Внутреннее строение Земли - кора, мантия и ядро

Карта поверхности планеты Земля

Нажмите на изображение, чтобы его увеличить

Интересные факты о планете Земля;
Как погибнет Земля;
Как закончится жизнь на Земле?
Как Земля защищает нас от космоса?
Самая похожая на Землю планета
Как появилась вода на Земле?
Кто открыл Землю?
Разрушение Земли
Смогут ли люди передвинуть Землю?
Как сформировалась Земля

Строение Земли

Сколько спутников у Земли;
Земля круглая?
Почему Земля круглая?
Есть ли у Земли кольца?
Насколько большая Земля?
Возраст Земли;
Масса Земли;
Земная гравитация
Сколько весит Земля?
Сколько весит Земля? Сравнение;
Размер Земли
Диаметр Земли;
Окружность Земли
Плотность Земли
Магнитное поле Земли;
Геомагнитный разворот

Поверхность Земли

Поверхность Земли;
Что такое поверхностная земная зона?
Терминатор Земли
Сколько километров займет путь вокруг Земли?
Эффект Альбедо
Альбедо Земли
Гравитация Земли;
Температура на Земле;

Положение и движение Земли

Земля, Солнце и Луна;
Что приводит к смене дня и ночи?
Циклы Миланковича
Солнечный день
Как долго солнечный свет добирается к Земле?
Вращение Земли вокруг Солнца;
Что такое земное вращение?
Почему Земля вращается?
Что произойдет, если Земля перестанет вращаться?
Почему Земля наклонена?
Северный магнитный полюс
Орбита Земли;
Прецессии равноденствий
Расстояние от Земли до Солнца;
Ближайшая к Земле звезда;
Ближайшая к Земле планета;

Сколько длится день на Земле;
Зимнее солнцестояние
Сколько длится земной год;
Скорость вращения Земли;
Ось вращения Земли;
Наклон Земли;

Ссылки

Планеты Солнечной системы
Карликовые планеты	Плутон · Церера · Хаумеа · Макемаке · Эрида
Планеты Земной группы	Меркурий · Венера · Земля · Марс
Газовые гиганты	Юпитер · Сатурн · Уран · Нептун

Солнечная система

Состав системы Земля

Строение литосферы

Термин «литосфера» был введен американским геологом Дж. Бареллом и свое происхождение берет от греческого слова «литос» — камень. Литосфера включает в себя земную кору и твердую часть мантии, соприкасающейся с астеносферой.

Земная кора – верхний слой литосферы, включающая в себя почти все элементы периодической таблицы Менделеева.

Толщина и строение земной коры под океанами и континентами различаются. Глубина континентальной коры составляет 40-70 км, океаническая тоньше — показатель редко доходит до 15 км, поэтому континентальная как бы находится над уровнем моря.

Континентальная кора – трехслойна. Верхний слой представлен осадочными породами, 2-ой — гранитом либо гнейсами, 3-ий состоит из базальта и остальных метаморфических пород. У океанической коры средний слой отсутствует. Возрастные показатели большей части пород материковой коры указывают на ее «преклонный» возраст относительно океанической коры.

В основе земной коры лежат горные породы и ископаемые. Горные породы представляют собой естественные соединения множества минералов. Выделяют 3 вида горных пород:

Магматические. Образуются путем кристаллизации магмы под высокой температурой и давлением:
- глубинные ( интрузивные) – затвердение происходит в толще коры (гранит)
- излившиеся (эффузивные) – затвердение происходит вследствие извержения магмы на поверхность (базальт)
Осадочные. Образуются путем скопления осадков на земной поверхности. Физико-химические изменения ранее образованных пород дает начальный материал осадочным породам:
- обломочные — образуются из пород, которые подверглись механическому воздействию, перемещению и отложению;
- химические – формируются из веществ с хорошей растворимостью, в основном соли;
- органические – появляются путем разложения живых организмов;
Метаморфические — являются следствием изменения других горных пород под действием температуры и давления на глубине.

