Структура Земли

Земля в разрезе от ядра к экзосфере. Левая картинка не в масштабе.

Земля имеет в первом грубом приближении форму шара (фактический радиус Земли равен 6357-6378 км) и состоит из нескольких оболочек. Эти слои могут быть определены либо их химическими или их реологическими свойствами. В центре расположено ядро Земли с радиусом около 1250 км, которое в основном состоит из железа и никеля. Далее идёт жидкая часть ядра Земли (состоящее в основном из железа) с толщиной около 2200 км. Потом 2900 км вязкой мантии, состоящей из силикатов и оксидов, а сверху довольно тонкая, твердая земная кора . Она также состоит из силикатов и оксидов, но обогащена элементами, которые не встречаются в мантийных породах. Научное понимание внутренней структуры Земли основывается на наблюдениях топография и батиметрии , наблюдения горных пород в обнажениях , образцах поднятых на поверхность с больших глубин в результате вулканической активности, анализе сейсмических волн, которые проходят сквозь Землю, измерении гравитации областей Земли, и экспериментах с кристаллическими твердыми телами при давлениях и температурах, характерных для глубоких недр Земли.

Предположения

Сила, гравитация Земли может быть использована для расчета её массы, а также оценки объема планеты, и её средней плотности. Астрономы также могут рассчитать массу Земли по её орбите и влиянию на близлежащие планетарные тела. Наблюдения скал, водоемов и атмосферы, позволяют оценить массу, объем и плотность горных пород на определенной глубине, так что остальная масса должна находиться в более глубоких слоях.

Структура

Структуру Земли можно классифицировать по двум принципам: по механическим свойствами, такими как реология , или по химическим свойствам. Механически, она может быть разделена на литосферы , астеносферы , мезосферы , внешнее ядро и внутреннее ядро .Химически Землю можно разделить на земную кору, верхнюю мантию, нижнюю мантию, внешнее ядро и внутреннее ядро.

Схематическое изображение внутренней структуры Земли. 1. континентальная кора - 2. океаническая кора - 3. верхняя мантия - 4. нижняя мантия - 5. Внешнее ядро - 6. Внутреннее ядро - А: Поверхность Мохоровичича - B: Разрыв Гутенберга - C: разрыв Леманн-Буллен

Геологические слои Земли находятся на следующих глубинах под поверхностью:^[1]:

Глубина		Слой
Километры	Мили
0–60	0–37	Литосфера (локально колеблется от 5 до 200 км)
0–35	0–22	Кора (локально колеблется от 5 до 70 км)
35–60	22–37	Верхняя часть мантии
35–2,890	22–1,790	Мантия
100–200	62–125	Астеносфера
35–660	22–410	Верхняя мезосфера (верхняя мантия)
660–2,890	410–1,790	Нижняя мезосфера (нижняя мантия)
2,890–5,150	1,790–3,160	Внешнее ядро
5,150–6,360	3,160–3,954	Внутреннее ядро

Слои Земли были определены косвенно с помощью измерения времени распространения преломленных и отраженных сейсмических волн, созданных землетрясениями. Ядро не пропускает поперечные волны, а скорость распространения волн отличается в разных слоях. Изменения в скорости сейсмических волн между различными слоями вызывает их преломление благодаря закону Снелла.

Ядро

Основная статья: Ядро Земли

Средняя плотность Земли 5515 кг/м³ . Поскольку средняя плотность материала поверхности составляет всего лишь около 3000 кг/м³ , мы должны заключить, что плотные материалы существуют в ядре Земли. Еще одно доказательство высокой плотности ядра происходит из изучения сейсмологии.

Сейсмические измерения показывают, что ядро делится на две части, твердое внутреннее ядро с радиусом ~ 1220 км [ 2 ] и жидкое внешнее ядро, с радиусом ~ 3400 км^[2].

Мантия

Основная статья: Мантия Земли

Мантия Земли простирается до глубины 2890 км, что делает её самым толстым слоем Земли. Давление в нижней мантии, составляет ~ 140 ГПа (1,4 М атм ). Мантия состоит из силикатных пород, богатых железом и магнием по отношению к вышележащей коре.Высокие температуры в мантии делают силикатный материал достаточно пластичным , чтобы могла существовать конвекция вещества в мантии, выходящая на поверхность через разломы в тектонических плитах. Плавление и вязкость вещества зависят от давления и химических изменений в мантии. Вязкость мантии колеблется от 10²¹ до 10²⁴ Pa·s , в зависимости от глубины. ^[3] Для сравнения, вязкость воды составляет около 10⁻³ Pa·s , а песка 10⁷ Pa·s.

Кора

Основная статья: Земная кора

Кора колеблется от 5 до 70 км в глубину от поверхности. Самые тонкие части океанической коры , которые лежат в основе океанических бассейнов (5-10 км) и состоят из плотной (мафической (англ.) ) железо-магниевой силикатной породы , такой как базальт.

Историческое развитие альтернативных концепций

Основная статья: Полая Земля

Иллюстрация гипотезы Галлея.

В 1692 году Эдмунд Галлей (в статье, напечатанной в Философских трудах Королевского общества в Лондоне ), выдвинул идею о Земле , состоящей из полого корпуса около 500 миль толщиной, с двумя внутренними концентрическими оболочеками вокруг внутреннего ядра, соответствующего диаметра планет Венеры, Марса и Меркурия, соответственно^[4].

См. также

• Поверхность Мохоровичича
• Металлогидридная теория строения Земли

Ссылки

1. ↑ T. H. Jordan (1979). «Structural Geology of the Earth's Interior». Proceedings of the National Academy of Sciences 76 (9): 4192–4200. DOI:10.1073/pnas.76.9.4192. PMID 16592703.
2. ↑ (May 21, 2010) «Lopsided Growth of Earth's Inner Core». Science 328 (5981): 1014–1017. DOI:10.1126/science.1186212. PMID 20395477.
3. ↑ Uwe Walzer, Roland Hendel, John Baumgardner Mantle Viscosity and the Thickness of the Convective Downwellings.
4. ↑ N. Kollerstrom (1992). «The hollow world of Edmond Halley». Journal for History of Astronomy 23: 185–192. archive

Дальнейшее чтение

• Kruglinski, Susan. "Journey to the Center of the Earth." Discover.
• Lehmann, I. (1936) Inner Earth, Bur. Cent. Seismol. Int. 14, 3–31
• Schneider, David (October 1996) A Spinning Crystal Ball, Scientific American
• Wegener, Alfred (1915) "The Origin of Continents and Oceans"