Внутреннее строение Земли
 | Вы можете помочь дополнить эту статью текстом, переведенным из соответствующей статьи на персидском языке . (Август 2022 г.) Нажмите [показать], чтобы просмотреть важные инструкции по переводу. |
Внутреннее строение Земли - это слои Земли , исключая ее атмосферу и гидросферу . Структура состоит из внешней силикатной твердой коры , высоковязкой астеносферы и твердой мантии , жидкого внешнего ядра , поток которого генерирует магнитное поле Земли , и твердого внутреннего ядра .
Научное понимание внутренней структуры Земли основано на наблюдениях топографии и батиметрии , наблюдениях за горными породами в обнажениях , образцах, доставленных на поверхность с больших глубин вулканами или вулканической активностью, анализе сейсмических волн , проходящих через Землю, измерениях гравитационное и магнитное поля Земли, а также эксперименты с кристаллическими твердыми телами при давлениях и температурах, характерных для глубоких недр Земли.
Глобальные свойства [ править ]
![[икона]](/wiki/File:Wiki_letter_w_cropped.svg){kind=small} | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, дополнив это . ( август 2022 г. ) |
| Химический состав и прочее | Континентальный разлом | Верхняя мантия | Модель пиролита | Модель Хондрит (1) | Модель Хондрит (2) |
|---|---|---|---|---|---|
| MgO | 4.4 | 36.6 | 38.1 | 26.3 | 38.1 |
| Al2OAl2O3 | 15.8 | 4.6 | 4.6 | 2.7 | 3.9 |
| SiO 2 | 59.1 | 45.4 | 45.1 | 29.8 | 43.2 |
| Высокий | 6.4 | 3.7 | 3.1 | 2.6 | 3.9 |
| FeO | 6.6 | 8.1 | 7.9 | 6.4 | 9.3 |
| другие оксиды | 7.7 | 1.4 | 1.2 | Н/Д | 5.5 |
| Фе | Н/Д | Н/Д | Н/Д | 25.8 | Н/Д |
| В | Н/Д | Н/Д | Н/Д | 1.7 | Н/Д |
| И | Н/Д | Н/Д | Н/Д | 3.5 | Н/Д |
«Примечание: В модели хондрита (1) легким элементом в ядре считается Si. Модель хондрита (2) представляет собой модель химического состава мантии, соответствующую модели ядра, показанной в модели хондрита (1). " [1]
.jpg)
Измерения силы гравитации Земли можно использовать для расчета ее массы . Астрономы также могут рассчитать массу Земли , наблюдая за движением орбитальных спутников . Земли Среднюю плотность можно определить с помощью гравиметрических экспериментов, в которых исторически использовались маятники . Масса Земли около 6 × 10 24 кг . [4] Средняя плотность Земли составляет 5,515 г/см. 3 . [5]
Слои [ править ]
Структуру Земли можно определить двумя способами: с помощью механических свойств, таких как реология , или химически. Механически его можно разделить на литосферу , астеносферу , мезосферную мантию , внешнее ядро и внутреннее ядро . По химическому составу Землю можно разделить на земную кору, верхнюю мантию, нижнюю мантию, внешнее ядро и внутреннее ядро. [6] Слои геологических компонентов Земли находятся на увеличивающейся глубине под поверхностью: [6] : 146
Кора и литосфера [ править ]
.svg)
Земная кора имеет размеры от 5 до 70 километров (3,1–43,5 миль). [7] в глубину и является самым внешним слоем. [8] Тонкие части — это океаническая кора , подстилающая океанические котловины (5–10 км) и богатая основным составом . [9] (плотный железо-магниевый силикатный минерал или магматическая порода ). [10] Более толстая кора — это континентальная кора , которая менее плотна. [11] и богат кислыми породами (магматические породы, богатые элементами, образующими полевой шпат и кварц ). [12] Породы земной коры делятся на две основные категории – сиал (силикат алюминия) и сима (силикат магния). [13] Предполагается, что Сима начинается примерно в 11 км ниже разрыва Конрада . [14] хотя разрыв не выражен и может отсутствовать в некоторых континентальных регионах. [15]
