Внутреннее строение земли. мир удивительных тайн в одной статье

Наблюдаемые внеземные типы

Ниже представлены наблюдаемые типы планетных ядер.

Меркурий

До недавнего времени предполагалось, что в недрах Меркурия находится металлическое ядро радиусом 1800—1900 км, содержащее 60 % массы планеты, так как КА «Маринер-10» обнаружил слабое магнитное поле, и считалось, что планета с таким малым размером не может иметь жидкого ядра. Но в 2007 году группа Жана-Люка Марго подвела итоги пятилетних радарных наблюдений за Меркурием, в ходе которых были замечены вариации вращения планеты, слишком большие для модели с твёрдым ядром. Поэтому на сегодняшний день можно с высокой долей уверенности говорить, что ядро планеты именно жидкое.

Процентное содержание железа в ядре Меркурия выше, чем у любой другой планеты Солнечной системы. Было предложено несколько теорий для объяснения этого факта. Согласно наиболее широко поддерживаемой в научном сообществе теории, Меркурий изначально имел такое же соотношение металла и силикатов, как в обычном метеорите, имея массу в 2,25 раза больше, чем сейчас. Однако в начале истории Солнечной системы в Меркурий ударилось планетоподобное тело, имеющее в 6 раз меньшую массу и несколько сот километров в поперечнике. В результате удара от планеты отделилась большая часть изначальной коры и мантии, из-за чего относительная доля ядра в составе планеты увеличилась. Подобная гипотеза, известная как теория гигантского столкновения, была предложена и для объяснения формирования Луны. Однако этой версии противоречат первые данные исследования элементного состава поверхности Меркурия с помощью гамма-спектрометра АМС «Мессенджер», который даёт возможность измерить содержание радиоактивных изотопов: оказалось, что на Меркурии много летучего элемента калия (по сравнению с более тугоплавкими ураном и торием), что не согласуется с высокими температурами, неизбежными при столкновении. Поэтому предполагается, что элементный состав Меркурия соответствует первичному элементному составу материала, из которого он сформировался, близкому к энстатитовым хондритам и безводным кометным частицам, хотя содержание железа в исследованных к настоящему времени энстатитовых хондритах недостаточно для объяснения высокой средней плотности Меркурия.

Ядро окружено силикатной мантией толщиной 500—600 км. Согласно данным «Маринера-10» и наблюдениям с Земли толщина коры планеты составляет от 100 до 300 км. Железно-никелевое ядро Меркурия составляет около 3/4 его диаметра, что примерно равно размеру Луны. Оно очень массивное по сравнению с ядром других планет.

Венера

Предложено несколько моделей внутреннего строения Венеры. Согласно наиболее реалистичной из них, на Венере есть три оболочки. Первая — кора толщиной примерно 16 км. Далее — мантия, силикатная оболочка, простирающаяся на глубину порядка 3300 км до границы с железным ядром, масса которого составляет около четверти всей массы планеты. Поскольку собственное магнитное поле планеты отсутствует, то следует считать, что в железном ядре нет перемещения заряженных частиц — электрического тока, вызывающего магнитное поле, следовательно, движения вещества в ядре не происходит, то есть оно находится в твёрдом состоянии. Плотность в центре планеты достигает 14 г/см³. Состав ядра Венеры точно не определён, и сильно зависит от применяемой модели.

Элемент	Chondritic Model	Equilibrium Condensation Model	Pyrolitic Model
Железо	88.6%	94.4%	78.7%
Никель	5.5%	5.6%	6.6%
Кобальт	0.26%	Неизвестно	Неизвестно
Сера	5.1%	0%	4.9%
Кислород	0%	Неизвестно	9.8%

Луна

Луна — дифференцированное тело, она имеет геохимически различную кору, мантию и ядро. Оболочка внутреннего ядра богата железом, она имеет радиус 240 км, жидкое внешнее ядро состоит в основном из жидкого железа с радиусом примерно 300—330 километров. Вокруг ядра находится частично расплавленный пограничный слой с радиусом около 480—500 километров. Эта структура, как полагают, появилась в результате фракционной кристаллизации из глобального океана магмы вскоре после образования Луны 4,5 миллиарда лет назад. Лунная кора имеет в среднем толщину ~ 50 км.

