Загадка земного ядра: откуда у нашей планеты магнитное поле

https://ria.ru/20190613/1555493880.html

Загадка земного ядра: откуда у нашей планеты магнитное поле

Загадка земного ядра: откуда у нашей планеты магнитное поле — РИА Новости, 13.06.2019

Загадка земного ядра: откуда у нашей планеты магнитное поле

Северный магнитный полюс продолжает смещаться с территории Канады в сторону архипелага Северная Земля со скоростью 55 километров в год. Ученые предполагают:… РИА Новости, 13.06.2019

2019-06-13T08:00

2019-06-13T08:00

2019-06-13T08:04

наука

наса

венера

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/154760/95/1547609587_0:103:3276:1946_1920x0_80_0_0_1802942d2e807a433ba5a2a21ef79391.jpg

МОСКВА, 13 июн — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Северный магнитный полюс продолжает смещаться с территории Канады в сторону архипелага Северная Земля со скоростью 55 километров в год. Ученые предполагают: готовится смена полюсов из-за волнений в жидкой части ядра планеты, недоступной прямым наблюдениям. Что именно там происходит, понять трудно, но есть много гипотез. Миссия к «железному миру»В 2022 году NASA собирается отправить аппарат к астероиду Психея, находящемуся между Марсом и Юпитером. Его называют железным миром. По отражению лучей с поверхности, по тому, как быстро она нагревается и остывает, ученые поняли, что это если не полностью, то по большей части металл. Не исключено, что именно оттуда к нам прилетают железные метеориты. Это происходит очень редко, всего известно не более двух сотен таких событий. Предполагается, что Психея — ядро планеты земной группы, которая лишилась внешних оболочек. Вместе с Землей и Венерой эта планета формировалась вблизи Солнца, но затем что-то случилось. Может, катастрофа, а может, всему виной повторные разогревы планетоземали — сгустков материи, из которых образуются планеты. Ученые непременно хотят попасть в «железный мир», и не только ради геологической разведки месторождений в интересах наших потомков. В первую очередь — чтобы вплотную исследовать аналог ядра Земли. Почему ядро железноеЯдро Земли — интереснейший объект. Его состав и температура отражаются на вышележащих слоях и атмосфере. Ядро — источник магнитного поля, благодаря которому возникла жизнь. Там же — ключ к тайне образования планет земной группы. Недра Земли исследуют с помощью сейсмических волн и моделирования. Грубо говоря, планета состоит из верхней оболочки — коры, мантии и ядра. О том, что ядро — железное, свидетельствует несколько фактов. У Земли собственное магнитное поле, словно диполь вставлен по оси вращения. Мантия не может генерировать такое поле, она слишком слабо проводит электрический ток. Согласно модели геодинамо на это способна только проводящая жидкость. Значит, часть ядра — жидкая. Железо — один из самых распространенных элементов в Солнечной системе. Это подтверждается его обилием в метеоритах. Во внешней части ядра не проходят упругие S-волны, значит, она жидкая. Внутренняя часть ядра радиусом примерно 1221 километр слабо распространяет S-волны — соответственно, она либо твердая, либо в состоянии, симулирующем твердость. Граница двух слоев в ядре довольно четкая, как и между ядром и нижней мантией. Считается, что ядро железное, с небольшими примесями никеля (на это указывает состав железных метеоритов), кремния, сульфидов и кислорода. Некоторые особенности прохождения сейсмоволн говорят о том, что внутреннее твердое ядро вращается слегка быстрее, чем мантия и кора, примерно на 0,15 градуса в год. Когда и как образовалось ядро Земли? Каково в нем соотношение химических элементов? Почему оно не однородное? Какая там температура? Где источник энергии? И главное, почему ядро вообще сформировалось внутри планеты? По каждому из этих и множеству других вопросов есть немало гипотез.