Wenn die Schwerkraft im Erdmittelpunkt Null ist, warum gibt es dort schwere Elemente wie Eisen?

Vergessen Sie Gewalt. Gewalt ist hier ein bisschen irrelevant. Die Antwort darauf Die Frage liegt in Energie, Thermodynamik, Druck, Temperatur, Chemie und Sternphysik.

Potenzielle Energie und Kraft gehen Hand in Hand. Die Gravitationskraft an einem Punkt innerhalb der Erde ist die Geschwindigkeit, mit der sich die potentielle Energie der Gravitation in Bezug auf die Entfernung ändert. Kraft ist der Gradient der Energie. Die potentielle Gravitationsenergie ist im Erdmittelpunkt am niedrigsten.

Hier kommt die Thermodynamik ins Spiel. Das -Prinzip der minimalen potentiellen Gesamtenergie ist eine Folge des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik . Wenn sich ein System nicht in seinem minimalen potentiellen Energiezustand befindet und es einen Weg zu diesem Zustand gibt, Das System wird versuchen, diesem Weg zu folgen. Ein Planet mit Eisen und Nickel (und anderen dichten Elementen), die gleichermaßen mit leichteren Elementen gemischt sind, ist nicht die minimale potentielle Energiebedingung. Um die gesamte potentielle Energie zu minimieren, sollten sich Eisen, Nickel und andere dichte Elemente im Zentrum eines Planeten befinden, mit leichteren Elementen außerhalb des Kerns.

Es muss ein Weg zu diesem minimalen potentiellen Energiezustand existieren. Und hier kommen Druck, Temperatur und Chemie ins Spiel. Dies schafft die Bedingungen, unter denen der zweite Hauptsatz der Thermodynamik einen Planeten unterscheiden kann. Als Gegenbeispiel ist Uran ziemlich dicht, aber dennoch ist Uran im Erdkern abgereichert, im Erdmantel leicht abgereichert und in der Erdkruste stark verstärkt. Chemie ist wichtig!

Uran ist chemisch ziemlich reaktiv. Es hat eine starke Affinität zur Kombination mit anderen Elementen. Uran ist ein Lithophil (“ rockliebender “ ) Element gemäß der Goldschmidt-Klassifikation von Elementen. Tatsächlich ist Uran ein “ inkompatibles Element “ , das die relative Häufigkeit von Uran in der Erdkruste erklärt.

Nickel, Kobalt, Mangan und Molybdän sind zusammen mit den äußerst seltenen und kostbaren Metallen wie Gold, Iridium, Osmium, Palladium, Platin, Rhenium, Rhodium und Ruthenium chemisch eher inert, lösen sich jedoch leicht in geschmolzenem Eisen. Dies sind (zusammen mit Eisen selbst) die siderophilen (eisenliebenden) Elemente. Tatsächlich ist Eisen nicht so siderophil wie die Edelmetalle. Es rostet (Eisen ist etwas lithophil) und verbindet sich leicht mit Schwefel (Eisen ist etwas chalkophil).

Hier kommen Druck und Temperatur ins Spiel. Druck und Temperatur sind im Erdinneren extrem hoch. Hoher Druck und hohe Temperatur zwingen Eisen, seine Bindungen mit anderen Verbindungen aufzugeben. Jetzt haben wir also reines Eisen und Nickel sowie Spuren von Edelmetallen, und die Thermodynamik möchte sehr, dass sich diese dichten Elemente in Richtung Zentrum absetzen. Die Bedingungen dafür sind jetzt richtig, und genau das geschah kurz nach der Entstehung der Erde.

