Состав планеты земля в разрезе


Внутреннее строение Земли

Планета Земля состоит из трех основных слоев: земной коры, мантии и ядра. Можно сравнить земной шар с яйцом. Тогда яичная скорлупа будет представлять собой земную кору, яичный белок — мантию, а желток — ядро.

Внутреннее строение Земли. Источник: Климанова О.А. География 5-6 классы

Состав планеты земля в разрезе

Верхняя часть Земли носит название литосфера (в переводе с греческого «каменный шар»). Это твердая оболочка земного шара, в состав которой входит земная кора и верхняя часть мантии.

Земная кора

Земная кора — это каменная оболочка, которая покрывает всю поверхность нашей планеты. Под океанами ее толщина не превышает 15-ти километров, а на материках — 75-ти. Если вернуться к аналогии с яйцом, то земная кора по отношению ко всей планете тоньше, чем яичная скорлупа. На долю этого слоя Земли приходится всего 5% объема и менее 1% массы всей планеты.


В составе земной коры ученые обнаружили оксиды кремния, щелочных металлов, алюминия и железа. Кора под океанами состоит из осадочного и базальтового слоев, она тяжелее континентальной (материковой). В то время как оболочка, покрывающая континентальную часть планеты, имеет более сложное строение.

Выделяют три слоя континентальной земной коры:

  • осадочный (10-15 км в основном осадочных пород);

  • гранитный (5-15 км метаморфических пород, по свойствам схожих с гранитом);

  • базальтовый (10-35 км магматических пород).

Разрез земной коры. Источник: Климанова О.А. География 5-6 классы

Состав планеты земля в разрезе

Мантия

Под земной корой располагается мантия («покрывало, плащ»). Этот слой имеет толщину до 2900 км. На него приходится 83% от общего объема планеты и почти 70% массы. Состоит мантия из тяжелых минералов, богатых железом и магнием. Этот слой имеет температуру свыше 2000°C. Тем не менее большая часть вещества мантии сохраняет твердое кристаллическое состояние из-за огромного давления. На глубине от 50 до 200 км располагается подвижный верхний слой мантии.
 называется астеносфера («бессильная сфера»). Астеносфера очень пластична, именно из-за нее происходит извержение вулканов и формирование залежей полезных ископаемых. В толщину астеносфера достигает от 100 до 250 км. Вещество, которое проникает из астеносферы в земную кору и изливается иногда на поверхность, называется магмой («месиво, густая мазь»). Когда магма застывает на поверхности Земли, она превращается в лаву.

Ядро

Под мантией, словно под покрывалом, располагается земное ядро. Оно находится в 2900 км от поверхности планеты. Ядро имеет форму шара радиусом около 3500 км. Поскольку людям еще не удалось добраться до ядра Земли, о его составе ученые строят догадки. Предположительно, ядро состоит из железа с примесью других элементов. Это самая плотная и тяжелая часть планеты. На нее приходится всего 15% объема Земли и аж 35% массы.

Считается, что ядро состоит из двух слоев — твердого внутреннего ядра (радиусом около 1300 км) и жидкого внешнего (около 2200 км). Внутреннее ядро словно бы плавает во внешнем жидком слое. Из-за этого плавного движения вокруг Земли образуется ее магнитное поле (именно оно защищает планету от опасных космических излучений, и на него реагирует стрелка компаса).
ро — самая горячая часть нашей планеты. Долгое время считалось, что температура его достигает, предположительно, 4000-5000°C. Однако в 2013 году ученые провели лабораторный эксперимент, в ходе которого определили температуру плавления железа, которое, вероятно, входит в состав внутреннего земного ядра. Так выяснилось, что температура между внутренним твердым и внешним жидким ядром равна температуре поверхности Солнца, то есть около 6000 °C.

Строение нашей планеты — одна из множества неразгаданных человечеством тайн. Большая часть информации о нем получена косвенными методами, еще ни одному ученому не удалось добыть образцы земного ядра. Изучение строения и состава Земли по-прежнему сопряжено с непреодолимыми трудностями, но исследователи не сдаются и ищут новые способы добыть достоверные сведения о планете Земля.

Методические рекомендации

При изучении темы «Внутреннее строение Земли» у учащихся могут возникать трудности с запоминанием названий и очередности слоев земного шара. Латинские наименования будет намного легче запомнить, если дети создадут собственную модель Земли. Можно предложить ученикам выполнить модель земного шара из пластилина или рассказать о его устройстве на примере фруктов (кожура — земная кора, мякоть — мантия, косточка — ядро) и предметов, имеющих схожую структуру. Поможет в проведении урока учебник География. 5-6 классы О.А.Климановой, где вы найдете красочные иллюстрации и подробные сведения по теме.


#ADVERTISING_INSERT#

Источник: rosuchebnik.ru

Атмосфера.


Земля, как и большинство других планет, окружена газовой оболочкой – атмосферой, которая состоит, в основном, из азота и кислорода. Ни одна другая планета не обладает атмосферой с таким химическим составом, как у Земли. Считается, что он возник в результате длительной химической и биологической эволюции. Атмосфера Земли делится на несколько областей в соответствии с изменением температуры, химического состава, физического состояния и степенью ионизации молекул и атомов воздуха. Плотные, пригодные для дыхания слои земной атмосферы имеют толщину не более 4–5 км. Выше атмосфера очень разрежена: ее плотность уменьшается примерно в три раза на каждые 8 км подъема. При этом температура воздуха сначала в тропосфере уменьшается до 220 К, однако на высоте в несколько десятков километров в стратосфере начинается ее рост до 270 К на высоте около 50 км, где проходит граница со следующим слоем атмосферы – мезосфера (средняя атмосфера). Рост температуры в верхней стратосфере происходит из-за нагревающего действия поглощаемого здесь ультрафиолетового и рентгеновского солнечного излучения, не проникающего в нижние слои атмосферы.
мезосфере температура снова убывает почти до 180 К, после чего выше 180 км в термосфере начинается ее очень сильный рост до значений более 1000 К. На высотах свыше 1000 км термосфера переходит в экзосферу, из которой происходит диссипация атмосферных газов в межпланетное космическое пространство. С повышением температуры связана ионизация атмосферных газов – возникновение электропроводящих слоев, которые в целом принято называть земной ионосферой.

Состав планеты земля в разрезе

Гидросфера.

Важной особенностью Земли является большое количество воды, постоянно находящейся в разных пропорциях во всех трех агрегатных состояниях – газообразном (водяные пары в атмосфере), жидком (реки, озера, моря, океаны и, в меньшей степени, атмосфера) и твердом (снег и лед, главным образом в ледниках). Благодаря водному балансу общее количество воды на Земле должно сохраняться. Мировой океан занимает большую часть поверхности Земли (361,1 млн. км2 или 70,8% площади поверхности Земли), его средняя глубина составляет около 3800 м, наибольшая – 11 022 м (Марианская впадина в Тихом океане), объем воды 1370 млн. км3 , средняя соленость 35 г/л. Площадь современных ледников около 11% поверхность суши, которая составляет 149,1 млн км2 (» 29,2%). Суша поднимается над уровнем Мирового океана в среднем на 875 м (наибольшая высота 8848 м – вершина Джомолунгма в Гималаях). Считается, что существование осадочных пород, возраст которых (по данным радиоизотопного анализа) превосходит 3,7 млрд. лет, служит доказательством существования на Земле обширных водоемов уже в ту далекую эпоху, когда, предположительно, появились первые живые организмы. См. также ХИМИЯ ГИДРОСФЕРЫ.


