Строение планеты Земля

Земля состоит из многих слоев, как внешних, так и внутренних. Структура Земли организована в несколько групп в зависимости от ее состояния: твердое, полужидкое, жидкое и газообразное.

Внешнее строение Земли

Внешняя часть планеты Земля состоит из таких слоев:

Гидросфера Земли

Это вся вода, существующая в земной коре. Сюда относятся воды всех морей и океанов, озер и рек, а также подземные воды и весь лед и снег ледников. Вода в гидросфере находится в непрерывном обмене. Она никогда не остается на одном месте. Это и есть круговорот воды в природе.

Поскольку все моря и океаны Земли занимают ¾ всей поверхности нашей планеты, – их значение на планетарном уровне трудно переоценить. Именно благодаря своей гидросфере планета обладает характерным приятным синим цветом.

Много разных полезных веществ находится в растворенном состоянии в водоемах. Из-за сил, связанных с вращением Земли, лунным притяжением и ветрами, возникают постоянные движения водных масс, среди которых мы можем наблюдать океанские течения, различные типы волн и приливы.

Атмосфера планеты Земля

Это газообразный слой, который окружает всю нашу Землю и. также как и вода, жизненно необходим для всех живых существ. Кислород является газом, крайне необходимым для существования жизни. Кроме того, также и многие другие газы способствуют фильтрации солнечного излучения, которое способно убыть все живые существа.

Атмосфера Земли делится на различные слои, каждый из которых определяется толщиной, особенными функциями и составом.

• Тропосфера – слой, расположенный непосредственно на твердой поверхности планеты. Это крайне важный факт, потому что это именно то место, в котором мы с вами живем, и то условие, без которого было бы невозможным такие метеорологические явления, как дожди.
• Стратосфера — это следующий слой, простирающийся примерно на высоте 10 км от тропосферы. Этот слой защищает Землю от УФ-лучей. Он называется – озоновый слой.
• Мезосфера находится еще выше и также содержит некоторое количество озона.
• Термосфера названа так потому, что влияние солнечной радиации, способствует поднятию температуры до целых 1500°С. В ней находится область, называемая ионосферой, в которой многие атомы теряют электроны и превращаются в ионы, высвобождая энергию, которая и составляет северное сияние.

Биосфера – это не слой нашей планеты, а совокупность всех экосистем, которые существуют на ней. Все живые существа, обитающие на Земле, вместе составляют биосферу. Следовательно, биосфера является уже и частью земной коры, и элементом гидросферы, а также и непосредственно атмосферы.

Интересные факты о Земле! Давление в центре ядра Земли в миллионы раз превышает давление на поверхности.

Характеристики биосферы называются биоразнообразием. Здесь речь пойдет обо всем массовом разнообразии различных форм жизни, которые встречаются на планете Земля. Кроме того, существует сбалансированная связь между всеми компонентами биосферы, которая, в свою очередь, отвечает за функционирование всех элементов.

Как называют слои Земли

С середины прошлого века принято считать, что часть планеты Земля, состоящая из твердого вещества, «расслоена на концентрические слои»: кора, мантия и ядро.

Определить это строение Земли было непростой задачей, учитывая проблему труднодоступности глубинных зон. Поэтому для определения строения и состава Земли геологи собрали ряд данных, полученных с применением разных методов. Традиционно эти методы делятся на прямые и косвенные.

• К первой группе, прямым методам, относятся все те, которые позволяют извлекать данные из непосредственного изучения материалов, поступающих из недр Земли. Их примеры – изучение горных пород, полученных непосредственно при бурении, вулканических пород, поступающих непосредственно из недр или из метеоритов, считающихся общими с Землей.
• Данные, полученные косвенными методами, получают при изучении вариаций значений некоторых геофизических переменных. Наиболее уточняющие данные получены при изучении обнаруженных аномалий в гравиметрическом и магнитном полях. Но, без сомнения, наиболее интересными из представленной информации являются данные, полученные сейсмологией — наукой, изучающей поведение сейсмических волн.

Внутренние силы Земли порождают движения, заметные даже снаружи. Быстрые движения вызывают землетрясения, а медленные образуют складки, подобные тем, что создают горы.

Интересные факты о Земле! Одним из главных элементов ядра Земли является сера. 90% серы на Земле находится в ее ядре.

Быстрое вращательное движение и металлическое ядро создают магнитное поле, которое вместе с атмосферой защищает нас от вредного излучения Солнца и других звезд Вселенной.

Если мы будем смотреть снаружи внутрь, то сможем разделить Землю на пять условных частей:

Атмосфера (внешний слой)

Это газовая оболочка, окружающая твердое тело нашей планеты. Его толщина составляет более 1100 км, хотя половина его массы сосредоточена в нижних слоях (5,6 км).

