Усередині Землі температура сягає кількох тисяч градусів. Але завдяки внутрішній будові планети на її поверхні можливе життя. Які шари і як впливають на це?
Який вигляд має внутрішня будова Землі? Сучасна наука виділяє 4 основні компоненти внутрішньої структури планети: земна кора, мантія, зовнішнє і внутрішнє ядро. Ці шари зручно порівнювати з радіусом Землі, який становить 6371 км.
Земна кора
Зовнішня тверда оболонка, яка вкриває всю планету, – це земна кора. У ній містяться всі форми земного рельєфу: гори, рівнини, дно океану. У цьому шарі зародилося і розвивається життя.
Товщина земної кори коливається від 5 до 70 км від поверхні. Вона становить лише невелику частину планети – менше 1% від її маси і 5% об’єму. Складається земна кора з відносно цілісних блоків – літосферних плит, які перебувають у постійному русі відносно одна одної.
Відомі два типи земної кори – континентальна (материкова) та океанічна. На частку материкової частини припадає 79%, океанічної – 21%, бо цей вид кори значного тонший (5-10 км) і складається переважно з базальтових порід. Материкова кора має тришарову будову:
- Верхній шар складається з осадових порід.
- За ним іде гранітний шар.
- Нижче за всі розташований базальтовий.
За складом майже половина маси земної кори складається з кисню, 25% становить кремній. До складу кори включено 18 хімічних елементів, серед яких найпоширеніші алюміній, залізо, кальцій, натрій, калій, магній. Вивчає будову земної кори молода наука геохімія.
Температура земної кори сприятлива для життя. Але на глибині 20-30 км вона починає зростати в середньому на 3 °С кожні 100 км.
Земна кора – складова частина літосфери – особливого шару, до якого включають також перехідний шар і верхній в’язкий шар мантії. Літосфера становить лише 1% радіуса планети, але саме вона дає змогу існувати життю на ній. Літосфера вирізняється тектонічною активністю, у ній взаємодіють величезні плити земної поверхні, спричиняючи землетруси, виверження вулканів, горотворення. Активні вулкани розташовані по лініях глибинних розломів земної кори.
Мантія
Під земною корою міститься мантія – найтовстіший шар планети, що становить 70% її маси і 80% об’єму. Вона починається в середньому за 30 км від поверхні Землі і заглиблюється до 2900 км від поверхні.
Мантія складається із силікатних і оксидних порід із вмістом кремнезему до 45%, із кристалічних гірських порід, а також із рідкісних порід, які не зустрічаються в земній корі. В’язка структура мантії утворилася внаслідок часткового плавлення.
Температура у верхній частині мантії вже досягає 1000-1200 °С, підвищуючись до нижньої її межі до 4000 °С. У мантії спостерігається теплова конвекція: гарячіші речовини з нижніх шарів піднімаються до поверхні. Цей механізм стає причиною руху тектонічних плит земної поверхні, що спричиняють землетруси.
Верхній шар мантії дуже пластичний, повільно текучий. Під час виверження вулканів цей шар під тиском викидається у вигляді розпеченої магми, застигаючи в лаву. Виверження вулканів – доказ вогненних процесів у земних надрах. Вони дають деякі відомості про те, що відбувається глибоко всередині планети. Але сама мантія прекрасний термоізолятор: висока температура внутрішніх шарів Землі не спалює її поверхню.
Для безпосереднього дослідження шар мантії недоступний. Вивчати внутрішню будову Землі, як пише професор Володимир Філатов, стали тільки з кінця XIX століття, спочатку вимірюючи фізичні поля, потім за допомогою сейсмічних хвиль, що виникають під час землетрусів.
Найкоротший шлях до мантії від океанічного дна, де земна кора тонша. Сучасні бурові установки роблять надглибокі свердловини до 12 км, але буріння під товщею океану пов’язане з багатьма технічними труднощами.
Зовнішнє ядро
Ядро – найглибша частина Землі і найгарячіша. Складається воно з двох частин – зовнішнього рідкого і внутрішнього твердого ядра. Внутрішнє ядро ніби плаває в зовнішньому, між ними є деяка перехідна зона. Загальний радіус цієї сфери становить 3500 км, а маса – 30% маси планети.
Шар зовнішнього ядра починається на глибині 2900 км під поверхнею Землі, товщина його становить понад 2200 км. Складається зовнішнє ядро з розплавленого заліза (79%), нікелю (близько 5%), кремнію, сірки, кисню. Температура цього шару – від 4400 °С і підвищується до центру.
Із властивостями зовнішнього ядра пов’язане існування магнітного поля Землі. Воно виникло завдяки електропровідній рідині та вихровим струмам у ній, що генерують магнітне поле. Середня напруга магнітного поля всередині самого ядра в 50 разів сильніша, ніж на поверхні планети. Навколо Землі це поле поширюється на кілька тисяч кілометрів і створює захисний шар. Він захищає планету від сонячного вітру, який би міг випарувати води всіх океанів, зробити атмосферу гарячою і непридатною для життя.
Внутрішнє ядро
Внутрішнє ядро – серцевина Землі. Його радіус – 1300 км, що трохи менше за радіус Місяця (1737 км). Воно складається із заліза, нікелю, деяких легких матеріалів. Але ці речовини в центрі Землі перебувають у твердому стані через великий тиск (близько 3,8 млн бар). Те, що внутрішнє ядро тверде, було визначено тільки в 1930-ті роки завдяки сейсмограмам землетрусів.
Чи можна докопати до ядра Землі? На цьому шляху лежать непереборні труднощі. Найголовніша з них – висока температура ядра, що перевищує 6000 °С, що можна порівняти з температурою поверхні Сонця. Джерело такого жару – розпад радіоактивних елементів. Тому зразки ядра для вивчення недоступні, і відомо про нього дуже мало. Уся інформація здобута непрямим шляхом за допомогою геофізики та геохімії.
Цікавий факт надає журнал National Geographic: ядро Землі, виявляється, значно молодше самої планети. У момент її утворення (близько 4,5 млрд років тому) вона являла собою однорідну кулю з гарячої породи. Лише в процесі охолодження утворилося ядро та інші шари.
Навіщо потрібно вивчати внутрішню будову Землі? Сайт геології Geology Science пояснює, що вивчення структури планети допомагає зрозуміти природу низки явищ: землетрусів, вивержень вулканів, формування континентів і океанічних басейнів.
Вивчення внутрішньої будови Землі виявляється не менш складним, ніж дослідження далеких космічних світів. Це залишається однією з не розгаданих людиною таємниць.