В недрах земли расположено скопление минералов и горных пород – полезные ископаемые.На поверхности или в земных недрах полезные ископаемые находятся в 3 физических состояниях: жидкие (нефть, мин. воды), твердые (руды, металлы), газообразные (природный газ). В зависимости от составляющих компонентов полезные ископаемые различают: горючие (газ, уголь), металлические (свинец, медь) и неметаллические( известняк, глина).

Исчерпаемый предел некоторых видов полезных ископаемых требует рационального использования в нуждах человечества.

Океаническая земная кора

Океаническая кора
расположена там, где глубина моря больше $ 4$ км, а это значит, что она занимает не все пространство океанов. Остальная площадь покрыта корой промежуточного типа.
Кора океанического типа устроена не так, как континентальная кора, хотя тоже разделяется на слои. В ней практически совсем отсутствует гранитный слой
, а осадочный очень тонкий и имеет мощность менее $1$ км. Второй слой пока еще неизвестен
, поэтому его называют просто вторым слоем
. Нижний, третий слой – базальтовый
. Базальтовые слои континентальной и океанической коры похожи скоростями сейсмических волн. Базальтовый слой в океанической коре преобладает. Как говорит теория тектоники плит, океаническая кора постоянно формируется в срединно-океанических хребтах, потом она от них отходит и в областях субдукции
поглощается в мантию. Это свидетельствует о том, что океаническая кора является относительно молодой
. Наибольшее количество зон субдукции характерно для Тихого океана
, где с ними связаны мощные моретрясения.

Определение 1

Субдукция
– это опускание горной породы с края одной тектонической плиты в полурасплавленную астеносферу

В том случае, когда верхней плитой является континентальная плита, а нижней – океаническая – образуются океанические желоба
.
Её толщина в разных географических зонах варьируется от $5$-$7$ км. С течением времени толщина океанической коры практически не изменяется. Связано это с количеством расплава, выделяющегося из мантии в срединно-океанических хребтах и толщиной осадочного слоя на дне океанов и морей.

Осадочный слой
океанической коры небольшой и редко превышает толщину в $0,5$ км. Состоит он из песка, отложений останков животных и осажденных минералов. Карбонатные породы нижней части на большой глубине не обнаруживаются, а на глубине больше $4,5$ км карбонатные породы замещаются красными глубоководными глинами и кремнистыми илами.

Базальтовые лавы толеитового состава сформировали в верхней части базальтовый слой
, а ниже лежит дайковый комплекс
.

Определение 2

Дайки
– это каналы, по которым базальтовая лава изливается на поверхность

Базальтовый слой в зонах субдукции
превращается в экголиты
, которые погружаются в глубину, потому что имеют большую плотность окружающих мантийных пород. Их масса составляет около $7$ % от массы всей мантии Земли. В пределах базальтового слоя скорость продольных сейсмических волн составляет $6,5$-$7$ км/сек.

Лучшие статьи : Русская голубая кошка

Средний возраст океанической коры составляет $100$ млн. лет, в то время как самые старые её участки имеют возраст $156$ млн. лет и располагаются во впадине Пиджафета в Тихом океане.
Сосредоточена океаническая кора не только в пределах ложа Мирового океана, она может быть и в закрытых бассейнах, например, северная впадина Каспийского моря.
Океаническая
земная кора имеет общую площадь $306$ млн. км кв.

Земная кора в научном понимании представляет собой самую верхнюю и твердую геологическую часть оболочки нашей планеты.

Научные исследования позволяют изучить ее досконально. Этому способствуют многократные бурения скважин как на континентах, так и на океанском дне. Строение земли и земной коры на различных участках планеты отличаются и и по составу, и по характеристикам. Верхней границей земной коры является видимый рельеф, а нижней — зона разделения двух сред, которая также известна как поверхность Мохоровичича. Часто ее называют просто «граница М». Это наименование она получила благодаря хорватскому сейсмологу Мохоровичичу А. Он долгие годы наблюдал за скоростью сейсмических движений в зависимости от уровня глубины. В 1909 году он установил наличие разницы между земной корой и раскаленной мантией Земли. Граница М пролегает на том уровне, где скорость сейсмических волн повышается с 7.4 до 8.0 км/с.

