что находится посреди земли
Что находится внутри Земли?
Наша планета уникальна, но не только тем, что на ней много жидкой воды. Безусловно, на других мирах, включая несколько лун газовых гигантов, тоже есть атмосфера, лед и даже океаны, но только на Земле есть все необходимые для возникновения и поддержания жизни “ингредиенты”. Так, океаны покрывают около 70% поверхности планеты, а их средняя глубина составляет 4 километра. Пресная вода существует в жидкой форме в озерах и реках, а также в виде водяного пара в атмосфере Земли. Но что происходит внутри этого шара диаметром 12 700 километров, который мы называем домом? Как известно, структуру нашей планеты составляют различные слои, а в центре Земли находится ядро, затем мантия и, наконец, кора. Но почему у нашей планеты много слоев и что происходит в каждом из них?
Земля – каменистая планета состоящая из нескольких слоев
Кора – внешний слой Земли
Земля имеет несколько слоев. Океанические бассейны и континенты – это кора, самый внешний слой нашего космического дома. Глубина земной коры составляет от пяти до 75 км. Самые толстые ее части находятся под континентами, а самые тонкие – под океанами. Состоит земная кора, согласно основам геологии, из нескольких элементов: кислорода – 46,6%; кремния – 27,7%; алюминия – 8,1%; железа – 5%; кальция – 3,6%; натрия – 2,8%, калия – 2,6% и магния – 2,1%. Кора делится на огромные пластины, которые плавают по следующему слою – мантии. Пластины постоянно находятся в движении; по данным NASA, они движутся примерно с той же скоростью, с какой растут ногти у нас на руках. Землетрясения происходят тогда, когда эти плиты тесно соприкасаются друг с другом. Горы образуются при столкновении тектонических плит, а глубокие траншеи – при скольжении одной плиты о другую. Объясняет движение плит тектоника.
Еще больше статей о нашей удивительной планете вы найдете на нашем канале в Google News, подписывайтесь!
Мантия – средний слой Земли
Мантия под земной корой имеет глубину около 2890 км. Она состоит в основном из силикатных пород, богатых магнием и железом. Высокие температуры заставляют камни подниматься, а когда они остывают, то опускаются обратно к сердцевине. Считается, что именно это заставляет двигаться тектонические плиты. Когда мантия пробивается сквозь кору, начинаются извержения вулканов. Кстати, недавно в Италии проснулся крупнейший вулкан Европы. Подробнее о том, как это было, читайте в нашем материале.
А чтобы еще больше узнать о том, что происходит на просторах космического океана, подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен
Ядро – сердце Земли
В центре Земного шара находится ядро, которое состоит из двух частей. Твердое, внутреннее железное ядро радиусом около 1220 км. Оно окружено жидким внешним ядром, которое состоит из сплава никеля и железа. Толщина внешнего ядра составляет порядка 2180 км. При этом внутреннее ядро вращается с другой скоростью, чем вся остальная планета. Считается, что причиной служит магнитное поле Земли.
Так наша планета выглядит изнутри
Кстати, когда заряженные частицы солнечного ветра сталкиваются с молекулами воздуха над магнитными полюсами Земли, это заставляет молекулы воздуха светиться, становясь причиной появления Северного и Южного сияний.
Земля, Венера и Марс – каменистые планеты
Чтобы лучше понимать состав и историю Земли, геологи иногда сравнивают нашу планету с другими скалистыми планетами в Солнечной системе. Так, размер Венеры схож с земным, а сама планета немного ближе к Солнцу. При этом размер Марса – всего лишь половина нашего космического дома. Хотя на Венеру и Марс было отправлено несколько космических аппаратов, мы не так много знаем об их внутреннем устройстве – по крайней мере пока. Напомню, что недавно, благодаря миссии NASA InSight, стало известно о том, что Марс – сейсмически активная планета. Подробнее об этом я рассказывала в своей предыдущей статье.