Модели формирования

Аккреция

Скалистые планеты образуются в результате постепенного приращения частиц пыли протопланетного диска в планетезималь, размером до 10 км в диаметре. После достижения этого размера, уплотняющееся вещество увеличивает температуру в центре. Возросшая температура плавит его, образуя протопланету. Протопланета в течение определённого временного промежутка (около 105 — 106 лет) увеличивается до размеров Луны или Марса, и при определенных условиях продолжают увеличиваться на протяжении ещё 10-100 млн лет.

Газовые гиганты вроде Юпитера и Сатурна вероятно формируются вокруг ранее существовавших скалистых или ледяных тел, которые аккумулируют на себе газ из протопланетного облака, превращая себя в ядра планет гигантов.

Теория аккреции не способна объяснить процессы формирования планет на расстоянии более 35 а.е. от родительской звезды.

Гравитационная дифференциация

Гравитационная дифференциация в широком смысле, подразумевает разделение неоднородного магматического расплава под влиянием гравитационных сил, сопровождающееся выделением энергии.

К примеру, в момент образования Земли элементы, из которых она состояла (преимущественно соединения кремния и железа), были полностью перемешаны друг с другом; их температура была сравнительно невелика. Со временем под действием гравитационных сил более лёгкие соединения кремния стали подниматься к поверхности Земли, а более тяжёлое железо и его соединения — опускаться в направлении ядра. Это сопровождалось выделением большого количества энергии (в виде тепла), что привело со временем к разогреву недр планеты. Процесс гравитационной дифференциации продолжается на Земле до сих пор. По мнению некоторых учёных, он может служить источником её теплового поля.

Методы исследования структуры Земли

Объем планеты можно посчитать, зная ее радиус. Её массу можно рассчитать на основе величины силы тяжести, орбите Земли и ее взаимодействии с другими небесными телами. Зная объем и массу, можно оценить и плотность земного шара, которая оказывается равной 5515 кг/куб. м. При этом средняя плотность вещества на поверхности планеты значительно ниже (3000 кг/куб. м), поэтому можно предполагать существенное увеличение этого показателя на больших глубинах.

Ученые при анализе структуры Земли опираются и на данные научных экспериментов, в ходе которых моделируются условия в центре планеты (высокое давление и плотность). Так, плотность железо при давлении в миллион атмосфер увеличивается в 1,3 раза за счет более плотного расположения атомов в кристаллической решетке.

Ещё одним источником информации о строении планеты является анализ сейсмических волн во время землетрясений. В 1909 году геофизик Мохоровичич обнаружил, что при неглубоких землетрясениях образуется не один, а несколько акустических сигналов, что позволило предположить существование резкой границы между корой и мантией, известной как поверхность Мохоровичича.

Во время извержений вулканов с глубин Земли на поверхность попадают ценные для исследования образцы материала. Наконец, даже исследования других планет земной группы (Меркурия, Венеры, Марса) помогают лучше понять процессы, проходящие в наших недрах, ведь эти планеты и Земля формировались в результате схожих процессов.

Открытие

В 1936 сейсмолог из Дании Инге Леманн открыла, что Земля имеет твердое внутреннее ядро, отличающееся от ее жидкого внешнего ядра. Она доказала его существование, изучая сейсмограммы землетрясений в Новой Зеландии и обнаружила, что сейсмические волны отражаются от границы внутреннего ядра и могут быть зафиксированы чувствительными сейсмографами на поверхности Земли. Эта граница известна как разрыв Буллена, или иногда как разрыв Леманна. Несколькими годами позже, в 1940, возникла гипотеза, что внутреннее ядро состоит из твёрдого железа; его твёрдость была подтверждена в 1971 г..

