Химический состав планеты земля


Химический состав планеты земля

Землю, конечно, можно изучать без помощи космического корабля. Однако только в двадцатом столетии мы получили карту всей планеты. Изображения планеты, принимаемые из космоса, имеют важное значение. Например, они помогают в прогнозировании погоды и особенно в отслеживании и предсказании ураганов. И еще они необычайно красивы.

Можно выделить несколько отдельных слоев Земли, у которых есть свои определенные химические и сейсмические характеристики (толщина в км):

1 — 40 Кора
40 — 400 Верхняя мантия
400 — 650 Переходная область
650 — 2890 Нижняя мантия
2890 — 5150 Внешнее ядро
5150 — 6378 Внутреннее ядро

Изменения коры значительны по толщине. Под океанами она более тонкая, чем под континентами. Внутреннее ядро и кора твердые, внешнее ядро и слои мантии полужидкие. Различные уровни отделяются друг от друга неоднородностями, которые хорошо определяются сейсмическими данными; наиболее известная из них — неоднородность Мохоровичича, располагающаяся между корой и верхней мантией.


Большая часть массы Земли заключена в мантии; основная часть оставшейся массы приходится на в ядро, а масса той части, на которой мы обитаем, составляет крошечную долю от всей массы (масса в кг*1024):

Атмосфера 0,0000051
Океаны 0,0014
Кора 0,026
Мантия 4,043
Внешнее ядро 1,835
Внутреннее ядро 0,09675

Ядро, вероятно, состоит в основном из железа (или никеля и железа), хотя возможно присутствие и некоторых более легких элементов. Температура в центре ядра может достигать 7500 K, а это больше, чем температура поверхности Солнца. Нижняя мантия состоит из обычного кремния, магния и кислорода с небольшим количеством железа, кальция и алюминия. Верхняя мантия — это большей частью оливен и пироксен (железо-магниевые силикаты), кальций и алюминий. Эти данные мы получили только благодаря сейсмическим методам; образцы из верхней мантии достигают поверхности в виде вулканической лавы, но большая часть Земли для нас недостижима. Кора — это прежде всего кварц (кремниевая двуокись) и другие силикаты типа полевого шпата. Химический состав Земли (по массе) следующий:

Железо 34,6%
Кислород 29,5%
Кремний 15,2%
Магний 12,7%
Никель 2,4%
Сера 1,9%
Титан 0,05%


Другие планеты земной группы, возможно, имеют подобные структуры и составы с некоторыми отличиями: у Луны маленькое ядро; у Меркурия очень большое ядро относительно диаметра планеты; мантии Марса и Луны намного более толстые; у Луны и Меркурия нет отчетливой с химической точки зрения коры; Земля — единственная планета с отчетливо определяемым внутренним и внешним ядром. Обратите внимание, однако, что наши знания относительно внутреннего строения планет носят теоретический характер даже для Земли.

Земля — самое плотное тело Солнечной системы.

Земная поверхность очень молода. В относительно короткий (по астрономическим стандартам) период в 500 000 000 лет эрозия и тектонические процессы разрушили и создали заново большую часть поверхности Земли, уничтожив тем самым почти все следы ранней геологической поверхностни (типа кратеров, появившихся в результате столкновений). Возраст Земли — от 4.5 до 4.6 миллиардов лет, а возраст самых старых известных камней — приблизительно 4 миллиарда лет. Самые старые окаменелости живых организмов имеют возраст меньше чем 3.9 миллиардов лет.

На 71% Земная поверхность покрыта водой. Земля — единственая планета, на которой вода может существовать в жидком виде на поверхности (хотя, возможно, на поверхности Титана есть жидкий этан или метан и жидкая вода под поверхностью Европы — спутника Юпитера). Жидкая вода, как мы знаем, необходима для жизни. Способность океанов сохранять тепло также очень важна в поддержании относительно устойчивой температуры Земли. Жидкая вода также ответственна за эрозию и выветривание континентов Земли — процесс, уникальный в солнечной системе сегодня (хотя, возможно, это произошло в прошлом на Марсе).


