Внутреннее строение Земли: из чего состоит ядро и мантия

Земля состоит из центрального ядра, мантии и поверхностной коры. Облик Земли постоянно меняется благодаря внутренним динамическим процессам.

В отличие от пород на поверхности Земли, породы, располагающиеся ближе к ее центру, испытывают воздействие таких высоких температур и давления, что, даже находясь в твердом состоянии, становятся пластичными и могут медленно перетекать.

• Из чего состоит ядро Земли и процессы протекающие в нем
• Тепловые процессы в ядре Земли и конвекция мантии
• Активность мантии и ее разделение на потоки
• Тенденция замедления скорости Земли и увеличения продолжительности суток

< name="1">

Из чего состоит ядро Земли и процессы протекающие в нем

В ранний период истории Земли наиболее плотные материалы, в основном железо и никель, осели к центру и сформировали ядро — самую плотную часть Земли. Ядро делится на твердое внутреннее диаметром около 2500 км и расплавленное внешнее толщиной около 2200 км. Над жидким внешним ядром располагается мантия толщиной около 2900 км. Она состоит из плотных силикатных пород, содержащих кремний, магний и кислород. Океаническая кора и материки «плавают» на поверхности этих слоев подобно пленке жира на поверхности воды.

Условия внутри ядра Земли трудно себе представить. Давления там огромные, а температура превышает 3000 0С. Геологи смогли определить температуру на границе между внешним и внутренним ядром. Поскольку ядро Земли состоит из железа, содержащего определенные примеси, ученые воссоздали давление внутри ядра Земли и обнаружили, что температура у основания внешнего ядра составляет около 4000 0С.

Не ислючено, что сила магнитного поля, создаваемого в ядре, колеблется в широких пределах, но большинство из этих колебаний гасятся мантией. Однако примерно каждые 100000 лет они становятся настолько значительными, что магнитное поле планеты планеты целиком переворачивается, то есть северный и южный магнитные полюсы меняются местами.

Эта порода, образовавшаяся в мантии Земли, содержит минерал зеленого цвета — оливин. Он оказался на поверхности в результате извержения вулкана на Канарских островах. Вулканические извержения часто дают ключ к разгадке внутреннего строения Земли.

< name="2">

Тепловые процессы в ядре Земли и конвекция мантии

Тепло, накопленное в процессе образования Земли, до сих пор выделяет из нее недр по мере остывания ядра и распада радиоактивных элементов. Оно могло бы выходить на поверхность, но породы мантии служат хорошей теплоизоляцией. Тепло, излучаемое ядром, приводит в движение вещество мантии. Раскаленные породы поднимаются от ядра вверх, а при остывании снова опускаются к ядру. Эта циркуляция вещества мантии от ядра к поверхности и обратно называется конвекцией.

Сейсмические волны распространяются от эпицентра землетрясения в Восточной Африке. Геологи воссоздают особенности строения планеты, измеряя время прихода волн на сейсмических станциях, расположенных по всему миру. Продольные волны (красные) могут проходить через расплавленное внешнее ядро. Поперечные волны (голубые) проходят только через твердую мантию и кору.

На поверхности, где породы более хрупкие, движение мантии вызывает землетрясения. Сейсмологи — ученые, изучающие землетрясения, — располагают сетью станций наблюдения и регистрации землетрясений. Устанавливаемая время прихода сейсмических волн на разных станциях, мощные компьютеры воссоздают картину просходящего внутри Земли. Точно так же с помощью рентгеновских лучей можно увидеть то, что находится внутри нашего тела.

< name="3">

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.

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.

Тенденция замедления скорости Земли и увеличения продолжительности суток

Скорость вращения нашей планеты медленно уменьшается. Это обусловлено подъемом материков после последнего ледникового периода, а также притяжением Луной воды океанов, что вызывает приливы, силы трения которых оказывают тормозящее действие. В результате постепенно увеличивается продолжительность суток. Однако обнаружены еще более мелкие изменения длины суток, величиной в миллиардные доли секунды. Они могут объясняться давлением атмосферы на горные хребты. Еще более важным фактором является циркуляция вещества во внешнем ядре, которая влияет на изменение структуры земной коры и рельефа. Колебания длины суток служат мерой циркуляции вещества в ядре и дают нам ще один ключ к разгадке процессов внутри Земли.