Будова Землі

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Земля в розрізі від ядра до екзосфери. Ліва картинка не в масштабі.

Земля має в першому грубому наближенні форму сплюснутої кулі (екваторіальний радіус дорівнює 6377 км, полярний — близько 6355,5 км[1], середній — 6371 км[2]) і складається з декількох оболонок. Ці шари можуть бути визначені або їх хімічними або їх реологічними властивостями. В центрі розташоване ядро Землі з радіусом близько 1250 км, яке в основному складається із заліза та нікелю. Далі йде рідка частина ядра Землі (яка складається в основному з заліза) з товщиною близько 2200 км. Потім 2900 км в'язкої мантії, що складається з силікатів і оксидів, а зверху доволі тонка, тверда земна кора. Вона також складається з силікатів та оксидів, але збагачена елементами, які не зустрічаються в мантійних породах. Наукове розуміння внутрішньої будови Землі базується на спостереженнях топографії і батиметрії, спостережень гірських порід у відслоненнях, зразках піднятих на поверхню з великих глибин в результаті вулканічної активності, аналізі сейсмічних хвиль, які проходять крізь Землю, вимірюванні гравітації областей Землі та експериментах з кристалічними твердими тілами при тисках і температурах, характерних для глибоких надр Землі.

Маса[ред. | ред. код]

Докладніше: Маса Землі

Для оцінки маси Землі та її середньої густини може бути використано силу її гравітаційного притягання. Астрономи також можуть розрахувати масу Землі за її орбітою та впливом на близькі планетарні тіла.

Маса Землі становить 5,97219×1024 кг[2], її об'єм — близько 1,08321×1021 м3 [2], звідки середня густина Землі — 5513 кг/м3.

Будова[ред. | ред. код]

Будову Землі можна класифікувати за двома принципами: за механічними властивостями, такими як реологія, або за хімічними властивостями. Механічно вона може бути розділена на літосферу, астеносферу, мезосферу, зовнішнє ядро та внутрішнє ядро. Хімічно Землю можна розділити на земну кору, верхню мантію, нижню мантію, зовнішнє ядро та внутрішнє ядро.

Схематичне зображення внутрішньої будови Землі: 1) континентальна кора; 2) океанічна кора; 3) верхня мантія; 4) нижня мантія; 5) зовнішнє ядро; 6) внутрішнє ядро; А) поверхня Мохоровичича; B) розрив Гутенберга[en]; C) розрив Леманн-Буллен

Геологічні шари Землі знаходяться на наступних глибинах під поверхнею[3]:

Глибина (км) Шар
0-60 Літосфера (локально коливається від 5 до 200 км)
0-35 Кора (локально коливається від 5 до 70 км)
35-60 Верхня частина мантії
35-2890 Мантія
100-200 Астеносфера
35-660 Верхня мезосфера (верхня мантія)
660-2890 Нижня мезосфера (нижня мантія)
2890-5150 Зовнішнє ядро
5150-6360 Внутрішнє ядро

Шари Землі вивчаються непрямими методами, з допомогою вимірювання часу поширення заломлених та відбитих сейсмічних хвиль, створених землетрусами. Ядро не пропускає поперечні хвилі, а швидкість поширення хвиль відрізняється в різних шарах. Зміни у швидкості сейсмічних хвиль між різними шарами викликає їх заломлення у відповідності до закону Снеліуса.

Ядро[ред. | ред. код]

Вивчення будови Землі за допомогою хвиль, утворених землетрусом. Суцільними лініями позначено P-хвилі (повздовжні), штриховими лініями — S-хвилі (поперечні). Літерою K позначено повздовжні обмінні хвилі.
Докладніше: Ядро Землі

Порівнюючи середню густину Землі (5513 кг/м3 [2]) з середньою густиною верхніх частин земної кори (2670 кг/м3 [4]), можна зробити висновок, що матеріали з великою густиною наявні в надрах Землі, зокрема в ядрі. Ще один доказ високої густини ядра дає сейсмологія. Сейсмічні вимірювання показують, що ядро ділиться на дві частини — тверде внутрішнє ядро з радіусом ~ 1220 км і рідке зовнішнє ядро з радіусом ~ 3400 км[5]. Густини знаходяться в межах від 9900–12200 кг/м3 у зовнішньому ядрі і 12600–13000 кг/м3 у внутрішньому[6].