Schließlich gibt es Sternphysik. Die Erde hätte einen winzigen kleinen Kern aus seltenen, aber dichten Elementen, wenn Eisen und Nickel so selten wären wie Gold und Platin. Dies ist nicht der Fall. Eisen und Nickel sind überraschend häufig im Universum. Es gibt eine allgemeine Tendenz, dass schwerere Elemente weniger häufig vorkommen. Eisen (und in geringerem Maße Nickel) sind zwei Ausnahmen von dieser Regel; siehe die Grafik unten. In Eisen und Nickel hört der Alpha-Prozess in der Sternphysik auf. Alles, was schwerer als Eisen ist, erfordert exotische Prozesse wie den s-Prozess oder solche, die in einer Supernova auftreten. a> um sie zu erstellen. Darüber hinaus sind Supernova, insbesondere Supernovae vom Typ Ia, produktive Eisenproduzenten.Trotz ihrer relativ hohen Massen sind Eisen und Nickel in unserem alternden Universum ziemlich häufig anzutreffen.

_{(Quelle: virginia.edu )}

Kommentare

• Das Bild, zumindest beginnend mit $ \ mathrm {Sn} $, hat durcheinandergebrachte Ordnungszahlen (oder Elementnamen).
• Isn ‚ Ist es nicht nur so, dass das, was als Sn bezeichnet wird, Cd sein sollte? Ich denke, die anderen sind in Ordnung.
• Das ‚ ist ein Wikipedia-Bild. Ich habe bekommen, wofür ich bezahlt habe. Zinn (Sn) sollte einfach so verschoben werden, dass es ‚ nach Indium (In) und nicht davor steht.
• Wo ist diese Zahl auf Wikipedia?
• @PeterMortensen – de.wikipedia.org/wiki/File:SolarSystemAbundances.png . Ich ‚ werde dieses Wiki-Bild durch ein zuverlässigeres ersetzen.

Hier sind zwei verschiedene Größen zu unterscheiden: die Gravitationskraft und die Gravitationsbohrung. Im Erdmittelpunkt ist die Gravitationskraft Null, aber die Gravitationsquelle ist am tiefsten. Die schweren Elemente neigen dazu, zum tiefsten Punkt in der Gravitationsbohrung zu wandern, sodass sie sich im Zentrum befinden, obwohl die Kraft dort Null ist.

Wenn ich hier eine Kugel auf die Erdoberfläche fallen lasse, dann beschleunigt bei ungefähr $ 10 \, \ mathrm {m / s ^ 2} $ nach unten. Dies liegt daran, dass die Gravitationskraft es nach unten zieht. Die Gravitationskraft zieht die Dinge zum Erdmittelpunkt. Je höher Sie steigen, desto schwächer wird die Gravitationskraft. Wenn Sie ein hohes Gebäude hinaufsteigen, sinkt die Gravitationskraft um einige Tausendstel Prozent, aber wenn Sie weit in den Weltraum hinausgehen, beispielsweise bis zum Mond, wird es viel schwächer und schließlich so schwach, dass Sie es kaum bemerken können es nicht mehr.

Wenn Sie in die Erde hinabsteigen, wird die Gravitationskraft stärker, weil Sie sich dem schweren Material im Erdmittelpunkt nähern. Wenn Sie jedoch Tausende von Meilen hinuntergehen ( viel weiter als wir heute die Technologie haben), wird die Gravitationskraft schwächer, weil der größte Teil der Erdmasse jetzt über Ihnen liegt und Sie nicht mehr in Richtung Zentrum zieht. Die Gravitationskraft maximiert sich also teilweise in Richtung Zentrum und beginnt dann zu verblassen. Im Zentrum ist die Gravitationskraft Null, weil von allen Seiten die gleiche Masse an Ihnen zieht und alles aufhebt. Wenn Sie dort einen Raum bauen, können Sie frei herumschweben. Das bedeutet es, das zu sagen Die Schwerkraft ist im Erdmittelpunkt Null.

Der Gravitationsbrunnen ist jedoch eine andere Geschichte. Hier geht es darum, wie viel Energie nötig wäre, um der Erde zu entkommen. Wenn Sie sich auf der Erdoberfläche befinden, sind dies ungefähr 60 Millionen Joule pro Kilogramm. Wenn Sie nach oben gehen, wird es immer kleiner, und wenn Sie sehr weit hinausgehen, fällt es effektiv auf Null, sobald Sie weit genug entfernt sind Die Anziehungskraft dieser Erde ist vernachlässigbar.

