Ziemia jest częścią Układu Słonecznego wraz z resztą planet i Słońcem. Należy do klasy kamiennych planet stałych, które wyróżniają się dużą gęstością i składają się ze skał, w przeciwieństwie do gazowych olbrzymów, które są duże i stosunkowo mało zagęszczone. Jednocześnie skład planety determinuje wewnętrzną strukturę kuli ziemskiej.
Główne parametry planety
Zanim dowiemy się, które warstwy wyróżniają się w strukturze kuli ziemskiej, porozmawiajmy o głównych parametrach naszej planety. Ziemia znajduje się w odległości od Słońca około 150 milionów km. Najbliższym ciałem niebieskim jest naturalny satelita planety - Księżyc, który znajduje się w odległości 384 tys. Km. System Ziemia-Księżyc jest uważany za wyjątkowy, ponieważ jest jedynym, w którym planeta ma tak dużego satelitę.
Masa ziemi wynosi 5,98 x 1027 kg, przybliżona objętość wynosi 1,083 x 1027 sześcienny. patrz Planeta krąży wokół Słońca, a także wokół własnej osi i ma nachylenie względem płaszczyzny, co powoduje zmianę pór roku. Okresobrót wokół osi wynosi około 24 godziny, wokół Słońca - nieco ponad 365 dni.
Tajemnice wewnętrznej struktury
Zanim wynaleziono metodę badania głębin za pomocą fal sejsmicznych, naukowcy mogli jedynie snuć przypuszczenia dotyczące tego, jak Ziemia działa wewnątrz. Z biegiem czasu opracowali szereg metod geofizycznych, które umożliwiły poznanie niektórych cech struktury planety. W szczególności szerokie zastosowanie znalazły fale sejsmiczne, które są rejestrowane w wyniku trzęsień ziemi i ruchów skorupy ziemskiej. W niektórych przypadkach fale takie są generowane sztucznie w celu zapoznania się z sytuacją na głębokości ze względu na charakter ich odbić.
Warto zauważyć, że ta metoda pozwala uzyskać dane pośrednio, ponieważ nie ma możliwości bezpośredniego dostania się w głąb jelit. W rezultacie odkryto, że planeta składa się z kilku warstw różniących się temperaturą, składem i ciśnieniem. Jaka jest więc wewnętrzna struktura kuli ziemskiej?
Skorka ziemska
Górna, solidna powłoka planety nazywana jest skorupą ziemską. Jej miąższość waha się od 5 do 90 km, w zależności od rodzaju, których jest 4. Średnia gęstość tej warstwy wynosi 2,7 g/cm3. Największą miąższością jest skorupa typu kontynentalnego, której miąższość w niektórych systemach górskich dochodzi do 90 km. Rozróżniają także skorupę oceaniczną znajdującą się pod oceanem, której miąższość dochodzi do 10 km, przejściową i ryftogeniczną. Przejściowyróżni się tym, że znajduje się na granicy skorupy kontynentalnej i oceanicznej. Skorupa ryftowa występuje tam, gdzie występują grzbiety śródoceaniczne i jest cienka, ma tylko 2 km grubości.
Skóra każdego rodzaju składa się z 3 rodzajów skał - osadowych, granitowych i baz altowych, które różnią się gęstością, składem chemicznym i rodzajem pochodzenia.
Dolna granica skorupy nazywana jest granicą Moho, od nazwiska jej odkrywcy Mohorovicica. Oddziela skorupę od warstwy leżącej poniżej i charakteryzuje się gwałtowną zmianą fazy stanu materii.
Szata
Ta warstwa podąża za skorupą litą i jest największa - jej objętość wynosi około 83% całkowitej objętości planety. Płaszcz zaczyna się tuż za granicą Moho i rozciąga się na głębokość 2900 km. Ta warstwa jest dalej podzielona na górny, środkowy i dolny płaszcz. Cechą górnej warstwy jest obecność astenosfery - specjalnej warstwy, w której substancja jest w stanie niskiej twardości. Obecność tej lepkiej warstwy wyjaśnia ruch kontynentów. Ponadto podczas erupcji wulkanicznych wylewana przez nie płynna, stopiona substancja pochodzi właśnie z tego obszaru. Górny płaszcz kończy się na głębokości około 900 km, gdzie zaczyna się środkowy płaszcz.
