Структура Земли
Земля имеет форму почти шарообразного эллипсоида вращения (экваториальный диаметр — 12 754 км, а полярный — около 12 712 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.
История
Ещё древние мыслители выдвигали разные предположения о строении Земли, но до того, как теория о шарообразности Земли стала общепринятой, адекватных предположений, соответствующих современным взглядам, практически не было. Когда начала изучаться сила гравитации Земли, эти знания стали почвой 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.
В 1692 году Эдмунд Галлей (в статье, напечатанной в Философских трудах Королевского общества в Лондоне), выдвинул идею о полой 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, в XIX веке (а частично — еще в XVIII веке) полностью опровергли гипотезу полой Земли. Тем не менее версии о полой Земле со своим внутренними миром, были популярны аж до конца XIX столетия, что отразилось в романах «Путешествие к центру Земли», «Плутония» и других.
До начала XX века учёные в основном обсуждали происхождение, строение и физику земной коры. В этом плане споры шли между сторонниками фиксизма и мобилизма. Более современные исследования отвергли фиксизм, а теория мобилизма сейчас практически общепринятая. В дальнейшем (например в начале XX века) тоже выдвигались гипотезы, которые были популярны, но со временем были опровергнуты. Например, предполагалось существование оливинового пояса, что в дальнейшем не нашло подтверждения.
Строение
Недра Земли можно делить на слои по их механическим (в частности реологическим) или химическим свойствам. По механическим свойствам выделяют литосферу, астеносферу, верхнюю мезосферу, нижнюю мезосферу, внешнее ядро и внутреннее ядро. По химическим свойствам Землю можно разделить на земную кору, верхнюю мантию, нижнюю мантию, внешнее ядро и внутреннее ядро.
1 — континентальная кора;
2 — океаническая кора;
3 — верхняя мантия;
4 — нижняя мантия;
5 — внешнее ядро;
6 — внутреннее ядро;
А — поверхность Мохоровичича;
B — граница Гутенберга;
C — разрыв Леманн-Буллен
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.
Ядро
Средняя плотность Земли 5515 кг/м3. Поскольку средняя плотность вещества поверхности составляет всего лишь около 3000 кг/м3, 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/см3 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
Мантия Земли простирается до глубины 2890 км. Давление в нижней мантии составляет около 140 ГПа (1,4·106атм). 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 1021 до 1024Па·с в зависимости от глубины. Для сравнения, вязкость воды составляет около 10−3 Па·с, а песка — 107 Па·с.
Кора
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 ([англ.]) 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.
См. также
Примечания
- Земля — статья из энциклопедии «Кругосвет»
- N. Kollerstrom. The hollow world of Edmond Halley (неопр.) // Journal for History of Astronomy. — 1992. — Т. 23. — С. 185—192. Архивировано 18 сентября 2021 года. (архив).
- T. H. Jordan. Structural Geology of the Earth's Interior (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 1979. — Vol. 76, no. 9. — P. 4192—4200. — doi:10.1073/pnas.76.9.4192. — PMID 16592703. — PMC 411539.
- Плотность земных ядер / О. Г. Сорохтин: «Развитие Земли» / Земля. www.gemp.ru. Дата обращения: 27 января 2018. Архивировано 27 января 2018 года.
- Monnereau, Marc; Calvet, Marie; Margerin, Ludovic; Souriau, Annie. Lopsided Growth of Earth's Inner Core (англ.) // Science. — 2010. — 21 May (vol. 328, no. 5981). — P. 1014—1017. — doi:10.1126/science.1186212. — PMID 20395477.
- Uwe Walzer, Roland Hendel, John Baumgardner. Mantle Viscosity and the Thickness of the Convective Downwellings (англ.). Архивировано 8 апреля 2007 года.
Литература
- Джеффрис Г. Земля, её происхождение, история и строение, пер. с англ.. — М., 1960.
- Магницкий В. А. Внутреннее строение и физика Земли. — М., 1965.
