Внутрішня будова Землі

Центр нашої планети знаходиться всього лише на глибині 6370 кілометрів, що становить менше двох відсотків відстані до Місяця, проте найбільша глибина, на яку людина проникав в надра Землі (в золотих копальнях Південної Африки), становить 3,6 кілометра. При розвідці нафти в західному Техасі тверді породи були пробурені до глибини понад 9 кілометрів і підняті зразки порід.
Хоча, строго кажучи, ми досліджували лише саму поверхневу частину планети, ми все ж маємо грубу модель її внутрішньої будови. Ця модель, яка рік від року уточнюється, стала головним чином результатом великих і координованих між собою досліджень, що проводяться в усьому світі, – досліджень шляхів і швидкості переміщення сейсмічних хвиль, цих надійних посланців, які проникають далі і швидше в земні надра, ніж свердловини . Дані сейсмічних досліджень доповнюються іншими, як, наприклад, вивчення властивостей порід па поверхні Землі і в умовах високих температур і тисків. Звичайно, в деталях наша модель неточна, але ймовірність того, що вона правильна в загальних рисах, досить велика. Малюнок (рис. 1), що представляє модель в спрощеній формі, зображує планету як би складається з концентричних оболонок-шарів, подібно цибулині, причому кожен нижележащий шар важче, ніж вищерозміщений.
На поверхні знаходиться кора, що складається з різних порід. Товщина кори по відношенню до діаметру земної кулі менше, ніж товщина яєчної шкаралупи по відношенню до яйця. Крім того, на відміну від яєчної шкаралупи товщина її не скрізь однакова. Під океанами вона всього лише близько 5 кілометрів, а в межах континентів – від 40 до 60 кілометрів. Мантія ( «білок» яйця) складається з матеріалу більш важкого, ніж породи кори. За обсягом вона становить близько 80% всієї Землі. Донизу вона різко переходить в ядро ​​( «яєчний жовток») – металеве, дуже важке і, ймовірно, що представляє собою сплав заліза, нікелю і, можливо, сірки або кремнію. Дуже ймовірно, що багате залізом земне ядро ​​є джерелом магнітного поля Землі, керуючого стрілками наших компасів.

У порівнянні з температурою земної поверхні внутрішня частина Землі дуже гаряча. Навіть в глибокій шахті, хоча вона становить лише крихітну частку відстані до центру Землі, дуже жарко. Деякі шахти повинні вентилюватися охолодженим повітрям. Це ілюструє той загальновідомий факт, що температура підвищується з глибиною, по крайней мере в межах кори і трохи глибше (наскільки – точно невідомо). Величина цього підвищення температури, яка називається геотермічних градієнтом, змінюється від місця до місця, проте в середньому в межах кори вона складає від 10 до 50 ° C на кілометр. Якщо прийняти середній градієнт рівним 30 °, то підстава кори має мати температуру близько 1800 °, тобто буквально бути розпеченим до червоного. Вважається, однак, що всередині ядра градієнт знижується в зв’язку з тим, що металеві породи добре проводять тепло. Якщо це так, то можливо, що температура в центрі Землі не перевищує декількох тисяч градусів. Майже половина цих величезних запасів тепла має своїм джерелом радіоактивність. Радіоактивні хімічні елементи, що знаходяться в тілі Землі, розпадаються, і при їх розпаді виділяється теплова енергія, Вважають, що інша половина запасів тепла збереглася від тих часів, коли Земля тільки виникла (Проблему теплового стану Землі Р.Ф. Флінт виклав дуже коротко. Зазначимо хоча б на те, що вміст радіоактивних елементів і виділення радіоактивного тепла в Землі зменшується з глибиною. виділення радіоактивного тепла зменшувалася і з плином часу, так як радіоактивні елементи поступово розпадалися. Стиснення Землі також підвищувало її температуру. – Прим. ред.).
Яким би не був геотермічний градієнт, ми можемо бути впевнені, що зовнішня частина тіла Землі є свого роду термоізоляційної оболонкою. Вона допускає лише дуже повільне проникнення тепла з внутрішніх областей до поверхні, звідки воно повільно випромінюється в атмосферу; теплове випромінювання Землі становить приблизно 1/20000 частина того тепла, яке надходить на поверхню Землі від Сонця.
Інша властивість Землі – тиск – також зростає з глибиною. Це зростання є безпосереднім результатом збільшення з глибиною ваги верхніх шарів. Тому поряд з геотермічних градієнтом існує градієнт тиску. На поверхні Землі, на рівні моря, тиск атмосфери становить близько 1 кг / см2. Але тиск, якому піддається з усіх боків точка в центрі Землі, згідно з розрахунками, перевищує 3000 т на 1 см2. Навіть на порівняно невеликій глибині – 10-20 кілометрів – тиск настільки велике, що може викликати суттєві зміни в будові порід.

Посилання на основну публікацію