Строение мантии и ядра Земли (по Мельхиору, 1975)

Давление и сила тяжести внутри Земли. Нарастание давления Р с глубиной r в недрах Земли подчиняется гидростатическому закону:

, (II.7)

т.е. уплотнение пропорционально весу вещества слоя, приходящегося на единицу площади. Таким образом, давление изменяется как непрерывная функция, возрастающая с глубиной от 0 атм на поверхности до 1,310⁶ атм на границе внешнего ядра и 410⁶ атм в центре Земли (Маг­ницкий, 1965; Гутенберг, 1963) (рис. 10).

Зная закон распределения плотности с глубиной, можно рассчитать изменение ускорения силы тяжести:

, (II.8)

где R – расстояние от центра Земли до измеряемого уровня на шаре. Ускорение силы тяжести медленно возрастает до границы внешнего ядра с 980 до 998 см/с², на границе испытывает резкий скачок до 10,37 см/с² и затем быстро уменьшается к центру Земли, где оно равно нулю (рис. 10). Столь резкое уменьшение гравитации в твердом ядре, несомненно, должно иметь большое значение для создания здесь определенных условий дифференциации протовещества планеты. В самом деле, если ускорение силы тяжести на границе внешнего ядра по сравнению с поверхностью Земли увеличивается почти на 2,7 см/с², то центробежное ускорение уменьшается примерно на половину (порядка 1,6 см/с²). Со стороны центра Земли вектор ускорения силы тяжести будет направлен в сторону внешней границы «жидкого» ядра с одно­временным увеличением в том же направлении центробежного уско­рения. Из этого следует, что при такой структуре поля силы тяжести дифференциация вещества будет иметь большую составляющую по напра­влению от центра Земли. Следовательно, в сторону субъядра могут быть отмобилизованы лишь наиболее тяжелые компоненты протовещества, причем для их перемещения потребуется дополнитель­ная сила, направленная не вдоль радиуса. Такой силой может быть конвективное движение.

Рис. 10. Изменение с глубиной давления P (Па), плот­ности  (г/см³), объемного модуля , модуля жесткости  (Па) и ускорения силы тяжести g (м/с²) для модели Буллена; Р, ,  выражены

в ед. 10¹¹ динсм^-2

Таблица II.3