Литосфера Земли состоит из земной коры и верхней мантии . [16] Граница кора-мантия возникает как два физически различных явления. Разрыв Мохоровичича представляет собой отчетливое изменение скорости сейсмических волн . Это вызвано изменением плотности породы. [17] – Непосредственно выше Мохо скорости первичных сейсмических волн ( Р-волны ) согласуются со скоростями через базальт (6,7–7,2 км/с), а ниже — со скоростями через перидотит или дунит (7,6–8,6 км/с). . [18] Во-вторых, в океанической коре существует химический разрыв между ультраосновными кумулатами и тектонизированными гарцбургитами , который наблюдался в глубоких частях океанической коры, которые были перекрыты континентальной корой и сохранились в виде офиолитовых последовательностей . [ нужны разъяснения ]
Многие породы, составляющие земную кору, образовались менее 100 миллионов лет назад; однако возраст самых старых известных минеральных зерен составляет около 4,4 миллиарда лет , что указывает на то, что Земля имела твердую кору как минимум 4,4 миллиарда лет. [19]
Мантия [ править ]
Мантия Земли простирается на глубину 2890 км (1800 миль), что делает ее самым толстым слоем планеты. [20] [Это 45% Радиус 6371 км (3959 миль) и 83,7% объема - 0,6% объема составляет кора]. Мантия делится на верхнюю и нижнюю мантию. [21] разделены переходной зоной . [22] Самая нижняя часть мантии рядом с границей ядро-мантия известна как слой D″ (D-двойной штрих). [23] Давление ( в нижней части мантии составляет ≈140 ГПа 1,4 М атм ). [24] Мантия сложена силикатными породами, более богатыми железом и магнием, чем перекрывающая кора. [25] Несмотря на то, что чрезвычайно горячий силикатный материал мантии твердый, он может течь в течение очень длительного времени. [26] Конвекция мантии приводит в движение тектонические плиты земной коры. Источником тепла , которое приводит в движение это движение, является распад радиоактивных изотопов в земной коре и мантии в сочетании с первоначальным теплом, образовавшимся при формировании планеты. [27]
Из-за увеличения давления глубже в мантии нижняя часть течет менее легко, хотя химические изменения внутри мантии также могут иметь важное значение. Вязкость мантии колеблется в пределах 10 21 и 10 24 паскаль-секунда , увеличивается с глубиной. [28] Для сравнения, вязкость воды при 300 К (27 ° C; 80 ° F) составляет 0,89 миллипаскаль в секунду. [29] а шаг равен (2,3 ± 0,5) × 10 8 паскаль-секунда. [30]
Ядро [ править ]
Внешнее ядро Земли представляет собой слой жидкости высотой около 2260 км (1400 миль) (т.е. расстояние от самой высокой точки до самой низкой точки на краю внутреннего ядра) [36% радиуса Земли, 15,6% объема] и состоит в основном из железа и никеля Земли и находится над твердым внутренним ядром и под ее мантией . [31] Его внешняя граница проходит на глубине 2890 км (1800 миль) под поверхностью Земли. Переход между внутренним ядром и внешним ядром расположен примерно в 5150 км (3200 миль) под поверхностью Земли. Внутреннее ядро Земли — это самый внутренний геологический слой планеты Земля . В основном это твердый шар с радиусом около 1220 км (760 миль), что составляет около 19% радиуса Земли [0,7% объема] или 70% радиуса Луны . [32] [33]
Внутреннее ядро было обнаружено в 1936 году Инге Леманн и обычно состоит в основном из железа и некоторого количества никеля . Поскольку этот слой способен передавать сдвиговые волны (поперечные сейсмические волны), он должен быть твердым. Экспериментальные данные временами не согласовывались с современными кристаллическими моделями ядра. [34] Другие экспериментальные исследования показывают несоответствие при высоком давлении: исследования алмазной наковальни (статические) при давлении в сердцевине дают температуры плавления, которые примерно на 2000 К ниже температур плавления, полученных при ударных лазерных (динамических) исследованиях. [35] [36] Лазерные исследования создают плазму, [37] и результаты позволяют предположить, что ограничивающие условия внутреннего ядра будут зависеть от того, является ли внутреннее ядро твердым телом или плазмой с плотностью твердого тела. Это область активных исследований.