Wenn Sie tiefer in die Erde hinabsteigen, gelangen Sie immer tiefer in den Gravitationsbrunnen. Selbst wenn Sie tief in der Erde sind und die Anziehungskraft nicht Sehr stark, wenn Sie weiter nach unten gehen, gelangen Sie immer noch tiefer in den Gravitationsbrunnen der Erde.

Die Gravitationskraft und der Gravitationsbrunnen hängen miteinander zusammen. Die Kraft gibt an, wie schnell der Brunnen tiefer wird Wenn Sie tief in die Erde eindringen, aber nicht ganz im Zentrum, ist die Gravitationskraft gering. Das bedeutet, dass Sie sich weiter nach unten bewegen, wenn Sie sich weiter nach unten bewegen

Grob gesagt werden die Elemente auf einem Planeten wie der Erde versuchen, ihre Energie zu minimieren gy. Sie tun dies, indem sie so tief wie möglich in den Gravitationsbrunnen eindringen, denn je tiefer sie in den Brunnen eindringen, desto geringer ist ihre Energie. Die tiefen Teile des Brunnens füllen sich jedoch, weil nicht alles genau in die Mitte passen kann. Die Energie wird minimiert, indem das schwere Material wie Eisen in die Mitte und das leichtere Material höher gelegt wird.

Dies ist alles andere als eine perfekte Beschreibung der Erde, da es das ist, was im Gleichgewicht passiert und bei Nulltemperatur, und das ist nicht die Erde, aber es ist eine anständige grobe Annäherung an das, was auf der Erde passiert.

Ihre Antwort lautet also, dass die Gravitationskraft im Zentrum Null ist, aber die Gravitationsenergie dort am niedrigsten ist und schwere Dinge gehen dorthin, wo die Gravitationsenergie am niedrigsten ist. Deshalb ist der Erdmittelpunkt meistens das schwere Zeug.

Hier ist ein interessantes Gedankenexperiment.

Stellen Sie sich vor, Sie haben einen Aufzugsschacht zum Erdmittelpunkt, der aus irgendeinem seltsamen Grund das Gravitationsfeld der Erde nicht beeinflusst und nicht beeinflusst „Nicht mit Magma überfluten.

OK, jetzt an der Erdoberfläche eine Flasche bekommen, halb voll mit Öl und halb voll mit Wasser.Das Wasser ist dichter als das Öl, daher ist die Schwerkraft auf das Wasser größer als die Schwerkraft auf das Öl. Das Wasser sinkt also nach unten und das Öl schwimmt nach oben.

Gehen Sie jetzt den Aufzugsschacht hinunter. Ist die Schwerkraft hier schwächer oder stärker? Nun, für unsere Ölflasche spielt es keine Rolle. Unabhängig von der Schwerkraft übt sie immer noch eine größere Kraft auf das Wasser aus als auf das Öl, sodass das Wasser immer sinkt.

In Begriffen Bei Materialien, die im Vergleich zu anderen Materialien schweben oder sinken, spielt es keine Rolle, wo die Schwerkraft stark oder schwach ist. Entscheidend ist nur die Richtung der Schwerkraft.

Warum ist die Erde also keine große Kugel? Eisen (7.870 kg / m ^ 3) ist dichter als Magma (~ 2.500 kg / m ^ 3) ist dichter als Wasser (1000 kg / m ^ 3) ist dichter als Stickstoff (~ 1 kg / m ^ 3) … und das ist die Reihenfolge, in der Sie sie normalerweise finden.

Was ist mit den Ausnahmen? Warum gibt es Gold (19.300 kg / m ^ 3) und Eisen in der Erdkruste … Ich schlage David Hammens Beitrag vor.

