Има вътрешни и външни обвивки, които взаимодействат помежду си.

Вътрешното устройство на Земята

За изследване на вътрешния строеж на Земята се използва сондиране на свръхдълбоки кладенци (най-дълбоката Кола - 11 000 м. е преминала по-малко от 1/400 от радиуса на земята). Но по-голямата част от информацията за структурата на Земята е получена чрез сеизмичния метод. Въз основа на данните, получени с тези методи, е създаден общ модел на устройството на Земята.

Ядрото на Земята се намира в центъра на планетата - (R = 3500 км) вероятно се състои от желязо с примес на по-леки елементи. Има хипотеза, че ядрото се състои от водород, който при високи нива може да премине в метално състояние. Външният слой на ядрото е течно, разтопено състояние; вътрешното ядро ​​с радиус 1250 km е твърдо. Температурата в центъра на ядрото, очевидно, е до 5 - 6 хиляди градуса.

Ядрото е заобиколено от черупка - мантията. Мантията е с дебелина до 2900 km, обемът е 83% от обема на планетата. Състои се от тежки минерали, богати на магнезий и желязо. Въпреки високата температура (над 2000?), по-голямата част от веществото на мантията е в твърдо кристално състояние поради огромното налягане. Горната мантия на дълбочина от 50 до 200 km има подвижен слой, наречен астеносфера (слаба сфера). Характеризира се с висока пластичност, поради мекотата на образуващата я субстанция. Именно с този слой са свързани други важни процеси на Земята. Дебелината му е 200-250 km. Веществото на астеносферата, проникващо в земната кора и изливащо се на повърхността, се нарича магма.

Земната кора е твърда слоеста външна обвивка на Земята с дебелина от 5 km под океаните до 70 km под планинските структури на континентите.

• Континентален (континентален)
• Океански

Континенталната кора е по-дебела и по-сложна. Има 3 слоя:

• Седиментни (10-15 km, предимно седиментни)
• Гранит (5-15 км., скалите на този слой са предимно метаморфни, свойствата им са близки до гранита)
• Балсат (10-35 км., скалите на този слой са магмени)

Океанската кора е по-тежка, в нея няма гранитен слой, седиментният слой е сравнително тънък, предимно балсатов.

В зоните на преход от континента към океана земната кора има преходен характер.

Земната кора и горната част на мантията образуват черупка, която се нарича (от гръцки литос - камък). Литосферата е твърда обвивка на Земята, включваща земната кора и горния слой на мантията, лежаща върху горещата астеносфера. Дебелината на литосферата е средно 70–250 km, от които 5–70 km се падат на земната кора. Литосферата не е непрекъсната обвивка, тя е разделена на гигантски разломи. Повечето плочи включват както континентална, така и океанска кора. Има 13 литосферни плочи. Но най-големите са: американски, африкански, индо-австралийски, тихоокеански.

Под влияние на процесите, протичащи в земните недра, литосферата извършва движения. Литосферните плочи бавно се движат една спрямо друга със скорост 1 - 6 cm годишно. Освен това постоянно се случват вертикалните им движения. Наричат ​​се съвкупността от хоризонтални и вертикални движения на литосферата, придружени от появата на разломи и гънки на земната кора. Те са бавни и бързи.

Силите, причиняващи разминаването на литосферните плочи, възникват при движение на мантийното вещество. Мощни възходящи потоци от това вещество раздалечават плочите, разрушават земната кора, образувайки дълбоки разломи в нея. Когато този материал се издига навън, в литосферата се появяват разломи и плочите започват да се раздалечават. Магмата, която навлиза по протежение на разломите, втвърдявайки се, изгражда ръбовете на плочите. В резултат на това се появяват отоци от двете страни на разлома и . Срещат се във всички океани и образуват единна система с обща дължина 60 000 хиляди км. Височината на хребетите е до 3000 м. Такъв хребет достига най-голямата си ширина в югоизточната част, където скоростта на разширяване на плочата е 12 - 13 см / година. Той не заема средна позиция и се нарича Тихоокеански възход. На мястото на разлома, в аксиалната част на средноокеанските хребети, обикновено има проломи - рифтове. Ширината им варира от няколко десетки километра в горната част до няколко километра в дъното. В дъното на разломите има малки вулкани и горещи извори. В разривите издигащата се магма създава нова океанска кора. Колкото по-далеч от разлома, толкова по-стара е кората.

Наблюдава се сблъсък на литосферни плочи по други граници на плочи. Това се случва по различни начини. Когато една плоча се сблъска с океанската кора и плочата с континенталната кора, първата потъва под втората. В този случай възникват дълбоководни ровове, островни дъги и планини на сушата. Ако две плочи се сблъскат с континенталната кора, тогава възниква колапс, вулканизъм и образуване на планински райони (например това са сложни процеси, които се случват по време на движението на магма, която се образува в отделни камери и на различни дълбочини на астеносферата. Много рядко се образува в земната кора.Съществуват два основни вида магми – базалтова (основна) и гранитна (киселинна).

Докато магмата изригва на повърхността на Земята, тя образува вулкани. Такъв магматизъм се нарича ефузивен. Но по-често магмата се въвежда в земната кора по пукнатини. Такъв магматизъм се нарича интрузивен.

Методи за изследване на вътрешния строеж и състав на Земята

Методите за изследване на вътрешния строеж и състав на Земята могат да се разделят на две основни групи: геоложки методи и геофизични методи. Геоложки методисе основават на резултатите от директно изследване на скални слоеве в разкрития, минни изработки (мини, штолни и др.) и сондажи. В същото време изследователите имат на разположение целия арсенал от методи за изследване на структурата и състава, което определя високата степен на детайлност на получените резултати. В същото време възможностите на тези методи за изучаване на дълбините на планетата са много ограничени - най-дълбокият кладенец в света има дълбочина само -12262 m (Колска свръхдълбока в Русия), дори по-малки дълбочини са постигнати при сондиране дъното на океана (около -1500 m, сондиране от страната на американския изследователски кораб "Glomar Challenger"). По този начин дълбочини, които не надвишават 0,19% от радиуса на планетата, са достъпни за директно изследване.

Информацията за дълбоката структура се основава на анализа на получените косвени данни геофизични методи, главно модели на промяна с дълбочина на различни физични параметри (електрическа проводимост, механична стойност и др.), измерени по време на геофизични проучвания. Разработването на модели на вътрешната структура на Земята се основава предимно на резултатите от сеизмични изследвания, базирани на данни за моделите на разпространение на сеизмичните вълни. В центровете на земетресения и мощни експлозии възникват сеизмични вълни - еластични вибрации. Тези вълни се делят на обемни вълни – разпространяващи се в недрата на планетата и „прозиращи“ ги като рентгенови лъчи, и повърхностни вълни – разпространяващи се успоредно на повърхността и „сондиращи“ горните слоеве на планетата на дълбочина от десетки или десетки. стотици километри.
Телесните вълни от своя страна се делят на два вида – надлъжни и напречни. Надлъжните вълни с висока скорост на разпространение са първите, които се регистрират от сеизмичните приемници, те се наричат ​​първични или P-вълни ( от английски. първичен - първичен), „по-бавните“ напречни вълни се наричат ​​S-вълни ( от английски. вторичен - вторичен). Напречните вълни, както е известно, имат важна характеристика - те се разпространяват само в твърда среда.