Возможно, в прошлом Марс и Венера были как и Земля, покрыты водой
Что касается Венеры, то ее чрезвычайно плотная и токсичная атмосфера, которую нельзя увидеть без специальных инструментов, тем временем свидетельствует об огромной вулканической активности на этой невероятно горячей планете. В то время как у Венеры, вероятно, есть кора, мантия и ядро, ее магнитное поле очень слабо по сравнению с земным. Исследователи полагают, что это может быть связано с тем, что либо ядро Венеры медленно вращается, чтобы генерировать магнитное поле, либо его у этой адской планеты вообще нет.
Важно отметить, что наша Солнечная система довольно необычная. Все потому, что планеты в ней разные – например, на стороне, ближайшей к Солнцу, планеты и астероиды содержат относительно небольшое количество органических молекул, а вот с другой стороны все состоит из материалов, богатых углеродом. Но самое важное и интересное заключается, пожалуй в одной из величайших загадок нашей Солнечной системы – Великого разделения, подробнее о котором можно прочитать здесь.
Что находится в центре Земли: железо и огонь, которые двигают планету?
Представления о том, что находится в центре Земли, развивались вместе с естественными науками. В начале XX века появилась теория о трехчастном делении планеты. Последующие исследования дополнили эту картину, выделив отдельные слои внутри мантии и ядра.
Структура Земли
Все данные о строении планеты получены косвенными методами. Ядро находится на глубине примерно 6 370 километров, но для человечества оно также недоступно, как и край видимой вселенной, – 13 миллионов световых лет.
Чтобы выяснить внутреннее строение Земли, изучают сейсмические волны. Они движутся с разной скоростью, проходя через породы разной плотности. Эти данные сопоставляют со сведениями о плотности Земли, полученными через изучение гравитации. На основании этих косвенных данных и создана существующая картина строения планеты.
Земная кора и мантия
Самый верхний слой планеты называется земной корой. Он имеет разную толщину в различных частях. От 5 километров на дне Мирового океана до 64 километров под поверхностью материков. В коре помещаются континентальные плиты.
Ниже коры находится слой мантии. Эта часть планеты – теплый камень, масса которого дает 2/3 веса Земли. Мантия проводит тепло от центра нашей планеты к коре. Толщина среднего слоя Земли составляет около 2 890 километров.
Верхней границей мантии признают сейсмический раздел, получивший имя своего открывателя – А. Мохоровичича. Этот рубеж был определен через резкое увеличение скорости продольных волн на глубине, соответствующей границе мантии и коры.
Сейсмические исследования позволили сделать неоднородной саму структуру мантии. Сейчас она выглядит так:
Верхнюю мантию и кору объединяют в литосферу. Слой между нижней мантией и внешним ядром называют «зоной D».
Земное ядро
Внешнее ядро включает в свой состав расплавленное железо, никель и другие элементы, состав которых еще предстоит определить. Внутреннее ядро представляет собой шар из твердого железного сплава, размером с треть Луны. Его температура составляет 11 000 градусов по Фаренгейту, и давление на него остальных слоев Земли сохраняет внутреннее ядро твердым.
Кристаллы внутреннего ядра повернуты на юг и север. Внешнее ядро генерирует магнитное поле, которое позволяет развиваться жизни на Земле. Оно отклоняет опасные космические лучи.
По последним данным ученых, полученным в 2015 году, выдвинута теория о трехчастном строении ядра. Исследователь из Иллинойского университета Сяодун Сун и его коллеги проследили за сейсмическими волнами и предположили, что ядро имеет более сложный внутренний слой. Глубже твердого железного ядра лежит еще одно, имеющее иную структуру, кристаллы которого повернуты на восток или запад.
Температура твердого железного ядра, по последним данным, оценивается в 5 тысяч градусов по Цельсию. Предполагают, что внутреннее ядро становится больше за счет затвердевания вещества внешнего ядра. Вероятно, изначально земное ядро было жидким. Но около 2 миллиардов лет назад оно стало затвердевать.
В настоящее время ученые пытаются создать более четкую картину того, что находится в центре Земли, на основании новых методов. Большинство данных получены косвенным путем и могут подвергаться корректировке.
Что находится в центре Земли? Внутреннее строение планеты
Планета Земля хранит огромное количество тайн, особое место среди которых занимает загадка о ее внутреннем строении. Самые глубокие шахты, которые сумел создать человек, достигают в длину всего нескольких километров. Несмотря на то что проникнуть внутрь нашей планеты невозможно, ученые сумели составить приблизительную картину ее внутреннего строения.