Aтмосферу Земли составляет азот — на 77 %, кислород — 21 % со следами аргона, двуокиси углерода и воды. Когда Земля только формировалась, в ее атмосфере, возможно, было очень большее количество двуокиси углерода, но к нынешнему времени большая его часть уже входит в состав карбонатных горных пород, немного меньший его объем содержится в растворенном виде в океанах и остальная часть использовалась и используется растениями для жизни. Очень малое количество присутствующей сейчас в атмосфере двуокиси углерода чрезвычайно важно для поддержания поверхностной температуры Земли через парниковый эффект. Парниковый эффект поднимает среднюю поверхностную температуру приблизительно на 35° C выше той температуры, которая была бы без него; океаны были бы заморожены и жизнь была бы невозможна.

Присутствие свободного кислорода совершенно замечательно с химической точки зрения. Кислород в атмосфере Земли производится и поддерживается биологическими процессами. Без жизни не было бы в атмосфере и свободного кислорода.


Взаимодействие Земли и Луны замедляет вращение Земли примерно на 2 миллисекунды в столетие. Исследования показывают, что 900 миллионов лет назад год состоял из 481 18-часового дня.

У Земли умеренное магнитное поле, производимое электрическими токами в ядре. Взаимодействие солнечного ветра, магнитного поля Земли и верхних слоев атмосферы Земли вызывает полярные сияния. Нарушения в этих явлениях заставляют магнитные полюса перемещаться относительно поверхности Земли; северный магнитный полюс в настоящее время находится в северной Канаде.

Магнитное поле Земли и его взаимодействие с солнечным ветром также производит радиационные пояса Ван Аллена — пару колец ионизированного газа (или плазмы). Внешний пояс простирается на высоте от 19 000 км до 41 000 км; внутренний пояс располагается на высоте от 7 000 км до 13 000 км.

У Земли только один естественный спутник — Луна, но на орбиту Земли были выведены еще тысячи малых искусственных. Астероид 3753 (1986 ТО) имеет сложную орбитальную связь с Землей; он не является нашей луной, его называют термином «компаньон».

Источник: planetologia.ru

Интересные факты о планете Земля

Вращение постепенно замедляется


  • Для землян весь процесс замедления вращения оси происходит практически незаметно – 17 миллисекунд на 100 лет. Но характер скорости не является однородным. Из-за этого происходит увеличение длительности дня. Через 140 миллионов лет сутки будут охватывать 25 часов.

Полагали, что Земля – центр Вселенной

  • Древние ученые могли наблюдать за небесными объектами с позиции нашей планеты, поэтому казалось, что все объекты на небе движутся относительно нас, а мы остаемся в одной точке. В итоге, Коперник заявил, что в центре всего стоит Солнце (гелиоцентрическая система мира), хотя сейчас мы знаем, что и это не соответствует реальности, если брать масштабы Вселенной.

Наделена мощным магнитным полем

  • Земное магнитное поле создается никель-железным планетарным ядром, которое стремительно вращается. Поле важно, так как уберегает нас от влияния солнечного ветра.

Обладает одним спутником

  • Если смотреть на процентное соотношение, то Луна выступает крупнейшим спутником в системе. Но в реальности стоит на 5-й позиции по величине.

Единственная планета, не именованная в честь божества

  • Древние ученые именовали все 7 планет в честь богов, а современные ученые при обнаружении Урана и Нептуна последовали традиции.

Первая по плотности

  • Все основывается на составе и конкретной части планеты. Так ядро представлено металлом и обходит по плотности кору. Средний показатель земной плотности – 5.52 грамм на см3.

Размер, масса, орбита планеты Земля

При радиусе в 6371 км и массе 5.97 х 1024 кг, Земля стоит на 5-й позиции по величине и массивности. Это самая большая планета земного типа, но она уступает по размерам газовым и ледяным гигантам. Однако по плотности (5.514 г/см3) стоит на первом месте в Солнечной системе.

