По данным современной науки, наша планета является единственной, где есть биологическая жизнь. Это объясняется наличием кислородосодержащей атмосферы.
Удивительно, но за все время существования, человечество мало что достоверно узнало об ее устройстве. Рассмотрим факты, известные на данный момент и выясним как добывается скрытая от людских глаз информация.
Вопрос, из чего состоит планета Земля, на протяжении многих веков волнует все поколения. Считается, что в центре расположено ядро, покрыта планета земной корой, а прокладкой между ними служит мантия. Пробраться в недра не так просто.
Современные буровые установки позволяют заглянуть на глубину 12,262 км. Такое отверстие было сделано в 1994 году на Кольском полуострове.
Предположение о строении было выдвинуто в 19 веке. Свое подтверждение оно получило в 20 столетии, при записи сейсмической активности и вызванных ей колебаниях. Кроме того выяснилось, что продольные сейсмические волны затухают на глубине ниже мантии. Поведение характерно при столкновении с материей высокой плотности.
Поперечные волны центр вообще не пропускает. Это свидетельствует о том, что вещество находится в жидком состоянии. Общепринято: в центре находятся жидкое железо (80%) и никель (20%). Его температура приблизительно равна 5000-6000°C.
Еще одним подтверждением является изучение изменения магнитного поля, проведенное в 1905 году. Позже было предположено, что есть и твердая основа, спрятанная под рекой расплавленного металла. К такому выводу пришли сейсмологи в 30-х гг прошлого века.
Плотность метеоритов с составом железо/никель как у нашего ядра, на 10% превышает плотность ядра нашей планеты. Это значит, что в недрах помимо металлов, находятся примеси. Теоретические познания дают представления о том, из чего еще состоит ядро Земли:
Эта структура составляет 83% объема всей планеты. Она состоит из кремниевых силикатных образований. Именно здесь образуются сейсмические процессы и тектонические движения. Температура среды превышает 2000 градусов. Физические законы предполагают, что при такой внутренней температуре, все вокруг должно находиться в газообразном или жидком состоянии.
Как же объяснить, что при высоких температурах и внутреннее ядро и мантия остаются твердыми веществами? Большую роль играет давление, которое увеличивает температуру перехода элементов в жидкое состояние. При снижении давления, ближе к поверхности, твердые тела плавятся и образуется известная магма. Она растекается, заполняя собой все расщелины в породах.
В некоторых местах (например на стыках тектонических плит), магма находится ближе к поверхности и прорывается наружу. Так образуется действующий вулкан.
Это верхняя часть твердой оболочки планеты. Ее толщина разнится, в зависимости от рельефа местности и наличия водоемов:
Верхний слой занимают осадочные породы. Они содержат информацию о прежде существовавших представителях флоры и фауны. Этот слой содержит полезные ископаемые, которые человек применяет в процессе своей жизнедеятельности. В их числе нефть, газ, минеральные ископаемые, металлы и многие другие ресурсы.
Ученым давно известно, на сколько процентов Земля состоит из воды. Этот показатель переваливает за половину и составляет 71% от всего объема шара. То есть, суша занимает менее 30% земной поверхности. Ежегодные испарения воды из Мирового Океана превышают 350 тысяч км³. Удивительно, но лишь 10% воды доходит до суши в виде осадков. Основная масса возвращается в водоемы.
Совместно с мантией, кора образует внешнюю сферу твердой части планеты – литосферу. Теория гласит, что литосферные плиты включают в себя сушу и океаническую зону со всеми их активами. Их границы определяют зоны тектонической и вулканической активности. Литосферные плиты находятся в постоянном движении, именно этим вызван ежегодный рост Эвереста на 2-2,5см.
Воздух — это то, из чего состоит атмосфера. Он содержит азот (78 %) и кислород (21 %). Оставшееся место занимают водяные пары и инертные газы.
Различают основные слои:
Таковы теоретические и практические знания, по вопросу: из чего состоит Земля. Предположения о строении, возникают с завидной периодичностью. Жаль, что современные технологии не всегда позволяют проверить их на практике.