На ранних стадиях формирования Земли, около 4,6 миллиардов лет назад, таяние привело бы к опусканию более плотных веществ к центру в процессе, называемом планетарной дифференциацией (см. также железную катастрофу ), в то время как менее плотные материалы мигрировали бы в кору . Таким образом, считается, что ядро в основном состоит из железа (80%), а также никеля и одного или нескольких легких элементов, тогда как другие плотные элементы, такие как свинец и уран , либо слишком редки, чтобы иметь существенное значение, либо имеют тенденцию связываться с более легкими элементами. элементы и таким образом остаются в земной коре (см. кислые материалы ). Некоторые утверждают, что внутреннее ядро может иметь форму одного кристалла железа . [38] [39]
В лабораторных условиях образец железо-никелевого сплава подвергался давлению, подобному сердечнику, путем захвата его в тисках между двумя алмазными наконечниками ( ячейка с алмазной наковальней ), а затем нагревания примерно до 4000 К. Образец наблюдался с помощью рентгеновских лучей, и решительно поддерживал теорию о том, что внутреннее ядро Земли состоит из гигантских кристаллов, простирающихся с севера на юг. [40] [41]
Состав Земли имеет большое сходство с составом некоторых хондритовых метеоритов и даже с некоторыми элементами внешней части Солнца. [42] [43] Начиная с 1940 года ученые, в том числе Фрэнсис Бёрч , строили геофизику на предпосылке, что Земля похожа на обычные хондриты, наиболее распространенный тип метеорита, который наблюдался при столкновении с Землей. При этом игнорируются менее распространенные энстатитовые хондриты, которые образовались в условиях чрезвычайно ограниченного доступного кислорода, что приводит к тому, что некоторые обычно оксифильные элементы частично или полностью присутствуют в той части сплава, которая соответствует ядру Земли. [ нужна цитата ]
Теория динамо предполагает, что конвекция во внешнем ядре в сочетании с эффектом Кориолиса порождает магнитное поле Земли . Твердое внутреннее ядро слишком горячо, чтобы удерживать постоянное магнитное поле (см. Температура Кюри ), но, вероятно, стабилизирует магнитное поле, создаваемое жидким внешним ядром. Среднее магнитное поле во внешнем ядре Земли оценивается в 2,5 миллитесла (25 Гаусс), что в 50 раз сильнее, чем магнитное поле на поверхности. [44]
Сейсмология [ править ]
Расслоение Земли было сделано косвенно с использованием времени прохождения преломленных и отраженных сейсмических волн, создаваемых землетрясениями. Ядро не пропускает через себя поперечные волны, а скорость движения ( сейсмическая скорость ) в других слоях различна. Изменения сейсмической скорости между различными слоями вызывают преломление по закону Снелла , подобно тому, как свет искривляется при прохождении через призму. Аналогично, отражения вызваны значительным увеличением сейсмической скорости и подобны свету, отражающемуся от зеркала.
См. также [ править ]
- Полая Земля
- Геологическая история Земли
- разрыв Лемана
- Модель дождя
- Путешествие в центр Земли
- Твердая земля
Ссылки [ править ]
- ^ Перейти обратно: а б СТРУКТУРА ЗЕМЛИ И ЕЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ (PDF) . Издательство Принстонского университета. п. 4.
- ^ Пецко, Григорий А. (28 апреля 2011 г.). «Голубой мрамор» . Геномная биология . 12 (4): 112. doi : 10.1186/gb-2011-12-4-112 . ПМК 3218853 . ПМИД 21554751 .
- ^ «Снимки Аполлона – AS17-148-22727» . НАСА. 1 ноября 2012 г. Архивировано из оригинала 20 апреля 2019 г. . Проверено 22 октября 2020 г.
- ^ М Э = 5·9722×10 24 кг ± 6×10 20 кг. « Избранные астрономические константы 2016 г., заархивированные 15 февраля 2016 г. в Wayback Machine » в Онлайн-астрономический альманах , USNO – UKHO , заархивировано (PDF) из оригинала 24 декабря 2016 г. , получено 18 февраля 2016 г.
