Человек смог попасть во все уголки нашей планеты. Он завоевывал земли, летал в воздухе и спускался на дно океанов. Он даже смог попасть в космос и высадиться на Луну. Но ни один человек не смог попасть к ядру нашей планеты.
Загадки планеты
Мы даже не смогли приблизиться. Центр нашей планеты находится на расстоянии 6000 километров от ее поверхности, и даже внешняя часть ядра расположена на 3000 километров ниже, чем живет человек. Самая глубокая скважина, которую когда-либо удавалось сделать человеку, расположена на территории России, но она уходит вниз на какие-то 12,3 километра.
Все значимые события на планете также случаются ближе к поверхности. Лава, которую извергают вулканы, приходит в жидкое состояние на глубине в несколько сотен километров. Даже алмазы, для образования которых необходимо тепло и давление, образовываются на глубине 500 километров.
Все, что находиться внизу, окутано тайной. И кажется непостижимым. И все же мы знаем на удивление много о земном ядре. У ученых даже есть некоторые представления о том, как происходило его формирование миллиарды лет назад. И все это без единого физического образца. Но как же оно было выявлено?
Масса Земли
Хороший способ – это подумать о массе, которую имеет Земля. Мы можем оценить массу нашей планеты, наблюдая за воздействием ее гравитации на объекты, которые находятся на поверхности. Оказывается, масса Земли составляет 5,9 секстиллионов тонн. Это число 59 с последующими 20 нулями. И нет никаких признаков, что на ее поверхности есть что-либо такое массивное. 
Плотность материалов на поверхности Земли значительно ниже, чем плотность планеты в среднем. Это значит, что внутри нее находится что-то с гораздо большей плотностью.
Кроме того, большая часть массы Земли должна быть расположена по направлению к ее центру. Поэтому следующим шагом предстоит выяснить, какие тяжелые металлы формируют ее ядро.
Состав ядра Земли
Ученые предполагают, что земное ядро практически наверняка состоит из железа. Считается, что его количество достигает 80%, хотя точная цифра до сих пор является темой для обсуждения.
Главное свидетельство этому — огромное количество железа во Вселенной. Это один из десяти наиболее распространенных элементов в нашей галактике, и он часто встречается в метеоритах. Учитывая такое его количество, на поверхности Земли железо встречается намного реже, чем того можно было бы ожидать. Поэтому существует теория, что, когда происходил процесс формирования Земли 4,5 миллиарда лет назад, большинство железа оказалось в составе ядра.
Именно поэтому ядро составляет основную часть массы нашей планеты, и большая часть железа также находится в нем. Железо является относительно плотным элементом в естественных для нас условиях, а под сильным давлением в центре Земли оно имеет еще более высокую плотность. Поэтому на железное ядро будет приходиться вся эта не достающая до поверхности масса. Но возникает вопрос. Как так получилось, что основная масса железа сконцентрировалась в ядре?
Размеры ядра
Наверное, вы также удивлены тем, откуда ученым известны размеры ядра. Что заставляет их думать, что оно расположено на глубине 3000 километров от поверхности. Ответ кроется в сейсмологии.
В случае землетрясения ударные волны расходятся по всей планете. Сейсмологи записывают эти колебания. Это то же самое, если бы мы ударили по одной стороне планеты гигантским молотком, а с другой стороны слушали созданный шум.
Огромное количество данных было получено во время землетрясения в Чили, которое произошло в 1960 году. Все сейсмологические станции на Земле смогли записать толчки от этого землетрясения. В зависимости от направления, которое принимают эти колебания, они проходят сквозь различные части Земли, и это влияет на то, как они «звучат» в других местах планеты.
В самом начале истории сейсмологии стало ясно, что некоторые колебания теряются. Ожидалось, что так называемые S-волны появятся с другой стороны планеты, но этого так и не произошло. Причина этого была простой. S-волны могли отражаться только через твердый материал и не могли сделать этого через жидкость. Таким образом, они должны были проходить сквозь что-то расплавленное в центре Земли. Исследуя пути прохождения S-волн, выяснили, что твердая порода превращается в жидкость на расстоянии 3000 километров внизу. Это позволило предположить, что земное ядро имеет жидкую структуру. Но сейсмологов ждал еще один сюрприз.
Структура земного ядра
В 1930 годы датский сейсмолог Инге Леман заметила, что другой вид волн, названный P-волнами, может проходить сквозь земное ядро и быть обнаруженным на другой стороне планеты. Так ученые пришли к выводу, что ядро делится на два слоя. Внутреннее ядро, которое начинается на глубине приблизительно 5000 километров от поверхности, на самом деле является твердым веществом. А вот внешнее действительно находится в жидком состоянии. Эта идея была подтверждена в 1970 году, когда более чувствительные сейсмографы обнаружили, что P-волны действительно могли проходить сквозь ядро, а в некоторых случаях отклонятся от него под углом. Конечно, их по-прежнему можно было услышать на другой стороне планеты.