На границите на среди с различни свойства вълните се пречупват, а на границите на резки промени в свойствата, в допълнение към пречупените, възникват отразени и преобразувани вълни. Срязващите вълни могат да бъдат изместени перпендикулярно на равнината на падане (SH вълни) или изместени в равнината на падане (SV вълни). При преминаване на границата на среда с различни свойства вълните SH изпитват обикновено пречупване, а вълните SV, с изключение на пречупените и отразените SV вълни, възбуждат P-вълни. Така възниква сложна система от сеизмични вълни, „виждащи” през недрата на планетата.

Анализирайки моделите на разпространение на вълните, е възможно да се идентифицират нееднородности в недрата на планетата - ако на определена дълбочина се регистрира рязка промяна в скоростите на разпространение на сеизмичните вълни, тяхното пречупване и отражение, можем да заключим, че на тази дълбочина има граница на вътрешните обвивки на Земята, различаващи се по своите физически свойства.

Изследването на пътищата и скоростта на разпространение на сеизмичните вълни в недрата на Земята позволи да се разработи сеизмичен модел на нейната вътрешна структура.

Сеизмичните вълни, разпространяващи се от огнището на земетресението в дълбините на Земята, изпитват най-значителни скокове в скоростта, пречупват се и се отразяват върху сеизмични участъци, разположени на дълбочина 33 кми 2900 кмот повърхността (вижте фиг.). Тези резки сеизмични граници позволяват да се разделят недрата на планетата на 3 основни вътрешни геосфери – земна кора, мантия и ядро.

Земната кора е отделена от мантията с рязка сеизмична граница, на която скоростта на надлъжните и напречните вълни рязко нараства. Така скоростта на напречните вълни рязко нараства от 6,7-7,6 km/s в долната част на кората до 7,9-8,2 km/s в мантията. Тази граница е открита през 1909 г. от югославския сеизмолог Мохоровичич и впоследствие е наречена граница Мохорович(често съкратено като Moho или M граница). Средната дълбочина на границата е 33 km (трябва да се отбележи, че това е много приблизителна стойност поради различната дебелина в различните геоложки структури); в същото време под континентите дълбочината на участъка Мохоровичич може да достигне 75-80 km (което е фиксирано под млади планински структури - Андите, Памир), под океаните намалява, достигайки минимална дебелина от 3-4 км.

Още по-остра сеизмична граница, разделяща мантията и ядрото, е фиксирана на дълбочина 2900 км. В този сеизмичен участък скоростта на P-вълната рязко спада от 13,6 km/s в основата на мантията до 8,1 km/s в ядрото; S-вълни - от 7,3 km / s до 0. Изчезването на напречните вълни показва, че външната част на ядрото има свойствата на течност. Сеизмичната граница, разделяща ядрото и мантията, е открита през 1914 г. от немския сеизмолог Гутенберг и често се нарича Граница на Гутенберг, въпреки че това име не е официално.

Резки промени в скоростта и естеството на преминаване на вълните са регистрирани на дълбочини от 670 км и 5150 км. Граница 670 кмразделя мантията на горна мантия (33-670 km) и долна мантия (670-2900 km). Граница 5150 кмразделя ядрото на външна течност (2900-5150 km) и вътрешно твърдо тяло (5150-6371 km).

Значителни промени се отбелязват и в сеизмичния разрез 410 кмразделяйки горната мантия на два слоя.

Получените данни за глобалните сеизмични граници дават основа за разглеждане на съвременен сеизмичен модел на дълбинния строеж на Земята.

Външната обвивка на твърдата земя е земната кораограничена от границата на Мохоровичич. Това е сравнително тънка черупка, чиято дебелина варира от 4-5 км под океаните до 75-80 км под континентални планински структури. В състава на горната кора отчетливо се откроява седиментен слой, състоящ се от неметаморфозирани седиментни скали, сред които може да присъстват вулкани, и под него консолидирани, или кристален,кора, образувана от метаморфозирани и магмени интрузивни скали.Съществуват два основни типа земна кора – континентална и океанска, коренно различни по структура, състав, произход и възраст.

континентална коралежи под континентите и техните подводни граници, има дебелина от 35-45 km до 55-80 km, в разреза му се разграничават 3 слоя. Горният слой, като правило, е съставен от седиментни скали, включително малко количество слабо метаморфозирани и магмени скали. Този слой се нарича седиментен. Геофизично се характеризира с ниска скорост на P-вълните в диапазона 2-5 km/s. Средната дебелина на седиментния слой е около 2,5 km.
По-долу е горната кора (гранит-гнайс или "гранитен" слой), съставена от магмени и метаморфни скали, богати на силициев диоксид (средно съответстващ по химичен състав на гранодиорита). Скоростта на P-вълните в този слой е 5,9-6,5 km/s. В основата на горната кора се отличава сеизмичният участък на Конрад, отразяващ увеличаването на скоростта на сеизмичните вълни по време на прехода към долната кора. Но този участък не е фиксиран навсякъде: в континенталната кора често се записва постепенно увеличаване на скоростите на вълните с дълбочина.
Долната земна кора (гранулитно-мафичен слой) се характеризира с по-висока скорост на вълната (6,7-7,5 km/s за P-вълни), което се дължи на промяна в състава на скалите при прехода от горната мантия. Според най-приетия модел съставът му съответства на гранулит.

В образуването на континенталната кора участват скали от различни геоложки възрасти, до най-древните, на около 4 милиарда години.

океанска кораима сравнително малка дебелина, средно 6-7 km. В най-общ вид в разреза му могат да се разграничат два слоя. Горният слой е седиментен, характеризиращ се с малка дебелина (средно около 0,4 km) и ниска скорост на P-вълните (1,6-2,5 km/s). Долният слой - "базалт" - е изграден от основни магмени скали (отгоре - базалти, отдолу - основни и ултрабазични интрузивни скали). Скоростта на надлъжните вълни в "базалтовия" слой нараства от 3,4-6,2 km/s в базалтите до 7-7,7 km/s в най-ниските хоризонти на земната кора.

Най-старите скали на съвременната океанска кора са на около 160 милиона години.

МантияТова е най-голямата вътрешна обвивка на Земята по отношение на обем и маса, ограничена отгоре от границата на Мохо, отдолу от границата на Гутенберг. В състава му се разграничават горна мантия и долна мантия, разделени от граница от 670 км.

Горната мания е разделена на два слоя според геофизичните характеристики. Горен слой - подкорова мантия- простира се от границата на Мохо до дълбочини от 50-80 км под океаните и 200-300 км под континентите и се характеризира с плавно увеличаване на скоростта както на надлъжните, така и на напречните сеизмични вълни, което се обяснява с уплътняването на скалите поради литостатичното налягане на горните пластове. Под подкоровата мантия до глобалната граница от 410 km има слой с ниски скорости. Както следва от името на слоя, скоростите на сеизмичните вълни в него са по-ниски, отколкото в подкоровата мантия. Освен това в някои области се разкриват лещи, които изобщо не пропускат S-вълни, което дава основание да се твърди, че мантийното вещество в тези области е в частично разтопено състояние. Този слой се нарича астеносфера ( от гръцки "asthenes" - слаб и "sphair" - сфера); терминът е въведен през 1914 г. от американския геолог J. Burrell, често наричан в английската литература като LVZ - Зона с ниска скорост. По този начин, астеносфера- това е слой в горната мантия (разположен на дълбочина от около 100 km под океаните и около 200 km или повече под континентите), идентифициран въз основа на намаляване на скоростта на преминаване на сеизмичните вълни и имащ намалена якост и вискозитет. Повърхността на астеносферата е добре установена чрез рязко намаляване на съпротивлението (до стойности от около 100 Ohm . м).