- ^ «Планетарный информационный бюллетень» . Лунная и планетарная наука . НАСА. Архивировано из оригинала 24 марта 2016 года . Проверено 2 января 2009 г.
- ^ Перейти обратно: а б Монтаньер, Жан-Поль (2011). «Структура Земли глобальная». В Гупте, Харш (ред.). Энциклопедия геофизики твердой земли . Springer Science & Business Media. ISBN 9789048187010 .
- ^ Андрей, Михай (21 августа 2018 г.). «Каковы слои Земли?» . ЗМЭ Наука . Архивировано из оригинала 12 мая 2020 года . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ Чинн, Лиза (25 апреля 2017 г.). «Строение Земли от земной коры до внутреннего ядра» . Наука . Лиф Групп Медиа. Архивировано из оригинала 30 июля 2020 года . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ Роджерс, Н., изд. (2008). Введение в нашу динамическую планету . Издательство Кембриджского университета и Открытый университет . п. 19. ISBN 978-0-521-49424-3 . Архивировано из оригинала 2 мая 2016 г. Проверено 08 августа 2022 г.
- ^ Джексон, Джулия А., изд. (1997). «мафик». Глоссарий геологии (Четвертое изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN 0922152349 .
- ^ Британника, Редакторы энциклопедии. "Континентальный разлом". Британская энциклопедия, 5 сентября 2023 г., https://www.britannica.com/science/contental-crust . |access-date=12 октября 2023 г. |url-status=live
- ^ Шмидт, Виктор А.; Харберт, Уильям (1998). «Живая машина: тектоника плит». Планета Земля и новые науки о Земле (3-е изд.). Кендалл/Хант Издательская компания. п. 442. ИСБН 978-0-7872-4296-1 . Архивировано из оригинала 24 января 2010 г. Проверено 28 января 2008 г. «Блок 3: Живая машина: тектоника плит» . Архивировано из оригинала 28 марта 2010 г.
- ^ Гесс, Х. (1 января 1955 г.). «Океаническая кора» . Журнал морских исследований . 14 (4): 424.
Традиционно земную кору подразделяли на сиал и симу. Эти термины относятся к обобщенным составам: сиал — это породы, богатые Si и Al, а сима — породы, богатые Si и Mg.
- ^ Кири, П.; Клепейс К.А.; Вайн Ф.Дж. (2009). Глобальная тектоника (3-е изд.). Джон Уайли и сыновья . стр. 19–21. ISBN 9781405107778 . Проверено 30 июня 2012 г.
- ^ Лоури, В. (1997). Основы геофизики . Издательство Кембриджского университета . п. 149. ИСБН 9780521467285 . Проверено 30 июня 2012 г.
- ^ Химияма, Юкио; Сатаке, Кендзи; Оки, Тайкан, ред. (2020). Человеческая геология . Сингапур: Springer Science+Business Media . п. 27. ISBN 978-981-329-224-6 . OCLC 1121043185 .
- ^ Рудник, РЛ; Гао, С. (1 января 2003 г.), Голландия, Генрих Д.; Турекян, Карл К. (ред.), «3.01 – Состав континентальной коры» , Трактат по геохимии , 3 , Пергам: 659, Бибкод : 2003TrGeo...3....1R , doi : 10.1016/b0-08 -043751-6/03016-4 , ISBN 978-0-08-043751-4 , получено 21 ноября 2019 г.
- ^ Р.Б. Кэткарт и М.М. Чиркович (2006). Виорел Бадеску; Ричард Брук Кэткарт и Рулоф Д. Шуилинг (ред.). Макроинженерия: вызов будущему . Спрингер. п. 169. ИСБН 978-1-4020-3739-9 .
- ^ Последние новости | Старейшие рок-шоу Земля была гостеприимной молодой планетой. Архивировано 28 июня 2009 г. в Wayback Machine . Космический полет сейчас (14 января 2001 г.). Проверено 27 января 2012 г.