Кому из близнецов повезлоВенеру считают близнецом Земли — она лишь немного меньше по массе и размерам. Но нынешние условия на ее поверхности совершенно другие. У Земли есть собственное магнитное поле, атмосфера и биосфера.У Венеры из этого списка — только ядовитая атмосфера с облаками из серной кислоты. Следов магнитного поля нет и в геологическом прошлом, хотя они могли и исчезнуть. Вероятно, все дело в происхождении близнецов. Венера и Земля образовались в одной части газопылевой туманности, окружавшей Солнце. Зародыши планет увеличивались, притягивая к себе все больше материала. Когда масса стала критической, начались разогрев, плавление. Вещество разделялось на фракции: тяжелые элементы оседали внутри, легкие поднимались наверх. Как полагают ученые из Германии, Японии и Франции, расслоение таких тел, как Земля, идет равномерно и стабильно, каждый слой — однородный. Чтобы ядро получилось двухслойное и неоднородное, где-то ближе к концу процесса планета должна была испытать очень сильный удар другого массивного тела. Часть вещества «пришельца» осталась в недрах Земли, часть была выбита на орбиту, где затем образовалась Луна. От удара внутренности планеты перемешались, и это привело к частичному плавлению ядра.А вот эволюция Венеры прошла гладко, без ЧП космического масштаба. Расслоение благополучно завершилось с образованием твердого железного ядра, неспособного генерировать магнитное поле. Есть и другая гипотеза: спонтанная кристаллизация железного расплава. Однако для этого ему нужно остыть до тысячи Кельвинов, что невозможно. Значит, зародыши кристаллизации проникли извне, сделали вывод ученые из США. Например, из нижней мантии. Это крупные куски железа размером десятки и сотни метров. Откуда им там взяться — большой вопрос.Один из ответов лежит на поверхности Земли в виде древних железистых кварцитов. Возможно, более трех миллиардов лет назад из этих пород сложилось дно океанов. Из-за движения плит оно погрузилось в мантию и оттуда — в ядро.Создание магнитного щитаСоотношение радиоактивных изотопов свинца указывает на возраст ядра: порядка четырех с половиной миллиардов лет. Когда возникло магнитное поле, неизвестно. Его следы встречаются уже в самых древних горных породах Земли возрастом 3,5 миллиарда лет. В соответствии с моделью геодинамо для магнитного поля Земли нужна проводящая жидкость, вращение которой сопровождается перемешиванием. Проблема в том, что магнитное поле у быстро вращающихся жидкостей рано или поздно затухает. Судя по геологическим данным, на видимом нам отрезке времени интенсивность магнитного поля Земли не менялась. Должен быть какой-то постоянный мощный источник энергии.На эту роль есть два кандидата. Температурная конвекция, возможная, если внутреннее ядро горячее внешнего, и композиционная конвекция, то есть перемещение элементов из одной части в другую. Это означает, что твердая часть ядра увеличивается. Но бояться полного застывания не стоит. На это понадобится не один миллиард лет.