Наличието на пластичен астеносферен слой, който се различава по механични свойства от твърдите надлежащи слоеве, дава основание за изолиране литосфера- твърдата обвивка на Земята, включително земната кора и подкоровата мантия, разположена над астеносферата. Дебелината на литосферата е от 50 до 300 km. Трябва да се отбележи, че литосферата не е монолитна каменна обвивка на планетата, а е разделена на отделни плочи, постоянно движещи се по пластичната астеносфера. Огнищата на земетресенията и съвременния вулканизъм са ограничени до границите на литосферните плочи.

По-дълбоко от 410 km в горната мантия, P- и S-вълните се разпространяват навсякъде и скоростта им нараства относително монотонно с дълбочината.

AT долна мантия, разделени от рязка глобална граница от 670 km, скоростта на P- и S-вълните нараства монотонно, без резки промени, съответно до 13,6 и 7,3 km/s, до участъка на Гутенберг.

Във външното ядро ​​скоростта на P-вълните рязко намалява до 8 km/s, докато S-вълните напълно изчезват. Изчезването на напречните вълни предполага, че външното ядро ​​на Земята е в течно състояние. Под участъка от 5150 km има вътрешно ядро, в което скоростта на P-вълните се увеличава и S-вълните започват да се разпространяват отново, което показва твърдото му състояние.

Основното заключение от описания по-горе скоростен модел на Земята е, че нашата планета се състои от поредица от концентрични черупки, представляващи желязо ядро, силикатна мантия и алумосиликатна кора.

Геофизични характеристики на Земята

Разпределение на масата между вътрешните геосфери

По-голямата част от масата на Земята (около 68%) пада върху нейната сравнително лека, но голяма мантия, като около 50% падат върху долната мантия и около 18% върху горната. Останалите 32% от общата маса на Земята се падат главно на ядрото, а течната му външна част (29% от общата маса на Земята) е много по-тежка от вътрешната твърда част (около 2%). Само по-малко от 1% от общата маса на планетата остава върху кората.

Плътност

Плътността на черупките естествено нараства към центъра на Земята (виж фиг.). Средната плътност на кората е 2,67 g/cm 3 ; на границата на Мохо тя се повишава рязко от 2,9-3,0 до 3,1-3,5 g/cm3. В мантията плътността постепенно се увеличава поради компресията на силикатното вещество и фазовите преходи (преструктуриране на кристалната структура на веществото в процеса на "адаптиране" към нарастващото налягане) от 3,3 g / cm 3 в подкоровата част до 5,5 g/cm 3 в долната мантия. На границата на Гутенберг (2900 km) плътността почти се удвоява рязко, до 10 g/cm 3 във външното ядро. Друг скок в плътността - от 11,4 до 13,8 g / cm 3 - се случва на границата на вътрешното и външното ядро ​​(5150 km). Тези два резки скока на плътност имат различно естество: на границата мантия/ядро настъпва промяна в химичния състав на материята (преход от силикатна мантия към желязно ядро), а скокът на границата от 5150 km е свързан с промяна в агрегатното състояние (преход от течно външно ядро ​​към твърдо вътрешно ядро). В центъра на Земята плътността на материята достига 14,3 g/cm 3 .

налягане

Налягането във вътрешността на Земята се изчислява въз основа на нейния модел на плътност. Увеличаването на налягането при отдалечаване от повърхността се дължи на няколко причини:

компресия поради теглото на горните черупки (литостатично налягане);

фазови преходи в химически хомогенни черупки (по-специално в мантията);

разликата в химичния състав на черупките (кора и мантия, мантия и ядро).

В подножието на континенталната кора налягането е около 1 GPa (по-точно 0,9 * 10 9 Pa). В мантията на Земята налягането постепенно нараства, достигайки 135 GPa на границата на Гутенберг. Във външното ядро ​​градиентът на нарастване на налягането се увеличава, докато във вътрешното ядро, напротив, намалява. Изчислените стойности на налягането на границата между вътрешното и външното ядро ​​и близо до центъра на Земята са съответно 340 и 360 GPa.

температура. Източници на топлинна енергия

Геоложките процеси, протичащи на повърхността и в недрата на планетата, се дължат предимно на топлинна енергия. Източниците на енергия се разделят на две групи: ендогенни (или вътрешни източници), свързани с генерирането на топлина в недрата на планетата, и екзогенни (или външни по отношение на планетата). Интензивността на потока топлинна енергия от дълбините към повърхността се отразява в големината на геотермалния градиент. геотермален градиенте нарастването на температурата с дълбочина, изразено в 0 C/km. "Обратната" характеристика е геотермален етап- дълбочина в метри, при потапяне до която температурата ще се повиши с 1 0 С. райони със спокоен тектоничен режим. С дълбочината стойността на геотермалния градиент значително намалява, възлизайки средно на около 10 0 С/km в литосферата и по-малко от 1 0 С/km в мантията. Причината за това се крие в разпределението на източниците на топлинна енергия и естеството на топлообмена.

Източници на ендогенна енергияса следните.
1. Енергия на дълбока гравитационна диференциация, т.е. отделяне на топлина при преразпределението на материята в плътност при нейните химични и фазови трансформации. Основният фактор при такива трансформации е налягането. Границата ядро-мантия се счита за основно ниво на това освобождаване на енергия.
2. Радиогенна топлинапроизведени от разпадането на радиоактивни изотопи. Според някои изчисления този източник определя около 25% от топлинния поток, излъчван от Земята. Трябва обаче да се има предвид, че повишени съдържания на основните дългоживеещи радиоактивни изотопи - уран, торий и калий се наблюдават само в горната част на континенталната кора (зона на изотопно обогатяване). Например концентрацията на уран в гранитите достига 3,5 10 -4%, в седиментните скали - 3,2 10 -4%, докато в океанската кора е незначителна: около 1,66 10 -7%. По този начин радиогенната топлина е допълнителен източник на топлина в горната част на континенталната кора, което определя високата стойност на геотермалния градиент в този регион на планетата.
3. Остатъчна топлина, запазени в дълбините от формирането на планетата.
4. Твърди приливи и отливи, поради привличането на луната. Преходът на кинетичната приливна енергия в топлина възниква поради вътрешно триене в скалните маси. Делът на този източник в общия топлинен баланс е малък - около 1-2%.

В литосферата преобладава проводящият (молекулен) механизъм на пренос на топлина; в сублитосферната мантия на Земята се извършва преход към предимно конвективен механизъм на пренос на топлина.

Изчисленията на температурите в недрата на планетата дават следните стойности: в литосферата на дълбочина около 100 km температурата е около 1300 0 C, на дълбочина 410 km - 1500 0 C, на дълбочина 670 km - 1800 0C, на границата на ядрото и мантията - 2500 0 C, на дълбочина 5150 km - 3300 0 C, в центъра на Земята - 3400 0 C. В този случай само основният (и най-вероятният за дълбоки зони) беше взет предвид източникът на топлина, енергията на дълбоката гравитационна диференциация.

Ендогенната топлина определя хода на глобалните геодинамични процеси. включително движението на литосферните плочи

На повърхността на планетата най-важна роля играят екзогенен източниктоплината е слънчева радиация. Под повърхността ефектът от слънчевата топлина е рязко намален. Вече на малка дълбочина (до 20-30 m) има зона на постоянни температури - област от дълбочини, където температурата остава постоянна и е равна на средната годишна температура на района. Под пояса на постоянните температури топлината е свързана с ендогенни източници.

Земен магнетизъм

Земята е гигантски магнит с магнитно поле и магнитни полюси, които са близки до географските, но не съвпадат с тях. Следователно в показанията на магнитната стрелка на компаса се разграничават магнитна деклинация и магнитна инклинация.