- Ботт М. Внутреннее строение Земли, пер. с англ.. — М., 1974.
- Булен К. Плотность Земли, пер. с англ.. — М.,, 1978.
- Жарков В. Н. Внутреннее строение Земли и планет. — 2 изд.. — М., 1983..
- Огаджанов В.А. Дилатационная модель Земли и геотектоника. Вестник Воронежского. гос. ун-та. сер. Геология. 2001. №11
- Kruglinski, Susan. Journey to the Center of the Earth. Discover, June 2007.
- Lehmann, I. (1936) Inner Earth, Bur. Cent. Seismol. Int. 14, 3-31
- Schneider, David (October 1996) A Spinning Crystal Ball, Scientific American
- Wegener, Alfred (1915) «The Origin of Continents and Oceans»
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Структура Земли, Что такое Структура Земли? Что означает Структура Земли?
Zemlya imeet formu pochti sharoobraznogo ellipsoida vrasheniya ekvatorialnyj diametr 12 754 km a polyarnyj okolo 12 712 km i sostoit iz neskolkih obolochek vydelennyh po himicheskim ili reologicheskim svojstvam V centre raspolozheno vnutrennee yadro s radiusom okolo 1250 km kotoroe v osnovnom sostoit iz zheleza i nikelya Dalee idyot vneshnee yadro sostoyashee v osnovnom iz zheleza s tolshinoj okolo 2200 km Nad nim lezhat 2900 km vyazkoj mantii sostoyashej iz silikatov i oksidov a eshyo vyshe dovolno tonkaya tvyordaya kora Ona tozhe sostoit iz silikatov i oksidov no obogashena elementami kotorye ne vstrechayutsya v mantijnyh porodah Predstavleniya o vnutrennem stroenii Zemli osnovyvayutsya na topograficheskih batimetricheskih i gravimetricheskih dannyh nablyudeniyah gornyh porod v obnazheniyah obrazcah podnyatyh na poverhnost s bolshih glubin v rezultate vulkanicheskoj aktivnosti analize sejsmicheskih voln kotorye prohodyat skvoz Zemlyu i eksperimentah s kristallicheskimi tvyordymi telami pri davleniyah i temperaturah harakternyh dlya glubokih nedr Zemli Zemlya v razreze Levaya kartinka ne v masshtabe IstoriyaEshyo drevnie mysliteli vydvigali raznye predpolozheniya o stroenii Zemli no do togo kak teoriya o sharoobraznosti Zemli stala obsheprinyatoj adekvatnyh predpolozhenij sootvetstvuyushih sovremennym vzglyadam prakticheski ne bylo Kogda nachala izuchatsya sila gravitacii Zemli eti znaniya stali pochvoj dlya rascheta eyo massy a takzhe ocenki obyoma planety i eyo srednej plotnosti Astronomy takzhe mogut rasschitat massu Zemli po eyo orbite i vliyaniyu na blizlezhashie planetarnye tela Issledovaniya tvyordoj chasti Zemli vodoyomov i atmosfery pozvolyayut ocenit massu obyom i plotnost gornyh porod na opredelyonnoj glubine tak chto ostalnaya massa dolzhna nahoditsya v bolee glubokih sloyah Illyustraciya gipotezy Galleya V 1692 godu Edmund Gallej v state napechatannoj v Filosofskih trudah Korolevskogo obshestva v Londone vydvinul ideyu o poloj Zemle sostoyashej iz pologo korpusa okolo 500 mil tolshinoj s dvumya vnutrennimi koncentricheskimi obolochkami vokrug vnutrennego yadra sootvetstvuyushego diametram planet Venery Marsa i Merkuriya sootvetstvenno Nauchnye dannye nezavisimo poluchennye geofizikoj geodeziej astronomiej i himiej v XIX veke a chastichno eshe