Море притягивает к себе наш взгляд, а земля - наши ноги.
љ Марк Леви
В предыдущей статье мы начали разбираться, почему Земля так похожа на луковицу. Все дело в ее многослойности и связующих эти слои луковичных соках. Интересно, наверное, быть пищей для ребятишек-планет, что на воспитании у Солнца, но стоит разобраться с ингредиентами этого лукового супа.
Земля - это планета земной группы (4 планеты в Солнечной системе - Меркурий, Венера, Земля и Марс, которые объединяет наличие твердой поверхности). Она крупнее всех остальных планет ее группы как по массе, так и по размерам, а также обладает наибольшей плотностью, поверхностной гравитацией и магнитным полем. И еще Земля - это единственная известная планета с активной тектоникой плит (земная кора состоит из стабильных участков коры, которые постоянно движутся друг относительно друга).
Внутренние слои Земли различны по химическим и физическим (реологическим) свойствам. В отличие от других планет земной группы, она имеет четкое различие между ядром внешним и ядром внутренним. Наружный слой Земли - кора - это твердая панировочная корочка из сухарей силикатов. От мантии ее отделяет граница с резким увеличением продольных сейсмических волн (волны, переносящие механическую энергию внутри горных систем). Она называется поверхностью Мохоровичича.
Твердая кора и вязкая верхняя часть мантии составляют литосферу. Под ней уютно расположился слой астеносферы - слой низкой вязкости, твердости и плотности.
На глубине 410-660 км происходят значительные изменения кристаллической структуры. Это - переходная зона, которая разделяет верхнюю и нижнюю мантии.
Под мантией расположено ядро. Его верхний слой - это расплавленное железо с примесями никеля, серы и кремния. Под ним же расположено внутреннее твердое ядро. Его радиус - 1220 км, радиус же жидкого внешнего ярда - 2250 км.
Как и всякая луковица Земля - это не идеальный шар. Она имеет форму сплюснутого эллипсоида - геоида. Расхождение эллипсоида с аппроксимирующим его эллипсоидом достигает 100 м. Средний диаметр планеты (ее вертикальная ось короче экваториальной) составляет 12742 км, а средняя окружность - 40000 км.
Земля вращается вокруг своей оси, что создает экваториальную выпуклость, поэтому экваториальный диаметр на 43 км больше, чем полюсной.
Земля - детка упитанная. Ее масса составляет 5,9736⋅1024 кг. Относительно химического состава Земли интересно то, что углерода - основы жизни - на планете всего 0,1% от общей массы элементов. Земная кора чуть более, чем на 43% состоит из кислорода. Наиболее распространенные породообразующие материалы состоят в основном из оксидов. Суммарное же содержание хлора, серы и фтора в породах обычно составляет менее 1 %.
Как уже упоминалось ранее, Земля - она как луковица: имеет слоистое строение. Это твердые силикатные оболочки (кора и крайне вязкая мантия) и металлическое ядро. Внешняя часть ядра такая жидкая, что является менее вязкой, чем мантия.
Земля не лишена внутренней теплоты. Она возникла, с одной стороны, из-за остаточного тепла от аккреции вещества из протопланетного диска и, с другой стороны, радиоактивным распадом (спонтанное изменения состава или внутреннего строения нестабильных атомных ядер путем испускания элементарных частиц гамма-квантов и/или ядерных фрагментов). Радиоактивным распадом обеспечивается большая часть земного тепла. В центре планеты температура поднимается до 6000 ̊ С (больше, чем на поверхности Солнца), но эти данные неточны. Давление там достигает 360 Гпа (3,6 млн атмосфер). Часть тепловой энергии ядра передается на поверхность посредством плюмов - горячих мантийный потоков, двигающихся от ядра Земли к ее поверхности независимо от мантийных течений. Плюмы обеспечивают появление горячих точек (явление магматизма в отдельных точках на внутренней части геологических плит), траппов (огромные излияния базальта на поверхность на больших территориях), рифтов (крупные геологические разломы в земной коре протяженностью сотни и тысячи км в виде узких глубоких котловин и оврагов с относительно крутыми склонами).