https://ria.ru/20180820/1526749995.html

https://ria.ru/20190415/1552557085.html

https://ria.ru/20180322/1516957617.html

https://ria.ru/20190129/1550035242.html

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/154760/95/1547609587_273:0:3004:2048_1920x0_80_0_0_9f56f605b2d18ef61f2b25095694cb36.jpg

1920

1920

true

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

наса, венера

Наука, НАСА, Венера

МОСКВА, 13 июн — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Северный магнитный полюс продолжает смещаться с территории Канады в сторону архипелага Северная Земля со скоростью 55 километров в год. Ученые предполагают: готовится смена полюсов из-за волнений в жидкой части ядра планеты, недоступной прямым наблюдениям. Что именно там происходит, понять трудно, но есть много гипотез.

Миссия к «железному миру»

В 2022 году NASA собирается отправить аппарат к астероиду Психея, находящемуся между Марсом и Юпитером. Его называют железным миром.

По отражению лучей с поверхности, по тому, как быстро она нагревается и остывает, ученые поняли, что это если не полностью, то по большей части металл. Не исключено, что именно оттуда к нам прилетают железные метеориты. Это происходит очень редко, всего известно не более двух сотен таких событий.

Предполагается, что Психея — ядро планеты земной группы, которая лишилась внешних оболочек. Вместе с Землей и Венерой эта планета формировалась вблизи Солнца, но затем что-то случилось. Может, катастрофа, а может, всему виной повторные разогревы планетоземали — сгустков материи, из которых образуются планеты.

Ученые непременно хотят попасть в «железный мир», и не только ради геологической разведки месторождений в интересах наших потомков. В первую очередь — чтобы вплотную исследовать аналог ядра Земли.

20 августа 2018, 08:00Наука

Алмазное дно: обнаружен сверхглубокий источник драгоценных минералов

Почему ядро железное

Ядро Земли — интереснейший объект. Его состав и температура отражаются на вышележащих слоях и атмосфере. Ядро — источник магнитного поля, благодаря которому возникла жизнь. Там же — ключ к тайне образования планет земной группы.

Недра Земли исследуют с помощью сейсмических волн и моделирования. Грубо говоря, планета состоит из верхней оболочки — коры, мантии и ядра.

О том, что ядро — железное, свидетельствует несколько фактов. У Земли собственное магнитное поле, словно диполь вставлен по оси вращения. Мантия не может генерировать такое поле, она слишком слабо проводит электрический ток. Согласно модели геодинамо на это способна только проводящая жидкость. Значит, часть ядра — жидкая. Железо — один из самых распространенных элементов в Солнечной системе. Это подтверждается его обилием в метеоритах.

Во внешней части ядра не проходят упругие S-волны, значит, она жидкая. Внутренняя часть ядра радиусом примерно 1221 километр слабо распространяет S-волны — соответственно, она либо твердая, либо в состоянии, симулирующем твердость. Граница двух слоев в ядре довольно четкая, как и между ядром и нижней мантией.

Считается, что ядро железное, с небольшими примесями никеля (на это указывает состав железных метеоритов), кремния, сульфидов и кислорода.

Некоторые особенности прохождения сейсмоволн говорят о том, что внутреннее твердое ядро вращается слегка быстрее, чем мантия и кора, примерно на 0,15 градуса в год.

Когда и как образовалось ядро Земли? Каково в нем соотношение химических элементов? Почему оно не однородное? Какая там температура? Где источник энергии? И главное, почему ядро вообще сформировалось внутри планеты? По каждому из этих и множеству других вопросов есть немало гипотез.

15 апреля 2019, 08:00Наука

«Садиться туда — наверняка катастрофа». Чем опасна экспедиция на Венеру

Кому из близнецов повезло

Венеру считают близнецом Земли — она лишь немного меньше по массе и размерам. Но нынешние условия на ее поверхности совершенно другие. У Земли есть собственное магнитное поле, атмосфера и биосфера.

У Венеры из этого списка — только ядовитая атмосфера с облаками из серной кислоты. Следов магнитного поля нет и в геологическом прошлом, хотя они могли и исчезнуть. Вероятно, все дело в происхождении близнецов.

Венера и Земля образовались в одной части газопылевой туманности, окружавшей Солнце. Зародыши планет увеличивались, притягивая к себе все больше материала. Когда масса стала критической, начались разогрев, плавление. Вещество разделялось на фракции: тяжелые элементы оседали внутри, легкие поднимались наверх.

Как полагают ученые из Германии, Японии и Франции, расслоение таких тел, как Земля, идет равномерно и стабильно, каждый слой — однородный. Чтобы ядро получилось двухслойное и неоднородное, где-то ближе к концу процесса планета должна была испытать очень сильный удар другого массивного тела. Часть вещества «пришельца» осталась в недрах Земли, часть была выбита на орбиту, где затем образовалась Луна. От удара внутренности планеты перемешались, и это привело к частичному плавлению ядра.