Ich werde versuchen, eine sehr ungefähre Antwort für Ihre Mutter (wie gewünscht) zu erstellen, vorausgesetzt die Erde sphärisch und einige andere Annäherungen. Ich bin kein Experte für Geophysik oder Sternphysik. und wenn Sie Details oder mehr Genauigkeit wünschen, schlage ich vor, dass Sie sich andere Antworten ansehen, wie die von David Hammen und anderen.

Über die Schwerkraft

Zuerst in Bezug auf die Schwerkraft. Befindet sich die Schwerkraft im Erdmittelpunkt, und wenn nicht, warum sollte dort etwas angezogen werden?

Eine grundlegende Übung beim Studium der Schwerkraft besteht darin, die Schwerkraft in einer leeren Kugelschale aus Materie (wie der Gummi eines Basketballs). Die Antwort lautet: Es gibt keine Schwerkraft, die von der Kugelschale innerhalb der Schale erzeugt wird, obwohl die Schwerkraft außerhalb von der Schale erzeugt wird.

Wenn Sie jetzt eine mit Materie gefüllte Kugel betrachten, ergibt sich ein Radius von 6371 km ( wie die Erde) und einen Punkt in 5000 km Entfernung vom Zentrum, können Sie ihn in eine vollständige Kugel mit einem Radius von 5000 km und eine Kugelschale mit einer Dicke von 1371 km zerlegen. Die Kugelschale verursacht keine Schwerkraft, daher ist nur die Schwerkraft zu beobachten, die von der Kugel mit einem Radius von 5000 km erzeugt wird.

Dies gilt tatsächlich für jeden Radius, so dass im Zentrum von Erde, dh mit einem Radius von 0 km, gibt es nichts mehr, um Schwerkraft zu erzeugen, da sich die gesamte Materie in der „Hülle“ befindet.

Aber das ist nicht so wichtig, da es eine gewisse Schwerkraft zum Zentrum hin gibt Sobald Sie sich in einiger Entfernung vom Zentrum befinden, jedoch schwach, wenn Sie sich in der Nähe des Zentrums befinden, so dass mit der Zeit die schwerere Materie dazu neigt, nach unten zu sinken, dh in die Mitte.

Dann gibt es Die Frage, was schwerer ist.

Woraus besteht die Erde?

Die ursprüngliche Materie im Universum (die jedoch nicht auf den Urknall zurückgeht) besteht hauptsächlich aus sehr leichten Elementen Wasserstoff. Sterne bilden sich durch Akkretion dieser Materie unter Gravitationskräften und beginnen, sie (Kernreaktion) zu schwereren Elementen zu verschmelzen und Energie zu erzeugen, die wir (teilweise) als Licht wahrnehmen. Sie neigen dazu, viele Elemente wie Eisen zu produzieren (und andere, die sich um die „Mitte“ der Elementtabelle befinden, da diese den stabilsten Atomkern haben, aus dem wenig Energie extrahiert werden kann, so dass Sterne sterben (auf verschiedene Arten) wenn sie ihre Materie in solche Elemente umgewandelt haben. Die endgültige Explosion einiger Sterne (Supernovae) erzeugt schwerere Elemente, jedoch nicht in so großer Menge. Dies erklärt (sehr grob), warum Eisen (und einige andere Elemente) tendenziell in größerer Menge verfügbar sind

Warum wird Materie nicht nach Dichte geschichtet?

Auch hier bin ich kein Experte, da eine Vielzahl von Phänomenen am Werk sind. Hier sind zwei Beispiele.

Da zumindest ein Teil des Planeten etwas fließend ist, kann man erwarten, dass die schweren Komponenten sinken. Im Inneren des Planeten wird jedoch aufgrund der Radioaktivität viel Wärme erzeugt, und diese Wärme erzeugt Konvektion (und damit Kontinentalwärme) Drift) Konvektion bedeutet Bewegung, Materie bewegen. Das ist eher ein Dy namischer Aspekt.