ФОТОГРАФИЯ ОБЛАЧНОСТИ земной поверхности. Особенностью планеты Земля является большое количество воды, постоянно находящейся в разных пропорциях во всех трех агрегатных состояниях – газообразном, жидком и твердом.ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ состоит из тонкой твердой оболочки (кора), окруженной мощной водной гидросферой и плотной атмосферой

Мировой океан.

Мировой океан условно делится на четыре океана. Самый крупный и глубокий из них Тихий океан.


площади 178,62 млн. км2 он занимает половину всей водной поверхности Земли. Средняя его глубина (3980 м) больше средней глубины Мирового океана (3700 м). В его пределах находится и самая глубоководная впадина – Марианская (11 022 м). В Тихом океане сосредоточено более половины объема воды Мирового океана (710,4 из 1341 млн. км3). Второй по размерам Атлантический океан. Его площадь 91,6 млн. км2, средняя глубина 3600 м, наибольшая 8742 м (в районе Пуэрто-Рико), объем 329,7 млн. км3. Далее по размерам идет Индийский океан, который занимает площадь 76,2 млн. км2, среднюю глубину 3710 м, наибольшую 7729 м (возле Зондских островов), объем воды 282,6 млн. км3. Самый маленький и самый холодный Северный Ледовитый океан, с площадью всего 14,8 млн. км2. Он занимает 4% Мирового океана), обладает средней глубиной 1220 м (наибольшая 5527 м), объемом воды 18,1 млн. км3. Иногда выделяют т.н. Южный океан (условное название южных частей Атлантического, Индийского и Тихого океанов, прилегающих к Антарктическому материку). В составе океанов выделяются моря. Для жизни Земли огромную роль играет постоянно происходящий в ней круговорот воды (влагооборот). Это непрерывный замкнутый процесс перемещения воды в атмосфере, гидросфере и земной коре, состоящий из испарения, переноса водяного пара в атмосфере, конденсации пара, выпадения осадков и стока вод в Мировой океан. В этом едином процессе происходит непрерывный переход воды с земной поверхности в атмосферу и обратно.


КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ. А1 – осадки, выпадающие над сушей; А2 – осадки, выпадающие над океаном; Б1 – испарение с суши; Б2 – транспирация растительностью; Б3 – испарение с озер и рек; Б4 – испарение с океана; В1 – инфильтрация воды в почву; В2 – потребление воды растительностью; В3 – подземный сток воды в реки и озера; В4 – подземный сток воды в океан; Г – поверхностный сток в озера и реки.Состав планеты земля в разрезе

Морские течения.

Морские течения (океанические течения) – поступательные движения масс воды в морях и океанах, обусловленные различными силами (действием силы трения между водой и воздухом, градиентами давления, возникающими в воде, приливообразующими силами Луны и Солнца). На направление морских течений большое влияние оказывает вращение Земли, отклоняющее течения в Северном полушарии вправо, в Южном – влево.
рские течения вызываются либо трением ветра о поверхность моря (ветровые течения), либо неравномерным распределением температуры и солености воды (плотностные течения), либо наклоном уровня (стоковые течения). По характеру изменчивости бывают постоянные, временные и периодические (приливного происхождения), по расположению – поверхностные, подповерхностные, промежуточные, глубинные и придонные. По физико-химическим свойствам – опресненные и соленые.

Теплые и холодные морские течения.

У этих течений температура вод соответственно выше или ниже окружающей температуры. Теплые течения направлены из низких широт в высокие (например, Гольфстрим), холодные – из высоких в низкие (Лабрадорское). Течения с температурой окружающих вод называют нейтральными.

Состав планеты земля в разрезе

Гольфстрим (англ. Gulf Stream) – система теплых течений в северной части Атлантического океана, простирающаяся на 10 тыс. км от берегов полуострова Флорида до островов Шпицбергена и Новой Земли. Скорость от 6–10 км/ч во Флоридском проливе до 3–4 км/ч в районе Б. Ньюфаундлендской банки, температура поверхностных вод соответственно от 24–28 до 10–20° С. Средний расход воды во Флоридском проливе 25 млн. м3/с (в 20 раз превышает суммарный расход воды всех рек земного шара). Гольфстрим переходит в Северо-Атлантическое течение (40° з.д.), которое под влиянием западных и юго-западных ветров следует к берегам Скандинавского полуострова, оказывая влияние на климат Европы.


NASA В Мировом океане непрерывно происходит обмен воды между различными его частями. На этом снимке видно перемещение потоков воды из Черного моря в Мраморное (черная струя в Мраморном море) и из Мраморного моря в Эгейское (синяя струя в Эгейском море). Наблюдать такой феномен стало возможно благодаря различию в характеристиках вод Мраморного и окружающих его морей. Мраморное море значительно мельче, поэтому воды его прогреты сильнее (это летний снимок). Вследствие испарения соленость воды больше. Это отражается на цвете воды.. Поэтому воды Мраморного моря более яркого-синего цвета. Можно проследить, как и в каких направлениях вода перемещается после того как она попала в соседний морской бассейн.

Эльниньо – теплое тихоокеанское экваториальное течение, возникающее раз в несколько лет. За последние 20 лет отмечены пять активных циклов Эльниньо: 1982–1983, 1986–1987, 1991–1993, 1994–1995 и 1997–1998, т.е. в среднем через каждые 3–4 года.

В годы, когда Эльниньо отсутствует, вдоль всего тихоокеанского побережья Южной Америки из-за прибрежного подъема холодных глубинных вод, вызванного поверхностным холодным Перуанским течением, температура поверхности океана колеблется в узких сезонных пределах – от 15° С до 19° С. В период Эльниньо температура поверхности океана в прибрежной зоне повышается на 6–10° С. При Эльниньо в районе экватора это течение прогревается сильнее, чем обычно. Поэтому пассатные ветры ослабевают либо совсем не дуют. Нагретая вода, растекаясь в стороны, идет обратно к американскому берегу. Возникает аномальная зона конвекции, и на Центральную и Южную Америку обрушиваются дожди и ураганы. Глобальное потепление уже в скором будущем может привести к катастрофическим последствиям. Вымирают целые виды животных и растений, которые не успевают приспособиться к изменению климата. Из-за таяния полярных льдов уровень океана может повыситься на целый метр, и островов станет меньше. За столетие потепление может достигнуть 8 градусов.

Аномальные погодные условия на Земном шаре в годы Эльниньо. В тропиках происходит увеличение осадков над районами к востоку от центральной части Тихого океана и уменьшение на севере Австралии, в Индонезии и на Филиппинах. В декабре-феврале осадки больше нормы наблюдаются на побережье Эквадора, на северо-западе Перу, над южной Бразилией, центральной Аргентиной и над экваториальной, восточной частью Африки, а в течении июня-августа – на западе США и над центральной частью Чили.

