Wie kann sich die Erde mit einem flüssigen Kern weiterdrehen?

Ihre Intuition in Bezug auf Spinnflüssigkeiten ist aus mehreren Gründen falsch.

1. Der Drehimpuls bleibt erhalten, sodass sich ein isoliertes System jeder Form weiterdreht, es sei denn, es hat eine Möglichkeit, diesen Impuls an eine andere Stelle zu übertragen. Wenn Sie ein im Vakuum schwebendes Ei einwirbeln würden, würde es sich für immer drehen.

2. Je mehr Unebenheiten, Risse oder nicht kugelförmige Merkmale Ihr Behälter hat, desto schneller kann er den Drehimpuls der Flüssigkeit auf den Behälter und dann vom Behälter auf die Umgebung übertragen. Die Erde hat diese Eigenschaften, aber sie sind sehr, sehr klein im Vergleich zur Gesamtgröße (kugelförmig und glatt) des Planeten.

3. Die meisten Behälter, die Sie gedreht haben, haben wahrscheinlich dazu geführt, dass Ihr Gehirn den Drehimpuls überschätzt, den sie haben, wenn Sie sie drehen, weil Sie nicht die gesamte Flüssigkeit mitbekommen, die sich dreht. Wenn Sie einen Behälter drehen, wird der Impuls von der Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und dem Behälter ziemlich ineffizient übertragen. Es braucht viele Umdrehungen, um alles „auf Touren“ zu bringen. Abgesehen davon, dass die Erde von Anfang an „auf dem neuesten Stand“ war, da sie aus einem sich bereits drehenden Staub- und Gasvolumen konsolidiert wurde, dreht sie sich auch isoliert, wie in Nr. 1 oben beschrieben.

Die Exploratorium -Ausstellung in San Francisco hat eine großartige Demo einer Flüssigkeit, die sich in einem kugelförmigen Behälter namens Turbulent Orb dreht :

Ihre Beschreibung:

Die Turbulent Orb ist eine große Polycarbonatkugel, die mit einer speziellen, farbigen Flüssigkeit zur Visualisierung von Strömungen gefüllt ist. Die Kugel ist auf einem Sockel montiert und kann in beide Richtungen und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gedreht werden. Die Flüssigkeit in der Kugel zeigt Wirbel und Wellen interner Flüssigkeitsbewegungen, die durch die Aktionen der Besucher erzeugt werden. Die Turbulenz der Flüssigkeit in der Kugel erinnert an turbulente Strömungen, die in Planetenatmosphären auftreten. Diese Ausstellung zeigt die Komplexität der Flüssigkeitsbewegung, die durch sehr einfache Umstände erzeugt werden kann.

Meine eigene Erfahrung beim Spielen mit dem Exponat ist, dass Sie die äußere Kugel um Dutzende von Umdrehungen drehen müssen, bevor sich die gesamte Flüssigkeit darin gleichmäßig bewegt. Sobald Sie das tun, dreht sich die Flüssigkeit darin noch eine ganze Weile weiter. Da die Flüssigkeit einen Perlmuttzusatz enthält, können Sie sogar Beweise dafür finden, dass sich der zentrale Teil der Flüssigkeit schneller dreht als die äußere Flüssigkeit (die sich aufgrund der Reibung mit der stationären Hülle schneller verlangsamt). Wenn Sie die Kugel zuerst in eine Richtung drehen und dann die äußere Flüssigkeit etwas verlangsamen lassen und sie dann in die entgegengesetzte Richtung drehen, werden Sie sehen, wie sich Wirbel bilden, deren Achsen tangential zur äußeren Kugel verlaufen. Sie erhalten diesen Effekt nicht, wenn Sie mit dem Schleudern beginnen, wenn die Flüssigkeit stillsteht.

In Ihrem Vergleich mit rohen Eiern und Milchtüten sind die Gegenstände (und die Flüssigkeit) darin bereits in Ruhe und Sie wenden Energie an, um sie zu drehen. Die gesamte Erde dreht sich jedoch bereits mit vergleichsweise kleinen äußeren Drehmomenten, die versuchen, sie zu verlangsamen. Zurück zu Ihrem Beispiel: Sobald Sie die Eier zum Drehen bringen und versuchen, sie zu stoppen, drehen sie sich weiter, da sich die Flüssigkeit im Inneren bereits dreht und Sie versuchen, sich ihrer Bewegung entgegenzustellen. Die Impulserhaltung gilt sowohl für stationäre als auch für rotierende Objekte (dh ein externes Drehmoment ist erforderlich, um ihren Drehimpuls zu ändern).