22 марта 2018, 08:00Наука

Почему Луна не из чугуна? Ученые спорят о происхождении спутника Земли

А вот эволюция Венеры прошла гладко, без ЧП космического масштаба. Расслоение благополучно завершилось с образованием твердого железного ядра, неспособного генерировать магнитное поле.

Есть и другая гипотеза: спонтанная кристаллизация железного расплава. Однако для этого ему нужно остыть до тысячи Кельвинов, что невозможно.

Значит, зародыши кристаллизации проникли извне, сделали вывод ученые из США. Например, из нижней мантии. Это крупные куски железа размером десятки и сотни метров. Откуда им там взяться — большой вопрос.

Один из ответов лежит на поверхности Земли в виде древних железистых кварцитов. Возможно, более трех миллиардов лет назад из этих пород сложилось дно океанов. Из-за движения плит оно погрузилось в мантию и оттуда — в ядро.

© Иллюстрация РИА Новости . Алина Полянина, NASAБолее четырех миллиардов лет назад Земля столкнулась с массивным космическим телом. В результате удара ее формирующееся ядро перемешалось, в нем выделилась жидкая внешняя часть, и это привело к возникновению магнитного поля. Ударом выбило часть вещества Земли, из которого возникла Луна

© Иллюстрация РИА Новости . Алина Полянина, NASA

Более четырех миллиардов лет назад Земля столкнулась с массивным космическим телом. В результате удара ее формирующееся ядро перемешалось, в нем выделилась жидкая внешняя часть, и это привело к возникновению магнитного поля. Ударом выбило часть вещества Земли, из которого возникла Луна

Создание магнитного щита

Соотношение радиоактивных изотопов свинца указывает на возраст ядра: порядка четырех с половиной миллиардов лет. Когда возникло магнитное поле, неизвестно. Его следы встречаются уже в самых древних горных породах Земли возрастом 3,5 миллиарда лет.

В соответствии с моделью геодинамо для магнитного поля Земли нужна проводящая жидкость, вращение которой сопровождается перемешиванием.

Проблема в том, что магнитное поле у быстро вращающихся жидкостей рано или поздно затухает. Судя по геологическим данным, на видимом нам отрезке времени интенсивность магнитного поля Земли не менялась. Должен быть какой-то постоянный мощный источник энергии.

На эту роль есть два кандидата. Температурная конвекция, возможная, если внутреннее ядро горячее внешнего, и композиционная конвекция, то есть перемещение элементов из одной части в другую. Это означает, что твердая часть ядра увеличивается. Но бояться полного застывания не стоит. На это понадобится не один миллиард лет.

29 января 2019, 08:00Наука

Магнитный полюс Земли стремится в Россию. Что это значит для нас?

Магнитное поле Земли, глобальные проблемы человечества, космическая радиация, когда случится конец света

Симптомы тревожного открытия

В июне 2022 года учёные из Университета Южной Калифорнии (USC) после нескольких замеров установили, что скорость вращения Земли и её внутреннего ядра не только различаются, но у внутреннего ядра она то возрастает, то замедляется. После замедления, случившегося в 90-х, будто бы ознаменовав начало нового тысячелетия, ядро начало стремительно разгоняться. Новость обеспокоила научную общественность. Здесь нужно сделать пояснения, зачем вообще изучать это ядро.

На первый взгляд, земные недра — что-то не менее далёкое от человечества, чем Луна. Есть ядро, мантия, земная кора — об этом рассказывали в школе. Исследованием недр занимаются специальные учёные, ну и пусть себе занимаются. Тем не менее от ядра напрямую зависит жизнь на Земле, и совсем не случайно лучшие умы бьются над разгадкой его тайны, если угодно — кода. Добраться до центра Земли в самом прямом смысле этого слова пытаются с XIX века, начав рыть Бингем-Каньон в США и докопались до глубины в 1,2 километра. Ещё одно самое глубокое рукотворное место, куда может спуститься человек, — золотодобывающая шахта Тау-Тона в Южной Африке. Её глубина составляет 3,9 километра. Однако, по словам экспертов, все эти глубины — не более чем царапинки на яичной скорлупе и до «желтка» ещё никто не добрался.

