На суше и на море - 1964

С помощью советских космических ракет удалось установить, что источники мировых магнитных аномалий расположены не в земной коре, а в более глубоких слоях, скорее всего в ядре. Информация, полученная от ракет, показала также, что у Луны нет магнитного поля. Смотрите, какая интересная зависимость: у Земли есть и ядро, и магнитное поле; у Луны нет ни ядра, ни магнитного поля. Значит, постоянное магнитное поле нашей планеты связано с существованием земного ядра. Но чтобы объяснить возникновение этого магнитного поля, придется признать, что ядро нашей планеты жидкое. И вот почему.

Давно известно, что земной шар обладает свойствами магнита. Силовые линии магнитного поля Земли, будучи продолжены в ее недра, сходятся близ центра планеты. Постоянное магнитное поле Земли медленно меняется. Эти изменения нельзя объяснить ни геологическими процессами, ни температурными явлениями в земной коре, так как и те и другие заметно меняются лишь за миллионы и десятки миллионов лет, а изменение магнитного поля Земли происходит за сотни лет. Значит, источник магнетизма приходится искать в земном ядре. Как же можно, объяснить происхождение этого магнетизма?

В результате выделения тепла при радиоактивном распаде на границе мантии и ядра возникает разница температур. Это вызывает течения в жидком веществе. «Поскольку в нем всегда присутствуют слабые магнитные поля, — пишет советский геофизик В. А. Магницкий, — возникает механизм, подобный динамомашине, работающей на самовозбуждении. Конвекционные течения металлического вещества представляют проводники, движущиеся в слабых магнитных полях; в результате в проводниках возникают индукционные токи, которые создают свои магнитные поля, усиливающие процесс. В итоге каждая конвенктивная ячейка создает свое довольно сильное магнитное поле. Эти поля имеют разные знаки и, суммируясь, дают в результате не очень сильное поле Земли». Течения в жидком ядре меняют направление, что и вызывает смещение магнитного поля.

Исследования лауреата Ленинской премии М. С. Молоденского колебаний полюсов и приливов в теле Земли показали, что твердость внешней части ядра в десятки и даже сотни раз меньше, чем мантии, то есть ядро нашей планеты жидкое.

Итак, все: и распространение сейсмических волн, и изучение магнитного поля Земли, и исследования приливов — говорит о том, что ядро земного шара, во всяком случае внешнее, находится в расплавленном состоянии. Если это так, то должна существовать дополнительная нутация — колебательное движение, нечто вроде «болтанки» земной оси, вызываемой перемещениями вещества во внешнем ядре. Недавно эту нутацию удалось обнаружить: оказалось, что ее период на семь минут короче суток. Это — убедительное доказательство в пользу существования жидкого ядра: если бы оно было твердым, то такой «болтанки» земной оси не было бы.

В настоящее время большинство советских и зарубежных ученых считают внешнее ядро Земли жидким. «Конечно, — пишет В. В. Белоусов, — оно далеко не такое жидкое, как вода; это очень густое вещество, близкое к твердому состоянию, но все же более текучее, чем вещество мантии».

«Горн плавильной печи»

Ядро интересно не только тем, что вещество в нем находится в жидком состоянии, а движение заряженных частиц служит причиной возникновения магнитного поля Земли; ядро привлекает внимание ученых также поразительно большой плотностью и высокой электропроводностью.

Средняя плотность Земли высчитана с большой точностью. Разделив вес земного шара на его массу, узнали, что кубический сантиметр условного, если так можно сказать, «среднего» вещества нашей планеты весит 5,52 грамма. Но это именно средняя цифра для земного шара в целом. Поверхностные слои Земли сложены легкими породами; исследования показали, что их плотность всего лишь 2,7–2,8 г/см³. Раз наружные слои нашей планеты сложены столь легкими породами, значит, плотность вещества на больших глубинах должна быть значительно более высокой; иначе не получится средняя плотность 5,52 г/см³. Путем сложных расчетов ученые пришли к заключению, что в земной коре и мантии — по мере приближения к центру планеты — плотность неуклонно увеличивается, достигая на границе с ядром почти 6 г/см³.

И вот, все на той же глубине, 2900 километров, плотность вещества вдруг скачком возрастает до 9,5 г/см³. Затем плотность вновь увеличивается постепенно, превышая в центре планеты 12,5 г/см³, а по мнению некоторых ученых, достигает даже 16–18 г/см³.

Как же объяснить этот скачок плотности на границе мантии и ядра?