Появления Эльниньо ответственны также за крупномасштабные аномалии температуры воздуха во всем мире. В эти годы бывают выдающиеся повышения температуры. Более теплые, чем нормальные, условия в декабре-феврале были над юго-восточной Азией, над Приморьем, Японией, Японским морем, над юго-восточной Африкой и Бразилией, на юго-востоке Австралии. Температуры выше нормы также отмечаются в июне-августе на западном побережье Южной Америки и над юго-восточной Бразилией. Более холодные зимы (декабрь-февраль) бывают на юго-западном побережье США.

NASA По снимкам со спутников 10 ноября 1997 был определен уровень воды в Тихом океане. Эльниньо характеризуется более высоким уровнем воды (красная и белая области) со стороны побережья Южной Америки и в южной части Тихого океана. Более низкий уровень воды (голубая область) наблюдался с другой стороны океана.

Ланиньо. Ланиньо – в противоположность Эльниньо, проявляется как понижение поверхностной температуры воды на востоке тропической зоны Тихого океана. Такие явления отмечались в 1984–1985, 1988–1989 и 1995–1996. В этот период непривычно холодная погода устанавливается на востоке Тихого океана. Ветры сдвигают зону теплой воды и «язык» холодных вод растягивается на 5000 км, в районе Эквадора – островов Самоа, именно в том месте, где при Эльниньо должен быть пояс теплых вод. В этот период в Индокитае, Индии и Австралии наблюдаются мощные муссонные дожди. Страны Карибского бассейна и США при этом страдают от засух и смерчей.

Аномальные погодные условия на Земном шаре в годы Ланиньо. В течение периодов Ланиньо осадки усиливаются над западной экваториальной частью Тихого океана, Индонезией и Филиппинами и почти полностью отсутствуют в восточной части океана. Преимущественно осадки выпадают в декабре-феврале на севере Южной Америки и над Южной Африкой, и в июне-августе над юго-восточной Австралией. Более засушливые условия наблюдаются над побережьем Эквадора, на северо-западе Перу и над экваториальной частью восточной Африки в течение декабря-февраля, а также над южной Бразилией и центральной Аргентиной в июне-августе. Во всем мире отмечаются крупномасштабные отклонения от нормы. Наблюдается наибольшее количество областей с аномально прохладными условиями, например, холодные зимы в Японии и в Приморье, над Южной Аляской и западной, центральной Канадой, а также прохладные летние сезоны над юго-восточной Африкой, над Индией и юго-восточной Азией. Более теплые зимы наступают на юго-западе США.

Ланиньо, как и Эльниньо, чаще всего возникают с декабря по март. Различие в том, что Эльниньо возникает в среднем один раз в три-четыре года, а Ланиньо – раз в шесть-семь лет. Оба явления несут с собой повышенное количество ураганов, но во время Ланиньо их бывает в три-четыре раза больше, чем при Эльниньо.

Согласно последним наблюдениям, достоверность наступления Эльниньо или Ланиньо, можно определить, если:

1. В районе экватора, в восточной части Тихого океана, образуется пятно более теплой воды, чем обычно, в случае Эльниньо и более холодной – в случае Ланиньо.

2. Если атмосферное давление в порте Дарвин (Австралия) имеет тенденцию к понижению, а на острове Таити – к повышению, то ожидается Эльниньо. В противном случае будет Ланиньо.

Эльниньо и Ланиньо – наиболее ярко выраженные проявления глобальной годичной изменчивости климата. Они представляют собой крупномасштабные изменения температур океана, осадков, атмосферной циркуляции, вертикальных движений воздуха над тропической частью Тихого океана.

NASA ЭЛЬНИНЬО – теплое тихоокеанское экваториальное течение, возникающее раз в несколько лет. Характеризуется более высоким уровнем воды (красная область), более низкий уровень воды (голубая область) (1997–1998).NASA ЛАНИНЬО – в противоположность Эльниньо, проявляется как понижение поверхностной температуры воды на востоке тропической зоны Тихого океана. Такие явления отмечались в 1984–1985, 1988–1989 и 1995–1996. В этот период непривычно холодная погода устанавливается на востоке Тихого океана.

Ледники.

Ледники – движущиеся естественные скопления льда атмосферного происхождения на земной поверхности. Они образуются в районах, где твердые атмосферные осадки выпадают в большем количестве, чем их стаивает и испаряется. Движение ледника приводит к его разделению на области накопления (аккумуляции) и расхода (абляции) льда.

Основные типы ледников

– покровные, шельфовые и горные. Общая площадь современных ледников около 16,3 млн. км2 (10,9% площадь суши), общий объем льдов около 30 млн. км3. Ледники образуются в результате многолетнего накопления, уплотнения и перекристаллизации снега. Ледники могут существовать только там, где устойчиво наблюдаются низкие температуры воздуха и выпадает достаточно много снега. Обычно это приполярные или высокогорные районы. Ледники могут иметь форму потока, купола (щита) или плавучей плиты (в том случае, когда они сползают в водоем). Свободно плывущие отколовшиеся части ледников называются айсбергами.

IGDA/D. Staquet АЙСБЕРГИ, образовавшиеся во фьордах Гренландии

Образование ледников.

В области питания (аккумуляции) ледника снег превращается в фирн, а затем в лед, в результате чего происходит увеличение массы льда, переносимого в область абляции, где эта масса уменьшается в результате таяния, откалывания, испарения и сдувания снега ветром. Размеры ледников весьма разнообразны от менее 0,1 км2 до многих млн. км2. Например, ледниковый щит Антарктиды достигает почти 14 млн. км2, а его максимальная толщина превышает 4,7 км. Наиболее крупные айсберги, имеющие длину 170 км и объем до 5 тыс. км3, встречаются близ Антарктиды. В связи с изменением климата меняется и общая масса ледников.

Движение ледников.

Ледники движутся от области аккумуляции к области абляции. Скорость движения ледников обычно невелика, достигая в среднем от нескольких десятков до нескольких сотен метров в год. Однако бывают случаи очень быстрого движения ледников. Один из самых «скорых» – гренландский ледник Якобсхавн, впадающий в залив Диско. Его скорость превышает 7 км в год. Очень подвижны пульсирующие ледники. В их жизни периоды относительного покоя, длящиеся от 10 до 50–100 лет, чередуются с периодами коротких, быстрых подвижек, или пульсаций, во время которых скорость движения ледника может составить 100–120 м/сутки, а язык ледника может перемещаться на 10–15 км. Это нередко чревато катастрофическими последствиями – ледяными обвалами, снежными лавинами, прорывами подпруженных озер, паводками и селями. Широкую известность приобрели подвижки памирского ледника Медвежий.

Роль ледников.

Ледники влияют на климат, создают специфические ледниковые формы рельефа и неповторимые по красоте и суровости разнообразные высокогорные ландшафты. Они служат «кладовыми» пресной воды, в которых сосредоточено почти 70% мировых запасов резервной пресной воды. Таяние ледников формирует значительную часть речного стока в горных районах. Например, в Средней Азии, где ледники занимают всего 5% площади, их доля в речном стоке составляет за год 20%, а летом – 50%. Если всю массу современных ледников распределить по поверхности всего земного шара, толщина ледяного панциря составит около 50 м. Масса ледников примерно в 32 раза больше массы всех поверхностных вод суши. Площадь ледников в России ок. 60 тыс. км2. В основном это покровные ледники Новой Земли, Северной Земли, Земли Франца-Иосифа и других островов Северного Ледовитого океана.