В орбите наблюдается слабый эксцентриситет (0.0167). Удаленность от звезды в перигелии составляет 0.983 а.е., а в афелии – 1.015 а.е.

На один проход вокруг Солнца уходит 365.24 дней. Мы знаем, что из-за существования високосного года, мы добавляем день каждые 4 прохода. Мы привыкли думать, что сутки длятся 24 часа, в реальности это время занимает 23 ч 56 м и 4 с.


Если наблюдать за вращением оси с полюсов, то видно, что оно происходит против часовой стрелки. Ось расположена под наклоном в 23.439281° от перпендикуляра орбитальной плоскости. Это влияет на количество света и тепла.

Если Северный полюс повернут к Солнцу, то на северном полушарии устанавливается лето, а на южном – зима. В определенное время над полярным кругом Солнце вообще не встает и тогда 6 месяцев там длится ночь и зима.

Состав и поверхность планеты Земля

По форме планета Земля походит на сфероид, сплюснутый на полюсах и с выпуклостью на экваториальной линии (диаметр – 43 км). Это происходит из-за вращения.

Структура Земли представлена слоями, каждый из которых обладает своим химическим составом. Отличается от других планет тем, что наше ядро имеет четкое распределение между твердым внутренним (радиус – 1220 км) и жидким внешним (3400 км).

Далее идет мантия и кора. Первая углубляется на 2890 км (самый плотный слой). Она представлена силикатными породами с железом и магнием. Кора делится на литосферу (тектонические плиты) и астеносферу (низкая вязкость). Можно внимательно рассмотреть строение Земли на схеме.

Литосфера разбивается на твердые тектонические плиты. Это жесткие блоки, перемещающиеся по отношению друг к другу. Есть точки соединения и разрыва. Именно их контакт приводит к землетрясениям, вулканической активности, созданию гор и океанических траншей.


Можно выделить 7 главных плит: Тихоокеанская, Североамериканская, Евразийская, Африканская, Антарктическая, Индо-Австралийская и Южноамериканская.

Наша планета примечательна тем, что примерно 70.8% поверхности покрыто водой. Нижняя карта Земли демонстрирует тектонические плиты.

Земной ландшафт везде разный. Погруженная в воду поверхность напоминает горы и обладает подводными вулканами, океаническими траншеями, каньонами, равнинами и даже океаническими плато.

В течение развития планеты поверхность постоянно менялась. Здесь стоит учитывать движение тектонических плит, а также эрозию. Еще влияет трансформация ледников, создание коралловых рифов, метеоритные удары и т.д.

Континентальная кора представлена тремя разновидностями: магниевые породы, осадочные и метаморфические. Первая делится на гранит, андезит и базальт. Осадочная составляет 75% и создается при захоронении накопленного осадка. Последняя формируется при обледенении осадочной породы.

С самой низкой точки высота поверхности достигает -418 м (на Мертвом море) и возвышается на 8848 м (вершина Эвереста). Средняя высота суши над уровнем моря – 840 м. Масса делится также между полушариями и континентами.

Во внешнем слое расположена почва. Это некая черта между литосферой, атмосферой, гидросферой и биосферой. Примерно 40% поверхности используется для агрокультурных целей.

Атмосфера и температура планеты Земля


Выделяют 5 слоев земной атмосферы: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Чем выше поднимаетесь, тем меньше воздуха, давления и плотности ощутите.

Ближе всего к поверхности расположена тропосфера (0-12 км). Вмещает 80% массы атмосферы, причем 50% находятся в пределах первых 5.6 км. Состоит из азота (78%) и кислорода (21%) с примесями водяного пара, двуокиси углерода и прочих газообразных молекул.

В промежутке 12-50 км видим стратосферу. Отделяется от первой тропопаузой – черта с относительно теплым воздухом. Именно здесь расположен озоновый слой. Температура вырастает, так как прослойка поглощает ультрафиолетовый свет. Атмосферные слои Земли продемонстрированы на рисунке.

