Что внутри нашей планеты
Гипотеза полой Земли: Кто живёт в недрах?
Версия о том, что наша планета не шар, а полая сфера, где под внешней поверхностью существует какая-то особая жизнь, на первый взгляд выглядит абсолютно фантастичной. Для большинства людей, выражаясь словами Антона Павловича Чехова, «этого не может быть, потому что этого не может быть никогда». Но так ли всё просто? Ведь гипотезу полой Земли разделяют многие авторитетные учёные.
Согласно законам физики
Противники данной теории ссылаются на общие космические закономерности: дескать, известно, что Земля образовалась 4,5 миллиарда лет назад из массы газа и пыли. То есть происходил процесс сжатия огромного газопылевого облака, и ни о какой внутренней полости речи как будто идти не может.
Но, оказывается, такой факт вполне объясним с научной точки зрения. После своего образования наша планета могла значительно приблизиться к Солнцу и под его воздействием нагреться до состояния лавы. Затем, в результате каких-то космических процессов, Земля вновь отдалилась от светила — и начала остывать. На поверхности планеты образовалась кора, под которой раскалённая материя превращалась в газ. А газы при нагревании расширяются.
В конце концов внутри планеты образовалось огромное полое пространство, после чего под воздействием колоссального давления произошёл выброс газа или его части — скорее всего, в районах Северного и Южного полюсов (из-за того, что Земля в этих местах как бы приплюснута, кора здесь намного тоньше, и газу легче было вырваться наружу).
И ещё один любопытный факт. Многие учёные полагают, что земная гравитация действует не от центра нашей планеты, а от её коры. А значит, изнутри земная кора тоже будет притягивать к себе. Таким образом, по её внутренней стороне теоретически можно ходить так же, как по внешней.
Получается, что теория полой Земли не противоречит законам физики!
Подземное солнце
О том, что внутри планеты может существовать особая жизнь, люди задумывались ещё в глубокой древности. Зга идея базировалась на многочисленных мифах и легендах о подземном мире, которые существовали почти у всех народов.
В одной из буддийских книг рассказано, что примерно 25 тысяч лет назад люди в поисках лучшей жизни добрались до места, которое мы определяем как Северный полюс. Там пришедшие обнаружили, что солнце всегда висит над головой, не поднимаясь и не опускаясь, и поняли, что попали внутрь Земли и она полая.
О подземном мире писал древнегреческий учёный Платон, утверждавший, что там может быть своё Солнце.
В 1692 году теорию полой Земли математически обосновал английский астроном Эдмунд Галлей. Незадолго до этого он вычислил периодичность появления кометы, названной его именем, — и захотел найти научное объяснение тому, что магнитное поле Земли постоянно изменяется. По расчётам учёного, наша планета имеет оболочку толщиной около 1000 километров. Под ней находятся полая сфера и ядро размером с Меркурий, которое обогревает внутреннюю часть Земли, где существует своя жизнь.
Галлей первым связал подземный мир с северными и полярными сияниями, предположив, что они вызваны выбросами газа из недр через тонкую кору на полюсах.
Часть Третьего рейха
Сторонниками теории полой Земли были известные исторические личности: французский философ и математик Рене Декарт (1596-1650), швейцарский математик Леонард Эйлер (1707-1783), русский и советский географ и писатель Владимир Обручев (1863-1956) и многие другие. В начале XX века её активно пропагандировал австрийский учёный Ганс Хёрбигер (1860-1931), которому удалось убедить в существовании подземного мира Адольфа Гитлера.
Известно, что уже после смерти Хёрбигера власти Германии проявили повышенный интерес к Антарктиде. В течение 1938-1939 годов туда были направлены две экспедиции.
Обследованная территория получила название Новая Швабия и считалась частью Третьего рейха. По некоторым данным, позднее здесь была оборудована секретная база, а для транспортировки грузов использовались подводные лодки из соединения «Конвой фюрера». Есть сведения, что нацисты искали вход в подземный мир — но удалось ли его найти, доподлинно неизвестно.
В конце войны подразделения советской контрразведки — Смерша — обнаружили в Берлине немецкие сверхсекретные карты некоторых частей полой Земли. Не исключено, что они показывали реальную местность — хотя могли носить предположительный характер.
Дневник адмирала
В 1946-1947 годах в Антарктиде работала американская экспедиция «Высокий прыжок» под командованием адмирала Ричарда Бёрда. В состав соединения входили 13 кораблей и несколько самолётов, общий состав участников — 4700 человек. Почти все документы ледового похода до сих пор засекречены.
По неофициальной информации, эскадра получила приказ обнаружить и уничтожить возможную базу нацистов. Но на подходе к Земле Королевы Мод корабли были атакованы странными летательными аппаратами в форме дисков. Бой длился 20 минут — после чего один из американских кораблей затонул, а 13 самолётов были уничтожены. Погибли 68 военнослужащих США. Экспедиция срочно вернулась на родину.
В 1957 году, после смерти адмирала Бёрда, был обнародован его дневник. Из него следует, что на следующий день после страшной атаки он лично вылетал на ледовую разведку — и летающие тарелки вынудили его самолёт приземлиться. После посадки к нему подошёл голубоглазый блондин и на ломаном английском языке потребовал прекратить экспедицию. По записям Бёрда, этот человек был немцем из тайной нацистской колонии в Антарктиде.