Было определено, что внешнее ядро должно быть жидким, благодаря наблюдениям, показывающим, что продольные волны проходят сквозь него, но упругие S-волны не проходят, или проходят крайне незначительно. Твёрдость внутреннего ядра было сложно установить потому, что упругие S-волны, которые должны проходить через твёрдую массу, очень слабы, и потому их сложно обнаружить сейсмографами на поверхности Земли, поскольку они затухают на своем пути на поверхность, проходя через жидкое внешнее ядро. Дженовский и Гильберт установили, что измерения нормальных колебаний вибраций Земли, вызванных большими землетрясениями свидетельствуют о твёрдости внутреннего ядра. Недавно было сделано заявление об обнаружении прохождения S-волн через внутреннее ядро; сначала они были противоречивыми, но сейчас принимаются

Механизм формирования ядра

Ядром обладают все планеты Солнечной системы, как и полноценные, так и карликовые — от величественного газового гиганта Юпитера до отдаленной и холодной Седны. Параметры ядра разнятся от объекта к объекту — так, у Меркурия ядро занимает 60% массы и 80% объема планеты, когда радиус ядра Луны составляет скромные 350 километров от 1735 километров общего радиуса спутника.

Тем не менее создание ядра любого космического тела, даже звезды, обязано одному интересному гравитационному явлению — дифференциации недр. Когда планеты только начинают формироваться из газовых туч вокруг молодой звезды, их вещество собирается вокруг первичных ядер: больших камней, сгустков льда или пыли. Когда молодая планета набирает достаточную массу, в действие вступает гравитация, втягивающая массивные элементы вроде железа к центру объекта — тем самым более легкие вещества, как вот кремний или кислород, выталкиваются на поверхность.

Земля во время активной аккреции в представлении художника

Во время этих перемещений выделяется громадное количество энергии, из-за которой планета расплавляется, а гравитация придает ей характерную сферическую форму. Тем самым процесс перемещения тяжелых веществ ускоряется. Астероиды, масса которых недостаточна для плавления, так и остались кучками пыли и камней, сбитыми вместе.

Интересный факт — хотя уран является одним из самых тяжелых элементов в природе, он проигнорировал дифференциацию недр и практически полностью остался на поверхности планеты, в земной коре. Причиной этому является то, что уран встречается лишь в связке с другими, более легкими элементами. Они и послужили ему «спасательным кругом», который удержал радиоактивный металл наверху.

А все тяжелые элементы, которые ушли вглубь — в первую очередь железо и никель — сформировали центр планеты. Ядро Земли прошло весь долгий путь от пыли на орбите новорожденного Солнца до многослойного металлического шара — и сегодня оно греет и защищает нашу планету изнутри.

Планеты Солнечной системы
Карликовые планеты	Плутон· Церера· Хаумеа· Макемаке· Эрида
Планеты Земной группы	Меркурий· Венера· Земля· Марс
Газовые гиганты	Юпитер· Сатурн· Уран· Нептун

Определение понятия

Экватором называют условную линию, которая проходит ровно по центру нашей планеты. Географическая широта экватора 0 градусов. Он служит точкой отсчета и дает возможность ученым проводить различные расчеты, о которых речь пойдет ниже. Экватор делит земной шар на две абсолютно равные части.

Важно! На территориях, по которым проходит экватор, ночь всегда равна дню, без отклонения даже на долю секунды. Экваториальная зона получает наибольшее количество ультрафиолетовых лучей

Следовательно, чем дальше находится точка от условной линии, тем меньше тепла и света к ней поступает. Именно поэтому в районе условной линии зарегистрированы самые высокие температурные показатели

Экваториальная зона получает наибольшее количество ультрафиолетовых лучей. Следовательно, чем дальше находится точка от условной линии, тем меньше тепла и света к ней поступает. Именно поэтому в районе условной линии зарегистрированы самые высокие температурные показатели.