Это стабильный слой и практически свободен от турбулентности, облаков и прочих погодных формирований.

На высоте 50-80 км находится мезосфера. Это наиболее холодное место (-85°C). Расположена рядом с мезопаузой, простирающейся от 80 км до термопаузы (500-1000 км). В пределах 80-550 км проживает ионосфера. Здесь температура растет вместе с высотой. На фото Земли можно полюбоваться северным сиянием.


Слой лишен облаков и водяного пара. Зато именно здесь формируются полярные сияния и расположена Международная космическая станция (320-380 км).

Самый внешний шар – экзосфера. Это переходный слой в космическое пространство, лишенное атмосферы. Представлен водородом, гелием и более тяжелыми молекулами с низкой плотностью. Однако атомы так сильно рассеяны, что слой не ведет себя как газ, а частички постоянно удаляются в космос. Здесь обитает большая часть спутников.

На эту отметку влияет множество факторов. Земля делает осевой оборот за 24 часа, а значит одна сторона всегда переживает ночь и пониженную температуру. Кроме того, ось наклонена, поэтому северное и южное полушария по очереди отклоняются и приближаются.

Все это создает сезонность. Не каждая земная часть испытывает резкие падения и рост температур. Например, количество света, поступающего на экваториальную линию, практически не меняется.

Если брать средний показатель, то получим 14°C. Но максимум – 70.7°C (пустыня Лут), а минимум в -89.2°C достиг на советской станции Восток на Антарктическом плато в июле 1983 года.

Луна и астероиды Земли

Планета обладает всего одним спутником, который влияет не только на физические изменения планеты (например, приливы и отливы), но и отразился в истории и культуре. Если быть точным, то Луна – единственное небесное тело, по которому гулял человек. Это произошло 20 июля 1969 года и право первого шага досталось Нилу Армстронгу. Если брать в общем, то на спутнике приземлилось 13 астронавтов.

Луна появилась 4.5 миллиардов лет назад из-за столкновения Земли и объекта с марсианским размером (Тея). Можно гордиться нашим спутником, ведь это одна из крупнейших лун в системе, а также стоит на второй позиции по плотности (после Ио). Она находится в гравитационной блокировке (одна сторона всегда смотрит на Землю).

В диаметре охватывает 3474.8 км (1/4 земного), а масса – 7.3477 х 1022 кг. Средний показатель плотности – 3.3464 г/см3. По гравитации достигает лишь 17% земной. Луна влияет на земные приливы, а также активность всех живых организмов.

Не стоит забывать, что бывают лунные и солнечные затмения. Первое случается, когда Луна попадает в земную тень, а второе – когда спутник проходит между нами и Солнцем. Атмосфера спутника слабая, из-за чего температурные показатели сильно колеблются (от -153°C до 107°C).

В атмосфере можно найти гелий, неон и аргон. Первые два создаются солнечным ветром, а аргон из-за радиоактивного распада калия. Также есть данные о замерзшей воде в кратерах. Поверхность делится на различные типы. Есть мария – плоские равнины, которые древние астрономы принимали за моря. Терры – земли, вроде высокогорья. Можно заметить даже горные области и кратеры.

Земля располагает пятью астероидами. Спутник 2010 TK7 проживает в точке L4, а астероид 2006 RH120 подходит к системе Земля-Луна каждые 20 лет. Если говорить об искусственных спутниках, то их насчитывают 1265, а также 300000 единиц мусора.

Формирование и эволюция планеты Земля

В 18-м веке человечество пришло к выводу, что наша планета земной группы, как и вся Солнечная система, появилась из туманного облака. То есть, 4.6 миллиардов лет назад наша система напоминала околозвездный диск, представленный газом, льдом и пылью. Потом большая часть приближалась к центру и под давлением трансформировалась в Солнце. Остальные частички создали известные нам планеты.