В процессе выработки тепла Земля его теряет. Среднее количество потерь тепла составляет 87 мВт/м², или 4,42⋅1013 Вт (глобальные теплопотери). Еще одним способом теплопотери является потеря тепла через литосферу, причем на дне океана, где кора значительно тоньше, чем на суше, теплопотеря происходит гораздо быстрее.
Верхняя часть мантии и хрустящая панировочная кора образуют литосферу. В строении литосферы очень важны подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы. Эти блоки литосферы - литосферные плиты - двигаются в пластилиновой (пластилиновой) астеносфере (слой верхней мантии). Она расположена под литосферой. Астеносфера взбудоражена и перегрета, как слишком горячая жидкость. Здесь происходит понижение скорости сейсмических волн, что свидетельствует об изменении пластичности пород. Для обозначения внешней оболочки литосферы используется ныне устаревший термин сиаль, происходящий от названия основных элементов горных пород: Si (лат. Silicium - кремний) и Al (лат. Aluminium - алюминий).
Хрустящая корочка Земли - это ее кора. Она отделена от мантии границей Мохоровичича (см. ранее). Кора делится на два вида - континентальную и океаническую. В первом случае ее толщина составляет 30-70 км, во втором же - до 6 км. Континентальная кора - это тоже часть луковицы с 3 слоями: осадочным чехлом, гранитном и базальтовым. Океаническая же кора сложена из кирпичиков осно́вного состава (магматическая вулканическая горная порода нормального ряда щелочности из семейства базальтов) плюс осадочного чехла. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Континенты имеют свойство разрушаться и перемещаться относительно друг друга, то собираясь в единый суперконтинент, то расходясь каждый в свой угол. Около 750 млн лет назад раскололась единая Родиния, затем, 600-540 млн лет назад, континеты снова объединились в Паннотию, затем снова разошлись с тем, чтобы 180 млн лет назад вновь объединиться в последний суперконтинент Пангею. Которая тоже сыграла в игру "Каравай-каравай, кого хочешь выбирай", т. е. распалась.
Кора под континентами имеет толщину 35-45 км, а в гористых местностях ее мощность достигает 70 км. Чем глубже, тем больше увеличивается количество оксидов магния и железа и уменьшается количество кремнозема. Эта тенденция в бо́льшей степени имеет место при переходе к верхней мантии (субстрату).
Верхний слой сухарей коры прерывист и состоит из осадочных и вулканических горных пород. Слои морщатся складками и смещаются по разрыву. А на щитах ничего не оседает. Ниже расположен очередной луковичный слой, а именно гранитный, состоящий из гнейсов и гранитов. Скорость продольных волн здесь - до 6,4 км/с. Под гранитным слоем находится слой базальтовый (6,4 - 7,6 км/с), сложенный из метаморфических горных пород, габбро и, собственно, базальтов. Между этими двумя слоями тоже есть пусть и условная, но граница, называемая поверхностью Конрада. В ней скорость прохождения сейсмических волн еще больше увеличивается - с 6 до 6,5 км/с.
Кора под океанами имеет толщину 6-10 км. Вы не поверите, но она тоже разделена на несколько слоев. Верхний слой состоит из донных осадков. Его толщина менее километра. Второй слой сложен из серпентинита, базальта и, вероятно, из прослоев осадков. Настоящее мраморное мясо! Скорость продольных сейсмических волн здесь составляет 4-6 км/с, а толщина - 1-2,5 км. И, наконец, нижний слой имеет в среднем толщину в 5 км и скорость прохождения сейсмических волн 6,4-7 км/с. Как мы видим, чем ближе к ядру, тем эта скорость выше.
На сегодня, дорогой читатель, мы завершаем раскладывание Земли на слои. Нужно же оставить что-то на следующий раз! Нас еще ждут мантия Земли, ее ядро, тектонические платформы и много чего интересного еще. Поэтому нам стоит устроить себе слои из простыней и одеял с тем, чтобы как следует отдохнуть перед следующей волной информации. До скорой встречи!