Земная кора

Считается, что у Венеры и Марса (но не у Меркурия) также есть верхний слой коры, схожий с земным. Однако на Земле выделяют два вида коры: континентальный и океанический. Континентальная кора значительно более древняя, возраст ее пород может достигать миллиардов лет. Она состоит из трех слоев. Верхний образован горными породами, средний – гранитами и так называемыми гнейсами, а внизу располагаются гранулиты и подобные им породы.

Океаническая кора постоянно обновляется. Она образуется в центрах современных океанов в местах, которые называют срединно-океаническими хребтами. Перемещаясь оттуда в разных направлениях, она исчезает в зонах субдукции, растворяясь в мантии. Возраст океанической коры не превышает 140-150 миллионов лет. Также ее толщина значительно ниже и, по некоторым оценкам, составляет 5-10 км. Именно поэтому первая попытка пробурить земную кору была предпринята 1961-1966 г. в Тихом океане (проект «Мохол»).

Интересно, что большую часть земной коры образует незначительное количество элементов. Самыми распространенными из них являются:

кислород (49%);
кремний (26%);
алюминий (7,5%);
железо (4,2%);
кальций (3,25%);
натрий (2,4%);
калий (2,35%);
магний (2,35%)
водород (1%).

На остальные элементы суммарно приходится примерно 1% вещества земной коры.

Алчность vodafone Украина

Общество Плоской Земли

Несмотря на современные научные доказательства и достижения существуют те, кто верит в земную плоскость. Более того, есть даже специальное Общество плоской Земли. Очевидно, что в него входят приверженцы данного взгляда.

Логотип Общества Плоской Земли

Убеждения общества:

Земля представляет собой плоский диск диаметром 40 тысяч км,
Центр располагается на территории Северного полюса,
Южный полюс выдумка,
Всё космические объекты находятся над поверхностью Земли,
Отсутствие силы гравитации, её отрицание,
Планета движется вверх, поэтому возникает ускорение свободного падения,
Антарктика является ледяной стеной-краем всей поверхности,
Вся наука, фотографии и снимки-подделка и обман,
Всё, что происходит в научных кругах-это эксперимент над людьми.

На удивление, люди, верящие в это, приводят свои доказательства происходящему. Даже прибегают к Библии. Спорить с ними бесполезно. Здесь, как говорится, кто во что верит.

Однако отрицание науки это всего лишь противоположное представление на окружающий мир. Нельзя насильно заставить человека принять её. Но обоснованные и установленные факты на лицо. Голубая планета Солнечной системы-это наш родной дом. Она богата по своему химическому составу. А ресурсы нашей планеты до сих пор не до конца изучены. Хотя человечество научилось их использовать в своей жизнедеятельности.

Плоская Земля (изображение)

Тенденция замедления скорости Земли и увеличения продолжительности суток

Скорость вращения нашей планеты медленно уменьшается. Это обусловлено подъемом материков после последнего ледникового периода, а также притяжением Луной воды океанов, что вызывает приливы, силы трения которых оказывают тормозящее действие. В результате постепенно увеличивается продолжительность суток. Однако обнаружены еще более мелкие изменения длины суток, величиной в миллиардные доли секунды. Они могут объясняться давлением атмосферы на горные хребты. Еще более важным фактором является циркуляция вещества во внешнем ядре, которая влияет на изменение структуры земной коры и рельефа. Колебания длины суток служат мерой циркуляции вещества в ядре и дают нам ще один ключ к разгадке процессов внутри Земли.

Виды движения

Все движения земной коры могут быть классифицированы по своему направлению либо как вертикальные, либо как горизонтальные перемещения. Вертикальные перемещения представляют собой подъем тех или иных участков коры либо их опускание. Опускание коры сопровождается наступлением моря на сушу, этот процесс называется трансгрессией. Например, Западная Сибирь 200 млн лет назад опускалась вниз, в результате чего на ее месте сформировалось море. Однако 33 млн лет назад начался обратный процесс – подъем суши, сопровождавшийся отступлением моря. Это явление называется регрессией.

