З чого складається Земля: її шари та їх особливості

З чого складається Земля: її шари та їх особливості

Дізнайтеся з чого складається Земля – розглядаючи кожен з її шарів, можна дізнатися багато цікавого про формування нашої планети.

Шари Землі відрізняються за складом і механічними властивостями.

Шари Землі можна виділити за хімічним складом (з чого вони складаються) або за механічними властивостями (міцність та еластичність гірських порід). Земля складається з декількох шарів.

За хімічним складом виділяють

  • ядро,
  • мантію та
  • кору.

За механічними властивостями шари Землі поділяються на

  • літосферу,
  • астеносферу,
  • нижню мантію (також відому як мезосферна мантія),
  • зовнішнє ядро і
  • внутрішнє ядро.

Ми розглянемо кожен з чого складається Земля більш детально.

Що є причиною змін пір року на Землі?

З чого складається Земля: вивчення її шарів

Внутрішнє ядро

У центрі Землі знаходиться тверде залізне внутрішнє ядро. Гаряче щільне ядро має радіус близько 759 миль (1221 кілометр) і тиск близько 3,6 мільйона атмосфер (атм).

Температура у внутрішньому ядрі приблизно така ж гаряча, як і на поверхні Сонця (близько 9 392 градусів за Фаренгейтом або 5 200 градусів за Цельсієм) – більш ніж достатньо гаряча, щоб розплавити залізо – але величезний тиск з боку решти планети утримує внутрішнє ядро твердим.

КОРОТКІ ФАКТИ ПРО ВНУТРІШНЄ ЯДРО

  • Радіус: 759 миль (1,221 км)
  • Температура: Близько 9 392 градусів за Фаренгейтом (5 200 градусів за Цельсієм)
  • Тиск: майже 3,6 мільйона атмосфер (атм)
  • Стан: Твердий
  • Склад: Переважно залізо і трохи нікелю

Основними джерелами тепла внутрішнього ядра є розпад радіоактивних елементів, таких як уран, торій і калій, у земній корі та мантії, залишкове тепло від формування планети, а також тепло, що виділяється при затвердінні зовнішнього ядра.

Внутрішнє ядро Землі обертається в тому ж напрямку, що й поверхня планети, але дещо швидше, роблячи один додатковий оберт кожні 1 000 років.

З чого складається Земля: її шари та їх особливості / Photo: https://www.snexplores.org/article/explainer-earth-layer-layer
З чого складається Земля: її шари та їх особливості / Photo: https://www.snexplores.org/article/explainer-earth-layer-layer

Що таке біосфера – найскладніша екосистеми Землі

Зовнішнє ядро

Зовнішнє ядро Землі затиснуте між внутрішнім ядром і мантією. Межа між внутрішнім і зовнішнім ядром відома як сейсмічний розлом Лемана.

Зовнішнє ядро має товщину приблизно 1,367 миль (2,200 км) і складається з рідкого заліза і нікелю. Температура в зовнішньому ядрі становить від 8 132 градусів за Фаренгейтом до 9 932 градусів за Фаренгейтом (4 500 градусів і 5 500 градусів за Цельсієм).

З чого складається літосфера: факти про зовнішню оболонку Землі

КОРОТКІ ФАКТИ ПРО ЗОВНІШНЄ ЯДРО

  • Товщина: 1400 миль (2300 км)
  • Температура: Між 8 132 градусами за Цельсієм і 9 932 градусами за Фаренгейтом (4 500 градусів за Цельсієм і 5 500 градусів за Цельсієм).
  • Стан: Рідина
  • Склад: Залізо та нікель

Земні надра з часом поступово охолоджуються. В міру охолодження рідке зовнішнє ядро кристалізується і стає частиною твердого внутрішнього ядра. Примітно, що внутрішнє ядро “виростає” приблизно на 0,039 дюйма (один міліметр) щороку, що еквівалентно затвердінню 8 820 тонн (8 000 тонн) розплавленого заліза щосекунди. Застигання зовнішнього ядра вивільняє тепло, яке рухає конвекційні потоки в зовнішньому ядрі, що допомагає генерувати магнітне поле Землі.

Вихровий рух зовнішнього ядра генерує магнітне поле Землі в процесі, який називається геодинамо. Магнетизм всередині ядра Землі приблизно в 50 разів сильніший, ніж на поверхні.