Ein weiteres Phänomen ist, dass chemische Elemente selten rein sind. Sie kombinieren physikalisch oder chemisch zu Verbundwerkstoffen mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften. Eine Verbindung, die aus einem schweren und einem leichten Element besteht, kann ziemlich leicht sein und die schwere Komponente zur Oberfläche des Planeten schweben lassen, wobei der leichtere Teil die Rolle einer Boje spielt. Obwohl Uran viel schwerer als Eisen ist, können Uran-Verbundwerkstoffe mit leichteren Elementen auf der Oberfläche des Planeten oder sehr nahe daran gefunden werden. Das Phänomen hängt stark von der Fähigkeit der verschiedenen Arten schwererer Elemente ab, sich mit leichteren zu kombinieren.

Sie müssen auch berücksichtigen, dass die Entstehung der Erde lange gedauert hat und sich die Bedeutung verschiedener Phänomene im Laufe der Zeit möglicherweise geändert hat Verlauf seiner Bildung.

Nehmen Sie ein Glas Wasser und zwei kleine Kugeln gleicher Größe, eine aus Eisen und eine aus Aluminium. Beide werden schließlich den Boden erreichen, aber aufgrund des Auftriebs setzt sich das Eisen zuerst ab.

Die Erde Es wurde 1936 entdeckt, dass ein fester innerer Kern von seinem flüssigen äußeren Kern verschieden ist.

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Es wird angenommen, dass es hauptsächlich aus einer Eisen-Nickel-Legierung besteht und ungefähr die gleiche Temperatur wie die Sonnenoberfläche hat: ungefähr 5700 K (5400 ° C).

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Es wird angenommen, dass der innere Kern der Erde Wenn der flüssige äußere Kern an der Grenze zum inneren Kern langsam wächst, kühlt er sich ab und verfestigt sich aufgrund der allmählichen Abkühlung des Erdinneren (etwa 100 Grad Celsius pro Milliarde Jahre). Viele Wissenschaftler hatten ursprünglich erwartet, dass der innere Kern homogen sein würde, da der feste innere Kern ursprünglich durch allmähliches Abkühlen von geschmolzenem Material gebildet wurde und als Ergebnis desselben Prozesses weiter wächst. Es wurde sogar vermutet, dass der innere Kern der Erde ein Einkristall aus Eisen sein könnte. Diese Vorhersage wurde jedoch durch Beobachtungen widerlegt, die darauf hinweisen, dass tatsächlich ein gewisser Grad an Unordnung im inneren Kern vorliegt. Seismologen haben herausgefunden, dass der innere Kern dies nicht ist vollständig einheitlich, enthält jedoch großräumige Strukturen, so dass seismische Wellen einige Teile des inneren Kerns schneller passieren als andere. Darüber hinaus variieren die Eigenschaften der Oberfläche des inneren Kerns von Ort zu Ort über Entfernungen von nur so klein wie 1 km. Diese Variation ist überraschend, da bekannt ist, dass laterale Temperaturschwankungen entlang der inneren Kerngrenze extrem gering sind (diese Schlussfolgerung wird sicher durch Magnetfeldbeobachtungen eingeschränkt). Jüngste Entdeckungen legen nahe, dass der feste innere Kern selbst aus Schichten besteht, die durch eine Übergangszone von etwa 250 bis 400 km Dicke getrennt sind. Wenn der innere Kern durch kleine gefrorene Sedimente wächst, die auf seine Oberfläche fallen, kann auch etwas Flüssigkeit in den Porenräumen eingeschlossen werden, und ein Teil dieser Restflüssigkeit kann in einem Großteil seines Inneren noch in geringem Maße bestehen bleiben.

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Die Erde „s innerer Kern ist eine Kugel aus massivem Eisen von der Größe unseres Mondes. Diese Kugel ist von einem hochdynamischen äußeren Kern aus einer flüssigen Eisen-Nickel-Legierung (und einigen anderen leichteren Elementen) umgeben, einem hochviskosen Mantel und eine feste Kruste, die die Oberfläche bildet, auf der wir leben.