Горизонтальные перемещения земной коры связаны с движением тектонических плит. Доказательством такого движения являются контуры материков. Видно, что восточный берег Южной Америки и западное побережье Африки сильно схожи, их можно было бы «приложить» друг к другу как части одной мозаики и получить единый материк. Дело в том, что ещё 175 млн лет назад существовал единый материк Пангея, который из-за горизонтальных перемещений земной коры распался на отдельные континенты.

Также различают медленное и быстрое движение земной коры. Обычно литосферные плиты движутся медленно, со скоростью от 1 до 6 см/год. В отдельных районах Земли, например, вблизи острова Пасхи, горизонтальная скорость плит достигает 18 см/год. Москва опускается вниз на 3,6 мм в год, а Курск примерно с такой же скоростью поднимается.

Иногда происходит резкое и очень быстрое смещение плит, которое часто сопровождается землетрясением. Например, во время землетрясения в Японии 2011 г. северная часть этой страны сместилась сразу на 2,4 м ближе к Северной Америке.

Ещё одна классификация движений коры выделяет три группы таких перемещений. К первой относятся так называемые амплитудные перемещения, чья скорость составляет 5-15 мм/год, а продолжительность оценивается в миллионы лет. Вторая группа – это разрывы земной коры, они возникают там, где горные породы недостаточно прочны, а потому они быстро разрушаются из-за смещения плит. Третья группа – это движение в складчатых областях, которое возникает в пластичных слоях. Оно имеет место на стыке сближающихся плит, при этом возникают горные системы.

Интересные факты

Собраны любопытные особенности об экваторе:

Все прилегающие к экватору территории отмечены влажными и теплыми климатическими условиями. На них сосредоточено самое большое многообразие разновидностей флоры и фауны.
Экваториальные лесные массивы самые густые на земном шаре, а некоторые зоны имеют непроходимые заросли.
Осадки в районе экватора обильные и выпадают практически каждый день. Этот фактор придает растительности яркость и живописность.
Высокий температурный режим делает государства, находящиеся в экваторной полосе идеальной зоной для туристического отдыха на протяжении всего года.
Действующий вулкан под названием Вольф (Эквадор) размещается по обе стороны меридиана.
Африканская р. Конго пересекает условную линию сечения земного шара 2 р.
На севере от меридиана при сливе вода крутится по часовой стрелке, а на юге в обратную сторону.
Окружность Земли по экватору дает возможность современным ученым разделять всю земную территорию на климатические пояса.
Бразильский муниципалитет Макапа располагается сразу в обоих полушариях. Также здесь построен стадион «Зеран», который пересекается земной окружностью по центру поля. Неподалеку установлен монумент под названием «Марко Зеро», посвященный главной паралелли. От этого памятника практически к берегам р. Амазонка тянется «Экваториальная улица».
В Сан-Антонио (Эквадор) находится музейный ансамбль и обелиск «Средняя часть мира».
Слово экватор переводится с латинского как «выравнивать». В действительности, окружность разделяет планету практически на 2 одинаковых полушария. Части шара могут различаться одна от другой из-за того, что Земля имеет не идеальные формы.
На экваториальной полосе бесконечное лето, а суточная температура не имеет сильных различий. Это обусловлено тем, что лучи солнца в этом месте равномерно нагревают земную твердь.
Скорость вращения Земли на меридиане составляет 465 м/с.
Первым, кто точно вычислил протяженность опоясывающей планету линии, является древнегреческий астроном и математик Э. Киренский. По его расчетам длина этой траектории равна 250 тыс. стадий, или 40 тыс. км, что не сильно разниться с современными, более точными подсчетами.
Экватор проходит через 33 острова.
0,53 % своего веса утрачивают предметы при перемещении с полюсов в экваториальную зону, что обусловлено центробежной силой и удалением от центра земного шара.
На высоте 35,8 тыс. км над главной параллелью размещается геостационарная орбита. Над ней располагаются спутники связи. Импульс туда и обратно проходит со скоростью света всего за ¼ с.
Приэкваториальная территория занимает всего лишь 5% поверхности планеты, но именно на этом участке обитает практически ½ часть всего мирового животного многообразия.
По древнему обычаю моряков, все пересекающие меридиан корабли, должны были праздновать День Нептуна. Во время этого торжества новобранцам необходимо было выполнить особый обряд. Он заключался в том, что старожилы обмазывали новеньких мазутом, затем заставляли их выкупаться в море или бассейне и отрубавали им волосы и бороды при помощи топора. Матросам, прошедшим эту церемонию выдавали отдельный документ, который избавлял от прохождения этого освящения еще раз.