Понравилась статья? Поделитесь!
interesnie-fakti.net
Что может находиться внутри нашей с вами родной планеты? Попросту говоря, из чего состоит Земля, каково ее внутреннее строение? Эти вопросы издавна волновали ученых. Но оказалось, что прояснить данный вопрос не так уж и просто. Даже при помощи суперсовременных технологий человек может углубиться вовнутрь только на расстояние, равное пятнадцати километрам, а этого, конечно же, мало для того, чтобы все понять и обосновать. Поэтому даже в наши дни исследования на тему «из чего состоит Земля» проходят, в основном, с использованием косвенных данных и предположений-гипотез. Но и в этом ученые достигли уже определенных результатов.
Еще во времена древних отдельные представители человечества стремились к познанию: из чего состоит Земля. Люди изучали и срезы горных пород, обнаженные самой природой и доступные для просмотра. Это, в первую очередь, обрывы, горные склоны, крутой берег морей и рек. По этим естественным срезам много чего можно понять, потому что они состоят из тех пород, которые были здесь и миллионы лет назад. А сегодня учеными в некоторых местах суши пробуриваются скважины. Из них самая глубокая – 15 км на Кольском полуострове. Также изучение идет при помощи шахт, прорываемых для добычи ископаемых: угля и руды, к примеру. Из них также извлекаются образцы пород, способных рассказать людям о том, из чего состоит Земля.
Но это – то, что касается опытных и визуальных знаний о строении планеты. А вот при помощи науки сейсмологии (изучение землетрясений) и геофизики ученые проникают в глубины бесконтактно, анализируя сейсмические волны и их распространение. Эти данные рассказывают нам о свойствах веществ, находящихся глубоко под землей. Ведется изучение строения планеты и при помощи искусственных спутников, которые пребывают на орбите.
Внутреннее строение планеты неоднородное. Сегодня учеными-исследователями установлено, что внутри земной шар состоит из нескольких частей. В середине находится ядро. Далее – мантия, которая огромна и составляет примерно пять шестых всей массы Земля. Наружная кора представлена тонким слоем, покрывающим сферу. Эти три составные части, в свою очередь, также не совсем однородны и имеют особенности строения.
Из чего состоит ядро земли? Ученые выдвигают несколько версий состава и происхождения центральной части планеты. Самая популярная: ядро представляет собой железо-никелевый расплав. Ядро делится на несколько частей: внутреннее – твердое, внешнее – жидкостное. Оно очень тяжелое: составляет более трети общей массы планеты (для сравнения, его объем составляет лишь 15%). По мнению ученых, оно формировалось постепенно, с течением времени, а железо и никель высвобождались из силикатов. В настоящее время (в 2015-м) ученые из Оксфорда предложили версию, согласно которой ядро состоит из радиоактивного урана. Этим, кстати, они объясняют и повышенную теплоотдачу планеты, и существование магнитного поля до сего времени. В любом случае, информация, из чего состоит ядро Земли, может быть получена только гипотетически, так как опытные образцы современной науке недоступны.
Из чего состоит мантия Земли? Сразу следует оговориться, что, как и в случае с ядром, ученым еще не довелось ни разу добраться до нее. Поэтому изучение ведется также при помощи теорий и гипотез. В последние годы, правда, японскими исследователями ведется бурение на дне океана, где до мантии останется «всего-то» 3000 км. Но пока еще результаты не озвучиваются. А составляют мантию, по мнению ученых, силикаты – породы, насыщенные железом и магнием. Они пребывают в расплавленном жидком состоянии (температура достигает 2500 градусов). А еще в состав мантии, как ни странно, входит и вода. Там ее очень много (если выплеснуть всю внутреннюю воду на поверхность, то уровень мирового океана поднялся бы на 800 метров).
Она занимает всего чуть более процента планеты по объему и чуть менее – по массе. Но, несмотря на ее малый вес, кора земли имеет для человечества очень важное значение, ведь именно на ней и проживает все живое на Земле.
Известно, что возраст нашей планеты составляет примерно 4,5 миллиарда лет (ученые выяснили это при помощи радиометрических данных). При изучении Земли выявлено несколько присущих ей оболочек, названных геосферами. Они различаются и по своему химическому составу, и по физическим свойствам. Гидросфера включает в себя всю имеющуюся на планете воду в различных ее состояниях (жидкое, твердое, газообразное). Литосфера – каменная оболочка, плотно опоясывающая Землю (от 50 до 200 км толщиной). Биосфера – все живое на планете, включая и бактерии, и растения, и людей. Атмосфера (от древнегреческого «атмос», что означает пар) – воздушная оболочка земли, без которой было бы невозможно существование жизни.