Крики из недр Земли: Зачем учёные экстренно запечатали Кольскую сверхглубокую скважину

Тайна ядра Земли

В середине XX века сразу в двух сверхдержавах — США и СССР — стартовали программы по экстремальному освоению недр. Своеобразная антикосмическая программа. В эти проекты вкладывались колоссальные средства, миллиарды, и в конце концов СССР оставил Америку далеко позади. В начале 60-х СССР запустил первую в мире комплексную научно-техническую программу по изучению недр Земли. Тогда и родился проект Кольской сверхглубокой, к которому привлекли 16 научно-исследовательских институтов.

Буровая установка Уралмаш-15000. Фото © ТАСС / Семён Майстерман

Нашли точку на Балтийском щите, через которую кратчайшим путём можно докопаться до ядра. Но что-то пошло не так — за 19 лет углубились на 12 километров, угробили кучу техники, привлекли внимание сектантов, считавших, что советские люди докопались до логова дьявола (в скважине действительно происходило нечто странное). В итоге попали в Книгу рекордов Гиннесса, проект закрыли, а рабочим ещё много лет выплачивали зарплату по специальной программе. На сегодняшний день это самая глубокая скважина в мире, она запаяна и является памятником человеческим амбициям.

Ни до каких особых тайн не докопались, кроме того, что на глубине в 5 километров залегает лунный грунт и что температура стремительно растёт пропорционально погружению. Параллельно исследования недр велись другим способом — нехирургическим и принёсшим больше результата. Да и если докопаться до ядра, что пока невозможно в принципе, нет такого материала, который можно было опустить в самое пекло и зафиксировать данные.

Отзывы об исследовании ядра

Какую роль выполняет ядро Земли, имеющее, кстати, собственные ядра (там структура позамысловатее, чем у матрёшки)? Оно продуцирует 90% всего электромагнитного поля. Именно электромагнитное поле защищает Землю от солнечного ветра и космической радиации. Стоит ему ослабеть, как будет уничтожена вся атмосфера, а человечество вымрет. Именно поэтому на Марсе невозможно жить: электромагнитное поле Красной планеты слишком слабое, чтобы защитить жизнь. Теперь становится ясно, зачем учёным изучать ядро Земли. С определённой цикличностью меняются все его характеристики — размер ядра, плотность, температура и скорость. Вероятно, что все они влияют на интенсивность магнитного поля, а значит, в ближайшей перспективе — на самочувствие людей, а в отдалённой — на жизнь в принципе.

Обложка © Shutterstock

Различия в скорости вращения нашей планеты и механизмах движения ядра Земли зафиксировали ещё во время ядерных испытаний в 1969–1974 годы прошлого века. Тогда США и СССР вовсю тестировали ядерное оружие. Американские сейсмологи фиксировали все данные, в том числе — резонанс от взрывов, уходящий в недра Земли. Во время одного из ядерных испытаний на Новой Земле (там работал СССР, США — на острове Амчитка), земное ядро неожиданно «отбило пас» — волна от взрыва вернулась назад. Военный сейсмограф LASA, установленный в штате Монтана, зафиксировал резонанс, и с этого момента учёные получили возможность в режиме реального времени получать информацию о скорости вращения ядра.

Выяснилось, что с 1969 по 1971 год ядро вращалось медленнее, чем поверхность Земли, а в 1971–1974 годах — быстрее поверхности. В 90-х, как уже было сказано, ядро снова замедлилось, а в 2000-х ускорилось и продолжает разгоняться. Учёным пока не ясно, чем вызваны такие колебания, но, по одной из версий, причина может быть либо эволюционного характера, либо техногенного (нужно быть наивным, чтобы поверить в то, что испытание ядерного оружия проходит без последствий). Причина также может носить смешанный характер, тем более что человек со всеми его технологиями — часть эволюции.