Магнитна деклинация- това е ъгълът между посоката на магнитната стрелка на компаса и географския меридиан в дадена точка. Този ъгъл ще бъде най-голям при полюсите (до 90 0) и най-малък при екватора (7-8 0).

Магнитен наклон- ъгълът, образуван от наклона на магнитната стрелка спрямо хоризонта. При приближаване до магнитния полюс стрелката на компаса ще заеме вертикално положение.

Предполага се, че възникването на магнитно поле се дължи на системи от електрически токове, които възникват по време на въртенето на Земята, във връзка с конвективни движения в течното външно ядро. Общото магнитно поле се състои от стойностите на основното поле на Земята и полето, дължащо се на феромагнитни минерали в скалите на земната кора. Магнитните свойства са характерни за минерали - феромагнетици, като магнетит (FeFe 2 O 4), хематит (Fe 2 O 3), илменит (FeTiO 2), пиротит (Fe 1-2 S) и др., които са минерали и са установени от магнитни аномалии. Тези минерали се характеризират с феномена на остатъчна магнетизация, която наследява ориентацията на магнитното поле на Земята, съществувала по време на образуването на тези минерали. Реконструкцията на местоположението на магнитните полюси на Земята в различни геоложки епохи показва, че магнитното поле периодично изпитва инверсия- промяна, при която магнитните полюси са обърнати. Процесът на промяна на магнитния знак на геомагнитното поле продължава от няколкостотин до няколко хиляди години и започва с интензивно намаляване на интензитета на основното магнитно поле на Земята почти до нула, след което се установява обратната полярност и след докато следва бързо възстановяване на интензитета, но с обратен знак. Северният полюс зае мястото на Южния полюс и обратно, с приблизителна честота 5 пъти за 1 милион години. Настоящата ориентация на магнитното поле е установена преди около 800 хиляди години.

Характерна особеност на еволюцията на Земята е диференциацията на материята, чийто израз е структурата на черупката на нашата планета. Литосферата, хидросферата, атмосферата, биосферата образуват основните черупки на Земята, различаващи се по химичен състав, мощност и състояние на материята.

Вътрешното устройство на Земята

Химическият състав на Земята(фиг. 1) е подобен на състава на други земни планети, като Венера или Марс.

Като цяло преобладават елементи като желязо, кислород, силиций, магнезий и никел. Съдържанието на леки елементи е ниско. Средната плътност на материята на Земята е 5,5 g/cm 3 .

Има много малко надеждни данни за вътрешната структура на Земята. Разгледайте фиг. 2. Изобразява вътрешното устройство на Земята. Земята се състои от земна кора, мантия и ядро.

Ориз. 1. Химическият състав на Земята

Ориз. 2. Вътрешното устройство на Земята

Ядро

Ядро(фиг. 3) се намира в центъра на Земята, радиусът му е около 3,5 хиляди км. Температурата на ядрото достига 10 000 K, т.е. тя е по-висока от температурата на външните слоеве на Слънцето, а плътността му е 13 g / cm 3 (сравнете: вода - 1 g / cm 3). Предполага се, че ядрото се състои от сплави на желязо и никел.

Външното ядро ​​на Земята има по-голяма мощност от вътрешното ядро ​​(радиус 2200 km) и е в течно (разтопено) състояние. Вътрешното ядро ​​е под огромно напрежение. Веществата, които го съставят, са в твърдо състояние.

Мантия

Мантия- геосферата на Земята, която заобикаля ядрото и съставлява 83% от обема на нашата планета (виж фиг. 3). Долната му граница се намира на дълбочина 2900 км. Мантията е разделена на по-малко плътна и пластична горна част (800-900 км), от която магма(в превод от гръцки означава "гъст мехлем"; това е разтопеното вещество на земните недра - смес от химични съединения и елементи, включително газове, в особено полутечно състояние); и кристален долен с дебелина около 2000 km.

Ориз. 3. Строеж на Земята: ядро, мантия и земна кора

земната кора

Земната кора -външната обвивка на литосферата (виж фиг. 3). Плътността му е приблизително два пъти по-малка от средната плътност на Земята - 3 g/cm 3 .

Разделя земната кора от мантията граница Мохоровичич(често се нарича граница на Мохо), характеризираща се с рязко увеличаване на скоростите на сеизмичните вълни. Инсталирана е през 1909 г. от хърватски учен Андрей Мохоровичич (1857- 1936).

Тъй като процесите, протичащи в най-горната част на мантията, влияят върху движението на материята в земната кора, те се обединяват под общото наименование литосфера(каменна черупка). Дебелината на литосферата варира от 50 до 200 km.

Под литосферата е астеносфера- по-малко твърда и по-малко вискозна, но по-пластична обвивка с температура 1200 °C. Може да премине границата на Мохо, прониквайки в земната кора. Астеносферата е източникът на вулканизма. Съдържа джобове от разтопена магма, която се въвежда в земната кора или се излива върху земната повърхност.

Съставът и структурата на земната кора

В сравнение с мантията и ядрото, земната кора е много тънък, твърд и крехък слой. Състои се от по-леко вещество, което в момента съдържа около 90 естествени химични елемента. Тези елементи не са еднакво представени в земната кора. Седем елемента - кислород, алуминий, желязо, калций, натрий, калий и магнезий - представляват 98% от масата на земната кора (виж Фигура 5).

Своеобразни комбинации от химични елементи образуват различни скали и минерали. Най-старите от тях са на поне 4,5 милиарда години.

Ориз. 4. Структурата на земната кора

Ориз. 5. Съставът на земната кора

Минерале относително хомогенно по своя състав и свойства естествено тяло, образувано както в дълбините, така и на повърхността на литосферата. Примери за минерали са диамант, кварц, гипс, талк и др. (В Приложение 2 ще намерите описание на физичните свойства на различни минерали.) Съставът на минералите на Земята е показан на фиг. 6.

Ориз. 6. Общ минерален състав на Земята

Скалиса съставени от минерали. Те могат да бъдат съставени от един или повече минерали.

Седиментни скали -глина, варовик, креда, пясъчник и др.- образуват се при утаяване на вещества във водната среда и на сушата. Лежат на пластове. Геолозите ги наричат ​​страници от историята на Земята, защото те могат да научат за природните условия, които са съществували на нашата планета в древността.

Сред седиментните скали се разграничават органогенни и неорганични (детритни и хемогенни).

Органогененскалите се образуват в резултат на натрупването на останки от животни и растения.

Кластични скалисе образуват в резултат на изветряне, образуване на продукти от разрушаване на предварително образувани скали с помощта на вода, лед или вятър (Таблица 1).

Таблица 1. Кластични скали в зависимост от размера на фрагментите

Име на породата	Размер на неприятните частици (частици)
	Над 50см
	5 мм - 1 см
	1 мм - 5 мм
Пясък и пясъчници	0,005 mm - 1 mm
	По-малко от 0,005 мм

Хемогененскалите се образуват в резултат на утаяване от водите на моретата и езерата на разтворени в тях вещества.

В дебелината на земната кора се образува магма магмени скали(фиг. 7), като гранит и базалт.

Седиментните и магматични скали, когато се потапят на голяма дълбочина под въздействието на налягане и високи температури, претърпяват значителни промени, превръщайки се в метаморфни скали.Така например варовикът се превръща в мрамор, кварцовият пясъчник в кварцит.

В структурата на земната кора се разграничават три слоя: седиментен, "гранит", "базалт".