Tatsächlich deuten seismische Beweise darauf hin, dass sich der flüssige Kern der Erde etwas schneller dreht als die Kruste . Dies liegt wahrscheinlich daran, dass die rotationsverzögernden Effekte von Gezeiten mit dem Mond auf der Oberfläche stärker wirken als auf den Kern.

Jupiter, die anderen Gasriesenplaneten und die Sonne sind alle vollständig flüssig, haben ungefähr das gleiche Alter wie die Erde und rotieren. Die Gasriesenplaneten rotieren eigentlich alle schneller als die Erde; zum Beispiel ist Jupiters Tag ungefähr zehn Stunden. Die Rotationsperiode der Sonne beträgt etwa einen Monat, aber die Sonne ist riesig.

Ich fürchte, die Intuition, die Sie durch das Drehen nicht-kugelförmiger Objekte auf sich nicht drehenden Küchentischen entwickelt haben, ist für ein sich gleichmäßig drehendes Objekt in einem Vakuum nicht geeignet.

Der Kern der Erde ist fest !!! !!!!

Und noch eins

Kruste

Die Kruste ist die dünne, feste, äußerste Schicht der Erde. Die Kruste ist unter den Ozeanen am dünnsten, durchschnittlich nur 5 Kilometer dick, und am dicksten unter großen Gebirgszügen. Kontinentale Kruste (die Kruste, aus der natürlich die Kontinente bestehen!) ist viel variabler in der Dicke, aber durchschnittlich etwa 30-35 km. Unter großen Gebirgszügen wie dem Himalaya oder der Sierra Nevada erreicht die Kruste eine Mächtigkeit von bis zu 100 km.

Mantel

Die Schicht unter der Kruste ist der Mantel. Der Mantel hat mehr Eisen und Magnesium als die Kruste, wodurch er dichter wird. Der oberste Teil des Mantels ist fest und bildet zusammen mit der Kruste die Lithosphäre. Die felsige Lithosphäre ist spröde und kann brechen. Dies ist die Zone, in der Erdbeben auftreten. Es ist die Lithosphäre, die in die dicken, sich bewegenden Felsplatten einbricht, die Geologen tektonische Platten nennen.

Wenn wir in die Erde hinabsteigen, steigt die Temperatur und wir erreichen einen Teil des Mantels, der teilweise geschmolzen ist, die Asthenosphäre. Wenn sich Gestein erwärmt, wird es biegsam oder „plastisch“. Rock hier ist heiß genug, um sich zu falten, zu dehnen, zu komprimieren und sehr langsam zu fließen, ohne zu brechen. Denken Sie an das Verhalten von Silly Putty® und Sie haben die allgemeine Vorstellung. Die Platten, die aus dem relativ leichten, starren Gestein der Lithosphäre bestehen, „schwimmen“ tatsächlich auf der dichteren, fließenden Asthenosphäre!

Kern

Im Zentrum der Erde liegt der superdichte Kern. Mit einem Durchmesser von 3486 Kilometern ist der Kern größer als der Planet Mars! Der Erdkern besteht aus zwei unterschiedlichen Schichten: einer flüssigen äußeren Schicht und einem festen inneren Kern. Im Gegensatz zu den äußeren Schichten der Erde mit felsigen Zusammensetzungen besteht der Kern aus einer metallischen Eisen-Nickel-Legierung. Es ist schwer vorstellbar, aber der Kern ist etwa fünfmal so dicht wie der Felsen, auf dem wir an der Oberfläche laufen!

Es ist also kein einfaches Problem, außer dass unter der Annahme, dass die Erde als isolierter Körper betrachtet werden könnte, der gesamte Drehimpuls, Flüssigkeiten plus Feststoffe, erhalten bleiben sollte. Wenn dies nicht der Fall ist, muss dies an Gravitationswechselwirkungen mit externen Körpern liegen.

Ihr Experiment mit Eiern repräsentiert nicht genau einen Planeten mit flüssigem Kern.

