A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
A földmag a Föld belső szerkezetének legbelső burka, melyet a 2900 km mélyen található Gutenberg-Wiechert-felület választ el a felette levő földköpenytől. Ezen a felületen a földrengéshullámok sebessége ugrásszerűen lecsökken.
A földmagon belül egy további felület mutatható ki kb. 5000 km mélységben, amely elválasztja a belső magot a külső magtól (más néven maghéjtól). Ennek neve Lehmann-felület. A földrengéshullámok vizsgálata során megállapították, hogy a külső mag folyékony, míg a belső mag szilárd halmazállapotú.
A mag sűrűsége 10 g/cm³-nél nagyobb és a Föld középpontja felé növekszik, ahol valószínűleg eléri a 14 g/cm³ értéket. Erre a Föld átlagos sűrűségéből (5,5 g/cm³) és a felszínen ismert kőzetek átlagos sűrűségéből (2,6-3,0 g/cm³) következtetnek.
Mivel a Föld felszíni körülményei között csak néhány fémnél észlelhető hasonló sűrűségérték (ozmium és irídium 23 g/cm³, platina 21,5 g/cm³, arany 19 g/cm³, higany 13,5 g/cm³ stb.) feltételezték, hogy a mag vegyi összetétele ezen elemekből állna (Goldsmidt elmélet).
A meteoritok vizsgálata során, amelyek nagy részét vas, nikkel és kobalt alkotja, jelenleg úgy tartják, hogy a földmag elsősorban vasból és nikkelből épül fel. Konkrét bizonyítékok azonban nem léteznek.
Összességében elmondható, hogy a földmag fémes, jól vezető anyagokból áll, melyek a maghéjban folyékony, a belső magban szilárd halmazállapotban vannak és extrém nyomás alatt állnak.
Feltehetően a külső mag áramlásai és a Coriolis-erő hozza létre a Föld mágneses terét a dinamó-elméletnek megfelelően, mely kimondja, ha vezetőt forgatunk mágneses térben, úgy elektromos áram indukálódik, minek következtében a mágneses tér folyamatosan regenerálódik.
Alternatív elméletek
1939 előtt általában úgy tartották, hogy a 2900 km mélységben észlelhető Gutenberg-Wiechert-felület mind kémiai, mind pedig fizikai anyagváltozást jelez a szilárd állapotú köpeny és a folyékony vasmag között. Ezt (a vasmag modellt) a fent említett meteorit-összetételen kívül az is alátámasztotta, hogy a Föld átlagos sűrűsége (kb 5,5 g/cm³) csak nagy (9,6 körüli) magsűrűség mellett adódhat ki a kéreg ismert kőzeteinek átlagos 2,6-3,0 g/cm³ sűrűsége mellett. Ezen a feltételezésen alapuló kvantitatív modellt fejlesztett ki Emil Wiechert 1886-ban. Williamson és Adams 1923-ban kimutatta, hogy a mag nagy sűrűsége nem írható csak a nyomás növekedésének számlájára, így valószínűleg kémiai változás is van ezen a határon. A legvalószínűbbnek a vas szerepe látszott.
Ezt a hagyományosnak mondható vélekedést kezdte ki Lodochnikov (1939), Kuhn és Rittmann (1941), majd Ramsey (1948, 1949), akik amellett érveltek, hogy a maghatáron történő változásokat inkább a nyomás, mint a kémiai változás okozza. Érveik között az szerepelt, hogy a Föld - és más bolygók is - a Nap anyagából keletkeztek, így sokkal több hidrogént és kevesebb vasat kell tartalmazniuk, mint ami a vasmagos földmodellből következik. Továbbá, hogy a Föld élettartama nem lehetett elegendő idő a jelenleg ismert differenciációs folyamatokkal arra, hogy a vas a bolygó középpontjában szeparálódjon. Modelljük ellentétben volt a szeizmikus adatokkal, de Kuhn (1939) szerint az S hullámok (transzverzális földrengés hullámok) terjedési sebessége függ frekvenciájuktól, és nagy nyomáson a folyadékok is szilárdként viselkedhetnek e tekintetben. Ezt az állítást a polimerek akkoriban megismert viszkoelasztikus tulajdonságai támasztották alá. Szerinte 2900 km-es mélységig a hőmérséklet növekedése miatt a viszkozitás csökkenését a növekvő nyomás ellensúlyozza, ezért nem folyékony a köpeny. De ez alatt a mélység alatt - az elmélet szerint - megnövekedik a hidrogén mennyisége, aminek hatása a növekvő hőmérséklet hatásával összeadódva ismét folyékony anyagviselkedést okoz.