IGDA/Pubbliaerfoto КРУПНЫЙ ДОЛИННЫЙ ЛЕДНИК с ледниками-притоками на Огненной Земле.IGDA/Pubbliaerfoto ДОЛИННЫЙ ЛЕДНИК в национальном парке Глейшер (шт.Монтана, США). На переднем плане долинный зандр, формирующийся потоками талых вод.

Земная кора.

Твердая оболочка Земли (литосфера) неодинакова по толщине в разных частях планеты. Под материками она составляет 35–70 км, а под океанами около 5 км. Предполагается, что «корни» материков уходят в глубь вязкого и частично расплавленного пограничного слоя верхней мантии (астеносферы), подобно айсбергам в океане, и поддерживаются в равновесии архимедовыми силами плавучести. Это объясняет медленное движение материков – наиболее крупномасштабное тектоническое явление, связанное с перемещением плит земной коры и являющееся результатом конвекции (перемешивания) вещества мантии. Есть множество других проявлений активности земной коры – поднятие одних участков, опускание других. Столкновения континентальных плит приводят к образованию горных цепей; при раздвигании, наоборот, образуются впадины и моря. Считается, что возраст типичных молодых гор (Альпы) составляет 30 млн. лет, а Средиземного моря – около 5 млн. лет. Земная кора снизу ограничена поверхностью Мохоровичича. Различают континентальную кору (толщина от 35–45 км под равнинами до 70 км в области гор) и океаническую (5–10 км). В строении первой имеются три слоя: верхний (осадочный), средний (условно называют гранитным), и нижний (базальтовый); в океанической коре гранитный слой отсутствует, а осадочный имеет меньшую толщину. В переходной зоне от материка к океану развивается кора промежуточного типа (субконтинентальная или субокеаническая). Земная кора подвержена постоянным тектоническим движениям. В ее строении выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно спокойные – платформы.

1 – вода, 2 – осадочный слой, 3 – гранитный слой, 4 – базальтовый слой континентальной коры, 5 – базальтовый слой океанической коры, 6 –магматический слой океанической коры (породы габроидного состава), 7 – вулканические острова; 8,9 – мантия (ультраосновные магматические породы).

Мантия.

Между корой и ядром Земли, расположена силикатная (в основном оливин) оболочка, или мантия Земли, в которой вещество находится в особом пластическом, аморфном состоянии, близком к расплавленному (верхняя мантия толщиной ок. 700 км). Внутренняя мантия толщиной около 2000 км находится в твердом кристаллическом состоянии. Мантия занимает около 83% объема всей Земли и составляет до 67% ее массы. Верхняя граница мантии проходит по границе поверхности Мохоровичича на различных глубинах – от 5–10 до 70 км, а нижняя – на границе с ядром на глубине около 2900 км.

ПРЕДПОЛАГАЕМОЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ

Ядро.

По мере приближения к центру плотность вещества увеличивается, повышается температура. Центральная часть земного шара примерно до половины радиуса представляет собой плотное железоникелевое ядро с температурой в 4–5 тыс. кельвинов, внешняя часть которого расплавлена и переходит в мантию. Предполагается, что в самом центре Земли температура выше, чем в атмосфере Солнца. Это означает, что у Земли есть внутренние источники тепла.

Относительно тонкая земная кора (причем под океанами более тонкая и более плотная, чем под материками) составляет внешний покров, который отделен от нижележащей мантии границей Мохоровичича. Самый плотный материал слагает ядро Земли, по-видимому, состоящее из металлов. Кора, внутренняя мантия и внутреннее ядро находятся в твердом состоянии, а внешнее ядро в жидком.

Состав планеты земля в разрезе

Таблица: Строение Земли
ОБЛАСТЬ Диапазон глубин (км) Температура (К) Состав
Кора 0–33 287–700 Твердые породы Si
Верхняя мантия 33–410 700–2200
Нижняя мантия 1000–2900 3500–4300
Внешнее ядро 2900–4980 4500–5800 Расплавл. Fe; Ni
Внутр. ядро 5120–6370 6200–6400 Твердые Fe; Ni
Центр 6370 6400

Эдвард Кононович

Источник: www.krugosvet.ru

Методы изучения внутреннего строения и состава Земли

Методы изучения внутреннего строения и состава Земли можно разделить на две основные группы: геологические методы и геофизические методы. Геологические методы базируются на результатах непосредственного изучения толщ горных пород в обнажениях, горных выработках (шахтах, штольнях и пр.) и скважинах. При этом в распоряжении исследователей имеется весь арсенал  методов исследования строения и состава, что определяет высокую степенью детальности получаемых результатов. Вместе с тем, возможности этих методов при изучении глубин планеты весьма ограничены – самая глубокая в мире скважина имеет глубину лишь -12262 м (Кольская сверхглубокая в России), ещё меньшие глубины достигнуты при бурении океанического дна (около -1500 м, бурение с борта американского исследовательского судна «Гломар Челленджер»). Таким образом, непосредственному изучению доступны глубины, не превышающие 0,19% радиуса планеты.

Сведения о глубинном строении базируются на анализе косвенных данных, полученных геофизическими методами, главным образом закономерностей изменения с глубиной различных физических параметров (электропроводности, механической добротности и т.д.), измеряемых при геофизических исследованиях. В основу разработки моделей внутреннего строения Земли положены в первую очередь результаты сейсмических исследований, опирающиеся на данные о закономерностях распространения сейсмических волн. В очагах землетрясений и мощных взрывов возникают сейсмические волны – упругие колебания. Эти волны разделяются на объёмные – распространяющиеся в недрах планеты и «просвечивающие» их подобно рентгеновским лучам, и поверхностные – распространяющиеся параллельно поверхности и «зондирующие» верхние слои планеты на глубину десятки – сотни километров.
Объемные волны, в свою очередь, разделяются на два вида – продольные и поперечные. Продольные волны, имеющие большую скорость распространения, первыми фиксируются сейсмоприёмниками, их называют первичными или Р-волнами (от англ. рrimary — первичные), более «медленные» поперечные волны называют S-волны (от англ. secondary — вторичные). Поперечные волны, как известно, обладают важной особенностью – они распространяются только в твёрдой среде.

На границах сред с разными свойствами происходит преломление волн, а на границах резких изменений свойств, помимо преломлённых, возникают отраженные и обменные волны. Поперечные волны могут иметь смещение, перпендикулярное плоскости падения (SH-волны) или смещение, лежащее в плоскости падения (SV-волны). При переходе границы сред с разными свойствами волны SH испытывают обычное преломление, а волны SV, кроме преломлённой и отражённой SV-волн, возбуждают P-волны. Так возникает сложная система сейсмических волн, «просвечивающих» недра планеты.

  Анализируя закономерности распространения волн можно выявить неоднородности в недрах планеты — если на некоторой глубине фиксируется скачкообразное изменение скоростей распространения сейсмических волн, их преломление и отражение, можно заключить, что на этой глубине проходит граница внутренних оболочек Земли, различающихся по своим физическим свойствам.

Сейсмическая модель Земли

Изучение путей и скорости распространения в недрах Земли сейсмических волн позволили разработать сейсмическую модель её внутреннего строения.