Wenn Sie das Ei hochwerfen, während Sie es drehen, drehen Sie wirklich nur die Schale. Es wird auch etwas Flüssigkeit durch Reibung mit sich ziehen, aber nicht alles und nicht mit der gleichen Geschwindigkeit. Wenn Sie also loslassen, dreht sich die Schale schnell, ein Teil der Flüssigkeit dreht sich langsam und ein Teil dreht sich überhaupt nicht. Die Teile, die sich nicht drehen, verlangsamen die Teile, die sich drehen, und deshalb dreht es sich nicht so schnell.

Übrigens sind Eier im Inneren nicht wirklich frei fließende Flüssigkeit. Das Ei ist ziemlich zähflüssig, außerdem gibt es feste Strukturen, die das Eigelb fixieren:

Um dieses Experiment richtig durchzuführen, würdest du zuerst eine Flasche mit Wasser füllen und dann die Flasche in deiner Hand schwenken, damit das Wasser einen Strudel bildet. Sobald dies der Fall ist, werfen Sie sofort, während Sie die Flasche mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Wasser drehen.

Ein noch einfacheres System wäre eine Kugel, die in zwei Hälften geteilt und durch eine sich frei drehende Achse verbunden ist, die eine gewisse Reibung aufweist. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, die beiden Hälften bestehen aus Holz und die Achse aus Metall.

Sie würden eine der Hälften greifen und versuchen, sie zu werfen, während Sie ihr eine Drehung geben. Sie werden sehen, dass, wenn es Ihre Hände verlässt, die Unterseite langsamer wird, wenn die Oberseite schneller wird (je nachdem, wie viel Reibung in der Achse vorhanden ist).

Um das Ei-Experiment korrekt durchzuführen, müssten Sie das Ei in ein Gerät legen, das es mehrere Minuten lang drehen kann, lange genug, damit die Flüssigkeit im Inneren der Drehung der Schale entspricht. Wenn Sie es dann werfen, werden Sie sehen, dass sich das Ei viel besser dreht (und Sie können sogar die Rotation der Flüssigkeit spüren, wenn Sie das Ei halten).

Was die Erde betrifft, dreht sie sich trotz eines geschmolzenen Kerns weiter, weil jedes Molekül in der Flüssigkeit seinen eigenen Drehimpuls um den Massenmittelpunkt herum hat, sodass keines von ihnen aneinander vorbeidrückt. Nun, einige von ihnen sind es, aber im Großen und Ganzen wollen sich die meisten Moleküle ungefähr mit der gleichen Geschwindigkeit um ungefähr die gleiche Familie von Umlaufbahnen bewegen, im Gegensatz zu der Oberfläche, die sich bewegen möchte, und den flüssigen Molekülen, die an Ort und Stelle bleiben wollen.

Die Erde verlangsamt sich tatsächlich, es war vor 370 Millionen Jahren 22 Stunden lang. Wenn Sie lange genug hier bleiben, haben wir 48-Stunden-Tage. Das Ende der Sonne ist nur noch 5 Milliarden Jahre entfernt. es wird ein roter Zwerg werden und die Erde in ein paar Milliarden Jahren verschlingen.

Warum die Erde langsamer wird, ist eine andere Frage. Vielleicht dämpft der Mond seine Rotation. Einige Quellen sagen, dass sich die Erde kurzfristig beschleunigt und verlangsamt, mit einem allgemeinen Verlangsamungstendenz.

wie sieht es mit der Liquidität aus? Lava ist bei Oberflächendruck zähflüssig und klebriger als Sirup. das Zentrum ist Eisen, vielleicht Gold und Platin und Iridium, aber es steht unter Druck, es gibt Studien über Materialien bei diesen Drücken. Es gibt auch eine aktive Kernenergieerzeugung in der Erde, aber das ist eine Kraft mit einer ungefähr axialen / zentralen Symmetrie.

Wenn Sie Lava vielen Kilotonnen Druck aussetzen, ändert sich ihre Viskosität. ob es mehr oder weniger flüssig wird, ist auch eine andere Frage.

    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

Die Länge der synodischen (Mond-)Monate ändert sich ebenfalls von 29,53 Tagen im aktuellen Durchschnitt, sie können aus Fossilien von vor Millionen von Jahren die Dauer der synodischen Monate entnehmen.