A Kuhn-Rittmann elmélet jelentős módosulása származik R Kronig, J de Boer és J. Korringa munkájából (1946). Ők úgy gondolták, hogy a 2900 km mélységben lévő törési felületet Kuhn és Rittmann nem értelmezte megfelelően. Kronig - és tőle függetlenül Van der Waals is arra jutott, hogy a fizikai változások annak a következményei, hogy a hidrogén molekuláris formából fémrácsos szerkezetbe megy át ezen a határon. Számításaik - másokét követően - szerint 700 kbar nyomáson együtt létezhet a két fázis, nagyobb nyomáson a fémes fázis a stabilabb. Hogy az ehhez szükséges nyomás 2900 km mélységben meglegyen, ahhoz az szükséges, hogy a hidrogénen kívül nehezebb atomok is jelen legyenek. Szerintük ez a feltételezés igen jól alátámasztja a Kuhn-Rittmann elméletet. Furcsa módon kalkulációjuk lett a hidrogénmagos elmélet ellen szóló legerősebb érv. Az utóbbi vizsgálatok (Bondi, 1950) kimutatták, hogy a Napban sokkal magasabb a hidrogén aránya, mint azt Kuhn és Rittmann feltételezte. Így a fémes szerkezetű hidrogén sűrűsége is csak 1 körülinek adódik, vagyis a Föld magja nem állhat hidrogénből, még ha a fémes szerkezetű hidrogén elméletileg létezhet is.
Ramsey 1948. december 10-én a Royal Astronomical Society ülésén egy másik elméletet adott elő, amiben azzal érvelt, hogy a többi föld-típusú bolygó és a Hold sűrűsége kisebb a Földénél:
- Merkúr 3,41
- Vénusz 4,70
- Mars 3,56
- Hold 3,34
A Naprendszer keletkezésének minden elmélete szerint a Naprendszer bolygói eredetileg mind azonos összetételűek voltak. A kisebb bolygók kialakulásuk közben elveszítették a hidrogén nagy részét, így az egyetlen magyarázat a Föld nagyobb sűrűségére csak nagyobb tömege lehet, ami miatt magjában összpontosultak a nehezebb elemek, melyek atomstruktúrája a magban széttöredezett. Ramsey elmélete szerint a mag összetétele egyezik a köpenyével - bár később ő is "megengedte" a nehezebb elemek központ felé történő koncentrálódását. Ramsey a köpeny olivinjának a maghatáron fémes rácsszerkezetté történő átalakulását tételezte föl, és bár kvantitatív becslést nem adott az ehhez szükséges nyomásra, azzal érvelt, hogy a Földnél kisebb bolygókban nincs meg ez a nyomás, ezért nincs is fémes magjuk.
Források
- Báldi Tamás: Általános földtan, egyetemi jegyzet, ELTE Budapest, 1997
- Borsy Zoltán: Általános természetföldrajz, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest 1998 ISBN 963-18-8928-9
- Stephen G Brush:A History of Modern Planetary Physics, Cambridge University Press, 1996 ISBN 0-521-44171-4
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.
Analóg multiméterek túlterhelés elleni védelme
Egyenáram
Egyenáram mérése
Egyenirányítós lengőtekercses műszer
Elektromágnes (fizika)
Elektromos feszültség
Elektromos térerősség
Fáziseltolódás
Fázismutató
Fajlagos ellenállás
Feszültséggenerátor
Feszültségváltó
Forgó mágneses tér
Háromfázisú hálózat
Hőelektromosság
Hatásos ellenállás
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.