Очень странные дела: Недавно обнаруженная под Китаем гигантская воронка всерьёз встревожила учёных

Сколько времени осталось до катастрофы

В июне 2022 года калифорнийские учёные выяснили, что длина суток на Земле меняется плюс-минус 0,2 секунды каждые шесть лет именно из-за ускорения скорости вращения ядра. Сейчас они пытаются выяснить, какие ещё последствия может нести за собой ускорение ядра и замедлится ли оно когда-нибудь. Для этого проводят дополнительные сейсмические замеры.

Электромагнитное поле Земли. Фото © Shutterstock

В этой истории есть подводные камни. В конце 90-х доцент из Университета Лидса Фил Ливермор удивился, когда трио спутников Swarm зафиксировало признаки стремительно движущейся реки расплавленного металла во внешнем ядре Земли. Находится она под Сибирью, а движется в сторону Европы. И этот поток тоже ускоряется и к тому же расширяется — с 2000 года его ширина увеличилась до 420 километров. В год он продвигается на 45 километров, и это быстрее, чем типичная скорость ядра Земли, и в тысячи раз быстрее скорости движения тектонических плит. Ответить на вопрос, почему поток ускоряется, учёные также не могут. Вместе с этим скорость дрейфа Северного магнитного полюса за последние 20 лет увеличилась почти в четыре раза и составила 55 километров в год. Одновременно сильно ослабевает планетарное магнитное поле, о котором уже говорилось.

Интересно, что некоторые необратимые изменения почти синхронно произошли на Марсе, Солнце, Луне, Юпитере. Учёные считают, что, даже не выяснив до конца механику вращения ядра Земли, можно сделать выводы о глубинной связи между происходящими процессами. Некоторые обращают внимание на то, что каждые 12 000 лет Земля попадает в зону действия повышенного космического излучения, которое влияет на ядро планеты, дестабилизируя его. Так, 12 800 лет назад случилась одна из крупнейших катастроф, погубившая множество древних видов животных и растений, уничтожившая большую часть человечества (под корень была испепелена культура кловис, доминировавшая в Северной Америке) и сильно изменившая ландшафт. Интересно, что корни легенды об Атлантиде и библейском потопе, по мнению некоторых исследователей, идут именно оттуда.

А сейчас нужно сделать глубокий вдох и выдохнуть. Да, уже сейчас мы можем наблюдать за стремительным изменением климата, катастрофическими цунами и торнадо, возникновением новых болезней, и возможно, что это всё — только предвестие грядущей катастрофы. В 2021 году произошла череда катаклизмов: лесные пожары в Якутии, землетрясение на Гаити, наводнения в Сочи, Крыму и Европе, извержение вулкана Кумбре-Вьеха на Канарах, таяние ледников Гренландии, засуха в Колорадо.

Ясно также, что ядро напрямую связано не только с земными процессами, но и с космическими. И если магнитное поле Земли перестанет защищать людей от космической радиации, Земля станет подобна Марсу.

Тайна горячей равнины: Случайно найденный под Сибирью океан с кипящей водой не на шутку встревожил учёных

Фото © Shutterstock

Можно ли считать ядро Земли опасным?

Да, но только из-за деятельности человека

Да, оно опасно само по себе

Нет, не стоит считать, что оно опасно

Евгений Жуков

• Статьи
• планетаземля
• Природа
• Наука и Технологии

Комментариев: 1

Для комментирования авторизуйтесь!

Что такое ядро ​​в операционной системе и какие бывают типы ядра?

Ядро — это компьютерная программа, которая является сердцем и ядром операционной системы. Поскольку операционная система контролирует систему, ядро ​​также контролирует все в системе. Это самая важная часть операционной системы. Всякий раз, когда система запускается, ядро ​​​​является первой программой, которая загружается после загрузчика, потому что ядро ​​​​должно обрабатывать остальную часть системы для операционной системы. Ядро остается в памяти до завершения работы операционной системы.