Зная этот показатель в километрах, можно оценить, насколько большая эта величина.

Оформление статьи: Светлана Овсяникова

Состав ядра

Состав ядра непосредственно не известен, и может быть предположительно оценён из нескольких источников. Во-первых, видимо, наиболее близкими веществу ядра образцами являются железные метеориты, которые, представляют собой фрагменты ядер астероидов и протопланет. Однако железные метеориты не могут быть полностью эквивалентны веществу земного ядра, так как они образовались в гораздо меньших телах, а значит при других физико-химических параметрах.

С другой стороны из данных гравиметрии известна плотность ядра, и это накладывает на его состав дополнительные ограничения. Так как плотность ядра примерно на 10% меньше, чем плотность сплавов железо-никель, то предполагается, что ядро Земли содержит больше легких элементов, чем железные метеориты.

Наконец состав ядра можно оценить исходя из геохимических соображений. Если мы каким либо рассчитаем первичный состав Земли и вычислим какая доля элементов находится в других геосферах, то тем самым могут быть построены оценки состава ядра. Большую помощь в таких вычислениях оказывают высокотемпературные и высокобарические эксперименты по распределению элементов между расплавленным железом и силикатными фазами.

Химический состав ядра.

Источник	Si, wt.%	Fe, wt.%	Ni, wt.%	S, wt.%	O, wt%	Mn, ppm	Cr, ppm	Co,ppm	P, ppm
Allegre et al., 1995	7.35	79.39	4.87	2.30	4.10	5820	7790	2530	3690
Mc Donough 2003	6.0	85.5	5.20	1.90	300	9000	2500	2000

Доказательства по составу

Основные физические данные – масса, форма Земли, средняя плотность, момент количества движения – показывают, что по направлению вглубь планеты увеличивается количество материала, масса которого весьма отличается от массы верхних слоев горных пород. Это должна быть материя, которая значительно тяжелее, чем та, которая встречается на поверхности. Даже породы, из которых состоит верхняя мантия, не обладают такой высокой плотностью, какая соответствовала бы физическим свойствам требуемым средней плотностью всего земного шара. Конечно, состав и строение Солнца как звезды очевидно совсем другое.

Поэтому предположение о наличии тяжелого центра нашей планеты является, с физической точки зрения, в сущности, единственным решением. Возможно есть вырожденное вещество со свободными электронами. И с космохимической точки зрения, при сравнении количества элементов в метеоритах и состава звезд следует, что Земля должна иметь внутри гораздо больше тяжелых элементов, чем находится на ее поверхности: например, больше железа, чем встречается в верхних горных породах и в породах верхней мантии. Но где-то на планете оно должно быть.

Таким образом железо является самым подходящим кандидатом: оно обладает высокой плотностью, и в Космосе и на Земле его достаточно много.

Доказательство о наличии ядра Земли исходит от сейсмологии, из изучения распространения сейсмических волн при прохождении через планету.

Доказательство было получено в начале 20 века. Граница между мантией и внешним ядром лежит на глубине 2900 км. Ее называют разделом Вайхерта-Гуттенберга. Она значительно выразительнее, чем граница между земной корой и мантией (раздел Мохоровичича). Здесь происходит сильное изгибание и отклонение сейсмических волн. А волны одного типа, так называемые S-волны, через эту границу даже не проникают.