Зовнішнє ядро відділяється від внутрішнього розривом Леманн-Буллен.

Мантія[ред. | ред. код]

Товщина земної кори в кілометрах
Докладніше: Мантія Землі

Мантія Землі простягається до глибини 2890 км, що робить її найтовстішим шаром Землі. Тиск у нижній мантії сягає близько 140 ГПа (1,4·106 атм). Мантія складається з силікатних порід, багатих (у порівнянні із земною корою) залізом та магнієм. Високі температури в мантії роблять силікатний матеріал достатньо пластичним, щоб могла існувати конвекція речовини в мантії, що виходить на поверхню через розломи в тектонічних плитах. Плавлення і в'язкість речовини залежать від тиску і хімічних змін в мантії. В'язкість мантії коливається від 1021 до 1024 Па·с в залежності від глибини[7]. Для порівняння, в'язкість води складає близько 10−3 Па·с, а пеку — 107 Па·с.

Границею між ядром Землі та мантією є розрив Гутенберга[en].

Кора[ред. | ред. код]

Докладніше: Земна кора

Земна кора має товщину від 5 до 70 км. В залежності від складу, будови та деяких інших характеристик виділяють материкову та океанічну земну кору. Материкова кора є товстішою (від 25–45 км на платформах до 60–80 км в областях гороутворення), і поділяється на три шари — осадовий, «гранітний» і «базальтовий» (два останні розділяються поверхнею Конрада). Океанічна кора лежить в основі океанічних басейнів, має товщину 5–10 км і, на відміну від материкової земної кори, не має «гранітного» шару.

Границею між земною корою та мантією є поверхня Мохоровичича.

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Земля — стаття з енциклопедії «Кругосвет»
  2. а б в г Solar System Exploration: Earth: Facts & Figures. NASA. 13 Dec 2012. Процитовано 2012-01-22. (англ.)
  3. T. H. Jordan (1979). Structural Geology of the Earth's Interior. Proceedings of the National Academy of Sciences 76 (9): 4192–4200. PMC 411539. PMID 16592703. doi:10.1073/pnas.76.9.4192. (англ.)
  4. Плотность горных пород(рос.)
  5. Monnereau, Marc; Calvet, Marie; Margerin, Ludovic; Souriau, Annie (May 21, 2010). Lopsided Growth of Earth's Inner Core. Science 328 (5981): 1014–1017. PMID 20395477. doi:10.1126/science.1186212. (англ.)
  6. Hazlett, James S. Monroe; Reed Wicander; Richard (2006). Physical geology : exploring the earth; [the wrath of Hurricane Katrina ; Could you survive a Tsunami?; catastrophic earthquakes; global warming] (вид. 6.). Belmont: Thomson. с. 346. ISBN 9780495011484. 
  7. Uwe Walzer, Roland Hendel, John Baumgardner. Mantle Viscosity and the Thickness of the Convective Downwellings. Архів оригіналу за 2007-04-08. (англ.)

Література[ред. | ред. код]

  • Джеффрис Г. Земля, ее происхождение, история и строение, пер. с англ. — М., 1960.(рос.)
  • Магницкий В. А. Внутреннее строение и физика Земли. — М., 1965.(рос.)
  • Ботт М. Внутреннее строение Земли, пер. с англ. — М., 1974.(рос.)
  • Жарков В. Н. Внутреннее строение Земли и планет. — 2 изд. — М., 1983.(рос.)
  • Kruglinski, Susan. «Journey to the Center of the Earth.» Discover(англ.)
  • Lehmann, I. (1936) Inner Earth, Bur. Cent. Seismol. Int. 14, 3-31(англ.)
  • Schneider, David (October 1996) A Spinning Crystal Ball, Scientific American(англ.)
  • Wegener, Alfred (1915) «The Origin of Continents and Oceans»(англ.)