Ядро отвечает за низкоуровневые задачи, такие как управление дисками, управление памятью, управление задачами и т. д. Оно обеспечивает интерфейс между пользователем и аппаратными компонентами системы. Когда процесс делает запрос к ядру, он называется системным вызовом.

Ядро снабжено защищенным пространством ядра, которое представляет собой отдельную область памяти, и эта область недоступна для других прикладных программ. Таким образом, код ядра загружается в это защищенное пространство ядра. Помимо этого, память, используемая другими приложениями, называется пользовательским пространством. Поскольку это два разных пространства в памяти, связь между ними немного медленнее.

Функции ядра

Ниже приведены функции ядра:

• Доступ к ресурсам компьютера: Ядро может получать доступ к различным ресурсам компьютера, таким как процессор, устройства ввода-вывода и другие ресурсы. Он действует как мост между пользователем и ресурсами системы.
• Управление ресурсами: Обязанностью ядра является разделение ресурсов между различными процессами таким образом, чтобы каждый процесс имел одинаковый доступ к ресурсам.
• Управление памятью: Каждому процессу требуется определенный объем памяти. Таким образом, память должна быть выделена и освобождена для его выполнения. Все это управление памятью осуществляется ядром.
• Управление устройствами: Периферийные устройства, подключенные к системе, используются процессами. Таким образом, распределением этих устройств управляет ядро.

Режим ядра и режим пользователя

Существуют определенные инструкции, которые должны выполняться только ядром. Таким образом, ЦП выполняет эти инструкции только в режиме ядра. Например, управление памятью должно выполняться только в режиме ядра. В пользовательском режиме ЦП выполняет процессы, заданные пользователем в пользовательском пространстве.

Типы ядра

Обычно существует пять типов ядра. Это:

1. Монолитные ядра

Монолитные ядра — это ядра, в которых пользовательские службы и службы ядра реализованы в одном и том же пространстве памяти, т. е. в этом случае не используется разная память для пользовательских служб и служб ядра. При этом размер ядра увеличивается, а это, в свою очередь, увеличивает размер операционной системы. Поскольку нет отдельного пространства пользователя и пространства ядра, выполнение процесса будет быстрее в монолитных ядрах.

Преимущества:

• Обеспечивает планирование ЦП, планирование памяти, управление файлами только через системные вызовы.
• Процесс выполняется быстро, потому что нет отдельного пространства памяти для пользователя и ядра.

Недостатки:

• Если какая-либо служба дает сбой, то это приводит к сбою системы.
• Если необходимо добавить новые службы, необходимо изменить всю операционную систему.

2. Микроядро

Микроядро отличается от монолитного ядра тем, что в микроядре пользовательские службы и службы ядра реализованы в разных пространствах, т. е. мы используем пространство пользователя и пространство ядра в случае микроядер. Поскольку мы используем пространство пользователя и пространство ядра отдельно, это уменьшает размер ядра, а это, в свою очередь, уменьшает размер операционной системы.

Поскольку мы используем разные пространства для пользовательских служб и службы ядра, связь между приложением и службами осуществляется с помощью разбора сообщений, что, в свою очередь, снижает скорость выполнения.

Преимущества:

• Если необходимо добавить новые услуги, их можно легко добавить.

Недостатки:

• Поскольку мы используем пространство пользователя и пространство ядра отдельно, связь между ними может сократить общее время выполнения.

3. Гибридное ядро ​​

Гибридное ядро ​​представляет собой комбинацию монолитного ядра и микроядра. Он использует скорость монолитного ядра и модульность микроядра.

Гибридные ядра — это микроядра, которые имеют некоторый «несущественный» код в пространстве ядра, чтобы код выполнялся быстрее, чем в пользовательском пространстве. Таким образом, некоторые службы, такие как сетевой стек или файловая система, запускаются в пространстве ядра, чтобы снизить нагрузку на производительность, но, тем не менее, код ядра выполняется как серверы в пользовательском пространстве.