Седиментен слой(виж Фиг. 8) се формира главно от седиментни скали. Тук преобладават глини и шисти, широко са представени пясъчни, карбонатни и вулканични скали. В седиментния слой има отлагания на такива минерал,като въглища, газ, нефт. Всички те са с органичен произход. Например въглищата са продукт на трансформацията на растения от древни времена. Дебелината на седиментния слой варира в широки граници - от пълно отсъствие в някои райони на сушата до 20-25 km в дълбоки падини.

Ориз. 7. Класификация на скалите по произход

Слой "Гранит".се състои от метаморфни и магмени скали, сходни по свойствата си с гранит. Най-разпространени тук са гнайси, гранити, кристални шисти и др. Гранитният слой не се среща навсякъде, но на континентите, където е добре изразен, максималната му дебелина може да достигне няколко десетки километра.

"Базалтов" слойобразувани от скали, близки до базалтите. Това са метаморфозирани магмени скали, по-плътни от скалите на "гранитния" слой.

Дебелината и вертикалната структура на земната кора са различни. Има няколко вида земна кора (фиг. 8). Според най-простата класификация се разграничават океанска и континентална кора.

Континенталната и океанската кора са различни по дебелина. По този начин максималната дебелина на земната кора се наблюдава под планинските системи. Това е около 70 км. Под равнините дебелината на земната кора е 30-40 км, а под океаните тя е най-тънка - само 5-10 км.

Ориз. 8. Видове земна кора: 1 - вода; 2 - седиментен слой; 3 - прослойки от седиментни скали и базалти; 4, базалти и кристални ултраосновни скали; 5, гранито-метаморфен пласт; 6 - гранулитно-мафичен слой; 7 - нормална мантия; 8 - декомпресирана мантия

Разликата между континенталната и океанската кора по отношение на скалния състав се проявява в отсъствието на гранитен слой в океанската кора. Да, и базалтовият слой на океанската кора е много особен. По скален състав се различава от аналогичния слой на континенталната кора.

Границата между сушата и океана (нулева маркировка) не фиксира прехода на континенталната кора в океанската. Замяната на континенталната кора с океанска се случва в океана приблизително на дълбочина 2450 m.

Ориз. 9. Строежът на континенталната и океанската кора

Има и преходни типове земна кора - субокеански и субконтинентален.

Подокеанска кораразположени по протежение на континенталните склонове и подножията, могат да бъдат намерени в крайбрежните и Средиземно море. Представлява континентална кора с дебелина до 15-20 km.

субконтинентална кораразположени например на вулканични островни дъги.

Въз основа на материали сеизмично сондиране -скорост на сеизмичните вълни – получаваме данни за дълбинния строеж на земната кора. Така свръхдълбокият кладенец Кола, който за първи път даде възможност да се видят скални проби от дълбочина над 12 км, донесе много неочаквани неща. Предполага се, че на дълбочина от 7 км трябва да започне "базалтов" слой. В действителност обаче не е открит, а сред скалите преобладават гнайси.

Изменение на температурата на земната кора с дълбочина.Повърхностният слой на земната кора има температура, която се определя от слънчевата топлина. то хелиометричен слой(от гръцки Helio - Слънцето), изпитващи сезонни температурни колебания. Средната му дебелина е около 30 m.

Отдолу има още по-тънък слой, чиято характеристика е постоянна температура, съответстваща на средната годишна температура на мястото на наблюдение. Дълбочината на този слой се увеличава при континентален климат.

Още по-дълбоко в земната кора се разграничава геотермален слой, чиято температура се определя от вътрешната топлина на Земята и нараства с дълбочината.

Повишаването на температурата се дължи главно на разпадането на радиоактивните елементи, които изграждат скалите, предимно радий и уран.

Големината на повишаване на температурата на скалите с дълбочина се нарича геотермален градиент.Тя варира в доста широк диапазон - от 0,1 до 0,01 ° C / m - и зависи от състава на скалите, условията на тяхното възникване и редица други фактори. Под океаните температурата се повишава по-бързо с дълбочината, отколкото на континентите. Средно на всеки 100 m дълбочина се затопля с 3 °C.

Реципрочната стойност на геотермалния градиент се нарича геотермално стъпало.Измерва се в m/°C.

Топлината на земната кора е важен енергиен източник.

Образува се частта от земната кора, която се простира до дълбините, достъпни за геоложко изследване земните недра.Недрата на Земята изискват специална защита и разумно използване.

Земна структура

От Уикипедия, свободната енциклопедия

Земята в участъка от ядрото до екзосферата. Лявата снимка не е в мащаб.

Земятаима сферична форма в първото грубо приближение (реалният радиус на Земята е 6357-6378 km) и се състои от няколко черупки. Тези слоеве могат да бъдат дефинирани химическиили техните реологиченИмоти. Намира се в центъра ядрото на земятас радиус около 1250 km, който се състои основно от желязо и никел. Следва течна част от земното ядро(състоящ се главно от желязо) с дебелина около 2200 km. След това 2900 км вискозна мантия, състояща се от силикатии оксиди, а отгоре е доста тънък, твърд земната кора. Състои се също от силикати и оксиди, но е обогатен с елементи, които не се срещат в скалите на мантията. Научното разбиране за вътрешната структура на Земята се основава на наблюдения топографияи батиметрия, наблюдения скалив разкрития, проби, издигнати на повърхността от голяма дълбочина в резултат на вулканичендейност, анализ сеизмични вълникоито преминават през земята, измерение земно притеглянерегиони на Земята и експерименти с кристалентвърди тела при натиски температурихарактерни за дълбоките недра на Земята.

1 Предположения

2 Структура

• 2.1 Ядро

  2.2 Халат

  2.3 Кора

3 Историческо развитие на алтернативните концепции

6 Допълнителна литература

Предположения

Силата, гравитацията на Земята могат да се използват за изчисляване на нейната маса, както и за оценка на обема на планетата и нейната средна плътност. Астрономите могат също да изчислят масата на Земята от нейната орбита и влияние върху близките планетарни тела. Наблюденията на скали, водни тела и атмосфера ни позволяват да оценим масата, обема и плътността на скалите на определена дълбочина, така че останалата част от масата трябва да е в по-дълбоките слоеве.

Структура

Структурата на Земята може да се класифицира според два принципа: механични свойства като напр реология, или химични свойства. Механично може да се раздели на литосфера , астеносфера , мезосфера, външно ядро ​​и вътрешно ядро. В химично отношение Земята може да бъде разделена на земната кора, Горна част мантия, долна мантия, външна ядрои вътрешно ядро.

Схематично представяне на вътрешния строеж на Земята. 1. континентална кора - 2. океанска кора - 3. горна мантия - 4. долна мантия - 5. Външно ядро ​​- 6. Вътрешно ядро ​​- A: повърхност на Мохоровичич-Б: Гутенбергова дупка-° С: Разликата на Леман-Булен

Геоложките слоеве на Земята са на следните дълбочини под повърхността: :

Дълбочина		Слой
Километри	Майлс
		Литосфера (локално варира от 5 до 200 km)
		Кора (локално варира от 5 до 70 км)
		Горна част на мантията
		Астеносфера
		Горна мезосфера (горна мантия)
		Долна мезосфера (долна мантия)
		външно ядро
		вътрешно ядро

Слоевете на Земята са определени индиректно чрез измерване на времето на разпространение на пречупените и отразените сеизмични вълнисъздадени от земетресения. Ядрото не предава напречни вълни и скоростта на разпространение на вълните е различна в различните слоеве. Промените в скоростта на сеизмичните вълни между различните слоеве причиняват пречупването им поради Закон на Снел.