Гидросфера

Она в основном состоит из океанов, но, строго говоря, включает в себя все водные поверхности мира, такие как моря, озера, реки и подземные воды. Средняя глубина океанов составляет 3794 м, что более чем в пять раз превышает среднюю высоту гор на континентах.

Литосфера

В основном состоит из земной коры и простирается на глубину до 100 км. Породы литосферы имеют среднюю плотность в 2,7 раза превышающую плотности воды и почти полностью состоят из 11 химических элементов, которые вместе составляют 99,5% их массы.

Наиболее распространенной составляющей является кислород. Дальше идут кремний, алюминий, железо, кальций, натрий, калий, магний, титан, водород и фосфор. Кроме того, есть еще 11 других элементов, которые присутствуют в количествах менее 0,1%. Это: углерод, марганец, сера, барий, хлор, хром, фтор, цирконий, никель, стронций и ванадий. Все эти элементы присутствуют в литосфере почти всегда в виде соединений, а не в свободном состоянии.

В свою очередь сама литосфера уже состоит только из двух слоев ( земная кора и верхняя мантия), которые разделены примерно на двенадцать жестких тектонических плит. От земной коры верхняя мантия отделена сейсмическим разрывом, который называется разрыв Мохоровичича, а от нижней — слабой зоной — астеносферой. Пластичные и частично расплавленные породы астеносферы толщиной 100 км позволяют континентам перемещаться по поверхности Земли, а океанам открываться и закрываться.

Мантия

Простирается от основания земной коры вглубь на 2900 км. За исключением области, известной как астеносфера, она твердая, и ее плотность, увеличивающаяся с глубиной, колеблется от 3,4 до 6,0. Верхняя мантия включает в себя силикаты железа и магния, такие как оливин, а нижняя мантия включает смесь оксидов магния, железа и кремния.

Ядро

Имеет внешний слой около 225 км при средней относительной плотности 10 кг на кубический метр. Этот слой, вероятно, жесткий, его внешняя поверхность имеет впадины и пики. Напротив, внутреннее ядро, радиус которого составляет около 1275 км, твердое. Оба слоя центра Земли состоят из железа с небольшим процентным содержанием никеля и др. элементов. Температура середины ядра достигает 6650°C, а его средняя плотность равна 13.

Интересные факты о Земле! Геотермический градиент составляет около 25°С на 1 километр глубины. Иначе говоря, Земля нагревается на 25°С на каждый 1 км глубины.

Внутреннее ядро постоянно излучает интенсивное тепло наружу через различные концентрические слоя, составляющие твердую часть планеты. Источником этого тепла является энергия, выделяющаяся при распаде урана и других радиоактивных элементов. Конвекционные потоки внутри мантии переносят большую часть тепловой энергии Земли на поверхность.

Кора твердая оболочка Земли

Кора планеты Земля представляет собой тонкий слой, состоящий из жестких плит, опирающихся на верхнюю часть мантии. Вместе они образуют литосферу и плавают поверх астеносферы, слоя горячих пастообразных материалов, которые иногда извергаются через трещины, образуя вулканы.

Плотность и давление увеличиваются по направлению к центру Земли. В основе лежат самые тяжелые материалы, металлы. Тепло поддерживает их в жидком состоянии при сильных движениях. Внутренний стержень твердый.

Кора – это каменистый верхний слой, покрывающий планету. Этот слой может достигать разной толщины в зависимости от анализируемой области. Например, если мы окажемся на морском дне, мы можем найти кору толщиной до 3 километров, а если мы отправимся в более скалистые и гористые районы Земли (такие как горный хребет Анд), мы можем найти кору толщиной более 60км.

В состав основных пород участков земной коры, расположенных под океанической мантией включаются силикаты железа и магния. С другой стороны, континентальная масса земной коры, состоит из кислых пород (силикатов натрия, калия и алюминия). Разделение между земной корой и следующим слоем земли (мантией) распознается по различным их компонентам и по различию сейсмической скорости внутри них.

Мантия верхняя оболочка Земли

Мантия нашей планеты – это плотный слой горячей горной породы, расположенной внутри Земли, между ядром и слоем земной коры. Толщина  его составляет почти 3000 км, и в нем преобладают силикаты.

Этот слой, называемый мезосферой, более плотный, по сравнению с недрами Земли, и менее плотный по мере приближения к ее поверхности.

По мере продвижения к ядру планеты мантия Земли становится все более горячей и подвержена большему давлению, поэтому ее физические свойства и химический состав также меняются. Однако эти температуры настолько высоки, что в некоторых участках мантии происходит цикл субдукции более тяжелых материалов планетарной коры, которые там плавятся и обеспечивают определенный обмен веществом и энергией.