Первозданная Земля появилась 4.54 миллиардов лет назад. С самого начала она была расплавлена из-за вулканов и частых столкновений с другими объектами. Но 4-2.5 миллиардах лет назад появилась твердая кора и тектонические плиты. Дегазация и вулканы создали первую атмосферу, а лед, прибывший на кометах, сформировал океаны.

Поверхностный слой не оставался застывшим, поэтому континенты сходились и раздвигались. Примерно 750 миллионов лет назад самый первый суперконтинент начал расходиться. 600-540 миллионов лет назад был создан Паннотии, а последний (Пангея) развалился 180 миллионов лет назад.

Современная картинка создалась 40 миллионов лет назад и закрепилась 2.58 миллионов лет назад. Сейчас длится последний ледниковый период, начавшийся 10000 лет назад.

Полагают, что первые намеки на жизнь на Земле возникли 4 миллиарда лет назад (архейский эон). Из-за химических реакций появились самореплицирующиеся молекулы. Фотосинтез создал молекулярный кислород, который вместе с ультрафиолетовыми лучами сформировал первый озоновый слой.

Дальше уже стали появляться различные многоклеточные организмы. Микробная жизнь возникла 3.7-3.48 миллиардов лет назад. 750-580 миллионов лет назад большая часть планеты покрылась ледниками. Активное размножение организмов запустилось во время Камбрийского взрыва.

С того момента (535 миллионов лет назад) история насчитывает 5 крупных событий вымираний. Последнее (смерть динозавров от метеорита) произошло 66 миллионов лет назад.

На смену им пришли новые виды. Африканское обезьяноподобное животное встало на задние лапы и освободило передние конечности. Это стимулировало мозг применять различные инструменты. Дальше мы знаем о развитии сельскохозяйственных культур, социализации и прочих механизмах, которые привели нас к современному человеку.

Причины обитаемости планеты Земля

Если планета соответствует ряду условий, то она считается потенциально обитаемой. Сейчас Земля – единственный счастливчик с развитыми формами жизни. Что же нужно? Начнем с главного критерия – жидкая вода. Кроме того, главная звезда обязана предоставлять достаточное количество света и тепла, чтобы поддерживать атмосферу. Важный фактор – расположенность в зоне обитания (расстояние Земли от Солнца).

Следует понимать, как сильно нам повезло. Ведь Венера по размерам похожа, но из-за близкого расположения к Солнцу – это адски жаркое место с кислотными дождями. А проживающий позади нас Марс слишком холодный и обладает слабой атмосферой.

Исследования планеты Земля

Первые попытки объяснить происхождение Земли строились на религии и мифах. Часто планета становилась божеством, а именно матерью. Поэтому во многих культурах история всего начинается с матери и рождения нашей планеты.

По форме также много интересного. В древности планету считали плоской, но разные культуры добавляли свои особенности. Например, в Месопотамии плоский диск плавал посреди океана. У майя были 4 ягуара, державших небеса. У китайцев это вообще был куб.

Уже в 6 веке до н. э. ученые пришили к круглой форме. Удивительно, но в 3 веке до н. э. Эратосфену удалось вычислить даже окружность с погрешностью в 5-15%. Сферическая форма закрепилась с приходом Римской империи. О переменах в земной поверхности говорил еще Аристотель. Он считал, что это происходит слишком медленно, поэтому человек не способен уловить. Здесь и возникают попытки разобраться в возрасте планеты.

Ученые активно изучают геологию. Первый каталог минералов создал Плиний Старший в 1 веке н.э. В 11 веке в Персии исследователи изучили индийскую геологию. Теорию геоморфологии создал китайский натуралист Шень Го. Он выявил морские окаменелости, расположенные далеко от воды.

В 16 веке понимание и исследование Земли расширились. Поблагодарить стоит гелиоцентрическую модель Коперника, доказавшую, что Земля не выступает вселенским центром (ранее использовали геоцентрическую систему). А также Галилео Галилея за его телескоп.