4. Nanokernel

В Nanokrnel, как следует из названия, весь код ядра очень мал, т.е. код, выполняющийся в привилегированном режиме оборудования, очень мал. Термин «наноядро» используется для описания ядра, которое поддерживает разрешение часов в наносекундах.

5. Exokernel

Exokernel — это ядро ​​операционной системы, разработанное параллельно MIT и группой распределенных операционных систем. Здесь, в этом типе ядра, защита ресурсов отделена от управления, и это, в свою очередь, позволяет нам выполнять настройку для конкретного приложения.

В Exokernel идея не в том, чтобы реализовать все абстракции. Но идея состоит в том, чтобы наложить как можно меньше абстракций, и при этом абстракция должна использоваться только тогда, когда это необходимо. Таким образом, в Exokernel не будет силовой абстракции, и это особенность, которая отличает его от монолитного ядра и микроядра. Но недостатком этого является сложная конструкция. Конструкция Exokernel очень сложна.

Вот и все для этого блога. Надеюсь, вам понравился этот блог.

Поделитесь этим блогом с друзьями, чтобы распространять информацию. Посетите наш канал YouTube для получения дополнительной информации. Вы можете прочитать больше блогов здесь.

Продолжайте учиться 🙂

Team AfterAcademy!

Ядро в операционной системе — GeeksforGeeks

Ядро является центральным компонентом операционной системы, который управляет работой компьютера и оборудования. Он в основном управляет операциями с памятью и процессорным временем. Это основной компонент операционной системы. Ядро действует как мост между приложениями и обработкой данных, выполняемой на аппаратном уровне с использованием межпроцессного взаимодействия и системных вызовов.

Ядро сначала загружается в память при загрузке операционной системы и остается в памяти до следующего закрытия операционной системы. Он отвечает за различные задачи, такие как управление дисками, управление задачами и управление памятью.

Он решает, какой процесс должен быть выделен процессору для выполнения и какой процесс должен быть сохранен в основной памяти для выполнения. В основном он действует как интерфейс между пользовательскими приложениями и оборудованием. Основной целью ядра является управление связью между программным обеспечением, т. е. приложениями пользовательского уровня, и оборудованием, т. е. процессором и дисковой памятью.

Цели ядра:  
 

• Установить связь между приложением пользовательского уровня и оборудованием.

   

• Для определения состояния входящих процессов.

   

• Для контроля управления дисками.

   

• Для контроля управления памятью.
   

• Для контроля управления задачами.

   

Типы ядра :  

1. Монолитное ядро ​​ –  
Это один из типов ядра, в котором все службы операционной системы работают в пространстве ядра. Он имеет зависимости между компонентами системы. Он имеет огромные строки кода, который является сложным.

Пример:  
 

 Unix, Linux, Open VMS, XTS-400 и т. д. 
   
  
  Недостаток :    
 Зависимости между системным компонентом и строками кода исчисляются миллионами. 
   
 
  
  2. 
   Micro Kernel   –    
 Это типы ядра, которые имеют минималистский подход. Он имеет виртуальную память и планирование потоков.  Он более стабилен с меньшим количеством служб в пространстве ядра. Это помещает отдых в пользовательское пространство. 
 
  Пример:   
  
 
 Mach, L4, AmigaOS, Minix, K42 и т. д. 
   
  
  Недостаток :    
 Много системных вызовов и переключений контекста. 
   
 
  
  3. Гибридное ядро ​​—    
 Комбинация монолитного ядра и микроядра. Он имеет скорость и дизайн монолитного ядра, а также модульность и стабильность микроядра. 
  
  Пример:    
   
 
 Windows NT, Netware, BeOS и т. д. 
  
  Преимущество:    
 Он сочетает в себе монолитное ядро ​​и микроядро.
  
  Недостаток :    
 Все еще похоже на монолитное ядро.
  
  4. Exo Kernel –    
 Это тип ядра, который следует сквозному принципу. Он имеет наименьшее количество аппаратных абстракций.