Линхей (строение)
- 1 year ago
- 0
- 0
Земля имеет приближенную форму шара (экваториальный диаметр — 12 754 км , а полярный — около 12 711 км ) и состоит из нескольких оболочек, выделенных по химическим или реологическим свойствам. В центре расположено внутреннее ядро с радиусом около 1250 км , которое в основном состоит из железа и никеля. Далее идёт внешнее ядро (состоящее в основном из железа) с толщиной около 2200 км . Над ним лежат 2900 км вязкой мантии , состоящей из силикатов и оксидов , а ещё выше — довольно тонкая твёрдая кора . Она тоже состоит из силикатов и оксидов, но обогащена элементами, которые не встречаются в мантийных породах. Представления о внутреннем строении Земли основываются на топографических , батиметрических и гравиметрических данных, наблюдениях горных пород в обнажениях , образцах, поднятых на поверхность с больших глубин в результате вулканической активности, анализе сейсмических волн , которые проходят сквозь Землю, и экспериментах с кристаллическими твёрдыми телами при давлениях и температурах , характерных для глубоких недр Земли.
Сила гравитации Земли может быть использована для расчета её массы, а также оценки объёма планеты и её средней плотности. Астрономы также могут рассчитать массу Земли по её орбите и влиянию на близлежащие планетарные тела. Исследования твёрдой части Земли, водоёмов и атмосферы позволяют оценить массу, объём и плотность горных пород на определённой глубине, так что остальная масса должна находиться в более глубоких слоях.
Недра Земли можно делить на слои по их механическим (в частности реологическим ) или химическим свойствам. По механическим свойствам выделяют литосферу , астеносферу , мезосферу , внешнее ядро и внутреннее ядро . По химическим свойствам Землю можно разделить на земную кору , верхнюю мантию , нижнюю мантию, внешнее ядро и внутреннее ядро .
Геологические слои Земли находятся на следующих глубинах под поверхностью [ нет в источнике ] :
Глубина | Слой | |
---|---|---|
Километры | Мили | |
0—60 | 0—37 | Литосфера (глубина разнится от 5 до 200 км) |
0—35 | 0—22 | Кора (глубина разнится от 5 до 70 км) |
35—60 | 22—37 | Верхняя часть мантии |
35—2890 | 22—1790 | Мантия |
100—200 | 62—125 | Астеносфера |
35—660 | 22—410 | Верхняя мезосфера (верхняя мантия) |
660—2890 | 410—1790 | Нижняя мезосфера (нижняя мантия) |
2890—5150 | 1790—3160 | Внешнее ядро |
5150—6371 | 3160—3954 | Внутреннее ядро |
Слои Земли были определены косвенно с помощью измерения времени распространения преломлённых и отражённых сейсмических волн , созданных землетрясениями. Ядро не пропускает поперечные волны, а скорость распространения волн отличается в разных слоях. Изменения в скорости сейсмических волн между различными слоями вызывает их преломление благодаря закону Снелла .
Средняя плотность Земли 5515 кг / м 3 . Поскольку средняя плотность вещества поверхности составляет всего лишь около 3000 кг/м 3 , мы должны заключить, что плотные вещества существуют в ядре Земли. Ещё одно доказательство высокой плотности ядра основано на сейсмологических данных. Следует учитывать и уплотнение вещества давлением. Имеются данные лабораторных исследований с выводом об изменениях плотности веществ более плотной упаковкой атомов, например, железо уже при 1 млн атмосфер уплотняется примерно на 30%. "...Плотность верхней мантии начиная от значения 3,2 г/см 3 на поверхности постепенно возрастает с глубиной вследствие сжатия её вещества... В нижней мантии существенных перестроек в кристаллическом строении вещества больше не происходит, поскольку все окислы в этой геосфере уже находятся в состоянии предельно плотной упаковки атомов и сжатие мантийного вещества происходит только благодаря сжатию самих атомов."
Сейсмические измерения показывают, что ядро делится на две части — твёрдое внутреннее ядро радиусом ~1220 км и жидкое внешнее ядро радиусом ~3400 км .
Мантия Земли простирается до глубины 2890 км, что делает её самым толстым слоем Земли. Давление в нижней мантии составляет около 140 ГПа (1,4·10 6 атм ). Мантия состоит из силикатных пород, богатых железом и магнием по отношению к вышележащей коре. Высокие температуры в мантии делают силикатный материал достаточно пластичным, чтобы могла существовать конвекция вещества в мантии, выходящего на поверхность через разломы в тектонических плитах. Плавление и вязкость вещества зависят от давления и химических изменений в мантии. Вязкость мантии разнится от 10 21 до 10 24 Па·с в зависимости от глубины . Для сравнения, вязкость воды составляет около 10 −3 Па·с, а песка — 10 7 Па·с.
Толщина земной коры разнится от 5 до 70 км в глубину от поверхности. Самые тонкие части океанической коры , которые лежат в основе океанических бассейнов (5—10 км), состоят из плотной ( ) железо-магниевой силикатной породы, такой как базальт .
Ниже коры находится мантия, которая отличается составом и физическими свойствами — она более плотная, содержит в основном тугоплавкие элементы.
В 1692 году Эдмунд Галлей (в статье, напечатанной в Философских трудах Королевского общества в Лондоне), выдвинул идею о Земле, состоящей из полого корпуса около 500 миль толщиной, с двумя внутренними концентрическими оболочками вокруг внутреннего ядра, соответствующего диаметрам планет Венеры, Марса и Меркурия соответственно . Научные данные, независимо полученные геофизикой , геодезией , астрономией и химией , ещё в XIX веке (а частично — в XVIII веке) полностью опровергли гипотезу полой Земли .