Дмитрий Тимофеев - Природа космических тел Солнечной системы

Термониз – это перемещение разогретого вещества вниз в условиях, когда плотность его из-за разогрева возрастает.

Зонами термониза от перехода вещества в состояние кристаллического газа являются слои элементов верхней части наружного ядра. Одними из веществ в этой зоне, переходящими в состояние кристаллического газа, могут быть H, He, N, O, F, Ne, Cl, Ar. Плотность атомов этих элементов достаточно высокая, и в состоянии близком к состоянию кристаллического газа они вполне могут быть в числе элементов, образующих геосферы в этой зоне. Слои этих веществ образуют тепловой барьер на поверхности ядра.

Слои элементов на границе нижней части верхнего ядра Земли и субъядра являются зонами термониза от перехода вещества в ионизированное состояние.

Плотность атомов при ионизации, а также при дальнейшем увеличении ее степени, существенно возрастает из-за резкого уменьшения их размеров. Очевидно, что вещество при ионизации погружается.

Термониз препятствует поднятию тепловой энергии от горячего ядра Земли к мантии. Термониз перехода вещества в кристаллический газ в отличии от ионного термониза происходит при не столь высоких температурах.

В нормальных условиях явление термониза наблюдается у воды в температурном диапазоне +4—0°С. В этом диапазоне при нагревании у воды увеличивается плотность, и более нагретая вода погружается вниз. На (рис. 16) показан термониз (тепловой барьер) перехода в кристаллический газ на границе мантии и ядра Земли. Также образно, в виде языков пламени, направленных в центр, изображена картина термониза ионизированного вещества в ядре Земли.

Рис.16.Ядро Земли. Термониз. 1 – уран 238 и ионизированные продукты ядерных реакций; 2 – слой F (уран 235, 233); 3 —слои наружного ядра Земли; 4 – термониз перехода в кристаллический газ (граница между ядром Земли и мантией)

Математически процесс может быть описан формулой:

К – коэффициент термониза.

При К <0 происходит процесс конвекции, при К> 0 – процесс термониза.

Процессы термониза создают условие для длительного существования твердой стабильной коры Земли при значительных температурах в ее глубинах, иначе бы вся поверхность сейчас была бы раскалена до температур в сотни градусов, и никакая жизнь на Земле не была бы возможна.

Гипотеза 26

Процесс α- и β-распадов изотопов получил свое начало сразу после образования элементов, как только произошел взрыв нейтронной звезды. Еще не сконденсировался газ от раскаленных продуктов взрыва, а распад уже сильно шел, постепенно ослабевая по мере уменьшения содержания короткоживущих изотопов. При взрыве образовалось примерно 1200 видов ядер, большая часть из которых распалась к настоящему времени полностью. От всего многообразия радиоактивных изотопов до настоящего времени в природе осталось около 50. Из них основные долгоживущие: U 238(Т 1/2=4.507х10 9лет), U 235(Т 1/2=7.13х10 8лет), Th 232(Т 1/2=1.45х10 10лет), К 40(Т 1/2= 1.32х10 10лет), которые распадаются и в настоящее время. Короткоживущие изотопы в настоящее время в природе все-таки имеются благодаря тому, что они постоянно образуются в результате целого ряда протекающих ядерных реакций от распада долгоживущих изотопов или космического излучения. Кроме того, короткоживущие изотопы образуются сейчас от реакций цепного ядерного деления U 235, U 233, Рu 239как в ядре Земли, так и в ядерных реакциях на АЭС. Атомы калия имеют малую плотность, поэтому в ядре Земли отсутствуют.

Распад природных радиоактивных изотопов образует радиоактивные семейства-цепочки атомных ядер, каждое из которых возникает из предыдущего в результате α- или β-распадов. Цепочка распадов продолжается до тех пор, пока не образуется стабильное ядро.

Так U 238, пройдя через четырнадцать ступеней распада, среди которых есть и радий Ra 226(Т 1/2 =1622 года), и радон Rn 222(Т 1/2 =3.825 дней), превращается в стабильный свинец Pb 206.

Другие родоначальники – U 235, Th 232, а возможно и нептуний Np 237 – имеют свои радиоактивные семейства из других изотопов.

Цепочки α- или β-распадов образуют и осколки цепного деления ядер U 233, Рu 239, U 235. Осколки от цепного деления имеют намного меньше атомные массы, чем при естественном распаде. Состав осколков показан на (рис.4). Осколки существенно перегружены нейтронами, и распадаются ступенчато через ряд изотопов элементов по реакциям β-распада.