Внутренняя часть этой важнейшей для жизни оболочки примыкает к земной коре и представляет собой газообразную субстанцию. А внешняя – граничит с космическим околоземным пространством. Она определяет погоду на планете, и по своему составу также не однородна. Из чего состоит атмосфера Земли? Современные ученые с точностью могут определить ее составляющие. Азота в процентном отношении – более 75%. Кислорода – 23%. Аргона – чуть более 1 процента. Совсем понемногу: углекислого газа, неона, гелия, метана, водорода, ксенона и некоторых других веществ. Содержание воды в составе атмосферы колеблется от 0,2% до 2,5% в зависимости от климатического пояса. Содержание углекислого газа также непостоянно. Некоторые характеристики современной атмосферы Земли напрямую зависят от промышленной деятельности человека.
fb.ru
Геология > Из чего состоит Земля?
Земля – это нечто большее, чем нам удается разглядеть с нашей позиции. Если бы была возможность разрезать ее пополам, то вы бы сильно удивились. Мы бросаемся на поиски новых миров, но еще многого не знаем о нашем.
Но сейсмология сумела открыть слои. Каждый наделен своими свойствами, характеристикой и составом. И все это влияет на земные процессы.
Внутреннее пространство планеты дифференцировано. То есть, структура (как и у остальных планет) представлена слоями. Снимите один и попадете на следующий. Причем каждый будет обладать своей температурой и химическим составом.
Наше понимание слоев базируется на результатах сейсмологического мониторинга. Он вмещает исследование звуковых волн, созданных землетрясением, а также анализ того, как прохождение сквозь различные слои замедляет их темп. Перемены в сейсмической скорости приводят к рефракции.
Модель плоской Земли с континентами, расположенными в форме диска, а также Антарктидой в виде ледяной стены
Их используют вместе с трансформациями в гравитационных и магнитных полях и экспериментах с кристаллическими твердыми веществами, имитирующих давление и температурный показатель в глубине планеты.
Еще в древние времена человечество пыталось разобраться в земном составе. Первые попытки даже не относились к науке. Это были скорее легенды и мифы, связанные с божественным вмешательством. Однако среди населения распространилось несколько теорий.
Вы могли слышать о плоской Земле. Это мнение бытовало в месопотамской культуре. Планета изображалась как плоский диск, бороздящий океан. Майя также считали ее плоской, но на углах располагалось четыре ягуара, которые удерживали небо. Персы видели космическую гору, а у китайцев это был четырехсторонний куб.
В 6 веке до н.э. греки склонялись к округлой форме, а в 3 веке до н.э. идея о сферической Земле обретала почву под ногами и первую доказательную базу. В этот же момент ученые начинают соприкасаться с геологическими исследованиями, а философы рассматривать минералы и металлы.
Модель Земли Эдмунда Галлея, представленная концентрическими сферами
Но настоящий сдвиг произошел лишь в 16-17-х вв. Эдмунд Галлей в 1692 году предложил теорию «Пустота Земли». Он считал, что внутри есть полость, то есть, определенное ядро, чья толщина занимает 800 км.
Между этими сферами располагается воздушный зазор. Чтобы не возникло эффекта трения, внутренняя сфера должна удерживаться гравитацией на месте. Модель отображала две концентрические оболочки вокруг ядра. По диаметру соответствовали Меркурию, Венере и Марсу.
Галлей основывался на плотности Луны и Земли, выдвинутых Исааком Ньютоном в 1687 году. Дальше ученые решили рассмотреть достоверность Библии. Исследователям было важно вычислить реальный возраст планеты и обнаружить доказательства потопа. Здесь и начали рассматривать ископаемые и вырабатывать систему для классификации датирования слоев.
Рост важности горной промышленности в 17-18-х вв. (особенно для поиска драгоценных металлов) привел к трансформации геологии
В 1774 году Абрахам Вернер представил в своих трудах детальную систему идентификации определенных минералов, основываясь на их внешних характеристиках.