Ядро

Основна статия: земното ядро

Средна плътност на Земята 5515 килограма/м 3 . Тъй като средната плътност на повърхностния материал е само около 3000 килограма/м 3 , трябва да заключим, че в ядрото на Земята съществуват плътни материали. Друго доказателство за високата плътност на ядрото идва от изследването на сеизмологията.

Сеизмичните измервания показват, че ядрото е разделено на две части, твърдо вътрешно ядро ​​с радиус ~1220 km [2] и течно външно ядро ​​с радиус ~3400 km .

Мантия

Основна статия: Мантията на Земята

Земната мантия се простира на дълбочина от 2890 km, което я прави най-дебелият слой на Земята. Налягането в долната мантия е ~140 GPa (1,4 M atm). Мантията е изградена от силикатни скали, богати на желязои магнезийВисоките температури в мантията правят силикатния материал достатъчно пластичен, за да позволи конвекцията на материята в мантията да излезе на повърхността през разломи в тектонските плочи. Топенето и вискозитетът на материята зависят от налягането и химичните промени в мантията. Вискозитетът на мантията варира от 1021 до 1024 Па с, в зависимост от дълбочината. За сравнение, вискозитетът на водата е около 10 −3 Па с, а пясък 10 7 Па с.

Кора

Основна статия: земната кора

Кората се намира на дълбочина от 5 до 70 km от повърхността. Най-тънките части на океанската кора, които лежат под океанските басейни (5-10 km) и се състоят от плътни ( mafic (Английски )) желязо-магнезиева силикатна скала, като напр базалт.

Историческо развитие на алтернативните концепции

Основна статия: куха земя

Илюстрация на хипотеза Халей.

През 1692г Едмънд Халей(в статия, отпечатана във Philosophical Transactions на Кралското общество в Лондон), излага идеята за Земята, състояща се от кухо тяло с дебелина около 500 мили, с две вътрешни концентрични обвивки около вътрешно ядро, съответстващо на диаметъра на съответно планетите Венера, Марс и Меркурий .

Глава 8 Инертната материя на Земята

§ 8.1. Формата и структурата на Земята

земна форма

Земята е арената, на която възникват, развиват се и загиват цивилизациите и се формира единно съвременно общество. Нашето бъдеще до голяма степен зависи от това колко добре разбираме структурата на нашата планета. Ние обаче не знаем повече за него (и често много по-малко), отколкото за далечните звезди. Нека започнем с идеи за формата на Земята. В момента никой не отрича твърдението, че планетата ни е „кръгла“. Наистина, в първото приближение формата на Земята се определя като сферична. Тази идея възниква в древна Гърция. И едва през XVII-XVIII век. започна да се изяснява. Установено е, че Земята е сплескана по оста на въртене (разликата между осите е около 21 км). Предполага се, че Земята се е образувала под въздействието на комбинираното действие на гравитацията и центробежните сили. Резултатът от тези сили - силата на гравитацията - се изразява в ускорението, което всяко тяло придобива на повърхността на Земята. Още I. Нютон теоретично обоснова позицията, според която Земята трябва да бъде компресирана по посока на оста на въртене и да приеме формата на елипсоид, което впоследствие беше потвърдено емпирично. По-късно беше открито, че Земята е компресирана не само на полюсите, но и в малка степен по екватора. Най-големият и най-малкият радиус на екватора се различават с 213 m, т.е. Земята е триосен елипсоид. Но идеята за Земята като елипсоид също е правилна само в първото приближение. Реалната повърхност на Земята е още по-сложна. Най-близо до съвременната фигура на Земята геоид - въображаема нивелирана повърхност, по отношение на която векторът на гравитацията е насочен навсякъде перпендикулярно.В зоната на океаните геоидът съвпада с повърхността на водата, която е в покой. Несъответствието между геоида и елипсоида на места достига ±(100-150) m, което се обяснява с неравномерното разпределение на масите с различна плътност в земното тяло, което влияе върху изменението на гравитацията, а оттам и на формата на геоид. Понастоящем за създаване на геодезическа основа за карти и други цели в Русия се използва елипсоидът на Красовски със следните основни параметри: екваториален радиус 6378,245 km; полярен радиус 6356.863 km; полярна компресия 1/298,25; площта на повърхността на Земята е около 510 милиона km2, нейният обем е 1,083 1012 km3. Масата на Земята е 5,976 1027 g.

Вътрешното устройство на Земята

Трябва да се отбележи, че само най-горните (до дълбочини 15-20 km) хоризонти на земната кора, които излизат на повърхността или се отварят от мини, мини и сондажи, са достъпни за пряко наблюдение. Преценките за състава и физическото състояние на по-дълбоките черупки се основават на данните от геофизичните методи, т.е. са спекулативни. От тези методи особено значение има сеизмичният метод, който се основава на записване на скоростта на разпространение в земното тяло на вълни, причинени от земетресения или изкуствени експлозии. В източниците на земетресение възникват така наречените надлъжни сеизмични вълни, които се разглеждат като реакция на средата към промяна в обема, а напречните вълни са реакцията на средата към промяна във формата, която се разпространява само в твърди тела. Въз основа на геофизични наблюдения е установено, че Земята е разнородна и диференцирана по радиуса. В момента има няколко модела на структурата на Земята. Повечето изследователи приемат модел, според който се разграничават три основни обвивки на Земята, разделени от ясно дефинирани сеизмични интерфейси, където скоростите на сеизмичните вълни се променят драматично (фиг. 8.1):

земната кора е твърдата горна обвивка на земята. Дебелината му варира от 5-10 km под океаните до 30-40 km в равнините и достига 50-75 km в планинските райони (максималните стойности се намират под Андите и Хималаите);

мантията на Земята се простира под земната кора на дълбочина 2900 km от повърхността и се разделя на две части: горна мантия - до дълбочина 900-1000 km и долна мантия - от 900-1000 до 2900 km;

3) ядрото на Земята, където е изолирано външното ядро ​​- до дълбочина около 5120 km и вътрешното ядро ​​- под 5120 km. земната коратой е отделен от мантията в повечето случаи от доста рязка сеизмична граница - повърхността на Мохоровичик (съкратено Μ οho, или M). Сеизмичният метод в горната мантия разкри слой от относително по-малко плътни, така да се каже, „омекотени" скали - астеносферата. В този слой се наблюдава намаляване на скоростта на сеизмичните вълни, особено напречните, и увеличаване на електрическата проводимост се наблюдават, което показва по-малко вискозно, по-пластично състояние на материята - с 2-3 порядъка по-ниско, отколкото в горните и долните слоеве на мантията. Предполага се, че тези свойства са свързани с частично топене на мантийната материя (1-10%) в резултат на по-бързо нарастване на температурата от налягането с увеличаване на дълбочината. Вискозитетът на астеносферата се променя значително както във вертикална, така и в хоризонтална посока, променя се и нейната дебелина. Астеносферата се намира на различни дълбочини: под континентите - от 80-120 до 200-250 км, под океаните - от 50-70 до 300-400 км. Той е най-ясно изразен и издигнат, на места до дълбочина от 20-25 км или по-малко, под най-подвижните зони на земната кора и, напротив, слабо изразен и понижен под най-спокойните части на континентите (платформа щитове). Астеносферата играе важна роля в дълбоките геоложки процеси. Твърдият надстеносферен слой на мантията заедно със земната кора се нарича литосфера.