Über Milliarden von Jahren hat sich die Erde von innen nach außen abgekühlt, wodurch der geschmolzene Eisenkern teilweise gefriert und sich verfestigt. Der innere Kern wurde anschließend wächst mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 mm pro Jahr, wenn Eisenkristalle gefrieren und eine feste Masse bilden.

Die beim Abkühlen des Kerns abgegebene Wärme fließt durch einen Prozess vom Kern zum Erdmantel zur Erdkruste bekannt als konvekt Ion. Wie eine Pfanne Wasser, die auf einem Herd kocht, bewegen Konvektionsströme einen warmen Mantel an die Oberfläche und senden einen kühlen Mantel zurück zum Kern. Diese entweichende Wärme treibt den Geodynamo an und erzeugt zusammen mit der Drehung der Erde das Magnetfeld.

Daraus sehen wir, dass sich der feste innere Kern langsam aufbaut vom flüssigen äußeren Kern aufwärts. Im äußeren Kern unterscheiden die Zusammensetzungen die schwereren Elemente, die im Gravitationsfeld, das aus dem inneren Kern entsteht, aus der Flüssigkeit ausfallen.

Extrapolieren aus Beobachtungen der Abkühlung des inneren Kerns zufolge wird der derzeitige feste innere Kern vor etwa 2 bis 4 Milliarden Jahren aus einem ursprünglich vollständig geschmolzenen Kern gebildet. Wenn dies zutrifft, würde dies bedeuten, dass der feste innere Kern der Erde kein ursprüngliches Merkmal ist, das während der Entstehung des Planeten vorhanden war, sondern ein Merkmal, das jünger als die Erde ist (die Erde ist ungefähr 4,5 Milliarden Jahre alt). P. >

Betrachten wir dann die Zeit, in der der innere und der äußere Kern flüssig waren. Je näher am Zentrum des Gravitationsfeldes liegt, desto geringer ist die Gravitationskraft, aber dennoch würde das Volumen zur Masse * in der Flüssigkeit die gleiche Rolle spielen. Je schwerer das Zentrum, desto mehr Keime für den Kern bilden sich beim Abkühlen des Systems / p>

Warum wird der Kern nicht von den schwersten Elementen (Elementen, die schwerer als Eisen sind) dominiert?

Der Grund, warum der Kern Eisen / Nickel ist, liegt in der Bindungsenergiekurve der Elemente.

Bindungsenergie pro Nukleon gemeinsamer Isotope

Der Aufbau schwererer Elemente in den Kernfusionsprozessen in Sternen ist auf Elemente unterhalb von Eisen beschränkt, da die Fusion von Eisen Energie eher subtrahieren als liefern würde. Eisen-56 ist in Sternprozessen reichlich vorhanden und mit einer Bindungsenergie pro Nukleon von 8,8 MeV das drittgrößte der Nuklide. Seine durchschnittliche Bindungsenergie pro Nukleon wird nur von 58Fe und 62Ni überschritten, wobei das Nickelisotop das am engsten gebundene der Nuklide ist.

Hier stoppt die Fusion energetisch günstig sein. Im Urknallmodell, bei dem eine Ursuppe durch Fusion von Kernen in den Kreationen landet, stoppt das Modell am oberen Rand der Kurve.

Kernsynthese für schwere Elemente geht bei Supernovae-Explosionen vor:

Elemente über Eisen im Periodensystem können bei den normalen Kernfusionsprozessen in Sternen nicht gebildet werden. Bis zu Eisen liefert die Fusion Energie und kann so weitergehen. Da sich die “ Eisengruppe “ auf dem Höhepunkt der Bindungsenergiekurve befindet, absorbiert die Fusion von Elementen über Eisen dramatisch Energie. (Das Nuklid 62Ni ist das am engsten gebundene Nuklid, aber es ist bei weitem nicht so häufig wie 56Fe in den Sternkernen, so dass sich die astrophysikalische Diskussion im Allgemeinen auf das Eisen konzentriert.) Tatsächlich kann 52Fe ein 4He einfangen, um 56Ni zu produzieren, aber das ist das letzte Schritt in der Helium-Einfangkette.