В 1741 году в Национальном музее естественной истории Франции появилась первая должность по геологии. Через 10 лет термин «геология» вошел в обиход.
В 1770-х гг. на первое место в исследованиях выходят химические анализы. Одной из важных задач было исследование мест на наличие жидкого наводнения в прошлом (потоп). В 1780-х гг. были и те, кто верил, что слои создались не из-за воды, а за счет огня. Последователей называли плутонистами. Они верили, что планета сформировалась из-за затвердевания расплавленных масс. И все это происходило крайне медленно. Отсюда вытекало, что планета намного старше, чем говорилось в Библии.
Корабль Бигль на Галапагосских островах
В 19 веке на геологию сильно повлияла промышленная революция, а также концепция стратиграфической колонны – скальные образования расположены в порядке их появления во времени. Ученые стали осознавать, что возраст ископаемых можно вычислить геологически (чем глубже найдены, тем старше).
Исследователи получили возможность отправляться в плавания, чтобы расширять кругозор и сравнивать находки в разных местах. Среди таких счастливчиков оказался Чарльз Дарвин, завербованный капитаном корабля Бигль.
Найденные им гигантские окаменелости сделали из него геолога, а его теории о причинах исчезновения привели к важнейшей работе «О происхождении видов», написанной в 1859 году.
Тектонические плиты Земли
Ученые увеличивали свои знания и создавали геологические карты. Они уже исчисляли земной возраст в миллионных понятиях, а не тысячных. Но развитие технологий помогло сдвинуть остатки догматических представлений.
В 20-м веке появилось радиометрическое датирование. Тогда думали, что планетарный возраст достигает 2 миллиардов лет. В 1912 году Альфред Вегенер выдвинул теорию континентального дрейфа. То есть, когда-то все континенты были одним целым. Позже это подтвердили геологическим анализом образцов.
Единый континент Пангея во время пермского периода (300-20000 миллионов лет назад)
Теория плитной тектоники возникла из исследования океанического дна. Геофизические данные демонстрируют боковое движение континентов, а океаническая кора моложе континентальной.
В 20-м веке активно развивалась сейсмология, исследование землетрясений и прохождение волн сквозь Землю. Именно это помогло разобраться в составе и добраться до ядра.
Земля, отображенная с лунной позиции кораблем Аполлон-11
В 1926 году Гарольд Джеффис заявил, что земное ядро жидкое, а в 1937 году Инге Леманн расширил эту теорию, дополнив, что внутри жидкого ядра есть сплошное твердое.
Землю можно разделить механически или химически. Первый способ изучает жидкие состояния. Здесь появляется литосфера, астеносфера и мезосфера, внешнее и внутренне ядро. Но большую популярность обрел химический метод, обнаруживший кору, мантию и ядро.
Внутреннее ядро твердое, а внешнее жидкое. Нижняя мантия пребывает под сильным давлением, поэтому обладает более низкой вязкостью, чем верхняя. Все отличия вызваны процессами, сопровождающими планетарное развитие в течение 4.5 миллиардов лет.
Это внешний, охлажденный и застывший слой. Простирается на 570 км и представляет всего 1% планетарного объема.
Земные слои в масштабе
Более узкие части – океаническая кора, лежащая в основе океанических бассейнов (5-10 км), а более плотная – континентальная. Верхняя часть мантии и земная кора – литосфера, охватывающая 200 км. Большая часть скал сформировалась 100 миллионов лет назад.
Занимает 84% объема и выступает по большей части твердой, но иногда ведет себя как вязкая жидкость. Начинается с «Поверхности Мохоровичича» – 7-35 км и углубляется на 410 км.
Движение в мантии отражается на перемещении тектонических пластин. Процесс обуславливается теплом из глубины. Именно это приводит к землетрясениям и формированию горных цепей.
Температура поднимается на 500-900°С. Слой на глубине 410-660 км считается переходной зоной.
Температура на глубине в 660-2891 км способна достигать 4000°С. Но давление здесь слишком сильное, поэтому вязкость и плавление ограничены. Об этом слое известно мало, но полагают, что сейсмически однороден.
Это жидкая оболочка с толщиною в 2300 км, а в радиусе охватывает 3400 км. Здесь плотность намного выше – 9900-12200 кг/м3. Полагают, что ядро представлено 80% железа, а также никелем и прочими легкими элементами. Нет сильного давления, поэтому оно не затвердевает, хотя по составу напоминает внутреннее ядро. Температура – 4030°С.