В 17 веке геология прочно закрепилась среди других наук. Говорят, что термин придумал Улисс Алдванди или же Миккель Эшхольт. Обнаруженные в те времена ископаемые вызвали серьезные разногласия в земном возрасте. Все религиозные люди настаивали на 6000 лет (как говорилось в Библии).

Эти споры прекратились в 1785 году, когда Джеймс Хаттон заявил, что Земля намного старше. Он основывался на размытости горных пород и вычислении необходимого для этого времени. В 18 веке ученые разделились на 2 лагеря. Первые считали, что горные породы осаждены наводнениями, а вторые сетовали на огненные условия. Хаттон стоял на позиции огня.

Первые геологические карты Земли появились в 19 веке. Главный труд – «Принципы геологии», выпущенный в 1830 году Чарльзом Лайеллем. В 20-м веке стало намного проще вычислять возраст благодаря радиометрическим датировкам (2 миллиарда лет). Однако уже изучение тектонических плит привело к современной отметке в 4.5 миллиардов лет.

Будущее планеты Земля

Наша жизнь зависит от поведения Солнца. Однако у каждой звезды есть свой эволюционный путь. Ожидается, что через 3.5 миллиардов лет оно увеличится в объеме на 40%. Это усилит поступление радиации, и океаны могут просто испариться. Затем погибнут растения, а через миллиард лет исчезнет все живое, а постоянная средняя температура закрепится на отметке в 70°C.

Через 5 миллиардов лет Солнце трансформируется в красного гиганта и сместит нашу орбиту на 1.7 а.е.

Если просматривать всю земную историю, то человечество – это лишь мимолетная вспышка. Однако Земля остается важнейшей планетой, родным домом и уникальным местом. Можно лишь надеется, что мы успеем заселить иные планеты вне нашей системы до критического периода солнечного развития. Ниже можете исследовать карту поверхности Земли. Кроме того, на нашем сайте присутствует множество красивых фото планеты и мест Земли из космоса в высоком разрешении. С помощью онлайн телескопов с МКС и спутников можно бесплатно в режиме реального времени наблюдать за планетой.

Карта поверхности планеты Земля

Читайте также:


Ссылки


Источник: v-kosmose.com

Земля относится к планетам земной группы, и, в отличие от газовых гигантов, таких как Юпитер, имеет твёрдую поверхность. Это крупнейшая из четырёх планет земной группы в Солнечной системе, как по размеру, так и по массе. Кроме того, Земля среди этих четырёх планет имеет наибольшие плотность, поверхностную гравитацию и магнитное поле. Это единственная известная планета с активной тектоникой плит.

Недра Земли делятся на слои по химическим и физическим (реологическим) свойствам, но в отличие от других планет земной группы, Земля имеет ярко выраженное внешнее и внутреннее ядро. Наружный слой Земли представляет собой твёрдую оболочку, состоящую главным образом из силикатов. От мантии она отделена границей с резким увеличением скоростей продольных сейсмических волн — поверхностью Мохоровичича. Твёрдая кора и вязкая верхняя часть мантии составляют литосферу. Под литосферой находится астеносфера, слой относительно низкой вязкости, твёрдости и прочности в верхней мантии.

Значительные изменения кристаллической структуры мантии происходят на глубине 410-660 км ниже поверхности, охватывающей переходную зону, которая отделяет верхнюю и нижнюю мантию. Под мантией находится жидкий слой, состоящий из расплавленного железа с примесями никеля, серы и кремния — ядро Земли. Сейсмические измерения показывают, что оно состоит из 2 частей: твёрдого внутреннего ядра с радиусом ~1220 км и жидкого внешнего ядра, с радиусом ~ 2250 км.

Форма

Форма Земли (геоид) близка к сплюснутому эллипсоиду. Расхождение геоида с аппроксимирующим его эллипсоидом достигает 100 метров.

Вращение Земли создаёт экваториальную выпуклость, поэтому экваториальный диаметр на 43 км больше, чем полярный. Высочайшей точкой поверхности Земли является гора Эверест (8848 м над уровнем моря), а глубочайшей — Марианская впадина (10 994 м под уровнем моря). Из-за выпуклости экватора самыми удалёнными точками поверхности от центра Земли являются вершина вулкана Чимборасо в Эквадоре и гора Уаскаран в Перу.