Сейсмические волны, распространяясь от очага землетрясения в глубь Земли, испытывают наиболее значительные скачкообразные изменения скорости, преломляются и отражаются на сейсмических разделах, расположенных на глубинах 33 км и 2900 км от поверхности (см. рис.). Эти резкие сейсмические границы позволяют разделить недра планеты на 3 главные внутренние геосферы – земную кору, мантию и ядро.

Сейсмическая модель Земли

Земная кора от мантии отделяется резкой сейсмической границей, на которой скачкообразно возрастает скорость и продольных, и поперечных волн. Так скорость поперечных волн резко возрастает с 6,7-7,6 км/с в нижней части коры до 7,9-8,2 км/с в мантии. Эта граница была открыта в 1909 г. югославским сейсмологом Мохоровичичем и впоследствии была названа границей Мохоровичича (часто кратко называемой границей Мохо, или границей М). Средняя глубина границы составляет 33 км (нужно заметить, что это весьма приблизительное значение в силу разной мощности в разных геологических структурах); при этом под континентами глубина раздела Мохоровичича может достигать 75-80 км (что фиксируется под молодыми горными сооружениями – Андами, Памиром), под океанами она понижается, достигая минимальной мощности 3-4 км. 

Ещё более резкая сейсмическая граница, разделяющая мантию и ядро, фиксируется на глубине 2900 км. На этом сейсмическом разделе скорость Р-волн скачкообразно падает с 13,6 км/с в основании мантии до 8,1 км/с в ядре; S-волны – с 7,3 км/с до 0. Исчезновение поперечных волн указывает, что внешняя часть ядра обладает свойствами жидкости. Сейсмическая граница, разделяющая ядро и мантию, была открыта в 1914 г. немецким сейсмологом Гутенбергом, и её часто называют границей Гутенберга, хотя это название и не является официальным.

Резкие изменения скорости и характера прохождения волн фиксируются на глубинах 670 км и 5150 км. Граница 670 км разделяет мантию на верхнюю мантию (33-670 км) и нижнюю мантию (670-2900 км). Граница 5150 км разделяет ядро на внешнее жидкое (2900-5150 км) и внутреннее твёрдое (5150-6371 км).

Существенные изменения отмечаются и на сейсмическом разделе 410 км, делящим верхнюю мантию на два слоя.

Полученные данные о глобальных сейсмических границах дают основание для рассмотрения современной сейсмической модели глубинного строения Земли.

Внешней оболочкой твёрдой Земли является земная кора, ограниченная границей Мохоровичича. Эта относительно маломощная оболочка, толщина которой составляет от 4-5 км под океанами до 75-80 км под континентальными горными сооружениями. В составе знмной коры отчетливо выделяется верхний осадочный слой, состоящий из неметаморфизованных осадочных пород, среди которых могут присутствовать вулканиты, и постилающая его консолидированная, или кристаллическая, кора, образованная метаморфизованными и магматическими интрузивными породами.Существуют два главных типа земной коры – континентальная и океанская, принципиально различающиеся по строению, составу, происхождению и возрасту.

Континентальная кора залегает под континентами и их подводными окраинами, имеет  мощность от 35-45 км до 55-80 км, в её разрезе выделяются 3 слоя. Верхний слой, как правило, сложен осадочными породами, включающими небольшое количество слабометаморфизованных и магматических пород. Этот слой называется осадочным. Геофизически он характеризуются низкой скоростью Р-волн в диапазоне 2-5 км/с. Средняя мощность осадочного слоя около 2,5 км.
Ниже располагается верхняя кора (гранито-гнейсовый или «гранитный» слой), сложенный магматическими и метаморфическими породами богатыми кремнезёмом (в среднем соответствующими по химическому составу гранодиориту). Скорость прохождения Р-волн в данном слое составляет 5,9-6,5 км/с. В основании верхней коры выделяется сейсмический раздел Конрада, отражающий возрастание скорости сейсмических волн при переходе к нижней коре. Но этот раздел фиксируется не повсеместно: в континентальной коре часто фиксируется постепенное возрастание скоростей волн с глубиной.
Нижняя кора (гранулито-базитовый слой) отличается более высокой скоростью волн (6,7-7,5 км/с для Р-волн), что обусловлено изменением состава пород при переходе от верхней мантии. Согласно наиболее приятой модели её состав соответствует гранулиту.

В формировании континентальной коры принимают участие породы различного геологического возраста, вплоть до самых древних возрастом около 4 млрд. лет.

Океанская кора имеет относительно небольшую мощность, в среднем 6-7 км. В её разрезе в самом общем виде можно выделить 2 слоя. Верхний слой – осадочный, характеризующийся малой мощностью (в среднем около 0,4 км) и низкой скоростью Р-волн (1,6-2,5 км/с). Нижний слой – «базальтовый» — сложенный основными магматическими породами (вверху – базальтами, ниже – основными и ультраосновными интрузивными породами). Скорость продольных волн в «базальтовом» слое нарастает от 3,4-6,2 км/с в базальтах до 7-7,7 км/с в наиболее низких горизонтах коры.

Возраст древнейших пород современной океанской коры около 160 млн. лет.

Состав планеты земля в разрезе

Мантия представляет собой наибольшую по объёму и массе внутреннюю оболочку Земли, ограниченную сверху границей Мохо, снизу – границей Гутенберга. В её составе выделяется верхняя мантия и нижняя мантия, разделённые границей 670 км.

Верхняя мания по геофизическим особенностям разделяется на два слоя. Верхний слой — подкоровая мантия — простирается от границы Мохо до глубин 50-80 км под океанами и 200-300 км под континентами и характеризуется плавным нарастанием скорости как продольных, так и поперечных сейсмических волн, что объясняется уплотнением пород за счёт литостатического давления вышележащих толщ. Ниже подкоровой мантии до глобальной поверхности раздела 410 км расположен слой пониженных скоростей. Как следует из названия слоя, скорости сейсмических волн в нем ниже, чем в подкоровой мантии. Более того, на некоторых участках выявляются линзы, вообще не пропускающие S-волны, это даёт основание констатировать, что вещество мантии на этих участках находится в частично расплавленном состоянии. Этот слой называют астеносферой (от греч. «asthenes» — слабый и «sphair» — сфера); термин введён в 1914 американским геологом Дж. Барреллом, в англоязычной литературе часто обозначаемый LVZ – Low Velocity Zone. Таким образом, астеносфера – это слой в верхней мантии (расположенный на глубине около 100 км под океанами и около 200 км и более под континентами), выявляемый на основании снижения скорости прохождения сейсмических волн и обладающий пониженной прочностью и вязкостью. Поверхность астеносферы хорошо устанавливается и по резкому снижению удельного сопротивления (до значений около 100 Ом.м).

Наличие пластичного астеносферного слоя, отличающегося по механическим свойствам от твёрдых вышележащих слоёв, даёт основание для выделения литосферы — твердой оболочки Земли, включающей земную кору и подкоровую мантию, расположенную выше астеносферы. Мощность литосферы составляет от 50 до 300 км. Нужно отметить, что литосфера не является монолитной каменной оболочкой планеты, а разделена на отдельные плиты, постоянно движущиеся по пластичной астеносфере. К границам литосферных плит приурочены очаги землетрясений и современного вулканизма.

