Узнайте из чего состоит Земля – рассматривая каждый из ее слоев, можно узнать много интересного о формировании нашей планеты.
Слои Земли отличаются по составу и механическим свойствам.
Слои Земли можно выделить по химическому составу (из чего они состоят) или по механическим свойствам (прочность и эластичность горных пород). Земля состоит из нескольких слоев.
Смог бы Архимед сдвинуть Землю: горькая реальность?
По химическому составу выделяют
- ядро,
- мантию и
- кору.
По механическим свойствам слои Земли делятся на
- литосферу,
- астеносферу,
- нижнюю мантию (также известную как мезосферная мантия),
- внешнее ядро и
- внутреннее ядро.
Мы рассмотрим каждый более подробно.
Из чего состоит Земля: изучение ее слоев
Внутреннее ядро
В центре Земли находится твердое железное внутреннее ядро. Горячее плотное ядро имеет радиус около 759 миль (1221 километр) и давление около 3,6 миллиона атмосфер (атм).
Температура во внутреннем ядре примерно такая же горячая, как и на поверхности Солнца (около 9 392 градусов по Фаренгейту или 5 200 градусов по Цельсию) – более чем достаточно горячая, чтобы расплавить железо – но огромное давление со стороны остальной части планеты удерживает внутреннее ядро твердым.
КРАТКИЕ ФАКТЫ О ВНУТРЕННЕМ ЯДРЕ
- Радиус: 759 миль (1,221 км)
- Температура: Около 9 392 градусов по Фаренгейту (5 200 градусов по Цельсию)
- Давление: почти 3,6 миллиона атмосфер (атм)
- Состояние: Твердое
- Состав: Преимущественно железо и немного никеля
Основными источниками тепла внутреннего ядра являются распад радиоактивных элементов, таких как уран, торий и калий, в земной коре и мантии, остаточное тепло от формирования планеты, а также тепло, выделяемое при затвердевании внешнего ядра.
Внутреннее ядро Земли вращается в том же направлении, что и поверхность планеты, но несколько быстрее, делая один дополнительный оборот каждые 1 000 лет.
Внешнее ядро
Внешнее ядро Земли зажато между внутренним ядром и мантией. Граница между внутренним и внешним ядром известна как сейсмический разлом Лемана.
Внешнее ядро имеет толщину примерно 1,367 миль (2,200 км) и состоит из жидкого железа и никеля. Температура во внешнем ядре составляет от 8 132 градусов по Фаренгейту до 9 932 градусов по Фаренгейту (4 500 градусов и 5 500 градусов по Цельсию).
Что такое экватор: какова важность этой воображаемой линии?
КРАТКИЕ ФАКТЫ О ВНЕШНЕМ ЯДРЕ
- Толщина: 1400 миль (2300 км)
- Температура: Между 8 132 градусами по Цельсию и 9 932 градусами по Фаренгейту (4 500 градусов по Цельсию и 5 500 градусов по Цельсию).
- Состояние: Жидкость
- Состав: Железо и никель
Земные недра со временем постепенно охлаждаются. По мере охлаждения жидкое внешнее ядро кристаллизуется и становится частью твердого внутреннего ядра. Примечательно, что внутреннее ядро “вырастает” примерно на 0,039 дюйма (один миллиметр) каждый год, что эквивалентно затвердеванию 8 820 тонн (8 000 тонн) расплавленного железа каждую секунду.
Застывание внешнего ядра высвобождает тепло, которое движет конвекционные потоки во внешнем ядре, что помогает генерировать магнитное поле Земли.
Вихревое движение внешнего ядра генерирует магнитное поле Земли в процессе, называемом геодинамикой. Магнетизм внутри ядра Земли примерно в 50 раз сильнее, чем на поверхности.
В конце концов, все ядро застынет, и магнитное поле Земли прекратит свое существование. Это будет плохой новостью для нашей планеты, поскольку магнитное поле защищает нас от вредного космического излучения. Однако у нас еще есть несколько миллиардов лет защиты.
Мантия
Мантия – самый большой и самый толстый слой Земли, составляющий 84% от общего объема планеты. Мантия делится на верхнюю и нижнюю мантию (также известную как мезосферная мантия), причем верхняя мантия содержит две отдельные области: астеносферу и нижнюю часть литосферы.
КРАТКИЕ ФАКТЫ О МАНТИИ
- Толщина: Примерно 1,800 миль (2,900 км)
- Температура: от 6 692 градусов по Цельсию до 1 832 градусов по Фаренгейту (от 3 700 градусов по Цельсию до 1 000 градусов по Цельсию)
- Состояние: Твердое
- Состав: Магний, кремний и кислород
Нижняя мантия – это слой между внешним ядром и астеносферой. Она составляет 55% объема Земли и испытывает давление от 237 000 атм до 1,3 млн атм по направлению к внешнему ядру.
Тепло и давление в нижней мантии намного выше, чем в верхней. Огромное давление удерживает этот слой твердым, несмотря на высокие температуры, способные размягчить горные породы. Хотя геологи еще не пришли к согласию относительно окончательного строения нижней мантии.
По данным Геммологического института Америки, бриллианты формируются в мантии примерно на глубине от 93 до 124 миль (150-200 км) под поверхностью. Их выносит на поверхность магма, поднимающаяся из глубин вследствие тектонических процессов, таких как раскалывание плит.
Астеносфера
Астеносфера – это слой верхней мантии толщиной 110 миль (180 км), который находится между нижней мантией и литосферой. Термин “астеносфера” происходит от греческого “asthenes”, что означает слабый. “Слабый” слой более плотный и более “текучий”, чем литосфера, а давление и тепло настолько высоки, что горные породы в астеносфере текут чрезвычайно медленно и имеют вязкую консистенцию, похожую на расплавленную помадку.