Мантия Земли, как и ядро, никогда не исследовалась напрямую. Его глубины слишком велики для человека, поэтому большая часть его исследований проводится косвенно: с помощью сейсмологического анализа или отбора проб в открытых или подводных районах.

Характеристики мантии Земли

Основная характеристика мантии заключается в том, что это самый толстый слой планеты Земля. Он простирается до 2900 километров в направлении ядра. Мантия занимает примерно 85% объема Земли. Большинство сейсмических движений, которые мы наблюдаем в земной коре, имеет свое происхождение в мантии. Верхний слой мантии имеет гораздо большее движение, чем нижний, но это зависит от некоторых химических условий внутри него.

Состав мантии состоит в основном из силикатов и других более легких минералов (по сравнению с ядром). По оценкам, его наиболее распространенными элементами являются кислород (44,8%), магний (22,8%), кремний (21,5%), железо (5,8%), кальций (2,3%) и алюминий (2,2%), а также другие второстепенные элементы таких как натрий и калий.

Огромные давления, которым подвергается мантия, удерживают ее компоненты в твердом или жидко-вязком физическом состоянии, а ее температура колеблется от 600 ° C до 3500 ° C по мере приближения к ядру Земли.

Функция мантии Земли

Мантия играет некоторые ключевые функции в структуре Земли: например, она является теплоизолятором, обеспечивающим существование холодной и стабильной коры, или выбрасывает магму в результате разделения тектонических плит с образованием новой коры.

Мантия Земли делится на две области:

• Верхняя или внешняя мантия, простирающаяся от конца земной коры до глубины примерно 255 километров. Это в основном твердый слой, но с очень податливыми областями, допускающими тектоническую активность. Внутри нее обычно выделяют две различные области: литосферу, ее твердую часть; астеносфера, ее вязкая и полутвердая части.
• Нижняя или внутренняя мантия, расположенная ниже 660 км в глубину и 2700 км в глубину, представляет собой более плотную и горячую область, чем предыдущая, в основном твердая и гораздо менее пластичная, чем верхний слой. Она начинается в переходной зоне после верхней мантии и простирается до границы Гутенберга. Его точный состав является предметом споров среди ученых. Между этими двумя областями находится переходная зона или промежуточная зона глубиной от 400 до 600 километров, где породы подвергаются высокобарическим процессам, радикально изменяющим их химический состав и в значительной степени препятствующим обмену веществом между двумя слоями мантии.

Мантийная конвекция – это процесс, описывающий ее движение и перенос тепла от ядра к литосфере. Мантия нагревается снизу вверх, а охлаждается сверху вниз.

Конвекционные потоки переносят горячую магму в литосферу на границах плит и в горячих точках, что приводит к образованию вулканов. Эти течения также переносят более холодный и плотный материал из земной коры в недра Земли в процессе субдукции.

Важность мантии Земли

Поскольку мантия составляет большую часть планеты, она имеет важное значение для геологии. Фактически, этот слой Земли обеспечивает большую часть гравитации на поверхности планеты.

Он играет важную роль в создании материалов, который мы находим на поверхности планеты, и которые используем для своих нужд.

Переходная зона мантии ограничивает обмен веществ между верхней и нижней мантией, препятствуя погружению слоев литосферы вглубь Земли.

Мантия действует как изолирующее тепловое одеяло, покрывающее горячее ядро, без которого все на планете сгорело бы.

Строение ядра Земли

Ядро — самый центральный из слоев Земли. Он разделяется на две части: внутреннее и внешнее ядро. Эти два слоя имеют разный состав и по этой причине считаются отдельными. Внутреннее ядро имеет радиус 1220 километров и считается твердым по содержанию. Однако слой, который охватывает этот последний слой, внешнее ядро, имеет полутвердый состав и достигает в радиусе до 3400 километров.

Происхождение и образование ядра Земли

Планета Земля старше чем ее собственное ядро. Ученые считают, что в период образования Земли (около 4,5 млрд. лет назад), будущая «голубая планета» представляла собой шар из однородного раскаленного камня. Тепловая энергия и процессы радиоактивного распада, возникающая в результате формирования планеты, способствовали еще большему разогреванию этого шара. В итоге шар приблизился к своей критической температуре, – точке плавления железа (1538°С). Этот поворотный момент в истории зарождения Земли назвали железная катастрофа.

Интересные факты о Земле! Давление в центре планеты составляет почти 3,6 миллиона атмосфер.

После этого расплавленное каменистое вещество Земли стало двигаться еще сильнее и быстрее. В результате таких процессов, менее плотный, но в тоже время плавучий материал (силикат), а также вода и воздух, оставался вблизи внешних слоев планеты. Эти материалы, в последствии, стали мантией и корой. Вместо этого части железа, никеля и др. тяжелых металлов притягиваясь к центру планеты, начали формировать примитивное ядро. Этот процесс называется планетарной дифференциацией.

