Температура внутрішнього ядра Землі

У самому центрі нашої планети пульсує куля розпеченого заліза, де температура сягає шалених 5700–6200 Кельвінів, або ж близько 5400–5900 градусів Цельсія. Це не просто цифри — це пекло, гарячіше за поверхню Сонця, де метал повинен би википати, але тримається твердим завдяки колосальному тиску. Внутрішнє ядро, цей невидимий двигун Землі, визначає все: від магнітного поля, що захищає нас від сонячного вітру, до повільних танців тектонічних плит під ногами.

Розміром з Плутон, радіусом усього 1220 кілометрів, воно становить лише 1,7% маси Землі, але його сила відчувається скрізь. Сейсмологи чули його “голос” через відбиття хвиль землетрусів ще в 1936 році, коли датська вчена Інге Леманн розшифрувала дивні сигнали з надр. Сьогодні ми знаємо: температура там не статична, а градієнтна, зростає від межі з рідким зовнішнім ядром до центру, де тиск досягає 360 гігапаскалів — мільйони разів більше за атмосферний.

Ця спека не випадкова. Вона — спадщина від формування планети 4,5 мільярда років тому, підживлена радіоактивним розпадом і давленими зіткненнями. Але точні цифри? Вони народжуються в лабораторіях, де алмазні наковальці стискають залізо лазерами, імітуючи надра. Оцінки сходяться на 6000°C як консенсусі, з верхньою межею 6202 К за свіжими експериментами.

Будова ядра Землі: від корки до пекла

Земля — це шарамик цибулі, але з металевим серцем. Зовнішнє ядро, рідке і рухливе, оточує внутрішнє на глибині 5150 кілометрів. Перехід різкий: хвилі поздовжнього розтягу (P-хвилі) сповільнюються, поперечні (S-хвилі) починають поширюватися саме тут, видаючи таємницю твердості. Радіус внутрішнього ядра — 1221 км, об’єм — 0,7% планети, густина — 13 тонн на кубометр, ніби стиснутий свинець.

Нещодавно сейсмографи зафіксували “ядро в ядрі” — найглибшу зону діаметром 1300 км з ще іншою структурою кристалів. Воно обертається нерівномірно: то прискорюється на 0,5 градуса за рік, то гальмує, завершуючи цикл за 70 років. Ці хитрощі впливають на довжину доби — на мілісекунди, але науковці пильно стежать.

Склад простий, але хитрий: 90% заліза, 5–10% нікелю, домішки сірки, кисню, силікону. Легші елементи роблять його менш щільним, ніж чисте залізо, пояснюючи сейсмічні сигнали. Уявіть: металеву кулю, де атоми заліза в гексагональній ґратці, стиснуті так, що плавлення неможливе без ще більшої спеки.

Як вимірюють температуру без буріння?

Просвердлити 6400 км? Неможливо. Сейсмологія — головний інструмент. Хвилі землетрусів мчать крізь надра зі швидкістю, залежною від температури, тиску, складу. У 1936-му Леманн помітила відбиття PKJKs-хвиль — сигнал з твердого центру. Сьогодні комп’ютери моделюють мільйони землетрусів, порівнюючи з лабораторними зразками.

Лабораторії додають точності. Алмазні наковальні стискають залізо до 300+ ГПа, лазери нагрівають до тисяч Кельвінів. X-промені фіксують момент плавлення — ключ до температури на межі ядер (ICB). Екстраполяція за рівнянням Клаузіуса-Клапейрона враховує, як тиск піднімає точку кипіння.

• Сейсмічні моделі: Прогнозують градієнт від 5700 К на ICB до 6230 К у центрі, за даними uk.wikipedia.org.
• Лабораторні тести: Залізо плавиться при 5345 К під 240 ГПа; екстраполяція дає верхню межу 6202 К (Physics, aps.org).
• Комп’ютерні симуляції: DFT-моделі (density functional theory) уточнюють для сплавів, додаючи домішки.

Ці методи перетинаються, бо жоден не ідеальний. Сейсмологія дає непрямі дані, лабораторії — умови не до кінця ідентичні. Але разом вони малюють картину надійну, з похибкою ±500 К.

Історія оцінок: від здогадок до точності

Ранні піонери ховали температуру в тумані. У 1930-х — “тисячі градусів”. 1993-го Nature дала 4850±200 К на ICB. 2013-го експерименти підняли до 6000°C — на 1000 градусів гарячіше за прогнози, пояснюючи магнітне поле.

Таблиця нижче показує еволюцію. Кожен стрибок — прорив у технологіях.

Джерела даних: Nature (1993), Science Advances, Wikipedia. Прогрес очевидний — похибка звузьється, значення стабілізуються.

Чому тверде, якщо так палить?

Залізо плавиться при 1538°C на поверхні, але під 330 ГПа — інша історія. Тиск штовхає атоми ближче, стабілізуючи кристалічну ґратку ε-Fe. Це як льодовики в Антарктиді: холодні, бо тиск величезний. Температура на межі дорівнює точці плавлення сплаву — рівновага, де зовнішнє ядро кристалізується на 1 мм за рік.

Анізотропія додає шарму: хвилі йдуть швидше вздовж осі обертання, ніби кристали вирівняні магнітним полем минулого. Домішки знижують точку плавлення, тому температура вища, ніж для чистого заліза.

Джерела цієї невичерпної спеки

Земля не охолола за мільярди років. Перше — залишкове тепло від акреції: метеорити бомбардували прото-Землю, перетворюючи кінетичну енергію на жар. Друге — гравітаційна стискація: планета “склалася”, виділивши гіга-джоулі.

1. Радіоактивний розпад: Уранін, торій, калій у мантіЇ гріють ядро опосередковано.
2. Латентне тепло: Кристалізація зовнішнього ядра вивільняє енергію, як замерзання озера.
3. Ентропійний ефект: Рух у зовнішньому ядрі генерує тепло через тертя.

Разом це тримає ядро гарячим. Охолодження повільне — 100°C за мільярд років, — інакше магнітне поле згасло б давно.

Наслідки для поверхні та життя

Гаряче ядро — двигун конвекції в мантіЇ. Тепло піднімається, плити рухаються, вулкани оживають, континенти дрейфують. Магнітне поле від динамо в рідкому зовнішньому ядрі відбиває сонячний вітер, зберігаючи атмосферу — без нього Земля стала б як Марс, голою і холодною.

Зміни в ядрі відчутні: сповільнення обертання 2009-го подовжило день на 0,001 секунди. У 2025-му виявили зміну форми — еліпсоїд став витягнутішим. Це сигналить про еволюцію: ядро росте, але нерівномірно.

Свіжі відкриття 2025–2026 років

У 2025-му вчені зафіксували суперобертання ядра, що змінило форму. Дослідження в Nature Communications розкрили анізотропію “ядра в ядрі”. AI з ICTP змоделював потоки, підтвердивши 6000+°C. Грудень 2025-го: супер-іонний стан — вуглець рухається в твердому залізі, пояснюючи низьку в’язкість.

2026-й обіцяє більше: нові сейсмодатчики в океанах ловитимуть сигнали точніше. Чи зміниться оцінка температури? Можливо, але серце Землі пульсує стабільно, нагадуючи: під ногами — жива планета, повна сюрпризів.

About the Author

Ярослав Стаценко

Administrator

Володимир — контент-менеджер блогу з 5-річним досвідом у створенні захопливого контенту. Експерт у digital-маркетингу, фанат технологій.

Visit Website View All Posts