийнято вважати, що феромагнетик складається з доменів, які мають сильне внутрішні магнітне поле. За відсутності зовнішнього магнітного поля домени орієнтовані хаотично, матеріал не магнітний і не анізотропен, але варто додати певне зовнішнє магнітне поле, як межі доменів починають зміщуватися, всі домени намагаються певним чином орієнтуватися по магнітному полю, матеріал набуває сильне внутрішнє магнітне поле і. Температура за рахунок температурних розширень змінює відстані між атомами і здатна зруйнувати магнітну анізотропію, так якферомагнітні властивості речовинвизначаються наявністю внутрішніх неспарених електронів та заданим інтервалом відстані між магнітними атомами. Дуже далекі відстані руйнують магнітну структуру та дуже близькі відстаніруйнують магнітну структуру, потрібний оптимум. Слід зазначити, що утворення електронних зв'язків між атомами відбувається також за принципом оптимальних відстаней. У загальному виглядізалежність довжини електронного зв'язку та її енергіїмає такий вигляд:

У цьому вся плані простежується схожість аналогій освіти електронних і магнітних зв'язків, через оптимальні відстані між атомами. У центі Землі існують дуже високі температури близько 1000-3000 тисяч градусів, якщо говорити про Кельвіни, то температурі на поверхні Землі і всередині Землі відрізняється в десяток разів, на поверхні 273-300 К, всередині 2730-3000 К. Тиск на поверхні Землі і всередині Землі може відрізнятися в 12500000 разів, на поверхні одна атмосфера, всередині до 12500000 атмосфер. У цьому плані тиск усередині Землі на будову речовин значно сильніше впливає, ніж температура. З цієї причини, найімовірніше, у твердому внутрішньому ядрі відбулося таке зближення атомів, що оптимальні відстані виникли для утворення електронних зв'язків не з найближчими сусідніми атомами, а через ряд (див. схему):

Така схема може якісно пояснити, чому зовнішнє ядро абсолютно рідке, а внутрішнє, де тиск продовжує зростати, містить тверду фазу. Але за таким же принципом можливе і відновлення магнітної взаємодії у внутрішньому ядрі, за рахунок якого внутрішнє ядро і набуває магнітної анізотропії, геть-чисто відсутньої у зовнішньому ядрі. За нашим варіантом внутрішнє ядро може складатися як їх монокристала заліза з щільною гранецентричною решіткою або об'ємноцентричною решіткою, так і доменів аналогічної структури.

За нашою теорією для пояснення всіх нагромаджених фактів анізотропії внутрішнього ядра непотрібно жодних понад природних властивостей речовини, достатньо проекстраполировать відомі за нормальних звичних умов умови надвисоких тисків з урахуванням особливостей властивостей мікросвіту.

1. В.В.Кузнєцов «Анізотропія властивостей внутрішнього ядра Землі»