Современный уровень развития науки позволяет отслеживать процессы внутри нашей планеты лишь по косвенным признакам. Но и они указывают на активную динамику глубоко в недрах Земли.
Долгое время считалось, что она состоит из пяти основных слоев: кора, верхняя и нижняя мантия, внешнее и внутреннее ядро. Существование последнего подтвердилось относительно недавно. В 1936 году датский сейсмолог Инге Лейманн доказала, что оно есть, изучая, как сейсмические волны от землетрясений распространяются по планете.
Внешнее земное ядро шар с внешним диаметром около 7000 километров, который в основном состоит из жидкого железа. Внутри него сердечник диаметром около 2400 километров, что сопоставимо с размерами Луны и Плутона. Уже в XXI веке ученым удалось заглянуть еще глубже. Сделали это австралийские сейсмологи из The Australian National University. Они зафиксировали в центре внутреннего ядра еще один слой. Это опять же металлический шар из сплава железа с никелем диаметром около 650 километров. Что он существует, предполагали еще в прошлом веке, но доказательств не было.
Как удалось их добыть? Ведь подобраться к такому “земному шарику” невозможно. Слишком глубоко, температуры там запредельные, образцы не достать. Можно сказать, что ученые сработали по старинке, используя опыт Инге Лейманн. Ведь волны от каждого мощного землетрясения расходятся в разных направлениях — не только на поверхность, часто приводя к разрушениям, но и в глубь планеты. Они проникают сквозь ядро, достигают противоположной стороны Земли, отражаются и идут обратно.
Такие колебания фиксируют сейсмографы. Раньше ученым удавалось зарегистрировать только двукратные отражения, поэтому данные были неполными. А вот австралийцы смогли усилить сигнал и записать пятикратный пробег подземных волн и их реверберацию — постепенное уменьшение интенсивности после многократных отражений.
Когда такая волна проходит через внутреннее ядро, она преломляется и слегка меняет траекторию. Благодаря этому исследователи сделали вывод о существовании нового слоя и даже смогли подсчитать примерный диаметр “внутривнутреннего” шара — “капсулы времени”, как они его называют. Изучение этого глубинного ядра, по словам ученых, позволит больше узнать об эволюции нашей планеты и событиях, которые происходили на ней сотни миллионов лет назад.
Давно исследуется явление под названием полярное движение (polar motion): смещение оси вращения Земли относительно условно географической. Она представляет собой координаты, на которые проходилась ось вращения в 1900 году. Сравнивая текущее положение вещей с этой условной линией, ученые и наблюдают процесс. В том числе оценивают, что происходит внутри планеты и как ведет себя ее ядро, которое тоже не отличается статичностью.
Земля кружит вокруг Солнца, вращаясь вокруг своей оси, а внутри нее крутится ядро. И происходит все это с разной скоростью. Сейсмические наблюдения, которые проводятся с 1960-х годов, позволили американским ученым Сяодуну Суну и Полу Ричардсу сделать вывод, что во второй половине XX века внутреннее ядро вращалось быстрее мантии.
Но американские сейсмологи уточнили, что вращение ядра то ускоряется, то замедляется. Это подтвердили их соотечественники, которые использовали сейсмографические данные, полученные после ядерных испытаний в США с 1969 по 1971 год. Выяснилось, что в тот отрезок времени внутреннее ядро Земли потеряло в скорости.
В свою очередь, китайские ученые предположили, что так называемого супервращения вообще не существует, а искажение по времени при прохождении сейсмических волн сквозь ядро Земли связано с физическими изменениями на его поверхности. Но последние исследования того же Сяодуна Суна подтвердили: внутреннее ядро действительно вращалось быстрее мантии. Так было до 2009 года, а в последнее десятилетие этот процесс замедлился.
Как это скажется на нас? В ядре Земли находится источник магнитного поля планеты, которое оказывает значительное влияние на климат на ее поверхности. И замедление вращения внутреннего ядра может сказаться не только на погоде, но и на гравитации, а вместе с ней и на продолжительности суток.
Малейшие изменения позволяют фиксировать атомные часы. Благодаря им геологи пришли к выводу, что колебания вызваны поведением земного ядра. Установлено, что ядро примерно каждые шесть лет меняет направление своего вращения. Вращается по часовой стрелке, потом замедляется, в какой-то момент и вовсе останавливается, а потом начинает закручиваться в обратную сторону. И когда ядро притормаживает, это отражается на продолжительности суток.
Несколько лет назад исследователи обобщили результаты подробных наблюдений, собранные с 1900 года до наших дней. И обнаружили ранее неизвестное колебание с периодом около восьми с половиной лет. Ученые считают, что оно не связано, например, с воздействием Мирового океана или атмосферными процессами, а вызвано именно поведением твердого земного ядра. Это колебание, по мнению ученых, по-прежнему представляет целый клубок загадок.