Зрештою, все ядро застигне, і магнітне поле Землі припинить своє існування. Це буде поганою новиною для нашої планети, оскільки магнітне поле захищає нас від шкідливого космічного випромінювання. Однак у нас ще є кілька мільярдів років захисту.

Мантія

Мантія – найбільший і найтовстіший шар Землі, що становить 84% від загального об’єму планети. Мантія поділяється на верхню та нижню мантію (також відому як мезосферна мантія), причому верхня мантія містить дві окремі області: астеносферу та нижню частину літосфери.

КОРОТКІ ФАКТИ ПРО МАНТІЮ

  • Товщина: Приблизно 1,800 миль (2,900 км)
  • Температура: від 6 692 градусів за Цельсієм до 1 832 градусів за Фаренгейтом (від 3 700 градусів за Цельсієм до 1 000 градусів за Цельсієм)
  • Стан: Твердий
  • Склад: Магній, кремній і кисень

Нижня мантія – це шар між зовнішнім ядром і астеносферою. Вона становить 55% об’єму Землі і відчуває тиск від 237 000 атм до 1,3 млн атм у напрямку до зовнішнього ядра.

Тепло і тиск у нижній мантії набагато вищі, ніж у верхній. Величезний тиск утримує цей шар твердим, незважаючи на високі температури, здатні розм’якшити гірські породи. Хоча геологи ще не дійшли згоди щодо остаточної будови нижньої мантії.

За даними Гемологічного інституту Америки, діаманти формуються в мантії приблизно на глибині від 93 до 124 миль (150-200 км) під поверхнею. Їх виносить на поверхню магма, що піднімається з глибин внаслідок тектонічних процесів, таких як розколювання плит.

Планета Земля як середовище життя організмів: виникнення життя на Землі

Астеносфеера

Астеносфера – це шар верхньої мантії завтовшки 110 миль (180 км), який знаходиться між нижньою мантією і літосферою. Термін “астеносфера” походить від грецького “asthenes”, що означає слабкий. “Слабкий” шар щільніший і більш “текучий”, ніж літосфера, а тиск і тепло настільки високі, що гірські породи в астеносфері течуть надзвичайно повільно і мають в’язку консистенцію, схожу на розплавлену помадку.

КОРОТКІ ФАКТИ ПРО АСТЕНОСФЕРУ

  • Температура: 2 732 градуси за Фаренгейтом (1 500 градусів за Цельсієм)
  • Товщина: 110 миль (180 км)

Температура в астеносфері становить близько 2 732 градусів за Фаренгейтом (1 500 градусів за Цельсієм). Гірські породи в астеносфері знаходяться “на межі” плавлення, але завдяки високому тиску вони поводяться більш пластично.

Літосфера

Літосфера – це зовнішній шар Землі, що складається з земної кори та крихкої частини верхньої мантії. Термін “літосфера” походить від грецьких слів “літос”, що означає камінь, і “сфайра”, що означає глобус або куля.

За даними освітнього веб-сайту Science.com, температура літосфери коливається від 32 градусів за Фаренгейтом (0 градусів за Цельсієм) біля земної кори до 932 градусів за Фаренгейтом (500 градусів за Цельсієм) у верхній мантії.

З чого складається Земля: її шари та їх особливості

КОРОТКІ ФАКТИ ПРО ЛІТОСФЕРУ

  • Глибина: від 5 до 20 миль (від 8 до 32 км)
  • Температура: Від 32 до 932 градусів за Фаренгейтом (від 0 до 500 градусів за Цельсієм).

Літосфера розділена на великі літосферні (також відомі як тектонічні) плити. Конвекційні потоки в нижній мантії та астеносфері допомагають переміщати жорсткі літосферні плити відповідно до того, як рухається Земля. Повільний “плаваючий” рух літосфери в астеносфері спричиняє тектоніку плит і наступні процеси, такі як землетруси, виверження вулканів і формування гір.

Літосферу можна поділити на океанічну кору та континентальну кору. Межа між крихкою частиною верхньої мантії та корою (як океанічною, так і континентальною) відома як розрив Мохоровичича (Moho). Глибина Мохо варіюється від приблизно 5 миль (8 км) під океанічною корою до 20 миль (32 км) під континентальною корою.