v XVIII veke polnostyu oprovergli gipotezu poloj Zemli Tem ne menee versii o poloj Zemle so svoim vnutrennimi mirom byli populyarny azh do konca XIX stoletiya chto otrazilos v romanah Puteshestvie k centru Zemli Plutoniya i drugih Do nachala XX veka uchyonye v osnovnom obsuzhdali proishozhdenie stroenie i fiziku zemnoj kory V etom plane spory shli mezhdu storonnikami fiksizma i mobilizma Bolee sovremennye issledovaniya otvergli fiksizm a teoriya mobilizma sejchas prakticheski obsheprinyataya V dalnejshem naprimer v nachale XX veka tozhe vydvigalis gipotezy kotorye byli populyarny no so vremenem byli oprovergnuty Naprimer predpolagalos sushestvovanie olivinovogo poyasa chto v dalnejshem ne nashlo podtverzhdeniya StroenieNedra Zemli mozhno delit na sloi po ih mehanicheskim v chastnosti reologicheskim ili himicheskim svojstvam Po mehanicheskim svojstvam vydelyayut litosferu astenosferu verhnyuyu mezosferu nizhnyuyu mezosferu vneshnee yadro i vnutrennee yadro Po himicheskim svojstvam Zemlyu mozhno razdelit na zemnuyu koru verhnyuyu mantiyu nizhnyuyu mantiyu vneshnee yadro i vnutrennee yadro Shematicheskoe izobrazhenie vnutrennego stroeniya Zemli 1 kontinentalnaya kora 2 okeanicheskaya kora 3 verhnyaya mantiya 4 nizhnyaya mantiya 5 vneshnee yadro 6 vnutrennee yadro A poverhnost Mohorovichicha B granica Gutenberga C razryv Lemann Bullen Geologicheskie sloi Zemli nahodyatsya na sleduyushih glubinah pod poverhnostyu net v istochnike Glubina SlojKilometry Mili0 60 0 37 Litosfera glubina raznitsya ot 5 do 200 km 0 35 0 22 Kora glubina raznitsya ot 5 do 70 km 35 60 22 37 Verhnyaya chast mantii35 2890 22 1790 Mantiya100 200 62 125 Astenosfera35 660 22 410 Verhnyaya mezosfera verhnyaya mantiya 660 2890 410 1790 Nizhnyaya mezosfera nizhnyaya mantiya 2890 5150 1790 3160 Vneshnee yadro5150 6371 3160 3954 Vnutrennee yadro Sloi Zemli byli opredeleny kosvenno s pomoshyu izmereniya vremeni rasprostraneniya prelomlyonnyh i otrazhyonnyh sejsmicheskih voln sozdannyh zemletryaseniyami Yadro ne propuskaet poperechnye volny a skorost rasprostraneniya voln otlichaetsya v raznyh sloyah Izmeneniya v skorosti sejsmicheskih voln mezhdu razlichnymi sloyami vyzyvaet ih prelomlenie blagodarya zakonu Snella Yadro Osnovnaya statya Yadro Zemli Srednyaya plotnost Zemli 5515 kg m3 Poskolku srednyaya plotnost veshestva poverhnosti sostavlyaet vsego lish okolo 3000 kg m3 my dolzhny zaklyuchit chto plotnye veshestva sushestvuyut v yadre Zemli Eshyo odno dokazatelstvo vysokoj plotnosti yadra osnovano na sejsmologicheskih dannyh Sleduet uchityvat i uplotnenie veshestva davleniem Imeyutsya dannye laboratornyh issledovanij s vyvodom ob izmeneniyah plotnosti veshestv bolee plotnoj upakovkoj atomov naprimer zhelezo uzhe pri 1 mln atmosfer uplotnyaetsya primerno na 30 Plotnost verhnej mantii nachinaya ot znacheniya 3 2 g sm3 na poverhnosti postepenno vozrastaet s glubinoj vsledstvie szhatiya eyo veshestva V nizhnej mantii sushestvennyh perestroek v kristallicheskom stroenii veshestva bolshe ne proishodit poskolku