Bei einem Neutronenfluss in einem massiven Stern können schwerere Isotope durch Neutroneneinfang erzeugt werden. …

Fazit:

Die Ebenen, die die schweren Elemente enthalten kann durch die Supernova-Explosion weggeblasen werden und das Rohmaterial schwerer Elemente in den entfernten Wasserstoffwolken liefern, die zu neuen Sternen kondensieren.

Weil die schwerere Elemente sind viel seltener und kommen aus einem zweiten Schritt als Explosion eines Sterns. Die spezifischen Bedingungen der Bildung unseres Sterns, der Sonne und der Kreationen der Planeten um ihn herum zeigen, dass die Erde schwerere als Eisenelemente hat, die sich bei a angesammelt haben zweite Ebene zur ursprünglichen Materie, die zu ihrem Kern verschmolz. Die Häufigkeiten sind sehr gering.

die schwersten natürlich radioaktiven Elemente , Thorium und Uran. machen 8,5 Teile pro Million bzw. 1,7 Teile pro Million aus. Einige der seltensten Elemente sind auch die dichtesten; Dies sind die Metalle der Platingruppe, einschließlich Osmium mit 50 Teilen pro Billion, Platin mit 400 Teilen pro Billion und Iridium mit 50 Teilen pro Billion.

und würde mit den seismografischen Methoden, die den inneren und äußeren Kern untersuchen, nicht nachweisbar.

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• Volumen zu Masse für alle Elemente ist zu sehen hier

Newtons Gesetz besagt dies Der Mittelpunkt der Kugelschale fühlt sich schwerelos an. Der sehr winzige (eigentlich der Punkt) Erdmittelpunkt fühlt sich also schwerelos an (von der Erde selbst). Stellen Sie sich das so vor, jede Richtung, in die Sie schauen, ist die gleiche Masse, die radial zieht weg – die Schwerkraft gleicht sich alle auf Null aus. Bewegen Sie sich jetzt 100 Meilen in jede Richtung vom Zentrum. Sie haben jetzt hundert Meilen Materie nicht mehr in der Schale, die einen unausgeglichenen Zug ausübt. Die Schwerkraft wird wirksam und die Trennung von Material beginnt zu dauern Platz wi Das dichtere Material fällt nach innen und das leichtere Material schwimmt nach oben. Je weiter Sie sich vom Zentrum entfernen, desto höher wird die unausgeglichene Schwerkraft und desto schneller erfolgt die Trennung. Beachten Sie, dass eine Anziehungskraft von Null in der Mitte keinen Druck von Null bedeutet. Der Druck aller unausgeglichenen Kräfte summiert sich trotz der Schwankungen der Anziehungskraft. Der Erdmittelpunkt spürt also keine Anziehungskraft, sondern den größten Druck, alles aufgrund der sphärischen Symmetrie.

Ich denke, eine einfache Antwort ist, dass die Boyant-Kraft hauptsächlich dafür verantwortlich ist, dass schwere Elemente in den Erdmittelpunkt sinken. Zum Beispiel schwimmt ein Flugzeugträger auf dem Wasser, weil das Schiff viel Platz darin hat. Wenn Sie also diesen Raum mit Wasser füllen und dann wiegen, werden Sie feststellen, dass das Gewicht des Schiffes ohne Wasser geringer ist als die Menge an Wasser, die es verdrängt, oder das Wassergewicht. Dies macht es leichter als das Wasser und es schwimmt. Schwere Elemente haben in einem bestimmten Raum mehr Atome als leichtere Elemente, sodass schwere Elemente sinken, während leichtere oben schweben und so weiter.Eine einfache Art, über den Mittelpunkt der Erde nachzudenken, ist, dass, wenn Sie sich dort befinden, jede Richtung vom Zentrum nach oben ist und die Kraft aus allen Richtungen gleich ist, sodass sie sich aufheben und Sie schwerelos machen.