Химический состав

Масса Земли приблизительно равна 5,9736·1024 кг. Общее число атомов, составляющих Землю, ≈ 1,3-1,4·1050. Она состоит в основном из железа (32,1 %), кислорода (30,1 %), кремния (15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля (1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %); на остальные элементы приходится 1,2 %. Из-за сегрегации по массе область ядра, предположительно, состоит из железа (88,8 %), небольшого количества никеля (5,8 %), серы (4,5 %) и около 1 % других элементов. Примечательно, что углерода, являющегося основой жизни, в земной коре всего 0,1 %.

Геохимик Франк Кларк вычислил, что земная кора чуть более, чем на 47 % состоит из кислорода. Наиболее распространённые породообразующие минералы земной коры практически полностью состоят из оксидов; суммарное содержание хлора, серы и фтора в породах обычно составляет менее 1 %. Основными оксидами являются кремнезём (SiO2), глинозём (Al2O3), оксид железа (FeO), окись кальция (CaO), окись магния (MgO), оксид калия (K2O) и оксид натрия (Na2O). Кремнезём служит главным образом кислотной средой, формирует силикаты; природа всех основных вулканических пород связана с ним.

Внутреннее строение

Земля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя — твёрдая.

Внутреннее тепло

Внутренняя теплота планеты обеспечивается сочетанием остаточного тепла, оставшегося от аккреции вещества, которая происходила на начальном этапе формирования Земли (около 20 %) и радиоактивным распадом нестабильных изотопов: калия-40, урана-238, урана-235 и тория-232. У трёх из перечисленных изотопов период полураспада составляет более миллиарда лет. В центре планеты, температура, возможно, поднимается до 6000 °С (10,830 °F) (больше, чем на поверхности Солнца), а давление может достигать 360 ГПа (3,6 млн атм). Часть тепловой энергии ядра передаётся к земной коре посредством плюмов. Плюмы приводят к появлению горячих точек и траппов. Поскольку большая часть тепла, производимого Землёй, обеспечивается радиоактивным распадом, то в начале истории Земли, когда запасы короткоживущих изотопов ещё не были истощены, энерговыделение нашей планеты было гораздо больше, чем сейчас.

Больше всего энергии теряется Землёй посредством тектоники плит, подъёма вещества мантии на срединно-океанические хребты. Последним основным типом потерь тепла является теплопотеря сквозь литосферу, причём большее количество теплопотерь таким способом происходит в океане, так как земная кора там гораздо тоньше, чем под континентами.

Литосфера

Литосфера (от др.-греч. λ?θος — камень и σφα?ρα — шар, сфера) — твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии. В строении литосферы выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы. Блоки литосферы — литосферные плиты — двигаются по относительно пластичной астеносфере. Под литосферой располагается астеносфера, составляющая внешнюю часть мантии. Астеносфера ведёт себя как перегретая и чрезвычайно вязкая жидкость, где происходит понижение скорости сейсмических волн, свидетельствуя об изменении пластичности пород.

Земная кора

Земная кора — это верхняя часть твёрдой Земли. От мантии отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн — границей Мохоровичича. Есть два типа коры — континентальная и океаническая. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном до 30-70 км на континентах. В континентальной коре выделяют три слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Кинематику этих движений описывает тектоника плит. Земная кора под океанами и континентами существенно различается.

Земная кора под континентами обычно имеет толщину 35-45 км, в гористых местностях мощность коры может доходить до 70 км. С глубиной в составе земной коры увеличивается содержание оксидов магния и железа, уменьшается содержание кремнезёма, причём эта тенденция в большей степени имеет место при переходе к верхней мантии (субстрату).