Външен	атмосфера Хидросфера Биосфера
Вътрешен	1) Кора (континентална кора · океанска кора ): Седиментен слой Горна кора Конрад граница долна кора Литосфера (Литосферни плочи ) повърхност на Мохоровичич 2) Мантия : Горна мантия (Астеносфера) Сеизмичен участък 660 км долна мантия Граница на Гутенберг 3) Ядро : външно ядро вътрешно ядро

Основни характеристики на Земята

Средната плътност на Земята според гравиметричните данни е 5,5 g/cm. Плътността на скалите, изграждащи земната кора, варира от 2,4 до 3,0 g/cm. Сравнението на тези стойности със средната плътност на Земята води до предположението, че с дълбочината трябва да се наблюдава увеличаване на плътността в мантията и ядрото на Земята. Смята се, че в горната астеносферна част на мантията под границата на Мохо скалите са много по-плътни. При движение от мантията към ядрото плътността скача до 9,7-10,0 g/cm3, след което се повишава и във вътрешното ядро ​​е 12,5-13,0 g/cm3. Изчислено е, че гравитационното ускорение варира от 9,82 m/s2 на повърхността до максимална стойност от 10,37 m/s2 в основата на долната мантия (2900 km). В ядрото ускорението на гравитацията пада бързо, достигайки 4,52 m/s2 на дълбочина около 5000 km, след което пада до 1,26 m/s2 на дълбочина 6000 km, а в центъра до нула. Известно е, че Земята е като гигантски магнит със силово поле наоколо. В съвременната епоха магнитните полюси на Земята са разположени близо до географските полюси, но не съвпадат с тях. Понастоящем произходът на главното магнитно поле на Земята най-често се обяснява с помощта на динамотеоричната концепция на Френкел-Елсасер, според която това поле възниква в резултат на действието на система от електрически токове, причинени от сложни конвективни движения в течността външна ядро по време на въртенето на Земята. Общият фон на магнитното поле се наслагва от влиянието на скали, които съдържат феромагнитни минерали, намиращи се в горната част на земната кора, в резултат на което се образуват магнитни аномалии на повърхността на земята. Остатъчната магнетизация на скалите, съдържащи феромагнитни минерали, е ориентирана като магнитното поле на Земята, съществувало по време на тяхното образуване. Изследванията на тази магнетизация показват, че магнитното поле на Земята многократно е претърпяло обръщане в хода на геоложката история: северният полюс става южен, а южният полюс става северен. Скалата на магнитните инверсии се използва за сравняване на скални слоеве и определяне на тяхната възраст. За разбирането на процесите, протичащи в дълбините на Земята, въпросът за топлинното поле на планетата се оказа важен. В момента има два източника на топлина на Земята - Слънцето и недрата на Земята. Отоплението от Слънцето се простира до дълбочина не повече от 28-30 м. На определена дълбочина от повърхността има пояс с постоянна температура, равна на средната годишна температура на района. Така в Москва на дълбочина 20 m се наблюдава постоянна температура от +4,2 °C, а в Париж +11,83 °C на дълбочина 28 m. Под пояса на постоянната температура наблюденията в мини, рудници, сондажи установяват повишаване на температурата с дълбочина, което се дължи на топлинния поток, идващ от недрата на Земята. Средната стойност на вътрешния топлинен поток за Земята е около 1,4-1,5 μcal/cm2 в секунда. Установено е, че топлинният поток зависи от степента на подвижност на земната кора и интензивността на ендогенните (вътрешни) процеси. В спокойните райони на континентите стойността му е малко по-ниска от средната. Значителни колебания в топлинния поток са характерни за планините; на по-голямата част от океанското дъно топлинният поток е почти същият като на континенталните равнини, но в рамките на така наречените рифтови долини на средноокеанските хребети понякога се увеличава с 5-7 пъти. Във вътрешните райони на Червено море се отбелязват високи стойности на топлинния поток. Източниците на вътрешна топлинна енергия на Земята все още са недостатъчно проучени. Но основните са: 1) разпадането на радиоактивни елементи (уран, торий, калий и др.); 2) гравитационна диференциация с преразпределение на материала по отношение на плътността в мантията и ядрото, придружено от отделяне на топлина. Наблюденията в мини, мини и сондажи показват повишаване на температурата с дълбочина. За характеризирането му се въвежда геотермален градиент - повишаване на температурата в градуси по Целзий на единица дълбочина. Значенията му са различни в различните части на света. Приблизително 30 ° C на 1 km се счита за средно, а екстремните стойности на диапазона се различават повече от 25 пъти, което се обяснява с различната ендогенна активност на земната кора и различната топлопроводимост на скалите. Най-големият геотермален градиент, равен на 150 °C на 1 km, е отбелязан в щата Орегон (САЩ), а най-малкият (6 °C на 1 km) - в Южна Африка. В кладенеца Кола на дълбочина 11 км е регистрирана температура от около 200 °C. Най-високите стойности на градиента са свързани с подвижните зони на океаните и континентите, а най-ниските стойности са свързани с най-стабилните и древни участъци от континенталната кора. Промяната на температурата с дълбочина се определя много приблизително от косвени данни. За земната кора температурните изчисления се основават главно на данни за топлинния поток, топлопроводимостта на скалите и температурата на лавата, но такива данни не са налични за големи дълбочини и съставът на мантията и ядрото не е точно известен. Предполага се, че под астеносферата температурата се повишава естествено със значително намаляване на геотермалния градиент. Въз основа на идеята, че ядрото се състои главно от желязо, бяха направени изчисления за неговото топене на различни граници, като се вземе предвид съществуващото там налягане. Установено е, че на границата между долната мантия и ядрото точката на топене на желязото трябва да бъде 3700 °C, а на границата между външното и вътрешното ядро ​​- 4300 °C. От това се заключава, че от физическа гледна точка температурата в ядрото е 4000-5000 °C. За сравнение можем да посочим, че на повърхността на Слънцето температурата е малко под 6000 °C. Нека се спрем на въпроса за агрегатното състояние на материята на Земята. Смята се, че веществото на литосферата е в твърдо кристално състояние, тъй като температурата при съществуващите тук налягания не достига точката на топене. Но на места и вътре в земната кора сеизмолозите отбелязват наличието на отделни нискоскоростни лещи, наподобяващи астеносферния слой. Според сеизмичните данни веществото на земната мантия, през което преминават както надлъжни, така и напречни сеизмични вълни, е в ефективно твърдо състояние. В същото време веществото на долната мантия вероятно е в кристално състояние, тъй като съществуващото в тях налягане предотвратява топенето. Само в астеносферата, където скоростите на сеизмичните вълни са намалени, температурата се доближава до точката на топене. Предполага се, че веществото в астеносферния слой може да бъде в аморфно стъкловидно състояние, а някои (по-малко от 10%) дори в разтопено състояние. Геофизичните данни, както и магмените камери, възникващи на различни нива на астеносферния слой, показват хетерогенността и стратификацията на астеносферата. Що се отнася до състоянието на материята в ядрото на Земята, повечето изследователи смятат, че материята на външното ядро ​​е в течно състояние, а вътрешното ядро ​​е в твърдо състояние, тъй като преходът от мантията към ядрото е придружен от рязко намаляване на скоростта на надлъжни сеизмични вълни и напречни вълни, разпространяващи се само в твърда среда, не включва.

Горният слой на Земята, който дава живот на жителите на планетата, е само тънка обвивка, покриваща много километри вътрешни слоеве. За скритата структура на планетата се знае малко повече, отколкото за космическото пространство. Най-дълбокият кладенец на Кола, пробит в земната кора за изследване на нейните слоеве, има дълбочина 11 хиляди метра, но това е само четиристотни от разстоянието до центъра на земното кълбо. Само сеизмичният анализ може да добие представа за процесите, протичащи вътре, и да създаде модел на устройството на Земята.