В жидком ядре из-за температуры и турбулентности создается динамо, влияющее на магнитное поле.
Представлено железом и никелем, а в радиусе охватывает 1220 км. Плотность – 12600-13000 кг/м3, что намекает на присутствие тяжелых элементов (платина, золото, палладий, вольфрам и серебро).
Художественная интерпретация земного ядра
Температура здесь вырастает до 5400°C. Почему же твердые металлы остаются жидкими? Потому что температура плавления крайне высокая, как и давление. Внутренне не сильно связано с твердой мантией, поэтому полагают, что оно вращается быстрее самой планеты.
Также есть мнение, что и внутреннее ядро обладает слоями, разделенными переходной зоной с толщиною в 250-400 км. Самый нижний слой способен в диаметре простираться на 1180 км. Ученые свидетельствуют о динамике, из-за которой ядро расширяется на 1 мм в год.
Как видите, наша планета – удивительное и полное загадок место. В ней все еще таится тепло, накопленное миллиарды лет назад. И это не мертвое тело, а динамический объект, который постоянно меняется.
v-kosmose.com
Астрономия для детей > Ответы на частые вопросы > Из чего состоит Земля
Начать объяснение для детей следует с того, что мы живем на уникальной планете, так как на ней есть вода. Конечно, существуют и другие миры, а также спутники, где есть атмосфера, лед и даже океаны, но лишь нам повезло обладать всеми факторами для создания и поддержания жизни.
Для самых маленьких важно узнать, что земные океаны занимают примерно 70% всей поверхности, а в глубину уходят на 4 км. В жидкой форме пресная вода находится в реках, озерах и в форме атмосферного водяного пара, который приводит к большому погодному разнообразию.
Внутреннее строение Земли
Следует объяснить детям, что Земля многослойна. Внешний представлен корой. Его заполняют океанические бассейны и континенты. Земная кора занимает 5-75 км. Наиболее плотные части прячутся под континентами, а тонкие – под океанами.
Земная кора содержит такие элементы как: кислород (47%), кремний (27%), алюминий (8%), железо (5%), кальций (4%), и по 2% магния, калия и натрия. Она создана в виде гигантских пластин, которые двигаются по жидкой мантии. Важно объяснить детям, что, хотя мы и не замечаем, но плиты не прекращают движения. Когда они сталкиваются, мы ощущаем землетрясения, а если одна наедет на другую, то образуется глубокий окоп или горы. Эти движения описывает теория тектоники плит.
Далее, толщиною в 2890 км, располагается мантия. Она представлена силикатными породами, богатыми на магний и железо. Из-за интенсивного тепла создаются скалы. Затем они остывают и снова возвращаются к ядру. Полагают, что именно это приводит тектонические плиты в движение. Когда мантии удается пробиться сквозь кору, вы видите извержение вулкана.
Наверняка, даже для самых маленьких понятно, что внутри Земли расположено ядро. Интересно, что оно состоит из двух половинок: внутреннее (твердое) с радиусом в 1220 км окружено внешним (жидкое – сплав никеля и железа) с толщиною в 2180 км. Пока планета вращается в привычном темпе, внутреннее ядро делает обороты отдельно, образуя магнитное поле. Можно также рассказать детям о том, как формируются полярные сияния. Ведь для этого заряженным частичкам солнечного ветра нужно пройти в молекулы воздуха над магнитными полюсами планеты и тогда эти молекулы начинают сиять.
v-kosmose.com
Вопрос о том, как образовалась Земля, волновал умы ученых многие тысячелетия. Было и есть множество версий - от сугубо теологических до современных, сформированных на основе данных исследований дальнего космоса.
Но так как при образовании нашей планеты присутствовать никому не довелось, остается рассчитывать только на косвенные «улики». Также большую помощь в снятии завесы с этой тайны нам оказывают мощнейшие телескопы.
История Земли неразрывно связана с появлением и эволюцией звезды, вокруг которой она вращается. А потому начать придется издалека. По предположениям ученых, после Большого Взрыва понадобилось один или два миллиарда лет для того, чтобы галактики стали примерно такими, какие они есть сейчас. Солнечная система же возникла, предположительно, на восемь миллиардов лет позже.
