Строение Земли
Хотя мы живем на Земле и она у нас прямо под ногами, изучение ее внутреннего состава и строения оказалось делом нелегким. Глубинные скважины проникли в земную кору всего на каких-то 13-15 км.
Основные данные о строении Земли геофизики получают из сейсмограмм - записей колебаний земной поверхности, сделанных во время землетрясений на сейсмических станциях чувствительными приборами - сейсмографами.
Если бы Земля была однородным телом, то сейсмические волны распространялись бы прямолинейно и с одинаковой скоростью. Но изменение скорости и направления "сейсмических лучей" внутри земного шара свидетельствует о неоднородности недр нашей планеты. Тщательный анализ сейсмограмм приводит ученых к выводу, что Земля состоит из ряда концентрических оболочек, имеющих различную плотность и обладающих различными физическими и химическими свойствами. Самый верхний слой - земная кора, толщина которой под материками достигает 25-70 км, а под океанами - 4-10 км.
В континентальной коре можно выделить три слоя: осадочный, гранитный и базальтовый. Осадочные породы образовались путем осаждения различных мелких частиц в морях и океанах. В них встречаются остатки животных организмов, насекомых и растений, некогда населявших Землю. А так как в верхнем слое материковой коры кристаллических пород все же больше, чем осадочных, то обычно его называют гранитным.
В составе земной коры преобладают восемь химических элементов, которые составляют более 97% ее массы. Наиболее распространенный элемент - кислород - содержится в коре, конечно не в свободном виде, а в форме окислов с металлами и металлоидами. А если учесть, что Кислорода в этом "содружестве" добрая половина, то земная кора предстанет нашему воображению в виде сплошного кислородного "каркаса", в пустотах которого располагаются кремний, алюминий, железо и другие химические элементы.
Континентальная кора разделена глубокими трещинами на отдельные гигантские плиты или блоки. Ее самый нижний базальтовый слой состоит из пород, богатых магнием и железом, но бедных кремнекислотой.
Под океаном кора двухслойная и состоит из осадочных напластований и подстилающего базальтового слоя.
Под земной корой находится мантия (верхняя и нижняя), толщина которой около 2900 км. Как и кора, мантия в целом пребывает в твердом состоянии, и лишь в отдельных местах ее вещество расплавлено до состояния магмы. Из лавовых "хранилищ" магма по каналам устремляется наружу и через жерла вулканов извергается на поверхность Земли.
Центральная часть Земли, лежащая под мантией, называется ядром. Различают внешнее и внутреннее ядра. Граница между ними проходит где-то на глубине около 5150 км. Результаты сейсмического зондирования свидетельствуют однозначно: внешнее ядро находится в жидком, расплавленном состоянии.
На поверхности Земли плотность горных пород составляет 2,6 г/см3. По мере продвижения в недра земного шара плотность вещества увеличивается, а на границе нижней мантии с внешним ядром резко возрастает до 10,0. Плотность в центре Земли достигает 14,5 г/см3. Чем объяснить такое большое увеличение плотности?
По одной из теорий, ядро Земли состоит из железа с примесью серы и никеля, тогда как мантия - из окислов кремния, магния и железа. Однако не исключено, что наша планета однородна по своему составу, а различие в плотности между мантией и ядром обусловлено высоким давлением в ее недрах.
По данным современных исследований, давление в центре земного шара должно достигать 3,6 млн атмосфер; такому давлению соответствует температура 6600°С. В подобных физических условиях обычное вещество приобретает совершенно новые свойства - переходит в так называемую металлическую фазу. Сущность такого превращения состоит в том, что электронные оболочки атомов разрушаются и образуется плотная плазма, насыщенная свободными электронами и обладающая хорошей электропроводностью. По-видимому, кольцевые токи свободных электронов в земном ядре и порождают магнитное поле Земли.
Так благодаря геофизическим методам зондирования ученые смогли "высветлить" недра нашей планеты - получить своеобразную рентгенограмму Земли, а роль рентгеновских лучей исполнили сейсмические волны.
О.Н. Коротцев