Состав ядра Земли

В отличие от коры и мантии, которые богатые полезными ископаемыми, ядро планеты полностью состоит из тяжелых металлов. Но основная составляющая ядра это железо и никель.

Есть также и другие элементы, которые растворяются в жидком железе, и называются сидерофилы. Потому что эти составляющие очень слабо распространены в верхних слоях планеты, многие сидерофилы были определенны как «драгоценные металлы». К ним относят золото, платину и кобальт.

Температура ядра Земли

Хотя мы знаем, что ядро — самая горячая часть нашей планеты, но определить его точную температуру довольно сложно. Изменение температуры ядра зависят от таких факторов, как давления, скорость вращения Земли и переменный состав элементов ядра.

В целом считается, что температура в ядре или центре Земли колеблется от 4400°С до 6000°С.

Другие особенности ядра планеты Земля

Основными источниками тепловой энергии ядра Земли является распад радиоактивных элементов.

Ядро является одним из слоев геосферы. Оно состоит из 2 собственных слоев: внешнее ядро, граничащее с мантией, и внутреннее ядро. Граница, разделяющая эти две области, – это разрыв Буллена.

Самая внешняя часть ядра Земли расположена на глубине почти 3000 км. Для сравнения, можно посмотреть, что самая глубокая скважина, созданная когда-либо человеком, — это «Кольская сверхглубокая» в России, глубина которой составляет всего лишь 12,3 км.

Внешнее ядро

Его толщина около 2,2тыс.км. Состав этой части ядра – жидкое железо и никель. Температура внешнего ядра колеблется от 4500°С до 5500°C.

Жидкие металлы внешнего ядра имеют очень низкую вязкость, а это значит, что они легко деформируются. Здесь происходит мощная конвекция, поскольку изменяющийся металл из внешнего ядра формирует и поддерживает магнитное поле Земли.

Самая горячая часть внешнего ядра — это разрыв Буллена. Это название границы, отделяющей жидкое внешнее ядро планеты от твердого внутреннего. В этой части температура составляет почти 6000°С, что равно температуре поверхности Солнца.

Внутреннее ядро

Внутреннее ядро Земли представляет собой горячий и самый плотный слой, состоящий в основном из одного железа. Его радиус составляет примерно 1220км., а температура достигает 5200°С.

Температура внутреннего ядра значительно, чем точка плавления железа, однако, в отличие от внешнего ядра, внутреннее ядро не является жидким, поскольку очень сильное давление предотвращает плавление металла. Давление и плотность субстанции настолько высоки, что атомы железа попросту не могут переходить в жидкое состояние.

Эта часть ядра отделена от остальных слоев жидким внешним ядром, в результате чего оно способно вращаться немного иначе, по сравнению с остальными частями планеты. Ученые обнаружили, что внутреннее ядро Земли вращается на восток, также как и ее поверхность, но в то же время немного быстрее. Таким образом оно совершает дополнительный оборот каждые 1тыс. лет.

Методы изучения структуры Земли

Благодаря разным методам изучения нашей планеты известно, что ее недра вовсе неоднородны. Методы исследования можно выделить следующие:

Прямые методы

Они заключаются в наблюдении, а также изучении всех свойств и строений горных пород, которые образуют земную поверхность. Ко всем таким камням можно добраться прямо с поверхности Земли, чтобы полностью узнать их свойства. Благодаря этому методу, все характеристики горных пород, которые составляют верхние слоя земной коры, можно изучать в лабораторных условиях. Но проблема в том, что такие исследования можно проводить только с породами, добытыми с глубины около 10 километров.

Косвенные методы

Используются для интерпретации всех полученных данных, чтобы сделать вывод о внутренней части Земли. И хотя ученые не могут получить прямой доступ к ним, но можно узнать больше о Земле благодаря изучению и анализу различных свойств, таких как, например, плотность, гравитация, сейсмические волны. Даже, проводя анализы метеоритов, ученые делают выводы о внутреннем строении планеты.

К основным косвенным методам, которыми пользуются в процессе определения внутренней структуры планеты, относят сейсмические волны, изучение скорости и траектории которых позволяет узнавать более подробно физическую и структурную часть Земли. Дело в том, что колебание этих волн меняется в зависимости от свойств горных пород и их природы.

P.S.

Если Вам понравилась и была полезна данная информация, поделитесь ею в соц. сетях со своими друзьями и знакомыми. Так вы поддержите наш проект “Экология жизни“ и сделаете свой вклад в сохранение окружающей среды!