Come fa il nucleo terrestre ad essere solido?

[turik]

Come fa il nucleo terrestre ad essere solido?

[frignanoit]

Mah! Un solido allo stato liquido? Un po' come il gelato..

[turik]

Mah! Un solido allo stato liquido? Un po' come il gelato..

sì, diciamo molto denso quasi cremoso al gusto amarena ahahahaha, ma a parte gli scherzi, forse mi sono spiegato male:

se il nucleo è così denso, provando che c'è questa enorme pressione, ma da dove arriva tale pressione se la gravità terrestre, sotto la superficie, diminuisce linearmente fino ad annullarsi proprio al centro della terra?

[Red Hanuman]

Il nucleo è denso e solido per via della pressione degli strati che lo sovrastano (nucleo esterno, mantello e crosta).

La forza peso esercitata da questi strati sul nucleo interno genera una pressione elevatissima, stimata nell'ordine di 330 - 360 GPa (più o meno 33 milioni di atmosfere), il che rende molto probabilmente il nucleo interno cristallino, anche se la sua temperatura è stimata sui 6 mila gradi.

Le condizioni fisiche di un materiale dipendono dalle sue proprietà e dalla pressione che lo circonda. Una pressione elevata tende a far rimanere le sostanze nello stato solido, impedendo il libero movimento alle molecole che le compongono.

[Zoroastro]

... ma da dove arriva tale pressione se la gravità terrestre, sotto la superficie, diminuisce linearmente fino ad annullarsi proprio al centro della terra?

La gravità diminuisce ma la pressione aumenta. La pressione è infatti data da massa x accelerazione di gravità / superficie. Puoi ai nostri fini modellare la gravità come se la massa terrestre fosse interamente concentrata nel baricentro della Terra e tutto torna: pensa a quanta massa c'è tra centro della Terra e superficie (a rigore tra centro della Terra e sommità di tropo/strato/mesosfera, che contribuiscono per 100 kPa alla pressione totale :-)) e il calcolo approssimativo (noto il raggio terrestre r=6.400 km e stimata la densità media d=5,50 kg/dm3) è presto fatto.

Semplifichiamo (adoro semplificare) e consideriamo una "carota" (un bel carotone tipo manovra finanziaria) ovvero una colonna di 1 m2, lunga 6.400 km con densità 5.500 kg/m3 e accelerazione di gravità g 9,81 m/s. La pressione alla base del carotone => ovvero al centro della Terra la stimo con la formuletta della pressione idrostatica:

P = d * g * h = 3,45 * 10^11 N/m2 = 345 GPa

Guardando in letteratura (internet) il valore stimato dai modelli è circa 350 Giga Pascal ... visto che tutto torna? (solo c**o dirai tu)

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Ciao!


PS: perdonatemi l'approssimazione ma sulle dimensioni della Terra vado a memoria coi ricordi del liceo

[turik]

Grazie per le risposte precise ed esaustive,

l'unico dubbio che mi assale riguarda il fatto che in realtà anche la gravità non diminuisce essendo costituita da un campo di forze, e anche la forza, nella dinamica, dipende direttamente dalla massa che aumenta, ma contrastandosi, la risultante diminuisce, azzerandosi al centro gravitazionale, perciò, ne consegue che la pressione, essendo generata dalle stesse forze, dovrebbe diminuire o al più rimanere costante per poi azzerarsi al centro.

Grazie ancora per l'attenzione.

[Zoroastro]

Hint: la pressione è additiva. Quindi la gravità è zero al centro ma la pressione è la risultante della sommatoria delle forze tra zero e 3.5 GPa. Se scomponi la famosa carotona in fettine e applichi le risultanti delle forze a ogni fettina puoi visualizzare il fenomeno. Riducendo le fettine ad infinitesimi e integrando il tutto ti ritrovi la curva di pressione che ti ho messo.

Ciao!

Ciao!

[turik]

ok, quindi , se non ho capito male, la pressione di somma sempre verso il basso, e se ne frega di eventuali forze "depressive" (o contrarie), le quali sono la causa dell'annullamento della sola forza di gravità, che appunto si annulla al centro.

Davvero curioso come fenomeno fisico, ma interessante. thx

[Zoroastro]

Hai capito male :-)

La forza di gravità si riduce ma non "spinge" nulla verso l'alto. Per calcolare la pressione consideri la sommatoria delle accelerazioni di gravità in ogni punto del raggio terrestre, accelerazioni che sono sempre >0 per definizione. Pensaci: la gravità è 9,81 m/s•s alla superficie e 0 al centro, quindi diminuisce costantemente (col quadrato della distanza dal centro) ma non diventa mai negativa. Essendo l'accelerazione gravitazionale sempre >0, la pressione è sempre positiva lungo il raggio terrestre. La sommatoria di pressioni positive dà la curva che ti ho mostrato.

Del resto ne hai una prova empirica nel mare, la pressione aumenta andando verso il fondo, con la legge idrostatica già vista.

Ciao!

[turik]

il mio problema è che non riesco a scindere la "forza" dalla "pressione", la prima diminuisce mentre la seconda aumenta sempre.
Il paradosso è che al centro della terra avremmo una pressione enorme in assenza di gravità.

Parafrasando l'esempio del mare, è vero che la pressione aumenta, ma la gravità non diminuisce così tanto, perchè la massa del mare non crea un forza di gravità verso l'alto abbastanza consistente da contrastare la gravità terrestre, ecco perchè il mare è attaccato al suolo e non sfugge nell'universo, così anche l'atmosfera.

Ma scendendo di alcune migliaia di km, allora sopra le nostre teste avremmo un enorme massa che "attrarrebbe" a se (cioè verso l'alto) con un forza gravitazionale tale che ridurrebbe quella terrestre, e non capisco perchè non dovrebbe diminuire anche la pressione.

L'unica soluzione che mi viene in mente è che tutto dipende da come si sono formati i pianeti, e che il nucleo denso fosse già presente fin dagli albori della formazione, e si capisce perchè anche la scienza ha solo ipotesi e nessuna teoria dimostrata in merito.