Какое внутреннее строение Земли — исследования ученых?

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.

Из чего состоит Земля

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.

строение Земли

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.

таблица внутренних слоев Земли

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.

Вас также заинтересует  Сколько времени занимает полет до Марса от 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.

планета Земля в разрезе

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.

Изучение строения центра планеты — ядра

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.

из чего состоит ядро Земли

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.