Именно это и является доказательством, что внешняя часть ядра Земли находится в жидком состоянии, поскольку S- волны в жидкости не распространяются.

Размер земли: масса, объем, окружность и диаметр

Планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс)

Как крупнейшая из планет земной группы, Земля имеет оценочную массу 5.9722±0.0006×1024 кг. Ее объем также является самым большим из этих планет и составляет 1.08321×10¹² км³.

Кроме того, наша планета наиболее плотная из планет земной группы, так как состоит из коры, мантии и ядра. Земная кора является самым тонким из этих слоев, в то время как мантия составляет 84% объема Земли и простирается на 2900 км ниже поверхности. Ядро является той составляющей, которая делает Землю самой плотной. Это единственная планета земной группы с жидким внешним ядром, окружающим твердое, плотное внутреннее ядро.

Средняя плотность Земли составляет 5,514×10 г/см³. Марс, самая маленькая из землеподобных планет Солнечной системы, имеет лишь около 70% от плотности Земли.

Земля, также классифицируется как самая большая из планет земной группы по окружности и диаметру. Экваториальная окружность Земли составляет 40 075,16 км. Она немного меньше между Северным и Южным полюсами — 40 008 км. Диаметр Земли у полюсов составляет 12 713,5 км, а на экваторе — 12 756,1 км. Для сравнения, самая большая планета в Солнечной системе, Юпитер, имеет диаметр 142 984 км.

Земная кора и ее типы

Земная кора – это одна из оболочек планеты, занимающая только около 0,473% от ее массы. Глубина коры 5 — 12 километров.

Интересно отметить, что глубже ученые практически не проникали, а если провести аналогию, то кора – это как кожица на яблоке по отношению ко всему его объему. Дальнейшее и более точное изучение требует совершенно другого уровня развития техники.

Если смотреть на планету в разрезе, то по мере разной глубины проникновения внутрь ее структуры можно по порядку выделить такие типы земной коры:

Океаническая кора — состоит преимущественно из базальтов, находится на дне океанов под огромными слоями воды.
Континентальная или материковая кора — покрывает сушу, состоит из очень богатого химического состава, включающего на 25% кремний, на 50% кислород, а также 18% других основных элементов таблицы Менделеева. В целях удобного изучения этой коры ее еще делят на нижнюю и верхнюю. Наиболее древние относятся к нижней части.

Температура коры увеличивается по мере углубления.

Структура и характеристики ядра

Путь к знаниям долгий и тернистый, но плоды их сладки. На сегодняшний день достоверно известны следующие физические характеристики ядра Земли:

Температура ядра Земли в центральной точке может доходить до 6000 градусов Цельсия — это столько же, как на поверхности Солнца! Но в отличие от светила, энергией глубины питают не ядерные реакции, а гравитация. Точнее, ее сжатие — давление в ядре превышает атмосферное в 3,5 миллиона раз, достигая отметки в 360 гигапаскаль. Хотя процессы атомного распада в глубинах Земли происходят, их вклад не столь большой. Да и без громадного сжатия они были бы вялотекущими и не столь продуктивными.

Классические основные сферы Земли

Ядро Земли достигает 7000 километров в поперечнике — это больше не только Луны, но и Марса! Оно занимает не так много места внутри нашей планеты — около 15% объема — но зато его масса в 1,932 × 1024 килограмм составляет 30% от всей массы Земли.
Оказывается, что разные слои ядра вращаются в разные стороны. Сегодня считается, что внешнее жидкое ядро вращается вокруг своей оси с востока на запад, а внутреннее — с запада на восток, при этом еще и быстрее Земли. Впрочем, разница не очень значительная — за год оно опережает планету всего на четверть градуса

Кроме того, новейшие исследования говорят о том, что внутри внутреннего ядра Земли лежит еще одно — «самое» внутреннее ядро, которое вращается вообще по другой оси. Давайте рассмотрим его и другие составляющие земного ядра подробнее.