Глубже раздела 410 км в верхней мантии повсеместно распространяются и P-, и S-волны, а их скорость относительно монотонно нарастает с глубиной.

В нижней мантии, отделённой резкой глобальной границей 670 км, скорость Р- и S-волн монотонно, без скачкообразных изменений, нарастает соответственно до 13,6 и 7,3 км/с вплоть до раздела Гутенберга.

Во внешнем ядре скорость Р-волн резко снижается до 8 км/с, а S-волны полностью исчезают. Исчезновение поперечных волн даёт основание предполагать, что внешнее ядро Земли находится в жидком состоянии. Ниже раздела 5150 км находится внутреннее ядро, в котором возрастает скорость Р-волн, и вновь начинают распространяться S-волны, что указывает на его твёрдое состояние.

Фундаментальный вывод из описанной выше скоростной модели Земли состоит в том, что наша планета состоит из серии концентрических оболочек, представляющих железистое ядро, силикатную мантию и алюмосиликатную кору.

Геофизическая характеристика Земли

Распределение массы между внутренними геосферами

Масса оболочек ЗемлиОсновная часть массы Земли (около 68%) приходится на ее относительно лёгкую, но большую по объёму мантию, при этом примерно 50% приходится на нижнюю мантию и около 18% – на верхнюю. Оставшиеся 32% общей массы Земли приходятся в основном на ядро, причем его жидкая внешняя часть (29% общей массы Земли) гораздо тяжелее, чем внутренняя твердая (около 2%). На кору остается лишь менее 1% общей массы планеты.

Плотность

Плотность оболочек закономерно возрастает к центру Земли (см. рис). Средняя плотность коры составляет 2,67 г/см3; на границе Мохо она скачкообразно возрастает с 2,9-3,0 до 3,1-3,5 г/см3.  В мантии плотность постепенно возрастает за счет сжатия силикатного вещества и фазовых переходов (перестройкой кристаллической структуры вещества в ходе «приспособления» к возрастающему давлению) от 3,3 г/см3 в подкоровой части до 5,5 г/см3 в низах нижней мантии. На границе Гутенберга (2900 км) плотность скачкообразно увеличивается почти вдвое – до 10 г/см3 во внешнем ядре. Еще один скачок плотности – от 11,4 до 13,8 г/см3 — происходит на границе внутреннего и внешнего ядра (5150 км). Эти два резких плотностных скачка имеют различную природу: на границе мантия/ядро происходит изменение химического состава вещества (переход от силикатной мантии к железному ядру), а скачок на границе 5150 км связан с изменением агрегатного состояния (переход от жидкого внешнего ядра к твердому внутреннему). В центре Земли плотность вещества достигает 14,3 г/см3.

Состав планеты земля в разрезе

Давление

Давление в недрах Земли рассчитывается на основании ее плотностной модели. Увеличение давления по мере удаления от поверхности обуславливается несколькими причинами:

  1. сжатием за счет веса вышележащих оболочек (литостатическое давление);

  2. фазовыми переходами в однородных по химическому составу оболочках (в частности, в мантии);

  3. различием в химическом составе оболочек (коры и мантии, мантии и ядра).

У подошвы континентальной коры давление составляет около 1 ГПа (точнее 0,9*109 Па). В мантии Земли давление постепенно растет, на границе Гутенберга оно достигает 135 ГПа. Во внешнем ядре градиент роста давления увеличивается, а во внутреннем ядре, наоборот, уменьшается. Расчетные величины давления на границе между внутренним и внешним ядрами и вблизи центра Земли составляют соответственно 340 и 360 ГПа.

Температура. Источники тепловой энергии

Протекающие на поверхности и в недрах планеты геологические процессы в первую очередь обусловлены тепловой энергией. Источники энергии подразделяются на две группы: эндогенные (или внутренние источники), связанные с генерацией тепла в недрах планеты, и экзогенные (или внешние по отношению к планете). Интенсивность поступления тепловой энергии из недр к поверхности отражается в величине геотермического градиента. Геотермический градиент – приращение температуры с глубиной, выраженной в 0С/км. «Обратной» характеристикой является геотермическая ступень – глубина в метрах, при погружении на которую температура повысится на 1 0С. Средняя величина геотермического градиента в верхней части коры составляет 30 0С/км и колеблется от 200 0С/км в областях современного активного магматизма до 5 0С/км в областях со спокойным тектоническим режимом. С глубиной величина геотермического градиента существенно уменьшается, составляя в литосфере, в среднем около 10 0С/км, а в мантии – менее 1 0С/км. Причина этого кроется в распределении источников тепловой энергии и характере теплопереноса.

Температура

Источниками эндогенной энергии являются следующие.
1. Энергия глубинной гравитационной дифференциации, т.е. выделение тепла при перераспределении вещества по плотности при его химических и фазовых превращениях. Основным фактором таких превращений служит давление. В качестве главного уровня выделения этой энергии рассматривается граница ядро – мантия.
2. Радиогенное тепло, возникающее при распаде радиоактивных изотопов. Согласно некоторым расчётам, этот источник определяет около 25% теплового потока, излучаемого Землёй. Однако необходимо принимать во внимание, что повышенные содержания главных долгоживущих радиоактивных изотопов – урана, тория и калия отмечаются только в верхней части континентальной коры (зона изотопного обогащения). Например, концентрация урана в гранитах достигает 3,5 • 10–4 %, в осадочных породах – 3,2 • 10–4 %, в то время как в океанической коре она ничтожно мала: около 1,66 • 10–7 %. Таким образом, радиогенное тепло является дополнительным источником тепла в верхней части континентальной коры, что и определяет высокую величину геотермического градиента в этой области планеты.
3. Остаточное тепло, сохранившееся в недрах со времени формирования планеты.
4. Твёрдые приливы, обусловленные притяжение Луны. Переход кинетической приливной энергии в тепло происходит вследствие внутреннего трения в толщах горных пород. Доля этого источника в общем тепловом балансе невелика – около 1-2 %.

В литосфере преобладает кондуктивный (молекулярный) механизм теплопереноса, в подлитосферной мантии Земли происходит переход к преимущественно конвективному механизму теплопереноса.

Расчёты температур в недрах планеты дают следующие значения: в литосфере на глубине около 100 км температура составляет около 1300 0С, на глубине 410 км – 1500 0С, на глубине 670 км – 1800 0С, на границе ядра и мантии – 2500 0С, на глубине 5150 км – 3300 0С, в центе Земли – 3400 0С. При этом в расчёт принимался только главный (и наиболее вероятный для глубинных зон) источник тепла – энергия глубинной гравитационной дифференциации.

Эндогенное тепло определяет протекание глобальных геоднинамических процессов. в том числе перемещение литосферных плит

На поверхности планеты важнейшую роль имеет экзогенный источник тепла – солнечное излучение. Ниже поверхности влияние солнечного тепла резко снижается. Уже на небольшой глубине (до 20-30 м) располагается пояс постоянных температур – область глубин, где температура остаётся постоянной и равна среднегодовой температуре района. Ниже пояса постоянных температур тепло связано с эндогенными источниками.

Магнетизм Земли

Земля представляет собой гигантский магнит с магнитным силовым полем и магнитными полюсами, которые располагаются поблизости от географических, но не совпадают с ними. Поэтому в показаниях магнитной стрелки компаса различают магнитное склонение и магнитное наклонение.