Океанічна та континентальна земна кора відрізняються за своїм складом, щільністю та віком, згідно зі Світовим атласом. Океанічна кора в основному складається з темних базальтових порід, багатих на такі елементи, як кремній і магній, тоді як континентальна – зі світлих гранітних порід, що містять кисень і кремній. Океанічна кора щільніша за континентальну, і коли дві літосферні плити – океанічна і континентальна – зустрічаються, океанічна плита завжди занурюється під більш плавучу континентальну плиту.

Субдукція океанічної кори під континентальну постійно “переробляє” океанічну породу назад у мантію. Це постійне руйнування є причиною того, що вік океанічних порід рідко перевищує 200 мільйонів років, тоді як континентальні породи, які стикаються з набагато меншими випробуваннями, можуть досягти зрілого віку 4 мільярдів років.

З чого складається Земля: її шари та їх особливості / Photo: https://courses.lumenlearning.com/suny-geophysical/chapter/the-composition-and-structure-of-earth/
З чого складається Земля: її шари та їх особливості / Photo: https://courses.lumenlearning.com/suny-geophysical/chapter/the-composition-and-structure-of-earth/

ПОШИРЕНІ ЗАПИТАННЯ ПРО ЗЕМНІ ШАРИ

Скільки шарів має Земля?

Найпростіший спосіб розділити Землю – це розділити її на три шари. По-перше, Земля має тонку кам’янисту кору, на поверхні якої ми живемо. Потім, під корою знаходиться дуже товстий шар твердої породи, який називається мантія. Нарешті, в центрі Землі знаходиться металеве ядро.

Кору, мантію і ядро можна поділити на менші шари; наприклад, мантія складається з верхньої мантії, перехідної зони і нижньої мантії, тоді як ядро складається з зовнішнього і внутрішнього ядра, і всі вони мають ще менші шари всередині себе.

Для чого потрібно вивчати шари Землі?

Ми вивчаємо шари Землі, процеси, які в них відбуваються, з чого вони складаються, як утворилися тощо з різних причин. Ми хочемо зрозуміти земну кору, бо вона у нас під ногами, вона контролює багато процесів на поверхні Землі, які впливають на нас.

Наприклад, вулканізм і землетруси зароджуються в корі та мантії; магнітне поле Землі бере свій початок у зовнішньому ядрі, воно захищає нас від шкідливого випромінювання з космосу і робить нашу планету придатною для життя. І якщо ми краще зрозуміємо, як ці речі працюють на Землі, це навчить нас дечому про те, як вони можуть працювати і на інших кам’янистих планетах.

Чому Земля має різні шари?

Шари Землі зумовлені тим, з чого вона зроблена і як вона утворилася. Ядро складається з металу (переважно заліза), а решта Землі – з гірських порід, причому метал і гірські породи не змішуються (так само, як нафта і вода). Отже, коли Земля тільки формувалася, метал і гірські породи розділилися, і метал опустився до середини, тому що він важчий.

Земна кора складається з інших порід, ніж мантія. Кора утворена вулканізмом, і вона складається з легших порід, ніж мантія, тому ці породи, як правило, залишаються на поверхні і утворюють там окремий шар після виверження. Поділ кори, мантії та ядра часто зумовлений фазовими переходами; наприклад, зовнішнє ядро – це рідина, а внутрішнє – тверда речовина, а шари мантії складаються з різних комбінацій мінералів, у яких атоми розташовані по-різному, що надає їм різних властивостей.

Чи мають інші планети такі ж шари, як Земля?

Ми вважаємо, що інші кам’янисті планети (Меркурій, Венера, Марс), наш Місяць та деякі інші великі супутники Сонячної системи мають шари, схожі на Землю: кам’янисту кору, кам’янисту мантію та металеве ядро. У деталях ці шари виглядають дещо інакше (наприклад, мають різну товщину і різні підшари всередині) через те, що ці тіла зроблені з дещо різних матеріалів і мають різні розміри.

Планети у зовнішній сонячній системі (Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун) також мають шари всередині, але вони зовсім інші, як тому, що це набагато більші планети, так і тому, що вони зроблені з інших матеріалів (наприклад, вони містять велику кількість води/льоду, газів, таких як водень і гелій тощо).

Джерело: https://www.space.com/

Подібні новини