Внешнее ядро

Самый первый слой ядра, который непосредственно контактирует с мантией — это внешнее ядро. Его верхняя граница находится на глубине 2,3 тысячи километров под уровнем моря, а нижняя — на глубине 2900 километров. По составу оно ничем не отличается от нижележащих оболочек — давления гравитации попросту недостаточно для того, чтобы раскаленный металл затвердел. Зато его жидкое состояние является главным козырем Земли в сравнении с другими внутренними планетами Солнечной системы.

Как работает геодинамо

Дело в том, что именно жидкая часть ядра ответственна за возникновение магнитного поля Земли. Как наверняка известно читателю, магнитосфера служит щитом планеты против заряженных частиц открытого космоса и солнечного ветра. Они даже более опасны, чем излучение — частицы способны вывести из строя не только живые организмы, но и электронику. Биологи считают, что именно активное магнитное поле стало залогом выживания первобытных одноклеточных существ.

Как именно генерируется магнитное поле? Его порождает вращение жидкого железа и никеля в ядре. Магнитные свойства металлов тут ни при чем — это исключительно динамический эффект. А еще внешнее ядро подогревает мантию — причем в отдельных местах настолько сильно, что восходящие потоки магмы достигают даже поверхности, вызывая извержения вулканов.

Внутреннее ядро

Внутри жидкой оболочки находится внутреннее ядро. Это твердая сердцевина Земли, диаметр которой составляет 1220 километров — такой же размер у Харона, спутника-напарника Плутона. Эта часть ядра очень плотная — средняя концентрация вещества достигает 12,8–13г/см3, что в два раза больше густоты железа, и горячая — накал достигает знаменитых 5–6 тысяч градусов по Цельсию.

Высокое давление в центре Земли заставляет металл затвердевать при температурах, превышающих точку его кипения. При этом формируются необычные кристаллы, которые отличаются устойчивостью даже в обычных условиях. Считается, что внутреннее ядро представляет собой лес из многокилометровых кристаллов железа и никеля, которые направлены с юга на север. Для того чтобы проверить эту теорию, японские ученые потратили десять лет на создание особой алмазной наковальни — только в ней можно добиться такого давления и температуры, как в центре нашей планеты.

«Внутреннее» внутреннее ядро, или гипотетическая матрешка

Еще во время начальных исследований ядра при помощи сейсмических волн, геологи заметили необычное отклонение колебаний внутри ядра по направлению с востока на запад

Так как из-за своего вращения Земля шире на экваторе, чем на полюсах, сперва на это не обратили внимание. Но последующее изучение выявило, что центральная часть ядра может быть всего лишь очередной оболочкой

Что представляет собой «внутреннее» внутреннее ядро? Скорее всего, оно состоит из тех же металлических кристаллов — но направленных уже не на север, а на запад. Пока что неясно, что вызывает такое расслоение. Однако ориентация кристаллов указывает на то, что тут не обошлось без гравитационных взаимодействий с Солнцем или Луной.

«Внутреннее» внутреннее ядро в строении Земли

Внутреннее ядро

«Внутреннее» внутреннее ядро, или гипотетическая матрешка

«Внутреннее» внутреннее ядро в строении Земли

Как формировалось знание о мантии?

В начале 20-го века интенсивно обсуждалась граница Мохоровича. Некоторые исследователи считали, что именно там происходит метаморфический процесс, при котором формируются породы с высокой плотностью. Другие ученые объясняли резкое увеличение скорости движения сейсмических волн сменой содержания состава пород от относительно лёгких к более тяжёлым типам.

Сейчас эта точка зрения считается основной в понимании и методах исследования процессов, происходящих внутри планеты. Сама мантия Земли непосредственно недоступна для прямых исследований по причине глубокого залегания, и она не выходит на поверхность.

Поэтому основная информация получена геохимическими и геофизическими способами. В целом реконструкция через имеющиеся источники — весьма сложная задача. Мантия, принимающая излучение из центра, разогрета от 800 градусов наверху до 2000 градусов около ядра. Предполагается, собственно, что вещество мантии пребывает в беспрерывном движении.