Большинство ученых сходятся на том, что она, как и все подобные космические объекты, возникла из облака пыли и газа, поскольку вещество во Вселенной распределяется неравномерно: где-то его было больше, а в другом месте – меньше. В первом случае это приводит к образованию туманностей из пыли и газа. На каком-то этапе, возможно, посредством внешнего воздействия подобное облако сжалось и начало вращаться. Причина произошедшего, вероятно, кроется во взрыве сверхновой где-то в окрестностях нашей будущей колыбели. Однако если все звездные системы образуются примерно одинаково, то эта гипотеза выглядит сомнительной. Скорее всего, достигнув определенной массы, облако начало притягивать к себе еще частицы и сжиматься, а вращательный момент приобрело из-за неравномерного распределения вещества в пространстве. Со временем этот крутящийся сгусток становился все более плотным посередине. Так, под влиянием огромного давления и повышающихся температур, и возникло наше Солнце.
Как уже было сказано выше, люди всегда задавались вопросом о том, как образовалась планета Земля. Первые научные обоснования появились лишь в семнадцатом веке нашей эры. В то время было совершено множество открытий, в том числе и физических законов. По одной из таких гипотез, Земля образовалась в результате столкновения кометы с Солнцем как остаточное от взрыва вещество. По другой - наша система возникла из холодного облака космической пыли.
Частички последней сталкивались между собой и соединялись, пока не сформировались Солнце и планеты. А вот французские ученые предположили, что указанное облако было раскаленным. По мере остывания оно вращалось и сжималось, образуя кольца. Из последних и сформировались планеты. А в центре появилось Солнце. Англичанин Джеймс Джинс предположил, что когда-то мимо нашего светила пролетала другая звезда. Она и вырвала своим притяжением вещество из Солнца, из которого впоследствии и сформировались планеты.
По мнению современных ученых, Солнечная система возникла из холодных частиц пыли и газа. Вещество сжималось и распалось на несколько частей. Из самого крупного куска и образовалось Солнце. Этот кусок вращался и разогревался. Он стал похожим на диск. Из плотных частиц на периферии этого газово-пылевого облака и образовались планеты, в том числе и наша Земля. Между тем в центре зарождающейся звезды под действием высоких температур и огромного давления пошли термоядерные реакции.
Существует гипотеза, возникшая в ходе поиска экзопланет (похожих на Землю), что чем больше у звезды тяжелых элементов, тем менее вероятно зарождение близ нее жизни. Это связано с тем, что большое их содержание приводит к появлению вокруг светила газовых гигантов – объектов вроде Юпитера. А такие великаны неизбежно перемещаются в сторону звезды и выталкивают с орбит маленькие планеты.
Образовалась Земля примерно четыре с половиной миллиарда лет назад. Вращающиеся вокруг раскаленного диска куски становились все тяжелее. Предполагается, что изначально их частички притягивались благодаря электрическим силам. А на каком-то этапе, когда масса этого «кома» достигла определенного уровня, он стал притягивать все в округе уже с помощью гравитации.
Как и в случае с Солнцем, сгусток стал сжиматься и раскаляться. Вещество полностью расплавилось. Со временем сформировался более тяжелый центр, состоящий, в основном, из металлов. Когда образовалась Земля, она стала медленно остывать, и из более легких веществ формировалась кора.
А затем появилась Луна, но не так, как образовалась Земля, опять же, по предположению ученых и по найденным на нашем спутнике минералам. Земля, уже остыв, столкнулась с чуть меньшей по размерам другой планетой. В итоге оба объекта полностью расплавились и превратились в один. А выброшенное взрывом вещество стало вращаться вокруг Земли. Из него и получилась Луна. Утверждают, что минералы, найденные на спутнике, отличаются от земных своей структурой: как будто вещество было расплавлено и снова застыло. Но ведь то же произошло и с нашей планетой. И почему это жуткое столкновение не привело к полному уничтожению двух объектов с образованием мелких осколков? Загадок много.
Затем Земля снова начала остывать. Опять сформировалось металлическое ядро, а затем тонкий поверхностный слой. А между ними - относительно подвижная субстанция – мантия. Благодаря сильной вулканической деятельности сформировалась атмосфера планеты.
