Какое было бы давление в центре Земли если бы, вся она была из гранита?

Вопрос из моей серии "физика недоразумений" (или "поможем науке").

Предыдущие были:

Какое было бы ядро Земли, если бы вся Земля была жидкой (из воды)? Почему?

Из чего состоит вулканическая магма?

Почему вулканическая магма жидкая?

Вот у американских ученых уже наступает прозрение: Земля-то гудит... Значит пустая (!?!). Только вот не знают - ПОЧЕМУ?.. ("Нехватат" - как говорила моя покойная мамочка).

0

Ответы (2):

1

Не будем рассматривать всяческие бредни, даже если они от "американских учёных", а тупо решим задачку - давление в центре жидкой (!) планеты. Её можно считать жидкостью хотя б по той простой причине, что достаточно массивное тело - к примеру, Земля, - находится в состоянии гидростатического равновесия и поэтому принимает сферическую форму. Ничего бесконечно твёрдого в природе не существует, поэтому гранит тоже можно считать тут жидкостью и применять к нему закон Паскаля.

Итак, есть сферический слой толщиной dr и плотностью ρ (толщину предполагаем достаточно тонкой, чтоб на этой дистанции всё можно было считать постоянным). На всё, что ниже него, он оказывает давление, равное gρdr, где g зависит от расстояния до центра планеты. g, как известно, = GM/r², где М - масса всей нижележащей планеты, создающая этот вес (то есть находящаяся ниже уровня r), и равная 4/3πr³ρ. Тем самым давление тонкого слоя (без учёта всего, что лежит выше него) равно 4/3πGρ²rdr.

Ну а давление в центре получается банальным интегрированием этого выражения в пределах от R до 0 (R - радиус Земли), причём интеграл по радиусу равен, как легко убедиться, R²/2. Окончательно получается, что p(0) = 2/3πGρ²R².

Если подставить сюда плотность гранита и радиус Земли (в системе СИ это примерно 2700 и 6371000 соответственно), то получим, после перевода в атмосферы, 41,362 ГПа или примерно 408 тыс. атм.

0

Думаю, что давление в центре Земли будет равно нулю. Откуда ему там взяться, если ускорение свободного падения в центре Земли равно нулю? Видимо, центр Земли на определёном радиусе r есть полый шар, а масса Земли сосредоточена от поверхности Земли до границ полого шара. Наибольшее давление будет в центре масс этой прослойки.

Related posts