vse okisly v etoj geosfere uzhe nahodyatsya v sostoyanii predelno plotnoj upakovki atomov i szhatie mantijnogo veshestva proishodit tolko blagodarya szhatiyu samih atomov Sejsmicheskie izmereniya pokazyvayut chto yadro delitsya na dve chasti tvyordoe vnutrennee yadro radiusom 1220 km i zhidkoe vneshnee yadro radiusom 3400 km Mantiya Osnovnaya statya Mantiya Zemli Mantiya Zemli prostiraetsya do glubiny 2890 km Davlenie v nizhnej mantii sostavlyaet okolo 140 GPa 1 4 106atm Mantiya sostoit iz silikatnyh porod bogatyh zhelezom i magniem po otnosheniyu k vyshelezhashej kore Vysokie temperatury v mantii delayut silikatnyj material dostatochno plastichnym chtoby mogla sushestvovat konvekciya veshestva v mantii vyhodyashego na poverhnost cherez razlomy v tektonicheskih plitah Plavlenie i vyazkost veshestva zavisyat ot davleniya i himicheskih izmenenij v mantii Vyazkost mantii raznitsya ot 1021 do 1024Pa s v zavisimosti ot glubiny Dlya sravneniya vyazkost vody sostavlyaet okolo 10 3 Pa s a peska 107 Pa s Kora Osnovnaya statya Zemnaya kora Tolshina zemnoj kory raznitsya ot 5 do 70 km v glubinu ot poverhnosti Samye tonkie chasti okeanicheskoj kory kotorye lezhat v osnove okeanicheskih bassejnov 5 10 km sostoyat iz plotnoj angl zhelezo magnievoj silikatnoj porody takoj kak bazalt Nizhe kory nahoditsya mantiya kotoraya otlichaetsya sostavom i fizicheskimi svojstvami ona bolee plotnaya soderzhit v osnovnom tugoplavkie elementy Sm takzhePoverhnost MohorovichichaPrimechaniyaZemlya statya iz enciklopedii Krugosvet N Kollerstrom The hollow world of Edmond Halley neopr Journal for History of Astronomy 1992 T 23 S 185 192 Arhivirovano 18 sentyabrya 2021 goda arhiv T H Jordan Structural Geology of the Earth s Interior angl Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America journal 1979 Vol 76 no 9 P 4192 4200 doi 10 1073 pnas 76 9 4192 PMID 16592703 PMC 411539 Plotnost zemnyh yader O G Sorohtin Razvitie Zemli Zemlya rus www gemp ru Data obrasheniya 27 yanvarya 2018 Arhivirovano 27 yanvarya 2018 goda Monnereau Marc Calvet Marie Margerin Ludovic Souriau Annie Lopsided Growth of Earth s Inner Core angl Science 2010 21 May vol 328 no 5981 P 1014 1017 doi 10 1126 science 1186212 PMID 20395477 Uwe Walzer Roland Hendel John Baumgardner Mantle Viscosity and the Thickness of the Convective Downwellings angl Arhivirovano 8 aprelya 2007 goda LiteraturaDzheffris G Zemlya eyo proishozhdenie istoriya i stroenie per s angl M 1960 Magnickij V A Vnutrennee stroenie i fizika Zemli M 1965 Bott M Vnutrennee stroenie Zemli per s angl M 1974 Bulen K Plotnost Zemli per s angl M 1978 Zharkov V N Vnutrennee stroenie Zemli i planet 2 izd M 1983 Ogadzhanov V A Dilatacionnaya model Zemli i geotektonika Vestnik Voronezhskogo gos un ta ser Geologiya 2001 11 Kruglinski Susan Journey to the Center of the Earth Discover June 2007 Lehmann I 1936 Inner Earth Bur Cent Seismol Int 14 3 31 Schneider David October 1996 A Spinning Crystal Ball Scientific American Wegener Alfred 1915 The Origin of Continents and Oceans