Изначально она, конечно, была абсолютно непригодна для дыхания человека. Да и жизнь была бы невозможна без появления жидкой воды. Предполагается, что последнюю на нашу планету занесли миллиарды метеоритов с окраин Солнечной системы. По всей видимости, через некоторое время после того, как образовалась Земля, случилась мощнейшая бомбардировка, причиной которой могло стать гравитационное воздействие Юпитера. Вода была заключена внутри минералов, а вулканы превратили ее в пар, и она выпадала на поверхность Земли, образовывая океаны. Затем появился кислород. По мнению многих ученых, это произошло благодаря жизнедеятельности древних организмов, которые смогли появиться в тех суровых условиях. Но это уже совсем другая история. А человечество с каждым годом становится все ближе и ближе к получению ответа на вопрос, как образовалась планета Земля.
fb.ru
Только в двадцатом столетии ученые начали изучать что Земля — это целое физическое тело. Совокупность различных процессов, происходящие в оболочках Земли, действие притяжения Луны и Солнца, химический состав минералов, слагающих земную кору.
Так появилась наука геофизика, разделы которой исследуют внутренне строение Земли различными методами. Ответ на вопрос какое строение Земли — крупнейшее достижение XX века.
Например, данные полученные при помощи гравиметрии, позволили скорректировать понятие о том, что Земля — это шар и позволили выяснить, что она имеет форму геоида, а также строение глубинных слоев мантии, изучить упругие деформации.
Сейсмология — наука о землетрясениях, позволила создать сейсмическую модель строения планеты. Свой меньший, но не менее важный вклад внесли и другие науки: учение о магнетизме, электрометрия, радиометрия и многие другие.
Изучение таких огромных и сложных геологических систем планеты прямыми методами невозможно, поэтому ученые стали применять моделирование.
В соответствии с классическим геологическим учением о строении нашей планеты, она состоит из таких основных геосфер: земная кора, мантия и ядро, которые в свою очередь делятся на еще на несколько слоев.
Вещества, содержащиеся в этих геосферах, имеют различные физические свойства, находятся в различном агрегатном состоянии и обладают отличным друг от друга минералогическим составом.
Внешний, относительно тонкий слой поверхности Земли называют корой. При помощи сейсмического метода было показано, что этот слой имеет толщину от 5 до 70 км в зависимости от того, где этот участок находится. Земная кора обычно толще на суше и тоньше под поверхностью океана.
Человек ещё не научился закапываться так глубоко, поэтому приходится пользоваться тем, что нам предоставляет природа. Действие землетрясений (а также подземных взрывов, имитирующих землетрясение), смещают пласты пород и образуются сейсмические волны, которые люди научились использовать для того, чтобы изучить из чего состоит планета Земля без необходимости бурить скважины.
Поэтому сейсмический метод до сих пор является самым удобным и совершенным, но он не раскрывает всех тайн.
Необходимо изучать и химический состав планеты. Полученные знания, прежде всего, базируются на изучении излившихся лав, которые в большинстве своем имеют базальтовый состав. Ведь сейсмологический метод позволяет узнать только о плотности вещества, но не о его происхождении и характеристиках.
Следующий, гораздо более экзотический поставщик информации – метеориты, они состоят из первичного вещества, из которого возникла и наша планета, что дает возможность предполагать и строить гипотезы.
Но все же, основные знания были получены с использованием сейсмологического метода — исследование скачкообразных изменений при изучении скоростей сейсмоволн, позволило предположить, что происходит постепенное уплотнение вещества планеты и разбить множество границ внутри Земли.
Соответственно, полученные знания вылились в различные модели, которые будоражили ученых двадцатого века и продолжают совершенствоваться в нашем веке. В 1909 году геофизик Андрей Мохоровичич, открыл слой, резко разделяющий земную кору и мантию, названный границей Мохо, с этого и началось детальное изучение строение Земли.
В 1936 году были доказано существование твердого, внутреннего ядра, так как ядро имеющее свойство жидкости не пропускает поперечные волны, а внутренние пропускает. Затем Буллен и Джеффрис создали общую модель Земли, которая в дальнейшем претерпевала некоторые изменения и дополнения.
