Що земля всередині? Внутрішня структура та склад нашої планети

Радіус нашої планети перевищує 12 700 км, але найглибший добре, який людство вдалося свердлити (колосно-глибока свердловина), має глибину лише 12,2 км, тобто в тисячу разів менше. Вчені мають меншу інформацію про глибину землі, ніж далеко космос. Однак це не заважає їм будувати свої теорії про свою структуру. Які шари землі?

Методи дослідження структури Землі

Обсяг планети можна розрахувати, знаючи його радіус. Його маса може бути розрахована на основі кількості гравітації, орбіти Землі та її взаємодії з іншими небесними тілами. Знаючи об`єм і масу, ви можете оцінити щільність земної кулі, яка виявляється 5515 кг / куб. М. У той же час середня щільність речовини на поверхні планети значно нижча (3000 кг / куб. м), тому ви можете припустити значне збільшення цього показника на великих глибинах.

Вчені, аналізуючи структуру Землі, покладаються на ці наукові експерименти, протягом яких умов імітуються в центрі планети (високий тиск і щільність). Отже, щільність заліза при тиску мільйон атмосфер збільшується в 1,3 рази через коротше розташування атомів у кристалічній решітці.

Іншим джерелом інформації про структуру планети є аналіз сейсмічних хвиль під час землетрусів. У 1909 році геофізичний мочоровичич виявив, що під неглибокими землетрусами, а не один, а декілька акустичних сигналів, що дозволило припустити існування гострої межі між корою та мантією, відома як поверхня мочоровича.

Під час вивержень вулканів з глибини землі на поверхні цінні зразки матеріалу падають на поверхню. Нарешті, навіть дослідження інших планет Групи Землі (Меркурій, Венера, Марс) допомагають краще зрозуміти процеси, що проходять у нашій глибині, тому що ці планети та Земля утворюються внаслідок аналогічних процесів.

Загальна структура землі

Верхній шар планети називається земною корою. Його товщина коливається від 5 до 35 км, а під океанами це значно тонше. Є оцінки, згідно з якими його товщина може досягати до 70 км. Під ним верхня мантія, яка поширюється на глибину 60 км. Нижня частина мантії приходить до 2890 км. Окремо геофізика виділяється шар, згаданий як астеносфера (100-200 км).

Під мантією є ядро. Вона ділиться на зовнішню рідку частину (до глибини 5150 км) і внутрішню тверду речовину.

Земна кора

Вважається, що Венера і Марс (але не ртуть) також має верхній шар кори, подібний до земного. Однак існує два типи кору на Землі: континентальний і океанічний. Континентальна кора є значно більш давньою, вік своїх порід може досягти мільярдів років. Вона складається з трьох шарів. Верхня форма утворюється гірськими порід, середнім гранітами та так званими Гнієм, а грануліти та подібні породи розташовані внизу.

Кора океану постійно оновлюється. Він утворюється в центрах сучасних океанів у місцях, які називаються середніми та океанічними хребтами. Переміщення звідти в різних напрямках, він зникає у зон під вильотом, розчиняючи в мантію. Вік океанічної кори не перевищує 140-150 мільйонів років. Крім того, його товщина значно нижча і, за деякими оцінками, становить 5-10 км. Ось чому перша спроба заглушити земну кори взяв 1961-1966 рр. У Тихому океані (проект "Мохол").

Цікаво, що більша частина земної кори утворює невелику кількість елементів. Найбільш поширеними є:

• кисень (49%);
• кремній (26%);
• алюміній (7,5%);
• залізо (4,2%);
• кальцій (3,25%);
• натрію (2,4%);
• калій (2,35%);
• Магній (2,35%)
• водень (1%).

Решта елементів загальна сума становить приблизно 1% речовини земної кори.

Мантія

Вважається, що в деяких місцях мантія лежить на глибині лише 30 км, але вона все ще не змогла досягти. Кордон між мантією та корою називається поверхнею мочоровича. Він записує різке збільшення швидкості сейсмічних хвиль, а також має бути однакове різке збільшення щільності речовини.

Мантія ділиться на верхню і нижню. Кордон між ними відбувається на глибині 410-670 км і носить назву голіцинського шару. Вона має структурну реструктуризацію речовини мантії.

Мантія знаходиться в рідкому сукупному стані, але це не означає, що це виглядає як вода. Вона має величезну в`язкість, в квадрилліона часів більше, ніж в`язкість піску. На мантії, що розтягується до глибини 2900 км, складають близько 80% обсягу земної кулі. Він також відрізняється від земної кори з хімічним складом. Частка алюмінію в ньому нижче, а магній значно вище. Основними елементами в ньому є:

• кисень (44,8%);
• кремній (21,5%);
• магній (22,8%);
• залізо (5,8%);
• кальцій (2,3%);
• Алюміній (2,2%).

У верхній мантії виділяється шар астеносфери, який є більш пластичним, ніж решта мантії. Також у ньому нижче швидкості розподілу сейсмічних хвиль та вищої електропровідності. Саме в тому, що літосферні тарілки земної кори виникає, що іноді викликає землетрус. За різними оцінками, астеносфера може почати з глибин близько 50 км і досягти позначки 350 км.

Ядро землі

Існування ядра була доведена в 1897 році. Честь цього відкриття належить Йоганна Вікурта. Вона складається з ядра двох шарів - рідких зовнішніх і твердих внутрішніх, але в 2015 році. Геолог Сяодун Сонце обґрунтовано версію, що третій шар можна виділити у зовнішньому ядрі.

У зовнішньому ядрі температура коливається від 4400 ° С на глибині 2900 км до 6100 ° С на глибині 5150 км. Це відбувається у вихрових електричних струмах, що призводить до утворення магнітного поля на Землі, що виникає через ефект, відомий як геодінамо.

У внутрішньому ядрі тиск може досягати 375 ГПа, тому речовина просто не може стати рідиною, незважаючи на величезну температуру 6400 °. Ця частина структури планети відбулася не відразу, а 2 мільярди (за деякими оцінками, лише 500 мільйонів) років тому. Це пов`язано з поступовим охолодженням Землі. З часом внутрішнє ядро ​​збільшується за розміром.

Хімічний склад ядра дуже відрізняється від мантії. Близько 85% його маси припадає на залізо, 6% - на кремній, ще 5% - на нікель. Це зразкові фігури, оскільки точний склад неймовірно важко визначити. Цілком можливо, що існують значні частки, кисень, вуглець, фосфор та водень у ядрі.

Як утворилася така складна земна структура?

Передбачається, що земля була сформована з різних протопланет, які через силу гравітації поступово привернула один одного. Спочатку вона була повністю рідина. У цьому випадку були проведені процеси, характерні для рідини - важкі елементи були занурені глибше, і легше піднявся на поверхню. Тому близько 10 мільйонів років утворився залізна ядро ​​Землі. Існує версія, яка раніше була набагато більше радіоактивних металів, але вони розпалися з часом. Після закінчення активної фази утворення планети, земля почала повільно охолоджуватися, внаслідок чого верхній шар був вимкнений, а земна кора була утворена.