- ^ Нэйс, Тревор (16 января 2016 г.). «Слои Земли: Что находится под земной корой» . Форбс . Архивировано из оригинала 5 марта 2020 года . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ Эверс, Джинни (11 августа 2015 г.). «Мантия» . Национальная география . Национальное географическое общество . Архивировано из оригинала 12 мая 2016 года . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ Ю, Чуньцюань; Дэй, Элизабет А.; де Хооп, Мартен В.; Кампильо, Мишель; Идет, Саския; Блайт, Рэйчел А.; ван дер Хильст, Роберт Д. (28 марта 2018 г.). «Неоднородность состава у основания мантийной переходной зоны под Гавайями» . Нат Коммун . 9 (9): 1266. Бибкод : 2018NatCo...9.1266Y . дои : 10.1038/s41467-018-03654-6 . ПМК 5872023 . ПМИД 29593266 .
- ^ Кригер, Ким (24 марта 2004 г.). « D Разоблачение слоя » . Новости науки . Американская ассоциация содействия развитию науки . Архивировано из оригинала 10 июля 2022 года . Проверено 5 ноября 2016 г.
- ^ Долбье, Рэйчел. «Извлечение керна из Земли» (PDF) . Музей землеведения и минерального дела В.М. Кека . Университет Невады, Рино : 5. Архивировано из оригинала (PDF) 7 сентября 2015 года . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ Каин, Фрейзер (26 марта 2016 г.). «Из чего состоит мантия Земли?» . Вселенная сегодня . Архивировано из оригинала 6 ноября 2010 года . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ Шоу, Итан (22 октября 2018 г.). «Различные свойства астеносферы и литосферы» . Наука . Лиф Групп Медиа. Архивировано из оригинала 30 июля 2020 года . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ Пройсс, Пауль (17 июля 2011 г.). «Что заставляет Землю готовиться?» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Калифорнийский университет в Беркли . Архивировано из оригинала 21 января 2022 года . Проверено 28 июня 2019 г.
{{cite journal}}: Неизвестный параметр|agency=игнорируется ( помогите ) - ^ Уолцер, Уве; Хендель, Роланд; Баумгарднер, Джон . «Мантийная вязкость и мощность конвективных нисходящих потоков» . Лос-Аламосская национальная лаборатория . Университет Гейдельберга . Архивировано из оригинала 26 августа 2006 года . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ Хейнс, Уильям М.; Дэвид Р., Лиде; Бруно, Томас Дж., ред. (2017). Справочник CRC по химии и физике (97-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . Раздел 6, стр. 247. ISBN 978-1-4987-5429-3 . OCLC 957751024 .
- ^ Эджворт, Р.; Далтон, Би Джей; Парнелл, Т. «Эксперимент по снижению высоты тона» . Университет Квинсленда, Австралия. Архивировано из оригинала 28 марта 2013 года . Проверено 15 октября 2007 г.
- ^ «Внутренности Земли» . Наука и инновации . Национальная география. 18 января 2017 года. Архивировано из оригинала 18 января 2019 года . Проверено 14 ноября 2018 г.
- ^ Моннеро, Марк; Кальве, Мари; Маргерин, Людовик; Сурио, Анни (21 мая 2010 г.). «Однобокий рост внутреннего ядра Земли». Наука . 328 (5981): 1014–1017. Бибкод : 2010Sci...328.1014M . дои : 10.1126/science.1186212 . ПМИД 20395477 . S2CID 10557604 .
- ^ Энгдаль, ER; Флинн, Э.А.; Массе, РП (1974). «Дифференциальные времена пробега ПКиКП и радиус внутреннего ядра» . Международный геофизический журнал . 39 (3): 457–463. Бибкод : 1974GeoJ...39..457E . дои : 10.1111/j.1365-246x.1974.tb05467.x .
- ^ Стиксруд, Ларс; Коэн, Р.Э. (15 января 1995 г.). «Ограничения на кристаллическую структуру внутреннего ядра: механическая нестабильность железа ОЦК при высоком давлении» . Письма о геофизических исследованиях . 22 (2): 125–28. Бибкод : 1995GeoRL..22..125S . дои : 10.1029/94GL02742 . Архивировано из оригинала 8 августа 2022 года . Проверено 2 января 2019 г.