Внешние сферы земного шара

Планета Земля отличается от любого другого известного ученым космического объекта тем, что обладает еще и внешними сферами, к которым принадлежат:

гидросфера;
атмосфера;
биосфера.

Методы исследования этих сфер значительно отличаются, ведь все они очень разнятся по своему составу и объекту изучения.

Гидросфера

Под гидросферой понимается вся водная оболочка Земли, включая как огромные океаны, занимающие примерно 74% поверхности, так и моря, реки, озера и даже небольшие ручьи и водоемы.

Наибольшая толщина гидросферы составляет около 11 км и наблюдается в районе Марианской впадины. Именно вода считается источником жизни и тем, что отличается наш шар от всех остальных во Вселенной.

Гидросфера занимает примерно 1,4 млрд. км3 объема. Здесь кипит жизнь, и обеспечиваются условия для функционирования атмосферы.

Атмосфера

Газовая оболочка нашей планеты, надежно закрывающая ее недра от космических объектов (метеоритов), космического холода и других явлений, несовместимых с жизнью.

Толщина атмосферы составляет по разным оценкам около 1000 км. Возле поверхности грунта плотность атмосферы составляет плотность 1,225 кг/м3.

На 78% газовая оболочка состоит из азота, на 21% из кислорода, остальное приходится на такие элементы, как аргон, углекислый газ, гелий, метан и прочие.

Биосфера

В независимости от того, как изучают рассматриваемый вопрос ученые, биосфера составляет важнейшую часть структуры Земли – это та оболочка, которая населена живыми существами, включая и самих людей.

Биосфера не просто населена живыми существами, но еще и постоянно изменяется под их воздействием, в особенности, под воздействием человека и его деятельности. Целостное учение об этой сфере разработал великий ученый В. И. Вернадский. Самое это определение ввел австрийский геолог Зюсс.

Активность мантии и ее разделение на потоки

Сейсмографы фиксируют, как потоки раскаленного вещества мантии поднимаются к поверхности, что обычно вызывает всплеск вулканической активности. Сейсмические волны медленно проходят через горячий, пластичный материал. С большей скоростью они проходят через холодные, твердые породы, которые погружаются в мантию в местах, где океаническая кора уходит под континентальную. Анализируя сейсмические данные. Геологи обнаружили «барьер» внутри мантии на глубине около 670 км. Вероятно, здесь накапливаются опускающиеся горные породы.

Это побудило некоторых геологов считать, что мантия представляет собой не единый конвективный поток, а в ней существуют два слоя циркуляционных пород.

Мантия подразделяется на верхнюю (до глубины 670 км) и гораздо более плотную и широкую нижнюю. Недавний анализ сейсмических данных привел ученых к выводу, что в основании мантии существует еще один тонкий слой толщиной в несколько десятков километров. Этот слой не является непрерывным, а скорее выглядит как ряд гигантских континентов на нижней стороне мантии. Такие плиты могли сформироваться в результате перемешивания силикатных пород мантии с насыщенным железом веществом ядра.

Полярное сияние возникает около магнитных полюсов Земли (они близки к географическим, но не совпадают с ними), когда заряженные солнечные частицы сталкиватся с атомами и молекулами атмосферных газов. Это красочное свечение наблюдается в районах и Северного и Южного полюсов.

Магнитное поле Земли образует оболочку — магнитосферу, которая простирается далеко в космос от поверхности Земли. Солнечный ветер — поток заряженных частиц, устремляющихся от Солнца, — давит на магнитосферу, и она вытягивается в направлении от Солнца подобно хвосту кометы.

Конфигурация земного магнитного поля такова, как будто внутри Земли находится гигантский брусочный магнит. На самом деле магнитные силовые линии создают электрическими токами, циркулирующими в пределах расплавленного внешнего ядра.