Эта модель вводит удобное разделение на зоны, каждая из которых отображает различные свойства (и их изменения) земных недр. Дальнейшие работы опиравшиеся на методы механики, остановились, на первый план вышла физика высоких давлений.
В 1960 году вводится понятие астеносфера — это пластичный слой, начинающийся с глубины примерно 70 км, по которому перемещаются литосферные плиты, там скорость продольных сейсмоволн скачкообразно падает, но после, постепенно она начинает расти.
Вещество составляющее мантию уплотняется, а скорости колебаний растут — возникает фазовый переход. Таких переходов несколько, и после каждого плотность возрастает до достижения границы внешнего ядра, располагающейся на глубине 2900 км, где происходит последний скачок.
Ядро открыли 1936 году, изучение показало, что оно не является однородной массой вещества, а разделяется на жидкое и твердое на расстоянии около 5156 км.
По последним данным, внешнее ядро находится в жидкой форме и является подвижными потоками расплавов тяжелых металлов — никеля железа, с которыми связано наличие магнитного поля планеты.
Жидкое горячее внешние ядро влияет на вышележащую более холодную мантию, и возникающая разность температур порождает в некоторых местах восходящие потоки мантии — плюмы, которые поднимаются до земной коры и изливаются на поверхность. Огромное давление в центре Земли, делает внутренне ядро твердым. Оно образовалось, когда железоникелевые сплавы (более тяжёлые) «тонули» в мантии, уходя к центру планеты во время ее формирования, кроме них там присутствуют и другие элементы: сера, кремний, кислород.
Вопрос «из чего состоит ядро Земли?» до сегодняшнего дня остается предметом жаркий споров геологов. С развитием мощности и чувствительности современных методов изучения они уйдут в прошлое, но доподлинно известно следующее, что все «сферы», слагающие внутренние слои, могут колебаться, а значит структура Земли — не монолитный массив, в ней каждый слой испытывает давление другого и всё взаимосвязано.
Подводя итог, можно сказать, что вопрос общего внутреннего строения планеты изучен достаточно подробно, а точное строение и состав веществ, слагающих каждый слой в отдельности, установлены при помощи косвенных признаков и требуют более глубоких исследований.
vsesravnenie.ru
Третья планета Солнечной системы образовалась примерно 4,5 млн. лет назад из кусков и обломков космических тел, пыли и газа. Продолжительное время она подвергалась бомбардировке поверхности метеоритами, энергия которых не успевала освобождаться снаружи и нагревала планету изнутри. Это, совместно с гравитационными процессами, привело к образованию жидких масс, которые отделялись от твердых частей. Так образовались оболочки более плотные внутри и менее – снаружи. Охлаждаясь, планета освобождала огромное количество газов, которые впоследствии стали материалом для образования атмосферы. Такова теория образования планеты Земля.
Впервые предложение разделить строение Земли на концентрические круги было сделано 120 лет назад австрийским ученым Эдуардом Зюссом. Долгие годы исследований позволили выделить три основных составляющих строения земли: ядро, мантия и земная кора. Причем для исследования доступна только последняя часть, а теория о строении ядра и мантии сегодня только предположительная.
Толщина земной коры разная и достигает 30-40 километров под континентами и только 7-10 – на океаническом дне. Минимально известная толщина земной коры возле острова Пасхи, составляет 5км, а максимальная толщина – в Гималаях – 90км.
Путем математических исчислений ученым удалось выяснить, что радиус ядра планеты составляет 3471км, а толщина мантии – 2888км. Позже ядро предположительно разделили на две части: одна из них, внутренняя, имеет плотность 12,5г/см2, радиус 1225км и находится в твердом состоянии, другая менее плотная – 10г/см2 – жидкая. Имея высокую температуру, ядро разогревает похожее на вулканическую лаву вещество, чем заставляет его двигаться в сторону более холодной мантии.
Мантия занимает 82% объема Земли, имеет плотность 5г/см2 и тоже разделена условно на две части: нижнюю и верхнюю. Нижняя на границе с ядром (глубина приблизительно 670км) имеет нечто большую плотность, верхняя берет начало на глубине 420км и заканчивается под земной корой. Верхний слой мантии совместно с земной корой имеют общее название – литосфера – оболочк
elhow.ru
|
|
|
|
|
|