Верхняя часть континентальной земной коры представляет собой прерывистый слой, состоящий из осадочных и вулканических горных пород. Слои могут быть смяты в складки, смещены по разрыву. На щитах осадочная оболочка отсутствует. Ниже расположен гранитный слой, состоящий из гнейсов и гранитов (скорость продольных волн в этом слое — до 6,4 км/с). Ещё ниже находится базальтовый слой (6,4-7,6 км/с), сложенный метаморфическими горными породами, базальтами и габбро. Между этими 2-мя слоями проходит условная граница, называемая поверхностью Конрада. Скорость продольных сейсмических волн при прохождении через эту поверхность скачкообразно увеличивается с 6 до 6,5 км/с.

Кора под океанами имеет толщину 5-10 км. Она подразделяется на несколько слоёв. Сначала расположен верхний слой, состоящий из донных осадков, толщиной менее километра. Ниже лежит второй слой, сложенный главным образом из серпентинита, базальта и, вероятно, из прослоев осадков. Скорость продольных сейсмических волн в данном слое доходит до 4-6 км/с, а его толщина 1-2,5 км. Нижний, «океанический» слой сложен габбро. Этот слой имеет толщину в среднем около 5 км и скорость прохождения сейсмических волн 6,4-7 км/с.

Мантия Земли

Мантия — это силикатная оболочка Земли, расположенная между земной корой и ядром Земли.

Мантия составляет 67 % массы Земли и около 83 % её объёма (без учёта атмосферы). Она простирается от границы с земной корой (на глубине 5-70 километров) до границы с ядром на глубине около 2900 км. От земной коры разделена поверхностью Мохоровичича, где скорость сейсмических волн при переходе из коры в мантию быстро увеличивается с 6,7-7,6 до 7,9-8,2 км/с. Мантия занимает огромный диапазон глубин, и с увеличением давления в веществе происходят фазовые переходы, при которых минералы приобретают всё более плотную структуру. Мантия Земли подразделяется на верхнюю мантию и нижнюю мантию. Верхний слой, в свою очередь, подразделяется на субстрат, слой Гутенберга и слой Голицына (средняя мантия).

Согласно современным научным представлениям, состав земной мантии считается похожим на состав каменных метеоритов, в частности хондритов. В состав мантии преимущественно входят химические элементы, находившиеся в твёрдом состоянии или в твёрдых химических соединениях во время формирования Земли: кремний, железо, кислород, магний и др. Эти элементы образуют с диоксидом кремния силикаты. В верхней мантии (субстрате), скорее всего, больше форстерита MgSiO4, глубже несколько увеличивается содержание фаялита Fe2SiO4. В нижней мантии под воздействием очень высокого давления эти минералы разложились на оксиды (SiO2, MgO, FeO).

Агрегатное состояние мантии обуславливается воздействием температур и сверхвысокого давления. Из-за давления вещество почти всей мантии находится в твёрдом кристаллическом состоянии, несмотря на высокую температуру. Исключение составляет лишь астеносфера, где действие давления оказывается слабее, чем температуры, близкие к точке плавления вещества. Из-за этого эффекта, по-видимому, вещество здесь находится либо в аморфном состоянии, либо в полурасплавленном.

Ядро Земли

Ядро — центральная, наиболее глубокая часть Земли, геосфера, находящаяся под мантией и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы — 3485 км. Разделяется на твёрдое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяют переходную зону. Температура в центре ядра Земли достигает 6000 °С, плотность около 12,5 т/м³, давление до 360 ГПа (3,55 млн атмосфер). Масса ядра — 1,9354·1024 кг.

Тектонические платформы

Крупнейшие тектонические плиты
Название плиты Площадь 106 км² Зона покрытия
Африканская плита 61,3 Африка
Антарктическая плита 60,9 Антарктика
Австралийская плита 47,2 Австралия
Евразийская плита 67,8 Азия и Европа
Северо-Американская плита 75,9 Северная Америка и северо-восточная Сибирь
Южно-Американская плита 43,6 Южная Америка
Тихоокеанская плита 103,3 Тихий океан

Источник: studopedia.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.