- ^ Бенуцци-Мунэ, А.; Кениг, М.; Равазио, А.; Винчи, Т. (2006). «Лазерные ударные волны для исследования экстремальных состояний материи». Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез . 48 (12Б): Б347. Бибкод : 2006PPCF...48B.347B . дои : 10.1088/0741-3335/48/12B/S32 . S2CID 121164044 .
- ^ Ремингтон, Брюс А.; Дрейк, Р. Пол; Рютов, Дмитрий Д. (2006). «Экспериментальная астрофизика с мощными лазерами и Z-пинчами» . Обзоры современной физики . 78 (3): 755. Бибкод : 2006РвМП...78..755Р . дои : 10.1103/RevModPhys.78.755 . Архивировано из оригинала 23 мая 2020 г. Проверено 26 июня 2019 г.
- ^ Бенуцци-Мунэ, А.; Кениг, М.; Гусар, Г.; Фарал, Б. (июнь 2002 г.). «Абсолютное уравнение измерения состояния железа с помощью лазерных ударов». Физика плазмы . 9 (6): 2466. Бибкод : 2002PhPl....9.2466B . дои : 10.1063/1.1478557 .
- ^ Шнайдер, Майкл (1996). «Кристалл в центре Земли» . Проекты в области научных вычислений, 1996 . Питтсбургский суперкомпьютерный центр. Архивировано из оригинала 5 февраля 2007 года . Проверено 8 марта 2019 г.
- ^ Стиксруд, Л.; Коэн, Р.Э. (1995). «Упругость железа при высоком давлении и анизотропия внутреннего ядра Земли». Наука . 267 (5206): 1972–75. Бибкод : 1995Sci...267.1972S . дои : 10.1126/science.267.5206.1972 . ПМИД 17770110 . S2CID 39711239 .
- ^ BBC News, «Что находится в центре Земли? Архивировано 23 мая 2020 г. на Wayback Machine . BBC.co.uk (31 августа 2011 г.). Проверено 27 января 2012 г.
- ^ Одзава, Х.; др. и др. (2011). «Фазовый переход FeO и расслоение во внешнем ядре Земли». Наука . 334 (6057): 792–94. Бибкод : 2011Sci...334..792O . дои : 10.1126/science.1208265 . ПМИД 22076374 . S2CID 1785237 .
- ^ Херндон, Дж. М. (1980). «Химический состав внутренних оболочек Земли». Учеб. Р. Сок. Лонд . А372 (1748): 149–54. Бибкод : 1980RSPSA.372..149H . дои : 10.1098/rspa.1980.0106 . JSTOR 2398362 . S2CID 97600604 .
- ^ Херндон, Дж. М. (2005). «Научные основы знаний о составе Земли» (PDF) . Современная наука . 88 (7): 1034–37. Архивировано (PDF) из оригинала 30 июля 2020 г. Проверено 27 января 2012 г.
- ^ Баффет, Брюс А. (2010). «Приливная диссипация и сила внутреннего магнитного поля Земли». Природа . 468 (7326): 952–94. Бибкод : 2010Natur.468..952B . дои : 10.1038/nature09643 . ПМИД 21164483 . S2CID 4431270 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Дроллетт, Дэниел (октябрь 1996 г.). «Вращающийся хрустальный шар». Научный американец . 275 (4): 28–33. Бибкод : 1996SciAm.275d..28D . doi : 10.1038/scientificamerican1096-28 .
- Круглински, Сьюзен (июнь 2007 г.). "Путешествие к центру Земли" . Обнаружить . Архивировано из оригинала 26 мая 2016 года . Проверено 9 июля 2016 г.
- Леманн, я (1936). «Внутренняя Земля». Бур. Цент. Сейсмол. Межд . 14 :3–31.
- Вегенер, Альфред (1966). Происхождение материков и океанов . Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN 978-0-486-61708-4 .
Внешние ссылки [ править ]
СМИ, связанные со структурой Земли, на Викискладе?
Элементы природы |
|---|
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
