Земля слои почвы ядро

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.

Источник

Внутреннее и внешнее ядро Земли

Внешнее и внутреннее ядро Земли

Внутри каждого космического объекта, который смог приобрести шарообразную форму, находится ядро — причем иногда не простое, а многослойное. На громадной глубине даже самые привычные вещества вроде железа приобретают необычные свойства — разрастаются в гигантские кристаллы, становятся жидкими или начинают генерировать электрический ток. Внешнее и внутреннее ядро Земли прекрасно демонстрирует все эти аномалии — а еще оно стало первым в истории защитником жизни на планете.

Путь к ядру

Изучать ядро достаточно непросто — поверхность Земли и его верхнюю кромку разделяют 2900 километров. Непросто пробуриться на такие глубины — чем ниже опускаться под землю, тем выше растет температура. В Кольской скважине, которая пока остается самой глубокой, на глубине в 12 километров накал достигал 220°C! Уже при таких температурах сложно работать не только электронике, но и самой аппаратуре — ведь ее надо как-то опустить в скважину, а потом вынуть обратно.

Кольская сверхглубокая скважина

И даже преодолев литосферу, надо как-то пробиться сквозь раскаленную пластичную мантию. В двухтысячных годах был рассчитан проект, позволяющий зонду размером с небольшую дыню достичь ядра. Правда, в нем есть пара слабых мест — для того, чтобы добраться до ядра, нужно было взорвать несколько ядерных бомб, залить туда море раскаленного металла и изобрести такой материал, который мог бы выдержать температуру в 2–3 тысячи градусов по Цельсию! Но на бумаге все выглядело чудесно: вместе с потоком раскаленного железа зонд мог бы достичь ядра Земли всего за неделю.

Однако в ученых остался метод, позволяющий достаточно точно рассчитать плотность и объем ядра Земли — сейсмография. Колебания, исходящие от поверхностных слоев планеты — вибрации землетрясений или импульсы ядерных взрывов — распространяются не только по поверхности Земли, но и уходят глубоко в недра. Там они преломляются, увеличивая свою скорость прохождения — как преломляются световые волны, проходя через стекло или воду. Именно по тому, как изменяется сейсмическая волна при прохождении через планету, ученые сумели получить точные физические параметры ядра.

Схема движения сейсмических волн в теле Земли

Помогают геологам также различные косвенные признаки. Например, наблюдение за магнитным полем Земли позволяет отслеживать динамику вращения ядра. Ценные подсказки порой дает даже то, что совсем не предназначено для исследования глубин. Был случай, когда сбои в работе орбитального телескопа «Хаббл» позволили выявить изменение направления потоков в жидком внешнем ядре Земли, служащих причиной сдвига магнитных полюсов.

Структура и характеристики ядра

Путь к знаниям долгий и тернистый, но плоды их сладки. На сегодняшний день достоверно известны следующие физические характеристики ядра Земли:

Температура ядра Земли в центральной точке может доходить до 6000 градусов Цельсия — это столько же, как на поверхности Солнца! Но в отличие от светила, энергией глубины питают не ядерные реакции, а гравитация. Точнее, ее сжатие — давление в ядре превышает атмосферное в 3,5 миллиона раз, достигая отметки в 360 гигапаскаль. Хотя процессы атомного распада в глубинах Земли происходят, их вклад не столь большой. Да и без громадного сжатия они были бы вялотекущими и не столь продуктивными.

Классические основные сферы Земли

Ядро Земли достигает 7000 километров в поперечнике — это больше не только Луны, но и Марса! Оно занимает не так много места внутри нашей планеты — около 15% объема — но зато его масса в 1,932 × 10 24 килограмм составляет 30% от всей массы Земли.
Оказывается, что разные слои ядра вращаются в разные стороны. Сегодня считается, что внешнее жидкое ядро вращается вокруг своей оси с востока на запад, а внутреннее — с запада на восток, при этом еще и быстрее Земли. Впрочем, разница не очень значительная — за год оно опережает планету всего на четверть градуса

Кроме того, новейшие исследования говорят о том, что внутри внутреннего ядра Земли лежит еще одно — «самое» внутреннее ядро, которое вращается вообще по другой оси. Давайте рассмотрим его и другие составляющие земного ядра подробнее.

Внешнее ядро

Самый первый слой ядра, который непосредственно контактирует с мантией — это внешнее ядро. Его верхняя граница находится на глубине 2,3 тысячи километров под уровнем моря, а нижняя — на глубине 2900 километров. По составу оно ничем не отличается от нижележащих оболочек — давления гравитации попросту недостаточно для того, чтобы раскаленный металл затвердел. Зато его жидкое состояние является главным козырем Земли в сравнении с другими внутренними планетами Солнечной системы.

