Как Земля может продолжать вращаться с жидким ядром?

Ваша интуиция о вращающихся жидкостях неверна по нескольким причинам.

1. Угловой момент сохраняется, поэтому изолированная система любой формы будет продолжать вращаться, если у нее нет способа передать этот импульс в другое место. Если бы вы вращались в левитирующем в вакууме яйце, оно бы вращалось вечно.

2. Чем больше выпуклостей, дефектов или несферических элементов имеет ваш контейнер, тем быстрее он может передавать угловой момент жидкости контейнеру, а затем от контейнера к окружающей среде. У Земли есть эти особенности, но они очень-очень малы по сравнению с общими (сферическими и гладкими) размерами планеты.

3. Большинство контейнеров, которые вы вращали, вероятно, заставили ваш мозг переоценить угловой момент, который они имеют, когда вы их вращаете, потому что вы не получаете вращающуюся всю жидкость. Когда вы крутите контейнер, импульс передается от границы между жидкостью и контейнером довольно неэффективно. Требуется много оборотов, чтобы все «наладилось». Земля, помимо того, что с самого начала была «на высоте», будучи объединенной из уже вращающегося объема пыли и газа, также вращается изолированно, согласно пункту 1 выше.

На выставке Exploratorium в Сан-Франциско есть отличная демонстрация жидкости, вращающейся в сферическом контейнере, называемом Турбулентным шаром :

Их описание:

Турбулентная сфера представляет собой большую поликарбонатную сферу, наполненную специальной цветной жидкостью для визуализации потока. Сфера установлена ​​на вершине пьедестала и может вращаться в любом направлении и с разной скоростью. Жидкость в сфере показывает водовороты и волны внутреннего движения жидкости, вызванные действиями посетителей. Турбулентность жидкости в сфере напоминает турбулентные течения, возникающие в планетарных атмосферах. Этот экспонат показывает сложности движения жидкости, которые могут быть вызваны очень простыми обстоятельствами.

Мой собственный опыт игры с экспонатом состоит в том, что вы должны вращать внешнюю сферу вокруг десятков оборотов, прежде чем вся жидкость в ней начнет двигаться равномерно. Как только вы это сделаете, жидкость внутри него продолжит вращаться в течение довольно долгого времени. Поскольку жидкость имеет перламутровую добавку, вы даже можете найти доказательства того, что центральная часть жидкости продолжает вращаться быстрее, чем внешняя жидкость (которая замедляется быстрее из-за трения о неподвижную оболочку). Если вы сначала вращаете шар в одном направлении, а затем позволяете внешней жидкости немного замедлиться, а затем вращаете его в противоположном направлении, вы увидите, что образуются вихри с осями, касательными к внешней сфере. Вы не получите этого эффекта, если начнете вращать его, когда жидкость неподвижна.

В вашем сравнении с сырыми яйцами и пакетами из-под молока предметы (и жидкость) внутри уже находятся в состоянии покоя, и вы прилагаете энергию, чтобы вращать их. Однако вся Земля уже вращается со сравнительно небольшими внешними моментами, пытающимися ее замедлить. Вернемся к вашему примеру: как только вы заставите яйца вращаться и попытаетесь их остановить, они продолжат вращаться, поскольку жидкость внутри уже вращается, а вы пытаетесь воспрепятствовать ее движению. Сохранение импульса применимо как к стационарным, так и к вращающимся объектам (т.е. для изменения их углового момента требуется внешний крутящий момент).

На самом деле сейсмические данные указывают на то, что жидкое ядро ​​Земли вращается немного быстрее, чем кора . Вероятно, это связано с тем, что замедляющие вращение эффекты приливов с Луной сильнее действуют на поверхность, чем на ядро.

Юпитер, другие планеты-гиганты и Солнце полностью жидкие, примерно того же возраста, что и Земля, и вращаются. На самом деле все газовые планеты-гиганты вращаются быстрее, чем Земля; например, день Юпитера составляет около десяти часов. Период вращения Солнца составляет около месяца, но Солнце огромно.

Боюсь, интуиция, которую вы развили, вращая несферические предметы на невращающихся кухонных столах, не подходит для равномерно вращающегося предмета в вакууме.

Ядро земли твердое!!! !!!!

И еще один

Корка

Кора – это тонкий, твердый, самый внешний слой Земли. Кора самая тонкая под океанами, в среднем всего 5 километров в толщину, и самая толстая под большими горными хребтами. Континентальная кора (разумеется, кора, из которой состоят континенты!) гораздо более изменчива по мощности, но в среднем составляет около 30-35 км. Под крупными горными хребтами, такими как Гималаи или Сьерра-Невада, кора достигает мощности до 100 км.

Мантия

Слой под земной корой называется мантией. В мантии больше железа и магния, чем в земной коре, что делает ее более плотной. Самая верхняя часть мантии твердая и вместе с земной корой образует литосферу. Каменистая литосфера хрупкая и может разрушаться. Это зона, где происходят землетрясения. Это литосфера разбивается на толстые движущиеся плиты породы, которые геологи называют тектоническими плитами.