Что происходит внутри нашей планеты?
Все то, что находится в центре Земли, должно быть в расплавленном и жидком состоянии. Однако в действительности этого не происходит, ведь на каждый 1 см 3 мантии с поверхности земной коры оказывается давление величиной в 13 тонн. Приблизительно таков вес КАМАЗа, груженного асфальтом. Ученые предполагают, что по этой причине мантия и ядро могут находиться в твердом состоянии.
Если бы нашу планету можно было разрезать на две половины, то слои, что находятся в центре Земли, были бы видны нам как несколько круговых слоев. Первый из них – это земная кора. Ее толщина составляет приблизительно от 20 до 50 км. Тип земной коры, называемый континентальным, состоит из гранита. В некоторых местах – например, таких, как Большой Каньон – вода смыла верхний слой земной коры, и гранитный слой стал доступен изучению и наблюдению. На дне океанов также расположена земная кора, однако ее толщина значительно меньше – всего лишь порядка 4,5 км. Состоит она не из гранита, а из базальта.
Мантия – слой, следующий за корой Земли
Если двигаться к центру нашей планеты, то за земной корой будет следовать мантия. Исследователи называют этот слой «наиболее мощным». Толщина мантии достигает 3000 км. Если бы сквозь мантию можно было прорыть туннель, то для того, чтобы проехать из одного его конца в другой на машине со скоростью 80 км./ час, понадобилось бы 36 часов. Однако на самом деле такое путешествие невозможно. Ведь мантия земли является местом, где господствуют огромные температуры и громадное давление. Предположительно, она состоит из свинца, магния и железа, а температура этого слоя достигает 2 тыс. о С. Никто и никогда в действительности не видел мантию – ведь даже эта гигантская температура, по мнению исследователей, увеличивается на 1 о С с продвижением вглубь на каждые 30 метров. Мантия получает большое количество тепла и от ядра, которое имеет даже более высокую температуру.
Ученые на протяжении всей истории развития геологии задавались вопросом о том, что находится в центре земли. Однако до сих пор знания об этой части нашей планеты нельзя назвать исчерпывающими. Достоверно известно, что верхние слои мантии состоят из скальной породы, которая носит название перидотит. В свою очередь, перидотит состоит из множества минералов – оливин, пироксен, а также известный всем ювелирам гранат, использующийся для изготовления украшений.
Центр планеты
Наконец, в самом центре Земли находится ядро. Оно расположено непосредственно под мантией. Его диаметр составляет приблизительно 6400 км. На первый взгляд, изолированное от тепла и солнца ядро Земли должно обладать очень низкой температурой. Однако эта область как раз является местом немыслимого жара. Здесь температура составляет от 2200 до 3300 o С. Ядро Земли – это жидкий, расплавленный металл с примесью серы и кислорода. Эта часть нашей планеты обладает огромной плотностью, ведь она наиболее стиснута всей массой верхних слоев.
Почему металлы, что находятся в центре Земли, имеют такую высокую температуру? Считается, что тепло сохраняется в ядре нашей планеты уже 4,6 млрд лет, с тех пор, как она была образована. Однако большая часть тепла, по мнению геологов, является результатом процессов радиоактивного распада внутри Земли.
Как исследуется структура Земли?
Как же ученым удалось обнаружить все то, что находится в центре Земли, составить представление о ее внутренней структуре? Ведь в действительности ни один прибор не может добраться до центра нашей планеты. Прежде всего, сделать выводы о внутреннем строении нашей планеты стало возможным благодаря изучению вулканических извержений. Из недр Земли во время извержений вырывается горячий газ, расплавленные металлы. Таким образом, ученые смогли понять, что находится в центре земли. Загадка о строении нашей планеты также была разгадана при помощи изучения сейсмической активности.
