Wie hoch ist der Druck im Zentrum der Erde? (Oder ein Neutronenstern)

Das Zentrum der Erde hat Mikrogravitation und es wird angenommen, dass es fest und fast 6000 Grad heiß ist. Wie ist der Druck dort? Das Verwirrende für den einfachen Mann ist, nehme ich an, dass es dort keine Schwerkraft gibt, aber eine Menge Materie drumherum, die zum Zentrum hin gravitiert. Wie fügt sich das zusammen? Ist das Zentrum nur eine Gaswolke oder ist es stark komprimiert?

Und ich könnte die Nebenfrage hinzufügen, wie es im Mikrogravitationszentrum eines Neutronensterns oder eines Schwarzen Lochs ist, aber ich erwarte nicht, dass irgendjemand davon weiß.

Antworten (1)

Der Druck an jedem Punkt ist das Gesamtgewicht von allem über einer Fläche von einem Quadratmeter. So bedeutet zum Beispiel der atmosphärische Druck an der Erdoberfläche, 101325 Pa, dass das Gesamtgewicht der Atmosphäre über einem Quadratmeter an der Oberfläche 101325 N beträgt.

Wenn Sie also nach dem Druck im Erdmittelpunkt fragen, können Sie diesen berechnen, indem Sie das Gesamtgewicht des gesamten Eisens und Gesteins über einem Quadratmeter berechnen. Das Problem ist, dass das Gewicht gleich der Masse multipliziert mit der Erdbeschleunigung ist, und wie Sie in der Frage sagen, ändert sich die Erdbeschleunigung, wenn wir von der Oberfläche zur Mitte hinuntergehen.

Die Durchführung der Berechnung erfordert Kenntnisse über die Dichteänderung mit der Tiefe, und die tatsächliche Durchführung der Berechnung ist etwas kompliziert, also werde ich kneifen und Ihnen nur die Ergebnisse zeigen. Die Drucktiefenkurve sieht so aus:

Druck-Tiefen-Kurve

( Bild von dieser Website )

Die Antwort auf Ihre Frage lautet also, dass der Druck im Erdmittelpunkt etwa 365 GPa beträgt. Zum Vergleich: Das sind etwa 3,6 Millionen Atmosphären.

Die Mitte ist sehr stark komprimiert. Die Schwerkraft mag im Zentrum Null sein, aber es drückt immer noch die gesamte Materie darüber nach unten. Der Kern besteht aus massivem Eisen-Nickel mit einer Dichte von etwa 13000 kg pro Kubikmeter. Zum Vergleich: Die Dichte an der Oberfläche von Eisen beträgt etwa 8000 kg/m 3 und Nickel beträgt 9000 kg/m 3 , damit Sie sehen können, wie komprimiert der Kern ist.

Spielt die Schwerelosigkeit in der Nähe des Zentrums eine bedeutende Rolle für den dortigen Druck?
Nein, der Druck wird von der Materie dominiert, die weit vom Zentrum entfernt ist, wo die Schwerkraft nicht Null ist.
Wie drückt Materie an einem Punkt nach unten, wo es keinen Boden gibt?
Unten ist zu diesem Punkt für überall außer diesem Punkt. Wenn Sie die Mikrogravitationsregion direkt um den Kern herum betrachten, ist der Druck auf allen Seiten ungefähr gleich und komprimiert alles. Das ist nichts Neues: Auch in einer Flüssigkeit wie Luft oder Wasser ist der Druck in alle Richtungen etwa gleich, aber aus einem etwas anderen Grund. (Das nach unten gerichtete Gewicht bewirkt, dass sich alles seitlich ausdehnen möchte, damit das Material darüber tiefer wird.)
*seitwärts oder nach oben
Das könnte helfen: Stellen Sie sich vor, dass der Kern der Erde irgendwie magisch herausteleportiert und durch Luft ersetzt wurde. Die durch Luft ersetzte Region hätte eine gewisse Form und würde den Massenmittelpunkt der Erde enthalten. Überall entlang der Wände der Region, selbst wenn die lokale Schwerkraft vernachlässigbar wäre, würden Sie, wenn Sie weit genug in diese Richtung gingen, viel und viel Masse finden, die durch die Schwerkraft zu Ihnen gezogen wird. Somit wird die Wand in Ihrer Nähe durch dieses Gewicht eingedrückt. Da dies für alle Wände gilt, kollabiert der Hohlraum, bis der Luftdruck dem Gewichtsdruck entspricht.
Ich denke, wenn Sie dies mit einer Region tun würden, die eine Meile vom genauen Kern der Erde entfernt ist, würde fast genau dasselbe passieren. Sogar die Wand, die zum Kern zeigt, würde Druck nach oben in den Hohlraum ausüben, weil das Gewicht dieser eine Meile Metall, die von Ihrer Seite in Mikrogravitation auf den Kern fällt, nichts ist im Vergleich zur gesamten Höhe der Erde auf der anderen Seite des Kerns von Ihnen mit echter Schwerkraft nach unten drücken.
Mir ist gerade aufgefallen, dass ich in diesem letzten Kommentar "Sie" in den Luftraum gesteckt habe. Das tut mir leid:)
Wie hoch ist der Druck im Zentrum der Erde? (Oder ein Neutronenstern)
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