Вътрешни и външни слоеве на Земята

Структурата на планетата Земя е разнородни слоеве от вътрешна и външна обвивка, които се различават по състав и роля, но са тясно свързани помежду си. Вътре в земното кълбо са разположени следните концентрични зони:

• Ядрото - с радиус 3500 км.
• Мантия - приблизително 2900 км.
• Земната кора е средно 50 км.

Външните слоеве на земята образуват газова обвивка, която се нарича атмосфера.

Център на планетата

Централната геосфера на Земята е нейното ядро. Ако повдигнем въпроса кой слой на Земята е практически най-малко проучен, тогава отговорът ще бъде - ядрото. Не е възможно да се получат точни данни за неговия състав, структура и температура. Цялата информация, която се публикува в научни трудове, е получена чрез геофизични, геохимични методи и математически изчисления и се представя на широката публика с уговорката „предполагаемо“. Както показват резултатите от анализа на сеизмичните вълни, земното ядро ​​се състои от две части: вътрешна и външна. Вътрешното ядро ​​е най-неизследваната част от Земята, тъй като сеизмичните вълни не достигат неговите граници. Външното ядро ​​е маса от нагорещено желязо и никел, с температура около 5 хиляди градуса, която е в постоянно движение и е проводник на електричество. Именно с тези свойства се свързва произходът на магнитното поле на Земята. Съставът на вътрешното ядро, според учените, е по-разнообразен и се допълва от още по-леки елементи - сяра, силиций и вероятно кислород.

Мантия

Геосферата на планетата, която свързва централния и горния слой на Земята, се нарича мантия. Именно този слой съставлява около 70% от масата на земното кълбо. Долната част на магмата е обвивката на ядрото, нейната външна граница. Сеизмичният анализ показва тук рязък скок в плътността и скоростта на компресионните вълни, което показва материална промяна в състава на скалата. Съставът на магмата е смес от тежки метали, доминирани от магнезий и желязо. Горната част на слоя или астеносферата е подвижна, пластична, мека маса с висока температура. Това е веществото, което пробива земната кора и се пръска на повърхността в процеса на вулканични изригвания.

Дебелината на слоя магма в мантията е от 200 до 250 километра, температурата е около 2000 ° C. Мантията е отделена от долната част на земната кора от слоя Мохо или границата на Мохоровичич, от сръбски учен който определи рязка промяна в скоростта на сеизмичните вълни в тази част на мантията.

твърда черупка

Как се казва слоят на Земята, който е най-твърд? Това е литосферата, обвивка, която свързва мантията и земната кора, тя се намира над астеносферата и почиства повърхностния слой от горещото му влияние. Основната част от литосферата е част от мантията: от цялата дебелина от 79 до 250 km, земната кора представлява 5-70 km, в зависимост от местоположението. Литосферата е разнородна, разделена е на литосферни плочи, които са в постоянно бавно движение, понякога се разминават, понякога се приближават една към друга. Такива колебания на литосферните плочи се наричат ​​тектонични движения, техните бързи тремори причиняват земетресения, разцепвания в земната кора и магма, която се пръска върху повърхността. Движението на литосферните плочи води до образуването на падини или хълмове, замръзналата магма образува планински вериги. Плочите нямат постоянни граници, те се съединяват и разделят. Териториите на земната повърхност, над разломите на тектоничните плочи, са места с повишена сеизмична активност, където по-често се случват земетресения, вулканични изригвания, отколкото в други, и се образуват минерали. По това време са регистрирани 13 литосферни плочи, най-големите от които: Американска, Африканска, Антарктическа, Тихоокеанска, Индо-Австралийска и Евразийска.

земната кора

В сравнение с други слоеве, земната кора е най-тънкият и крехък слой от цялата земна повърхност. Слоят, в който живеят организмите, който е най-наситен с химикали и микроелементи, е едва 5% от общата маса на планетата. Земната кора на планетата Земя има две разновидности: континентална или континентална и океанска. Континенталната кора е по-твърда, състои се от три слоя: базалт, гранитен и седиментен. Океанското дъно е изградено от базалтови (основни) и седиментни слоеве.

• Базалтови скали- Това са магмени фосили, най-плътните слоеве на земната повърхност.
• гранитен слой- липсва под океаните, на сушата може да достигне дебелина от няколко десетки километра гранит, кристални и други подобни скали.
• Седиментен слойобразувани при разрушаването на скалите. На места има находища на минерали от органичен произход: въглища, трапезна сол, газ, нефт, варовик, креда, калиеви соли и др.

Хидросфера

Характеризирайки слоевете на земната повърхност, не може да не споменем жизненоважната водна обвивка на планетата или хидросферата. Водният баланс на планетата се поддържа от океанските води (основната водна маса), подпочвените води, ледниците, вътрешните води на реките, езерата и други водни тела. 97% от цялата хидросфера се пада на солената вода на моретата и океаните и само 3% е прясна питейна вода, по-голямата част от която е в ледниците. Учените предполагат, че количеството вода на повърхността ще се увеличи с времето поради дълбоки топки. Хидросферните маси са в постоянна циркулация, преминават от едно състояние в друго и тясно взаимодействат с литосферата и атмосферата. Хидросферата оказва голямо влияние върху всички земни процеси, развитието и живота на биосферата. Именно водната черупка стана среда за възникване на живота на планетата.

Почвата

Най-тънкият плодороден слой на Земята, наречен почва, или почва, заедно с водната обвивка, е от най-голямо значение за съществуването на растенията, животните и хората. Тази топка се появи на повърхността в резултат на ерозия на скалите, под въздействието на процесите на органично разлагане. Преработвайки остатъците от живот, милиони микроорганизми са създали слой хумус - най-благоприятният за реколтата от всички видове земни растения. Един от важните показатели за високо качество на почвата е плодородието. Най-плодородните почви са тези с еднакво съдържание на пясък, глина и хумус или глинеста почва. Глинестите, каменисти и песъчливи почви са сред най-неподходящите за земеделие.

Тропосфера

Въздушната обвивка на Земята се върти заедно с планетата и е неразривно свързана с всички процеси, протичащи в земните слоеве. Долната част на атмосферата през порите прониква дълбоко в тялото на земната кора, горната част постепенно се свързва с космоса.

Слоевете на земната атмосфера са разнородни по състав, плътност и температура.

На разстояние 10 - 18 км от земната кора се простира тропосферата. Тази част от атмосферата се нагрява от земната кора и водата, така че става по-студена с височината. Понижаването на температурата в тропосферата става с около половин градус на всеки 100 метра, като в най-високите точки достига от -55 до -70 градуса. Тази част от въздушното пространство заема най-голям дял – до 80%. Тук се формира времето, събират се бури, облаци, образуват се валежи и ветрове.

високи слоеве

• Стратосфера- озоновият слой на планетата, който абсорбира ултравиолетовата радиация на слънцето, предотвратявайки унищожаването на целия живот. Въздухът в стратосферата е разреден. Озонът поддържа стабилна температура в тази част на атмосферата от -50 до 55 ° C. В стратосферата, незначителна част от влагата, следователно облаците и валежите не са характерни за него, за разлика от въздушните течения, които са значителни по скорост .
• Мезосфера, термосфера, йоносфера- въздушните слоеве на Земята над стратосферата, в които се наблюдава намаляване на плътността и температурата на атмосферата. Слоят на йоносферата е мястото, където възниква сиянието на заредените газови частици, което се нарича полярно сияние.
• Екзосфера- сфера на дисперсия на газови частици, размита граница с космоса.