Однако есть и другое объяснение. Подобные области могут быть местами захоронения дна древних океанов. После опускания к основанию верхней мантии холодная океаническая кора спрессовалась в очень плотный слой пород, который раскололся на часи на глубине 670 км м стал погружаться дальше. Сейчас он продолжает распространяться на дне нижней мантии. Ядро медленно нагревает этот слой плотных пород, поэтому со временем он может снова подняться и образовать новую океаническую кору.

География

§ 6. Форма и размеры Земли

Вспомните

Какую форму имеют планеты Солнечной системы? Как они различаются по размерам?

Как люди определили форму Земли? Земля, как и все остальные планеты Солнечной системы, — огромный шар. Однако люди не сразу догадались об этом (рис. 17). Но даже в древности многие народы знали, что Земля не плоская. Древние ученые Пифагор и Аристотель уже считали Землю шаром.

Лучшие статьи : Корм для котят и кошек «Пробаланс»

Аристотель заметил, что во время лунных затмений на Луне виден круглый край земной тени. Таким образом, доказательства шарообразности Земли люди накапливали постепенно.

Рис. 17. Земля в представлениях древних людей

Самое убедительное из этих доказательств — наблюдения, снимки и измерения Земли, сделанные из космоса (рис. 18). Другие доказательства (кругосветные путешествия, форма земной тени на Луне) свидетельствуют лишь о том, что наша планета выпуклая, а не плоская.

Рис. 18. Вид Земли с поверхности Луны

Размеры Земли. Точные измерения показали, что Земля — не идеальный шар. Из-за вращения вокруг своей оси она немного сплюснута у полюсов. Поэтому длина окружностей, которые можно провести на ней, в отличие от шара, разная. Самая большая из них — экватор.

Вавилоняне и древние индийцы заметили, что на открытой местности видимая часть земной поверхности (горизонт) имеет форму круга. Его величина увеличивается с подъемом наблюдателя вверх. Поэтому они считали Землю выпуклой.

По рисунку 19 определите, на сколько расстояние от центра планеты до Северного полюса меньше расстояния от центра до экватора.

Экватор — это воображаемая окружность на поверхности Земли, проведенная на равном расстоянии от Северного и Южного полюсов.

Длина экватора — 40 076 км. Так как Земля сжата у полюсов, расстояние от ее центра до полюсов меньше, чем от центра до экватора (рис. 19). Площадь земной поверхности — 510 млн км2.

Рис. 19. Размеры Земли

Как форма и размеры Земли влияют на жизнь планеты. Благодаря своим размерам Земля обладает достаточной силой притяжения для того, чтобы удержать воздух и воду. Без них жизнь на планете была бы невозможна. Из-за того что Земля — шар, солнечные лучи падают на ее поверхность под разным углом. Вблизи экватора земная поверхность нагревается сильнее, а у полюсов — слабее. Поэтому на Земле наблюдается смена природных условий при движении от экватора к полюсам.

Вопросы и задания

Какое доказательство шарообразности Земли наиболее убедительно?
Почему Земля — не идеальный шар?
Какова роль формы и размеров Земли в жизни планеты?

Итоговые вопросы и задания

Как можно ориентироваться по звездам?
Что такое Солнечная система? Какие космические тела входят в ее состав?
Что такое орбита планеты? Какую форму имеют орбиты планет Солнечной системы?
Какой по счету планетой от Солнца является Земля? Между какими планетами она расположена?
На какие группы делят планеты Солнечной системы? Чем отличаются планеты, входящие в эти группы?
Как Солнце влияет на Землю?
Назовите планеты Солнечной системы. Какие из них получают от Солнца больше света и тепла, чем Земля, а какие — меньше?
Что называют сутками? Какова продолжительность одних земных суток? При каких условиях сутки могут стать длиннее или короче?
Каковы географические следствия вращения Земли вокруг своей оси?
Что называют годом? Какова продолжительность одного земного года? Почему каждый четвертый год на Земле длиннее трех предыдущих на одни сутки? Как называются такие удлиненные годы?
Что такое географический полюс? экватор? Какова длина экватора Земли?
Почему расстояние от центра Земли до географических полюсов меньше, чем от центра Земли до экватора?