Как работает геодинамо

Дело в том, что именно жидкая часть ядра ответственна за возникновение магнитного поля Земли. Как наверняка известно читателю, магнитосфера служит щитом планеты против заряженных частиц открытого космоса и солнечного ветра. Они даже более опасны, чем излучение — частицы способны вывести из строя не только живые организмы, но и электронику. Биологи считают, что именно активное магнитное поле стало залогом выживания первобытных одноклеточных существ.

Как именно генерируется магнитное поле? Его порождает вращение жидкого железа и никеля в ядре. Магнитные свойства металлов тут ни при чем — это исключительно динамический эффект. А еще внешнее ядро подогревает мантию — причем в отдельных местах настолько сильно, что восходящие потоки магмы достигают даже поверхности, вызывая извержения вулканов.

Внутреннее ядро

Внутри жидкой оболочки находится внутреннее ядро. Это твердая сердцевина Земли, диаметр которой составляет 1220 километров — такой же размер у Харона, спутника-напарника Плутона. Эта часть ядра очень плотная — средняя концентрация вещества достигает 12,8–13г/см 3 , что в два раза больше густоты железа, и горячая — накал достигает знаменитых 5–6 тысяч градусов по Цельсию.

Высокое давление в центре Земли заставляет металл затвердевать при температурах, превышающих точку его кипения. При этом формируются необычные кристаллы, которые отличаются устойчивостью даже в обычных условиях. Считается, что внутреннее ядро представляет собой лес из многокилометровых кристаллов железа и никеля, которые направлены с юга на север. Для того чтобы проверить эту теорию, японские ученые потратили десять лет на создание особой алмазной наковальни — только в ней можно добиться такого давления и температуры, как в центре нашей планеты.

«Внутреннее» внутреннее ядро, или гипотетическая матрешка

Еще во время начальных исследований ядра при помощи сейсмических волн, геологи заметили необычное отклонение колебаний внутри ядра по направлению с востока на запад. Так как из-за своего вращения Земля шире на экваторе, чем на полюсах, сперва на это не обратили внимание. Но последующее изучение выявило, что центральная часть ядра может быть всего лишь очередной оболочкой.

Что представляет собой «внутреннее» внутреннее ядро? Скорее всего, оно состоит из тех же металлических кристаллов — но направленных уже не на север, а на запад. Пока что неясно, что вызывает такое расслоение. Однако ориентация кристаллов указывает на то, что тут не обошлось без гравитационных взаимодействий с Солнцем или Луной.

«Внутреннее» внутреннее ядро в строении Земли

Механизм формирования ядра

Ядром обладают все планеты Солнечной системы, как и полноценные, так и карликовые — от величественного газового гиганта Юпитера до отдаленной и холодной Седны. Параметры ядра разнятся от объекта к объекту — так, у Меркурия ядро занимает 60% массы и 80% объема планеты, когда радиус ядра Луны составляет скромные 350 километров от 1735 километров общего радиуса спутника.

Тем не менее создание ядра любого космического тела, даже звезды, обязано одному интересному гравитационному явлению — дифференциации недр. Когда планеты только начинают формироваться из газовых туч вокруг молодой звезды, их вещество собирается вокруг первичных ядер: больших камней, сгустков льда или пыли. Когда молодая планета набирает достаточную массу, в действие вступает гравитация, втягивающая массивные элементы вроде железа к центру объекта — тем самым более легкие вещества, как вот кремний или кислород, выталкиваются на поверхность.

Земля во время активной аккреции в представлении художника

Во время этих перемещений выделяется громадное количество энергии, из-за которой планета расплавляется, а гравитация придает ей характерную сферическую форму. Тем самым процесс перемещения тяжелых веществ ускоряется. Астероиды, масса которых недостаточна для плавления, так и остались кучками пыли и камней, сбитыми вместе.

Интересный факт — хотя уран является одним из самых тяжелых элементов в природе, он проигнорировал дифференциацию недр и практически полностью остался на поверхности планеты, в земной коре. Причиной этому является то, что уран встречается лишь в связке с другими, более легкими элементами. Они и послужили ему «спасательным кругом», который удержал радиоактивный металл наверху.

А все тяжелые элементы, которые ушли вглубь — в первую очередь железо и никель — сформировали центр планеты. Ядро Земли прошло весь долгий путь от пыли на орбите новорожденного Солнца до многослойного металлического шара — и сегодня оно греет и защищает нашу планету изнутри.