По мере спуска вглубь Земли температура повышается, и мы достигаем частично расплавленной части мантии — астеносферы. Когда камень нагревается, он становится податливым или «пластичным». Горная порода здесь достаточно горячая, чтобы сгибаться, растягиваться, сжиматься и очень медленно течь без трещин. Подумайте о поведении Silly Putty®, и у вас будет общее представление. Плиты, состоящие из относительно легких и жестких пород литосферы, на самом деле «плавают» на более плотной, текучей астеносфере!

Основной

В центре Земли находится сверхплотное ядро. Ядро диаметром 3486 километров больше, чем планета Марс! Ядро Земли состоит из двух отдельных слоев: жидкого внешнего слоя и твердого внутреннего ядра. В отличие от внешних слоев Земли с каменистым составом, ядро ​​состоит из металлического сплава железа и никеля. Трудно представить, но ядро ​​примерно в 5 раз плотнее камня, по которому мы ходим на поверхности!

Таким образом, это не простая проблема, за исключением того, что если предположить, что Землю можно рассматривать как изолированное тело, то общий угловой момент жидкости и твердых тел должен сохраняться. Если это не так, то это должно быть из-за гравитационного взаимодействия с внешними телами.

Ваш эксперимент с яйцами не совсем точно представляет планету с жидким ядром.

Когда вы подбрасываете яйцо вверх, вращая его, на самом деле вы вращаете только скорлупу. Он также увлечет за собой часть жидкости через трение, но не всю и не с той же скоростью. Итак, когда вы отпускаете, оболочка крутится быстро, часть жидкости крутится медленно, а часть вообще не крутится. Части, которые не вращаются, замедляют вращающиеся части, и поэтому он не вращается так быстро.

Кстати, яйца на самом деле не являются свободно текущей жидкостью внутри. Яйцо довольно вязкое, и к тому же есть твердые структуры, фиксирующие желток на месте:

Чтобы правильно провести этот эксперимент, вы должны сначала наполнить бутылку водой, а затем покрутить бутылку в руке, чтобы вода образовала водоворот. Как только это произойдет, вы сразу бросаете, при этом бутылка вращается с той же скоростью, что и вода.

Еще более простой системой была бы сфера, разделенная на две половины и соединенная свободно вращающейся осью, имеющей некоторое трение. Например, представьте, что две половинки сделаны из дерева, а ось из металла.

Вы бы взяли одну из половинок и попытались бы бросить ее, вращая ее. Вы увидите, что когда она покидает ваши руки, нижняя начинает замедляться, а верхняя ускоряется (в зависимости от того, насколько велико трение в оси).

Чтобы провести эксперимент с яйцом правильно, вам нужно поместить яйцо в какое-нибудь устройство, которое может вращать его в течение нескольких минут, достаточно долго, чтобы жидкость внутри соответствовала вращению скорлупы. Если потом его бросить, то вы увидите, что яйцо крутится намного лучше (и вы даже можете почувствовать вращение жидкости, когда держите яйцо).

Что касается Земли, то она продолжает вращаться, несмотря на расплавленное ядро, потому что каждая молекула в жидкости имеет свой собственный угловой момент относительно центра масс, поэтому ни одна из них не отталкивается друг от друга. Что ж, некоторые из них да, но в целом большинство молекул стремятся двигаться примерно с одинаковой скоростью по примерно одному и тому же семейству орбит, в отличие от поверхности, стремящейся двигаться, и молекул жидкости, стремящихся оставаться на месте.

Земля на самом деле замедляется, это было 22 часа 370 миллионов лет назад. Если вы останетесь здесь достаточно долго, у нас будет 48-часовой рабочий день. до конца Солнца всего 5 миллиардов лет. он станет красным карликом и поглотит Землю через несколько миллиардов лет.

Почему Земля замедляется, это другой вопрос. Возможно, Луна гасит свое вращение. Некоторые источники говорят, что Земля периодически ускоряется и замедляется в краткосрочной перспективе с общей тенденцией к замедлению.

что с ликвидностью? лава вязкая при поверхностном давлении и более липкая, чем сироп. центр — железо, возможно, золото и платина, и иридий, но он находится под давлением, есть исследования материалов при таких давлениях. в земле также происходит активная генерация ядерной энергии, но это сила с примерно осевой/центральной симметрией.

если вы поместите лаву под давлением в несколько килотонн, ее вязкость изменится. станет ли он более или менее жидким, это тоже другой вопрос.

    AN INTERPRETATION OF CHANGE IN THE LENGTH OF THE DAY
                     (from  24 Million Years)
  ______________________________________________________________

     Time Range           Spin Rate Shift       Increase of Day
  ________________   ________________________   ________________

  24 million years   - 0.0015 seconds/century    + 6.0 minutes


         INDICATED INCREASE IN THE LENGTH OF THE DAY
             (As Estimated from Ancient Eclipses)
  _________________________________________________________

    Time Range         Spin Rate Shift      Increase in Day
  _____________   ________________________  _______________

  From 2000 BCE   - 0.0018 seconds/century  + 0.07 seconds

продолжительность синодических (лунных) месяцев также меняется с 29,53 дней в среднем в настоящее время, их можно увидеть по окаменелостям миллионов лет назад, продолжительность синодических месяцев.