Строение

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.

Схематическое изображение внутреннего строения Земли: 1 — континентальная кора; 2 — океаническая кора; 3 — верхняя мантия; 4 — нижняя мантия; 5 — внешнее ядро; 6 — внутреннее ядро; А — поверхность Мохоровичича; B — граница Гутенберга; C — разрыв Леманн-Буллен

Геологические слои Земли находятся на следующих глубинах под поверхностью[нет в источнике]:

Глубина	Слой
Километры	Мили
0—60	0—37	Литосфера (глубина разнится от 5 до 200 км)
0—35	0—22	Кора (глубина разнится от 5 до 70 км)
35—60	22—37	Верхняя часть мантии
35—2890	22—1790	Мантия
100—200	62—125	Астеносфера
35—660	22—410	Верхняя мезосфера (верхняя мантия)
660—2890	410—1790	Нижняя мезосфера (нижняя мантия)
2890—5150	1790—3160	Внешнее ядро
5150—6371	3160—3954	Внутреннее ядро

Слои Земли были определены косвенно с помощью измерения времени распространения преломлённых и отражённых сейсмических волн, созданных землетрясениями. Ядро не пропускает поперечные волны, а скорость распространения волн отличается в разных слоях. Изменения в скорости сейсмических волн между различными слоями вызывает их преломление благодаря закону Снелла.

Ядро

Основная статья: Ядро Земли

Средняя плотность Земли 5515 кг/м3. Поскольку средняя плотность вещества поверхности составляет всего лишь около 3000 кг/м3, мы должны заключить, что плотные вещества существуют в ядре Земли. Ещё одно доказательство высокой плотности ядра основано на сейсмологических данных. Следует учитывать и уплотнение вещества давлением. Имеются данные лабораторных исследований с выводом об изменения плотности веществ более плотной упаковкой атомов, например, железо уже при 1 млн атмосфер уплотняется примерно на 30%. «…Плотность верхней мантии начиная от значения 3,2 г/см3 на поверхности постепенно возрастает с глубиной вследствие сжатия её вещества… …В нижней мантии существенных перестроек в кристаллическом строении вещества больше не происходит, поскольку все окислы в этой геосфере уже находятся в состоянии предельно плотной упаковки атомов и сжатие мантийного вещества происходит только благодаря сжатию самих атомов.»

Сейсмические измерения показывают, что ядро делится на две части — твёрдое внутреннее ядро радиусом ~1220 км и жидкое внешнее ядро радиусом ~3400 км.

Мантия

Основная статья: Мантия Земли

Мантия Земли простирается до глубины 2890 км, что делает её самым толстым слоем Земли. Давление в нижней мантии составляет около 140 ГПа (1,4·106атм). 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. Плавление и вязкость вещества зависят от давления и химических изменений в мантии. Вязкость мантии разнится от 1021 до 1024Па·с в зависимости от глубины. Для сравнения, вязкость воды составляет около 10−3 Па·с, а песка — 107 Па·с.

Лучшие статьи : Факты о птичьих гнездах

Кора

Основная статья: Земная кора

Толщина земной коры разнится 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 (мафической (англ.)) железо-магниевой силикатной породы, такой как базальт.

Ниже коры находится мантия, которая отличается составом и физическими свойствами — она более плотная, содержит в основном тугоплавкие элементы.

