Солнце кажется воплощением абсолютного, запредельного жара. На него невозможно долго смотреть без защиты: его свет нагревает планеты и поддерживает жизнь на Земле, а внутри него уже около 4,6 миллиарда лет непрерывно идут термоядерные реакции.
Поэтому утверждение «ядро Земли горячее поверхности Солнца» может показаться ошибочным.
Но на самом деле здесь нет неточности.
Видимая поверхность Солнца — фотосфера — имеет температуру около 5 500 °C. При этом температура в центре Земли достигает примерно 6 000 °C. Это значит, что самые глубокие слои нашей планеты действительно могут быть горячее солнечной поверхности.
Важно понимать, что ключевое слово здесь — «поверхность». Солнце неоднородно по температуре: фотосфера — лишь его внешняя видимая оболочка, и она сравнительно «холодная». В то же время в солнечном ядре температура достигает около 15 миллионов градусов, что несопоставимо с любыми земными значениями.
Однако сам вопрос остаётся любопытным. Объём Земли примерно в 1,3 миллиона раз меньше объёма Солнца, так откуда у сравнительно небольшой каменной планеты берётся такая высокая внутренняя температура?
Часть этого тепла сохранилась со времён формирования Земли. Около 4,54 миллиарда лет назад планета формировалась из космической пыли, обломков и планетезималей. Этот процесс сопровождался мощными столкновениями, в ходе которых кинетическая энергия ударов преобразовывалась в тепло, постепенно разогревая молодую Землю.
Позже тяжелые вещества, прежде всего железо и никель, начали опускаться к центру планеты. Так формировалось металлическое ядро. Этот процесс тоже выделял энергию и сделал внутренние области Земли еще горячее.
Но древнее тепло — не единственный источник. В недрах планеты продолжают распадаться радиоактивные элементы, такие как уран, торий и калий. Их распад сопровождается высвобождением энергии, которая пополняет тепловой запас земных глубин.
При этом наша планета, разумеется, остывает, но делает это очень неохотно: тысячи километров горных пород работают как мега-эффективная теплоизоляция. Солнечная система прекратит свое существование раньше, чем недра нашей планеты остынут до хоть сколько-нибудь ощутимых значений.
Не менее интересен и тот факт, что внутреннее ядро Земли остается твердым. На первый взгляд это странно: температура огромная, железо должно плавиться. Но на глубине более 5 000 километров давление достигает миллионов атмосфер. Оно настолько сильно сжимает атомы железа, что им трудно свободно смещаться относительно друг друга. А плавление — это как раз переход в состояние, при котором атомы могут двигаться гораздо свободнее. При таком давлении для плавления нужна намного более высокая температура, поэтому внутреннее ядро остается твердым даже при экстремальном нагреве.
Выше находится внешнее ядро — оно жидкое. Здесь давление ниже, чем во внутреннем ядре, поэтому железо-никелевый расплав сохраняет подвижность. Движение этой проводящей жидкости участвует в создании магнитного поля Земли.
Раскаленное ядро — не странный пережиток прошлого, а "сердце" всей планеты. Оно хранит тепло древней Земли, поддерживает внутреннюю динамику и помогает создавать магнитный щит, без которого на нашей планете никогда не было бы всего того разнообразия флоры и фауны, что мы наблюдаем сегодня.
Предвкушая заявления "экспертов во всех областях науки" о том, что есть только Кольская сверхглубокая и никто глубже 12 километров не был, заранее отвечаю: температуру земного ядра ученые определяют косвенными методами.
Они изучают, как сейсмические волны от землетрясений — а в прошлом и от подземных ядерных испытаний — проходят сквозь планету. Скорость этих волн меняется в зависимости от плотности, температуры и состояния вещества. По этим изменениям можно понять, что происходит в глубинах Земли. Для подтверждения оценок используют и экспериментальный способ: ученые берут железо и никель, сжимают их до давлений, сопоставимых с давлением в земном ядре, и нагревают, чтобы определить, при какой температуре металл начинает плавиться.
Так оценки температуры ядра опираются не на фантазии, а на сейсмологию и физику вещества в экстремальных условиях.