Mikä olisi ilmanpaine maapallon keskipisteessä?

Keskipisteessä vallitseva paine olisi lämpötilasta aiheutuva JA gravitaatiosta aiheutuva. Se että juuri mittauspisteessä ei olisi gravitaatiota laisinkaan ei poista yläpuolisen ilmamassan aiheuttamaa painetta. Tuo yläpuolinen osuus putkesta kun olisi edelleen gravitaatiokentässä ja puristaisi allaan olevaa kaasua kokoon.

Kun mittauksen pitäisi kuitenkin perustua fysiikkaan niin jotta Maapallon keskipisteessä voisi olla kaasutilavuus olisi paineen siinä oltava sama kuin ympäröivän sulan tai kiinteän raudan hydrostaattinen paine. Hesarin artikkelissa vastaus tuohon:

https://www.hs.fi/tiede/art-2000004842989.html

Eli siis 350 GPa joka on 3,5 miljoonaa kertaa suurempi kuin ilmanpaine Maapallon pinnalla.

Voi tietenkin tehdä oletuksen että kuilu pysyy auki jollakin epäfysikaalisella voimalla ja että paineen aiheuttaisi vain kaasupatsas. Siinä tapauksessa paine olisi laskettava integroimalla kuilun koko mitalta gravitaation aiheuttama hydrostaattinen paine kaasulle jonka paikallinen lämpötila olisi aina sama mikä on ympäröivällä (sulalla) kiviaineksella.

Anonyymi kirjoitti:

Keskipisteessä vallitseva paine olisi lämpötilasta aiheutuva JA gravitaatiosta aiheutuva. Se että juuri mittauspisteessä ei olisi gravitaatiota laisinkaan ei poista yläpuolisen ilmamassan aiheuttamaa painetta. Tuo yläpuolinen osuus putkesta kun olisi edelleen gravitaatiokentässä ja puristaisi allaan olevaa kaasua kokoon.

Kun mittauksen pitäisi kuitenkin perustua fysiikkaan niin jotta Maapallon keskipisteessä voisi olla kaasutilavuus olisi paineen siinä oltava sama kuin ympäröivän sulan tai kiinteän raudan hydrostaattinen paine. Hesarin artikkelissa vastaus tuohon:

https://www.hs.fi/tiede/art-2000004842989.html

Eli siis 350 GPa joka on 3,5 miljoonaa kertaa suurempi kuin ilmanpaine Maapallon pinnalla.

Voi tietenkin tehdä oletuksen että kuilu pysyy auki jollakin epäfysikaalisella voimalla ja että paineen aiheuttaisi vain kaasupatsas. Siinä tapauksessa paine olisi laskettava integroimalla kuilun koko mitalta gravitaation aiheuttama hydrostaattinen paine kaasulle jonka paikallinen lämpötila olisi aina sama mikä on ympäröivällä (sulalla) kiviaineksella.

Lue lisää

Lähtöpisteenä olisi Maapallon pinta. Mentäessä alaspäin metri kerrallaan tapahtuisi tämä:

- Ilman lämpötila kasvaisi sitä mukaa mitä alemmas mentäisiin. Tämä vähentää ilman tiheyttä ja siten yläpuolisen metrin paksuisen ilmakerroksen massaa.
- gravitaatio muuttuisi sen mukaa miten suuri osa Maapallon massasta olisi enää mittapisteen alapuolella. Aluksi gravitaatio kasvaisi mutta lähestyttäessä planeetan keskipistettä olisi gravitaatio nollassa. Tämä vaikuttaa yläpuolisen metrin ilmakerroksen massasta aiheutuvaan lisäpaineeseen, joka planeetan keskellä olisi varsin pitkällä matkalla lähes nollassa. Ylempien kerrosten aiheuttama paine ei katoaisi minnekään mutta paine olisi siis varsin vakio syvimmissä kerroksissa.
- Kemialliset muutokset: Ilman lämpötilan saavuttaesa noin 1500 asteen rajan on kaasun koostumus ilman sijaan typen oksideja, vapaata happea ja typpeä. Kemiallisten sidosten muutokset muuttavat kaasun tiheyttä. Jossakin 5000 asteen paikkeilla alkaa osa typpimolekyyleistäkin olla hajonneina yksittäisiksi typpiatomeiksi, jolloin kaasussa hiukkasten lukumäärä tilavuutta kohti kasvaa ja paineen pysyessä vakiona kaasun tiheys pienenee.

Tuosta siis summattaisiin (eli integroitaisiin) metri kerrallaan alaspäin mentäessä aina edellisen metrin paksuisen ilmakerroksen kerroksen massasta gravitaation vuoksi aiheutuva paine kunnes päästäisiin Maapallon keskipisteeseen. Jos kemian jättää huomioimatta niin taulukkolaskentaohjelmalla saisi aika helposti arvion "ilmanpaineelle" Maapallon keskipisteessä.

Tässä geoterminen gradientti eli lämpötila syvyyden funktiona karkeasti arvioituna:
https://openpress.usask.ca/app/uploads/sites/29/2018/03/geothermal_gradient.png

Hyvin karkeasti on Maapallon sisäosien tiheydet kerrosten mukaan eriteltynä tässä:
https://earthhow.com/density-of-earth/

Näistä saa laskettua sen, kuinka suuri osa pallon massasta on edelleen alapuolella kun siirrytään pintaa syvemmälle. Gravitaation voima muuttuu M(r)/r^2 jossa r^2 on etäisyys Maapallon keskipisteeseen ja M(r) se massa joka vielä on tarkastelupisteen kohdalle Maapallon keskipisteestä piirretyn pallokuoren alapuolella. Aluksi gravitaatio kasvaa kun mennään alaspäin, sillä yläpuolelle jäävä massa kasvaa hitaammin kuin mitä 1/r^2 kasvaa.

Kun Maapallon lämpötilaprofiilista ja tiheysprofiilista on jonkinasteinen tieto ja ilman ominaisuuksista suurissa lämpötiloissa ja paineissakin on tietoa niin ongelma olisi jollakin tarkkuudella ratkaistavissa.