КРАТКИЕ ФАКТЫ ОБ АСТЕНОСФЕРЕ
- Температура: 2 732 градуса по Фаренгейту (1 500 градусов по Цельсию)
- Толщина: 110 миль (180 км)
Температура в астеносфере составляет около 2 732 градусов по Фаренгейту (1 500 градусов по Цельсию). Горные породы в астеносфере находятся “на грани” плавления, но благодаря высокому давлению они ведут себя более пластично.
Литосфера
Литосфера – это внешний слой Земли, состоящий из земной коры и хрупкой части верхней мантии. Термин “литосфера” происходит от греческих слов “литос”, что означает камень, и “сфайра”, что означает глобус или шар.
По данным образовательного веб-сайта Science.com, температура литосферы колеблется от 32 градусов по Фаренгейту (0 градусов по Цельсию) у земной коры до 932 градусов по Фаренгейту (500 градусов по Цельсию) в верхней мантии.
КРАТКИЕ ФАКТЫ О ЛИТОСФЕРЕ
- Глубина: от 5 до 20 миль (от 8 до 32 км)
- Температура: От 32 до 932 градусов по Фаренгейту (от 0 до 500 градусов по Цельсию).
Литосфера разделена на большие литосферные (также известные как тектонические) плиты. Конвекционные потоки в нижней мантии и астеносфере помогают перемещать жесткие литосферные плиты в соответствии с тем, как движется Земля. Медленное “плавающее” движение литосферы в астеносфере вызывает тектонику плит и последующие процессы, такие как землетрясения, извержения вулканов и формирование гор.
Литосферу можно разделить на океаническую кору и континентальную кору. Граница между хрупкой частью верхней мантии и корой (как океанической, так и континентальной) известна как разрыв Мохоровичича (Мохо). Глубина Мохо варьируется от примерно 5 миль (8 км) под океанической корой до 20 миль (32 км) под континентальной корой.
Океаническая и континентальная земная кора отличаются по своему составу, плотности и возрасту, согласно Атласу мира. Океаническая кора в основном состоит из темных базальтовых пород, богатых такими элементами, как кремний и магний, тогда как континентальная кора состоит из светлых гранитных пород, содержащих кислород и кремний. Океаническая кора плотнее континентальной, и когда две литосферные плиты – океаническая и континентальная – встречаются, океаническая плита всегда погружается под более плавучую континентальную плиту.
Субдукция океанической коры под континентальную постоянно “перерабатывает” океаническую породу обратно в мантию. Это постоянное разрушение является причиной того, что возраст океанических пород редко превышает 200 миллионов лет, тогда как континентальные породы, которые сталкиваются с гораздо меньшими испытаниями, могут достичь зрелого возраста 4 миллиардов лет.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ О ЗЕМНЫХ СЛОЯХ
Сколько слоев имеет Земля?
Самый простой способ разделить Землю – это разделить ее на три слоя. Во-первых, Земля имеет тонкую каменистую кору, на поверхности которой мы живем. Затем, под корой находится очень толстый слой твердой породы, который называется мантия. Наконец, в центре Земли находится металлическое ядро.
Кору, мантию и ядро можно поделить на более мелкие слои; например, мантия состоит из верхней мантии, переходной зоны и нижней мантии, тогда как ядро состоит из внешнего и внутреннего ядра, и все они имеют еще меньшие слои внутри себя.
Для чего нужно изучать слои Земли?
Мы изучаем слои Земли, процессы, которые в них происходят, из чего они состоят, как они образовались и т. Д. По разным причинам. Мы хотим понять земную кору, потому что она у нас под ногами, она контролирует многие процессы на поверхности Земли, которые влияют на нас.
Например, вулканизм и землетрясения зарождаются в коре и мантии; магнитное поле Земли берет свое начало во внешнем ядре, оно защищает нас от вредного излучения из космоса и делает нашу планету пригодной для жизни. И если мы лучше поймем, как эти вещи работают на Земле, это научит нас кое-чему о том, как они могут работать и на других каменистых планетах.
Почему Земля имеет разные слои?
Слои Земли обусловлены тем, из чего она сделана и как она образовалась. Ядро состоит из металла (преимущественно железа), а остальная часть Земли – из горных пород, причем металл и горные породы не смешиваются (так же, как нефть и вода). Следовательно, когда Земля только формировалась, металл и горные породы разделились, и металл опустился к середине, потому что он тяжелее.
Земная кора состоит из других пород, чем мантия. Кора образована вулканизмом, и она состоит из более легких пород, чем мантия, поэтому эти породы обычно остаются на поверхности и образуют там отдельный слой после извержения. Разделение коры, мантии и ядра часто обусловлено фазовыми переходами; например, внешнее ядро – это жидкость, а внутреннее – твердое вещество, а слои мантии состоят из различных комбинаций минералов, в которых атомы расположены по-разному, что придает им разные свойства.
Имеют ли другие планеты такие же слои, как Земля?
Мы считаем, что другие каменистые планеты (Меркурий, Венера, Марс), наша Луна и некоторые другие крупные спутники Солнечной системы имеют слои, похожие на Землю: каменистую кору, каменистую мантию и металлическое ядро. В деталях эти слои выглядят несколько иначе (например, имеют разную толщину и разные подслои внутри) из-за того, что эти тела сделаны из несколько разных материалов и имеют разные размеры.
Планеты во внешней солнечной системе (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) также имеют слои внутри, но они совсем другие, как потому, что это гораздо большие планеты, так и потому, что они сделаны из других материалов (например, они содержат большое количество воды/льда, газов, таких как водород и гелий и т.д.).
Источник: https://www.space.com/