Тропосфера

0 Это нижний слой, он же самый плотный. Именно сейчас вы находитесь в нем. Геономия, наука о строении Земли, занимается изучением данного слоя. Его верхний предел варьируется от семи до двадцати километров, при этом чем выше температура, тем шире слой. Если рассматривать строение Земли в разрезе на полюсах и на экваторе, то он будет заметно отличаться, на экваторе он гораздо шире

Что еще важного можно сказать о данном слое? Именно здесь происходит круговорот воды, формируются циклоны и антициклоны, генерируется ветер, если говорить обобщенно, то происходят все процессы, связанные с погодой и климатом. Очень интересное свойство, распространяющееся только на Тропосферу, если подняться на сто метров, то температура воздуха упадет примерно на один градус

За пределами данной оболочки закон действует с точностью наоборот. Есть одно место между тропосферой и стратосферой, где температура не меняется – тропопауза

https://youtube.com/watch?v=4PTRyVVtH58

Природоведение

Что у Земли внутри

Внутреннее строение Земли сложное. В ее центре расположено ядро. Затем следуют мантия, занимающая большую часть объема Земли, и земная кора.

Ядро Земли делится на два слоя: внутреннее ядро и внешнее. Внутреннее ядро твердое, внешнее — жидкое, оно находится в расплавленном состоянии. Температура ядра достигает 6000 °С. Ученые предполагают, что оно состоит в основном из железа и никеля.

Мантия (в переводе с латинского языка это слово означает «покрывало») составляет 83% от объема Земли. Несмотря на высокую температуру (до 2000 °С), вещество мантии из-за большого давления находится в твердом состоянии. Правда, в верхней части мантии имеется слой, который частично размягчен и пластичен. Но над ним мантия снова становится твердой.

Земная кора — это твердая верхняя оболочка Земли. Ее толщина от 5 до 75 км, причем под материками она значительно толще, чем под океанами. Поверхность земной коры неровная: мы видим на ней горы, равнины, холмы, овраги. Все неровности земной поверхности называют рельефом (от латинского «релево» — поднимаю).

Земная кора состоит из горных пород. Гранит, известняк, каменный уголь, глина, песок — все это горные породы. Они очень разнообразны по своему цвету, блеску, температуре плавления и многим другим свойствам. Хотя за ними закрепилось название «горные», они находятся и на равнинах под слоем почвы. Горные породы бывают плотными и рыхлыми. Плотные — достаточно прочные камни, например гранит, известняк. Рыхлые — породы, которые рассыпаются или легко разламываются руками. Это глина, песок, торф.

Горные породы состоят из минералов. Например, гранит состоит из трех минералов — кварца, слюды и полевого шпата. Это хорошо заметно, если рассмотреть образец гранита под лупой. Встречаются в природе горные породы, состоящие и из одного минерала. Так, известняк состоит из минерала кальцита.

Движение материков

180 млн лет назад единый материк Пангея раскололся на два больших материка

135 млн лет назад Северная Америка начала удаляться от Европы, Африка — от Южной Америки, Индия двинулась в сторону Азии

Современное положение материков

Горные породы и минералы, которые использует человек, называют полезными ископаемыми. Земная кора — источник самых разнообразных полезных ископаемых, со многими из которых вы уже познакомились в младших классах. Сравнительно недавно было установлено, что земная кора и расположенный под ней самый верхний твердый слой мантии — не сплошные, а как бы составлены из отдельных частей — плит. Плиты очень медленно (со скоростью несколько сантиметров в год) движутся — скользят по размягченному, пластичному слою мантии. В результате материки перемещаются по поверхности Земли. Конечно, мы этого не замечаем, но на протяжении многих миллионов лет расположение материков значительно изменилось. В тех местах, где плиты смыкаются, часто возникают землетрясения и извержения вулканов.

Границы плит Земли

Маленькая экскурсия в мир камней

Магматические горные породы — гранит, базальт и другие — составляют до 60% объема земной коры. Они образовались из магмы в результате ее остывания. Осадочные горные породы формируются при накоплении обломков других горных пород или остатков организмов на поверхности суши или на дне океана. К ним относят песок, глину, мел, известняк. Метаморфические горные породы образуются из магматических и осадочных горных пород, подвергшихся воздействию высоких температур и давления (мрамор, кварцит, гнейс и др.).