Изучение сейсмической активности
На глубине порядка 3 тыс. км. сейсмические волны двигаются не так, как на поверхности планеты. Одни могут резко менять направление своего движения, другие – внезапно исчезать. Наталкиваясь на различные по своей твердости образования, сейсмические волны меняют свой характер. При помощи чувствительной аппаратуры ученым удалось воссоздать предполагаемое внутреннее строение нашей планеты. Такие исследования стали возможными только благодаря научному прогрессу, развитию технологий. Когда-то давно человечество было склонно считать, что Земля находится в центре Вселенной, а также является плоской. Однако эти наивные предположения были давно опровергнуты. Сегодня человечество обладает всеми возможностями дальнейшего исследования нашей загадочной планеты, в том числе и ее внутреннего строения.
Теория тектоники плит: выяснилось, как на самом деле устроена поверхность Земли
Ранее считалось, что поверхность Земли статичная и жесткая. Однако появившаяся теория тектоники плит изменила все понимание почвенного образования. Она указывает на постоянное движение поверхности планеты. И доказательством тому служат землетрясения, извержения вулканов, образование гор и вулканических бассейнов. Что об этом известно?
Читайте «Хайтек» в
Из чего состоит поверхность Земли?
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.
Центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2 900 км.
Мантия Земли простирается до глубины 2 890 км, что делает ее 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.
Толщина земной коры может быть 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.
В нашем материале речь пойдет в верхней части строения Земли: о литосферных плитах.
Как устроены литосферные плиты?
Существует два принципиально разных вида земной коры — кора континентальная и кора океаническая. Некоторые литосферные плиты сложены исключительно океанической корой, другие состоят из блока континентальной коры, впаянного в кору океаническую.
Суммарная мощность (толщина литосферы) океанической литосферы меняется в пределах от 2–3 км в районе рифтовых зон океанов до 80–90 км вблизи континентальных окраин. Толщина континентальной литосферы достигает 200–220 км.
Литосферные плиты постоянно меняют свои очертания, они могут раскалываться в результате рифтинга и спаиваться, образуя единую плиту в результате коллизии. Литосферные плиты также могут тонуть в мантии планеты, достигая глубины внешнего ядра.
С другой стороны, разделение земной коры на плиты неоднозначно, и по мере накопления геологических знаний выделяются новые плиты, а некоторые границы плит признаются несуществующими. Поэтому очертания меняются со временем и в этом смысле. Особенно это касается малых плит, в отношении которых геологами предложено множество кинематических реконструкций, зачастую взаимно исключающих друг друга.
Скорость горизонтального движения литосферных плит в наше время варьируется от 1 до 6 см в год (скорость раздвигания плит — от 2 до 12 см в год). Скорость раздвигания плит от Срединно-Атлантического хребта в северной части его составляет 2,3 см в год, а в южной части — 4 см в год.
Наиболее быстро раздвигаются плиты вблизи Восточно-Тихоокеанского хребта у острова Пасхи — их скорость 18 см в год. Медленнее всего раздвигаются плиты в Аденском заливе и Красном море — со скоростью 1–1,5 см в год.
Типы столкновений литосферных плит:
Граница столкновения проходит между океанической и континентальной плитой. Плита с океанической корой подвигается под континентальную плиту. Примеры столкновения: плита Наска с Южноамериканской плитой и плита Кокос с Североамериканской плитой.
Одна из плит подвигается под другую — ту, на которой находится группа островов. Примеры столкновения: Североамериканская плита с Охотской плитой, с Амурской плитой, с Филиппинской плитой, с Индо-Австралийской плитой; Южноамериканская плита с Карибской плитой.
Тип столкновения, когда ни одна из плит не уступает другой и они обе образуют горы. Примеры: Индостанская плита с Евразийской плитой.
Как двигаются литосферные плиты?
Согласно современному научному подходу к движению плит, земная кора состоит из относительно целостных блоков — литосферных плит, которые находятся в постоянном движении относительно друг друга.
При этом в зонах расширения (срединно-океанических хребтах и континентальных рифтах) в результате спрединга (англ. seafloor spreading — растекание морского дна) образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции.
Тепловая конвекция в веществе мантии возникает как эффективный механизм передачи тепловой энергии из ядра Земли и представляет собой конвективные ячейки размером до нескольких тысяч километров. Над восходящими потоками мантийного вещества, то есть горячими и менее плотными, располагаются зоны спрединга океанского дна.