Магнитное склонение – это угол между направлением магнитной стрелки компаса и географическим меридианом в данной точке. Этот угол будет наибольшим на полюсах (до 900) и наименьшим на экваторе (7-80).

Магнитное наклонение – угол, образуемый наклоном магнитной стрелки к горизонту. В приближении к магнитному полюсу стрелка компаса займёт вертикальное положение.

Предполагается, что возникновение магнитного поля обусловлено системами электрических токов, возникающих при вращении Земли, в связи с конвективными движениями в жидком внешнем ядре. Суммарное магнитное поле складывается из значений главного поля Земли и поля, обусловленного ферромагнитными минералами в горных породах земной коры. Магнитные свойства характерны для минералов – ферромагнетиков, таких как магнетит (FeFe2O4), гематит (Fe2O3), ильменит (FeTiO2), пирротин (Fe1-2S) и др., которые являются полезными ископаемыми и устанавливаются по магнитным аномалиям. Для этих минералов характерно явление остаточной намагниченности, которая наследует ориентировку магнитного поля Земли, существовавшего во время образования этих минералов. Реконструкция места положения магнитных полюсов Земли в разные геологические эпохи свидетельствует о том, что магнитное поле периодически испытывало инверсию — изменение, при котором магнитные полюсы менялись местами. Процесс изменения магнтиного знака геомагнитного поля длится от нескольких сотен до несмкольких тысяч лет и начинается с интенсивного понижения напряженности главного магнитного поля Земли практически до нуля, затем устанавливается обратная полярность и через некоторое время следует быстрое восстановление напряженности, но уже противоположного знака.  Северный полюс занимал место южного и, наоборот, с примерной частотой 5 раз в 1 млн. лет. Современная ориентация магнитного поля установилась около 800 тыс. лет назад.

 

Источник: popovgeo.sfedu.ru

Метод исследования недр

 

Однако определенные знания о глубинах нашей планеты все-таки установлены. Ученые изучили ее внутреннее строение с помощью сейсмического метода. Основой данного метода, является измерение колебаний во время землетрясения или искусственных взрывов производимых в недрах Земли. Вещества с разной плотностью и составом, пропускали через себя колебания с определенной скоростью. Что позволило с помощью специальных приборов измерить эту скорость и проанализировать полученные результаты.

Мнение ученых

Исследователями было установлено, что наша планета имеет несколько оболочек: земную кору, мантию и ядро. Ученые считают, что примерно 4,6 млрд. лет назад началось расслоение недр Земли и продолжает расслаиваться, по сей день. По их мнению, все тяжелые вещества спускаются к центру Земли, присоединяясь к ядру планеты, а более легкие вещества поднимаются вверх и становятся земной корой. Когда внутреннее расслоение закончится, наша планета превратиться в холодную и мертвую.

Земная кора

Является самой тонкой оболочкой планеты. Ее доля составляет 1% от общей массы Земли. На поверхности земной коры обитают люди и добывают из нее все необходимое для выживания. В земной коре, во многих местах, имеются шахты и скважины. Ее состав и строение изучается с помощью образцов собранных с поверхности.

Мантия

Представляет собой самую обширную оболочку земли.  Ее объем, и масса составляет 70 – 80% всей планеты. Мантия состоит из твердого вещества, но менее плотного, чем вещество ядра. Чем глубже располагается мантия, тем больше становиться ее температура и давление. Мантия имеет частично расплавленный слой. С помощью этого слоя твердые вещества перемещаются к ядру земли.

Источник: SpaceGid.com

Основные представления

Общие сведения о Земном шаре известны с середины IХХ века. Учёные установили, что большую часть планеты занимает вода — 71%, на остальную часть приходится суша. Радиус космического объекта составляет 6 370 км, а плотность — 5,5 г/см2. Смена сезонов года происходит благодаря вращению планеты вокруг огненной звезды — Солнца, а сутки на Земле длятся 24 часа.

В последнее время в научных кругах развернулись грандиозные споры о форме Земли. Некоторые специалисты пришли к выводу, что планета плоская и у мира есть конец, который находится в Антарктиде. Другие продолжают настаивать, что Земля — шар, а «плоская» теория — это повод ввести окружающих в заблуждение. Отдельные исследования показали, что правы ни те и не другие, так как населённый людьми космический объект является геоидом или сплюснутым кругом, продавленным на полюсах.

Учёные издавна спорили о том, как появилась планета, и что способствовало её образованию в космическом пространстве. Самыми интересными и правдивыми предположениями оказались теории таких ученых, как:

  • Бюффон;
  • Кант;
  • Лаплас;
  • Джинс.

Жорж-Луи Леклерк Бюффон, француз-натуралист, предположил, что «родителем» Земли является Солнце. Учёный считал, что в результате столкновения звезды с гигантским космическим телом часть раскалённой поверхности оторвалась, и заняла своё место в космическом пространстве. Теория для науки ХVII-XVIII веков достаточно смелая. Солидарен с Бюффоном оказался и английский физик-теоретик Джеймс Холвуд Джинс. Учёный-астроном считал, что от Солнца действительно некий космический объект невообразимых масштабов, пролетая на близком расстоянии от звезды, вырвал часть её материи, из которой и образовались все планеты Солнечной системы. Немецкий философ Иммануил Кант, интересуясь строением и происхождением планеты, предположил, что Земля и другие объекты звёздной системы произошли в результате сжатия холодного пылевого облака. Но в те годы на его учение, изложенное учёным в книге, никто внимания не обратил, так как всех интересовала теория француза Пьера-Симона Лапласа. Астроном и математик был уверен, что Земля или «дом человечества» получилась из раскалённого вращающегося газового облака методом сжатия.

В настоящее время учёные убеждены, что рождение планеты произошло в результате большого космического взрыва. К современной теории самой приближённой считается предположение Лапласа, где собраны все необходимые теоретические составляющие.

Планета в разрезе

Представив, как могла получиться планета, можно переходить к изучению того, из чего состоит Земля. Строение космического тела многослойно, оно делится на:

  • антропосферу;
  • континентальную кору;
  • океаническую кору;
  • литосферу;
  • астеносферу;
  • мантию;
  • ядро.

Антропосфера — или живые обитатели планеты — включена в слои, составляющие Землю, совсем недавно. Учёные пришли к выводу, что люди, животные и другие организмы создают одну из сфер планеты и обязаны быть внесёнными в список её оболочек.

Континентальная и океаническая кора — это суша и вода, окутывающие планету со всех сторон. Причём первую составляющую можно назвать выступающей частью литосферы, а вот в океане твёрдая оболочка или земная кора располагается на дне и значительно тоньше по протяжённости к недрам, чем на суше. Длина пласта, где могут жить живые организмы в различных участках планеты, составляет от 5 до 75 км.

Литосфера или земная кора состоит из следующих пластовых составляющих, а именно:

  • базальт;
  • гранит;
  • осадочные породы.