Cechy charakterystyczne tej warstwy to wysokie temperatury i ciśnienie, które wzrastają wraz ze wzrostem głębokości. To determinuje szczególny stan substancji płaszcza. Pomimo tego, że w głębi skały mają wysokietemperatury, są w stanie stałym z powodu wysokiego ciśnienia.
Procesy zachodzące w płaszczu
Wnętrze planety ma bardzo wysoką temperaturę, ponieważ w jądrze zachodzi nieprzerwany proces reakcji termojądrowej. Na powierzchni pozostają jednak komfortowe warunki życia. Jest to możliwe dzięki obecności płaszcza, który ma właściwości termoizolacyjne. W ten sposób dostaje się do niego ciepło uwalniane przez rdzeń. Podgrzana materia unosi się, stopniowo schładzając, podczas gdy zimniejsza materia opada z górnych warstw płaszcza. Ta cyrkulacja nazywana jest konwekcją, zachodzi bez przerwy.
Struktura globu: rdzeń (zewnętrzny)
Centralna część planety to jądro, które zaczyna się na głębokości około 2900 km, tuż za płaszczem. Jednocześnie jest wyraźnie podzielony na 2 warstwy - zewnętrzną i wewnętrzną. Grubość warstwy zewnętrznej wynosi 2200 km.
Charakterystyczne cechy zewnętrznej warstwy rdzenia to przewaga żelaza i niklu w składzie, w przeciwieństwie do związków żelaza i krzemu, z których głównie składa się płaszcz. Substancja w rdzeniu zewnętrznym jest w stanie ciekłym skupienia. Obrót planety powoduje ruch płynnej substancji jądra, dzięki czemu powstaje silne pole magnetyczne. Dlatego zewnętrzne jądro planety można nazwać generatorem pola magnetycznego planety, które odbija niebezpieczne rodzaje promieniowania kosmicznego, dzięki czemu na powierzchni Ziemi mogło powstać życie.
Rdzeń wewnętrzny
Wewnątrz powłoki z ciekłego metalu znajduje się stały rdzeń wewnętrzny, którego średnica sięga 2,5 tys. km. Obecnie nadal nie jest na pewno zbadany, a między naukowcami toczą się spory dotyczące zachodzących w nim procesów. Wynika to z trudności w pozyskaniu danych oraz możliwości wykorzystania jedynie pośrednich metod badawczych.
Wiadomo na pewno, że temperatura substancji w jądrze wewnętrznym wynosi co najmniej 6 tysięcy stopni, jednak mimo to jest ona w stanie stałym. Dzieje się tak za sprawą bardzo wysokiego ciśnienia, które zapobiega przechodzeniu substancji w stan ciekły – w rdzeniu wewnętrznym wynosi ono przypuszczalnie 3 mln atm. W takich warunkach może powstać szczególny stan skupienia - metalizacja, kiedy nawet takie pierwiastki jak gazy mogą nabrać właściwości metali i stać się stałymi i gęstymi.
Jeśli chodzi o skład chemiczny, w środowisku naukowym wciąż toczy się debata na temat tego, które pierwiastki składają się na rdzeń wewnętrzny. Niektórzy naukowcy sugerują, że głównymi składnikami są żelazo i nikiel, inni, że siarka, krzem i tlen również mogą być wśród składników.
Stosunek pierwiastków w różnych warstwach
Skład Ziemi jest bardzo zróżnicowany – zawiera prawie wszystkie elementy układu okresowego, ale ich zawartość w różnych warstwach nie jest jednolita. Skorupa ziemska ma więc najmniejszą gęstość, składa się więc z najlżejszych pierwiastków. To samociężkie pierwiastki znajdują się w jądrze w centrum planety, w wysokiej temperaturze i ciśnieniu, zapewniając proces rozpadu jądrowego. Ten stosunek kształtował się z biegiem czasu – zaraz po uformowaniu się planety jej skład był prawdopodobnie bardziej jednorodny.
Na lekcjach geografii uczniowie mogą zostać poproszeni o narysowanie struktury kuli ziemskiej. Aby poradzić sobie z tym zadaniem, musisz przestrzegać określonej sekwencji warstw (jest to opisane w artykule). Jeśli sekwencja zostanie zerwana lub jedna z warstw zostanie pominięta, praca zostanie wykonana nieprawidłowo. Możesz również zobaczyć kolejność warstw na zdjęciu przedstawionym w artykule.