Нисходящие струи остывшего и более плотного мантийного вещества увлекают за собой литосферные плиты в зонах субдукции. Движение плит осуществляется за счет вязкого сцепления вещества верхней мантии, находящегося в конвективном движении, с неровной подошвой литосферы.
Современные движения литосферных плит фиксируются несколькими методами, самыми распространенными из которых являются методы космической геодезии. Современные GPS-приемники способны фиксировать перемещения плит с точностью до долей миллиметра в год.
Последствия движения литосферных плит также можно наблюдать в сейсмодислокациях — нарушениях сплошности горных пород, возникающих в результате землетрясений, которые, в свою очередь, являются следствием мгновенного снятия напряжений в земной коре.
Известный пример сейсмодислокации — забор на ферме в Калифорнии, неподалеку от Сан-Франциско, разделенный на две части, сдвинутые вдоль разлома Сан-Андреас относительно друг друга на несколько метров.
Модель тектоники плит на поверхности вулканического лавового озера
Более 90% поверхности Земли в современную эпоху покрыто восьмью крупнейшими литосферными плитами:
Что ученые узнали о теории тектоники плит?
Ученый Брэдфорд Фоули из Пенсильванского университета США уверен, что поверхность Земли нельзя считать статичной, ведь она постоянно взволнована. Более того, по мнению специалиста, тектоника действует правильно, расставляя все на свои места. Разломы земной коры также являются результатом взаимодействия подземных плит.
На протяжении веков наука считала, что поверхность Земли, ее крайний слой статичен и жесток. Он не движется и не изменяется. Однако появившаяся теория тектоники плит изменила все понимание почвенного образования. Она явно указывает на постоянное движение поверхности планеты. И доказательством тому служат землетрясения, извержения вулканов, образование гор и вулканических бассейнов.
Все эти события так или иначе связаны с горячими недрами Земли. Все знакомые нам пейзажи, которые есть на планете, являются продуктами эонного цикла, в которого планета занята постоянным усовершенствованием себя.
Тектоника плит сегодня описывает весь внешний слой Земли. Он занимает толщину около 100 км и разбивается на своеобразные паззлы из плит породы, несущей континенты и морское дно. При этом пластины, образующиеся в процессе этого движения, опускаются вглубь планеты. Этот цикл, как заявляют ученые, создает многие геологические чудеса, но он же является и причиной многих стихийных бедствий на нашей планете.
Он связывает между собой многие несовместимые вещи: спрединг морского дна и магнитные полосы в местах формирования землетрясений и горных хребтов. Геодинамик Брэдфорд Фоули из Пенсильванского университета считает, что тектоника плит действует правильным образом, поскольку она все расставляет на свои места.
А потому теория кажется не просто убедительной, а реальной. Поверхность Земли нельзя считать неподвижной. Она постоянно взволнованная и беспокойная. Образуемые разломы — это тоже результат взаимодействия тектонических плит. Они подтверждают идею дрейфующих континентов, которая считается необычной.
Какое будущее у науки тектоники?
Несмотря на кажущуюся простоту и изящность, по мере накопления новых данных концепция тектоники литосферных плит непрерывно развивается.
Одним из актуальных вопросов современной тектоники и геодинамики остается объяснение причин внутриплитного магматизма и магматизма горячих точек, в результате которого возникают цепочки океанических островов, например, Гавайи или супервулканы вроде Йеллоустонского, а также крупные магматические провинции, скажем, Сибирские траппы и траппы плато Декан в Индии.
Одной из наиболее распространенных гипотез, объясняющих причины внутриплитного магматизма, является концепция мантийных плюмов — струй горячего мантийного вещества, поднимающихся с границы ядро — мантия и являющихся источником избыточного (по сравнению со средним для мантии значением) тепла, которое инициирует выплавление огромных объемов магмы.
В случае излияния на поверхность континента или океанского дна эти расплавы, по составу соответствующие базальтам, формируют крупные изверженные провинции.
Если при подъеме к поверхности земли плюм упирается в океанскую кору, то он прожигает ее, в результате чего формируются вулканические острова — подводные вулканы, вершины которых возвышаются над поверхностью океана, или крупные океанские базальтовые плато вроде плато Онтонг-Джава в Тихом океане.