Ich bin erst 14 Jahre alt und werde versuchen, die Frage nach meinem Verständnis zu beantworten.

Zuerst Alles in allem würde sich die Schwerkraft als Kraft und damit als Vektor im Kern aufheben, da sie nicht nur von der Größe der relativen Kraft abhängt, sondern auch von ihrer Richtung, dh ein nach oben gerichteter Vektor würde sich mit einem nach unten gerichteten Vektor aufheben und so weiter. Aber …

Wenn wir uns im Erdmittelpunkt eine Muschel schnitzen würden (siehe Muschelsatz), würden wir Schwerelosigkeit in der Muschel erleben, bis wir es sind Das würde Ihrer Meinung nach die Schwerelosigkeit erfahren. Wenn der Kern aus schwereren Elementen bestehen würde, würde dies Ihrer Meinung nach nur die Gravitationskraft beeinflussen, die wir außerhalb dieser Schwerkraft erfahren t Schale.

Es wäre also egal, ob der Kern aus Eisen oder Wolfram besteht. Der Kern besteht aus dem, was er ist und das ist die Natur. Sie müssen mit der Geschichte der Erde vertraut sein, wie sie entstanden ist. Die Schwerkraft würde in keiner Weise mit dem zusammenhängen, woraus unser Kern besteht.

Das eigentliche Problem wäre jedoch das Magnetfeld. Eisen ist ein hervorragender Magnet (wenn es magnetisiert oder als Magnet gefunden wird). Es war und ist der einzige Unterstützer unseres Magnetfeldes. Ich weiß nicht viel über viele andere Elemente, aber ein schwereres Element könnte unser Magnetfeld sicherlich nicht aufrechterhalten. Wenn es könnte, wäre es entweder zu stark oder zu schwach, um „kosmische Strahlung“ von der Sonne abzuhalten. Wenn auch schwach, die Strahlung würde uns dezimieren. Wenn zu stark, würde dasselbe passieren.

Ein von Newton angegebenes Grundgesetz der Physik ist, dass sich alle Teilchen gegenseitig anziehen, jedoch so klein sind (Die Gravitationskonstante). dass wir nur die Schwerkraft für Himmelskörper (die Planeten und Sterne usw.) sehen können. Im Kern würden wir also die Schwerkraft erfahren, aber nicht in der Schale, die wir erschaffen würden, wo der Schalen-Theorem gelten würde / p>

Kurz gesagt, die Natur hat unseren Kern geschaffen und wir können ihn nicht ändern. Wir haben nie eine Änderung in der Zusammensetzung des Kerns erlebt (und ich hoffe, wir tun dies nie). Was die Frage betrifft, glaube ich Es würde keine Auswirkung auf die Schwerkraft im Kern geben, wenn die Elemente, aus denen es besteht, unterschiedlich wären. Aber es könnte sicherlich die Anziehungskraft, die wir erleben, anders machen. Es könnte sogar unseren Planeten bewohnbar machen.

Hoffe, das hilft.

Kommentare

• Ihre Antwort scheint sich auf das zu beschränken Anweisung “ Es wäre also ‚ egal, ob der Kern aus Eisen oder Wolfram besteht. Der Kern besteht aus dem, was es ist und der Natur von ‚. “ ist eine vollständige Kopie und nicht ‚ die eigentliche Frage überhaupt nicht beantworten.
• @BrandonEnright Nein, diese Antwort ist nicht so flach. Die Argumentation lautet wie folgt: “ kein Eisen im Kern = > kein Magnetfeld = > kein Leben = > Widerspruch; Daher muss sich im Kern “ Eisen befinden. Gemäß der Dynamo-Theorie ist Eisen jedoch nicht erforderlich. Jede elektrisch leitende Flüssigkeit würde ausreichen. Dies schließt Wolfram, Wasser und metallischen Wasserstoff ein.