В материковой части планеты присутствуют все указанные составляющие, а на территориях, покрытых Мировым океаном нет гранитной прослойки. Изучая состав оболочки Земли, учёные узнали, что планета в большей степени состоит из таких химических элементов, как железо, кислород, кремний и магний. Астеносферу, название которой в переводе с древнегреческого обозначает «безвольный шар», ещё называют «Верхним слоем мантии» или «Поверхностью Мохоровичича». Она располагается на глубине в 35−60 км от поверхности планеты. В отличие от твёрдой поверхности состав этого слоя пластичен, что позволяет литосферным плитам легко двигаться, периодически меняя ландшафт Земли; там, где они столкнулись, образуются горы, а на месте расхода появляется водоём.

Структура мантии

Мантия по праву считается самой объёмной составляющей планеты, так как в процентном соотношении она занимает 83% Земного шара и 67% от всей массы. Протяжённость этого слоя недр Земли составляет 2855 км. Учёные до сих пор не смогли приблизиться к мантии, так как на планете пока не существует такой технологии, которая бы позволила пробурить скважину необходимой глубины. На сегодняшний день самой глубокой шахтой, когда-либо проделанной в земной коре, является 5-километровый карьер Тау-Тона («Золотой лев»), где добывают золото. Температура добычи драгоценного металла составляет 52 градуса Цельсия. Предположительно в пластах мантии залегают редкие металлы и другие химические элементы, мало встречающиеся на поверхности планеты. Очередное открытие специалистов потрясло научный мир: оказалось, что мантия содержит большее количество жидкости, чем Мировой океан и если бы эти запасы выплеснулись на поверхность планеты, то уровень воды поднялся бы на 800 метров. В отличие от верхнего слоя, нижняя мантия твёрдая и в ней залегают пласты алмазов и перидотов, которые периодически оказываются на поверхности благодаря извержениям вулканов. Недавно японские учёные заявили, что нашли место в океане, где слои наружных пород создают тонкий пласт, который несложно пройти и добраться до мантии. Сейчас специалисты разрабатывают оборудование, которое бы выдержало давление глубинных вод и сверхвысокие температуры, так как температура жидкой верхней мантии составляет 800 градусов Цельсия, а ближе к центру показатель увеличивается до 2000 градусов.

Предположения о ядре

Самым загадочным является ядро Земли, которое тоже состоит из двух типов вещества. Верхняя часть находится в жидком состоянии, а нижняя — твёрдый металл. Между слоями находится пограничная зона, где вещество постепенно из жидкого переходит в твёрдое. Верхнее ядро составляет по протяжённости 2 266 км, а диаметр второго слоя равен 1300 км. В нём температурный показатель лавы достигает отметки в 5 960 градусов Цельсия, но данные являются приблизительными, так как этот геологический участок Земли не исследован.

Предполагается, что наружная прослойка ядра состоит из железа и никеля. К такому выводу специалисты пришли, изучая обломки астероидов и комет, упавших на планету. Некоторые исследования показали, что ядро Земли может содержать серу в большом количестве.

Чтобы получить информацию о составе ядра, учёные отслеживают сейсмоактивность планеты и на очагах землетрясений или извержений вулканов добывают необходимые образцы для анализа. Методы выявления составляющих недр разнообразны, это и сбор застывшей лавы, и изучение срезов новообразовавшихся горных наслоений.

Кроме светил науки, предположить, что же происходит в центре Земли, пытаются и писатели-фантасты. Некоторые считают, что внутри планеты, населённой людьми, есть жизнь и светит своё внутреннее солнце. Древние цивилизации попали под землю, когда спасались от глобальной катастрофы планетарного масштаба, которая грозила стереть всё живое с лица планеты. Но учёные сомневаются в подобном варианте, так как, если верить подсчётам, давление внутри космического тела составляет 114 миллионов атмосфер, а это не подходящий для жизни показатель.

На уроках географии за 5−6 класс школьники изучают различные схемы устройства Земли. Пластиковые макеты срезов поверхности планеты и схематические рисунки наглядно показывают этапы формирования земной коры, порядок расположения и строение пластов планеты в целом. Предлагают сравнить данные и научиться представлять её развитие. Карта залегания пластов земных пород демонстрирует, какой состав литосферы в районе и где располагаются стыки плит. Учителя часто задают загадки по типу кроссвордов, где нужно угадать, сколько букв содержится в том или ином названии слоя Земли.

Воздушные слои Земли

Кроме внутренних слоёв, планета состоит и из внешних воздушных оболочек, объединяемых общим называнием атмосфера. Газовые оболочки, окружающие космический дом человечества, делятся на:

  • тропосферу;
  • стратосферу;
  • мезосферу;
  • термосферу;
  • экзосферу.

На расстоянии от 8 до 18 км от поверхности планеты располагается тропосфера. Именно эта прослойка содержит большую часть воздушных запасов, необходимых для дыхания земных обитателей. В тропосфере образуются облака, происходит движение самолётов и можно наблюдать различные атмосферные явления. Расстояние от стратосферы до поверхности Земли составляется 50 км, а её толщина — 40 км. Содержание кислорода на этом этапе удаления от планеты ниже. В мезосфере наблюдается значительное понижение температуры. Воздушная прослойка берёт своё начало на высоте в 50 км от поверхности планеты и тянется на 80 км. В термосфере температура окружающей среды увеличивается. Находясь над поверхностью в 200−300 км, воздушный пласт является предпоследним перед безвоздушным пространством. Экзосфера постепенно переходит в космос.

Земной магнит

Кроме внешних и внутренних составляющих, неотъемлемыми частями Земли являются её магнитные полюса. Астрофизики доказали, что благодаря им планета избегает смертельного солнечного ветра, а население не страдает от космического излучения. Мощность Солнца, которым оно награждает космический объект, населённый людьми, составляется 1350 Вт/м2. Магнетизм планеты появился по предварительным подсчётам 4,2 миллиарда лет назад. Геомагнитное поле состоит из трёх частей: главное, мировые аномалии и внешнее. Главный земной «магнит», иногда может называться «основным», состоит из вещества, которое расположено во внешнем наружном ядре. Его процентный показатель составляет 90%.

Новые опыты показали, что поля мировых аномалий состоят из твёрдых составляющих, неравномерно расположенных на различных участках планеты. Аномальными они названы потому, что проявляют себя нерегулярно и их определение относится к подобию «охоты» с компасом и приборами.

Внешнее магнитное поле образуется потоком плазмы в ионосфере. Чем дальше от Земли, тем неравномерней будет внешний магнитный щит, который сжимается под воздействием солнечных ветров, а за планетой магнитосфера превращается в вытянутый хвост. Понятие об этом наиболее распространено в современной астрофизике. Намагниченные части планеты периодически, раз в несколько тысяч лет, меняют местоположением. В наше время процесс этот уже запущен, и учёные подсчитали, пока полюса будут меняться местами, на Земле могут активизироваться процессы, дестабилизация которых способна привести к масштабным катастрофам. Подобное случалось раньше, и история хранит сведения о Всемирном потопе или резком вымирании динозавров. Некоторые специалисты уверены, что несколько раз существование цивилизации уже подвергалось полному уничтожению. Всё начиналось с того, что маленький катаклизм приводил к полному исчезновению различных видов, населявших планету в разные эпохи. Почему планета меняет местами магнитные полюса и зачем этот процесс повторяется с завидной регулярностью до конца неясно. Люди летают в космос, но до сих пор не могут устроить экспедицию к недрам земли и понять, каково её строение в действительности.

Источник: nauka.club


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.