Американские журналисты выяснили, что 10 марта 1947 года Ричарда Бёрда принял президент США Гарри Трумэн. Несмотря на секретность встречи, прессе через много лет стало известно её содержание. Бёрд передал Трумэну документ, озаглавленный «Намерение о сотрудничестве». Под ним стояла подпись некоего М. Гартмана, представившегося отвечавшим в Новой Швабии за научные разработки и их практическое воплощение.
Чтобы продемонстрировать американцам стремление к сотрудничеству, Гартман передал им техническую документацию новейшего летательного аппарата.
Её вручили Бёрду во время встречи с таинственным голубоглазым блондином.
Косвенным доказательством правдивости данной версии служит тот факт, что именно после этой встречи в США произошёл настоящий прорыв в создании летательных аппаратов дискового типа — они неожиданно обрели прекрасную управляемость и способность совершать вертикальный взлёт.
Многие исследователи связывают подобные аппараты не только с техническими разработками нацистов — но в первую очередь с существованием неких обитателей полой Земли. Трудно предположить, что небольшие по размерам устройства, которые мы называем НЛО, прилетают из дальнего космоса. А вот версия, что они появляются из полости внутри Земли, выглядит гораздо более реальной.
В таком случае вполне вероятно, что нацистам удалось связаться с представителями обитающей под землёй цивилизации (не исключено, что когда-то переселившейся из другого уголка Вселенной) и получить от них технологии создания летающих тарелок.
Вход в иной мир
Казалось бы, дело за малым: нужно тщательно обследовать местность в районах Северного и Южного полюсов — к примеру, с помощью спутников. Ведь на снимках с них можно хорошо рассмотреть даже отдельные автомобили, что уж говорить об огромных входах в подземное пространство.
Но таких хороших спутниковых фотографий за редчайшим исключением не существует. Почему-то в моменты съёмки районы полюсов постоянно закрывают облака либо в кадре возникает совсем не тот объект, который фотографировали. Учёные объясняют это явление тем, что в этих местах электромагнитные волны искажаются.
По сути в открытом доступе есть лишь две чёткие фотографии Северного полюса, сделанные с помощью космического аппарата, — снимки, переданные американским спутником ESSA-7 в 1967 и 1968 годах. На них хорошо видно плоское пятно, диаметр которого, исходя из масштабов, должен составлять примерно 1600 миль. Форма объекта слишком правильна для природного образования. Исследователи считают, что это и есть вход в подземный мир.
Более того, в архиве NASA есть подобные снимки, сделанные возле полюсов Венеры! Значит, и эта планета может быть полой?
Фотографии неоднократно подвергались экспертизе — и были признаны подлинными.
Кроме того, на некоторых других снимках из космоса отчётливо видно, что полярное сияние в Арктике и Антарктике исходит от поверхности Земли, а не возникает над ней (согласно официальной научной версии свечения зарождаются на высотах от 90 до 1000 километров и опускаются к полюсам под воздействием магнитного поля Земли).
Кстати, в своё время знаменитый путешественник Фритьоф Нансен, описывая полярное сияние, также указывал, что его сполохи поднимались от горизонта и уходили вверх.
Можно предложить естественное объяснение, что они появились из-за выбросов подземной атмосферы. И значит, теория полых планет имеет право на существование. Ведь, как указывал нобелевский лауреат Нильс Бор, идея должна быть достаточно безумной, чтобы оказаться верной.
Что находится в центре Земли? Внутреннее строение планеты
Планета Земля хранит огромное количество тайн, особое место среди которых занимает загадка о ее внутреннем строении. Самые глубокие шахты, которые сумел создать человек, достигают в длину всего нескольких километров. Несмотря на то что проникнуть внутрь нашей планеты невозможно, ученые сумели составить приблизительную картину ее внутреннего строения.
Что происходит внутри нашей планеты?
Все то, что находится в центре Земли, должно быть в расплавленном и жидком состоянии. Однако в действительности этого не происходит, ведь на каждый 1 см 3 мантии с поверхности земной коры оказывается давление величиной в 13 тонн. Приблизительно таков вес КАМАЗа, груженного асфальтом. Ученые предполагают, что по этой причине мантия и ядро могут находиться в твердом состоянии.
Если бы нашу планету можно было разрезать на две половины, то слои, что находятся в центре Земли, были бы видны нам как несколько круговых слоев. Первый из них – это земная кора. Ее толщина составляет приблизительно от 20 до 50 км. Тип земной коры, называемый континентальным, состоит из гранита. В некоторых местах – например, таких, как Большой Каньон – вода смыла верхний слой земной коры, и гранитный слой стал доступен изучению и наблюдению. На дне океанов также расположена земная кора, однако ее толщина значительно меньше – всего лишь порядка 4,5 км. Состоит она не из гранита, а из базальта.
Мантия – слой, следующий за корой Земли
Если двигаться к центру нашей планеты, то за земной корой будет следовать мантия. Исследователи называют этот слой «наиболее мощным». Толщина мантии достигает 3000 км. Если бы сквозь мантию можно было прорыть туннель, то для того, чтобы проехать из одного его конца в другой на машине со скоростью 80 км./ час, понадобилось бы 36 часов. Однако на самом деле такое путешествие невозможно. Ведь мантия земли является местом, где господствуют огромные температуры и громадное давление. Предположительно, она состоит из свинца, магния и железа, а температура этого слоя достигает 2 тыс. о С. Никто и никогда в действительности не видел мантию – ведь даже эта гигантская температура, по мнению исследователей, увеличивается на 1 о С с продвижением вглубь на каждые 30 метров. Мантия получает большое количество тепла и от ядра, которое имеет даже более высокую температуру.
Ученые на протяжении всей истории развития геологии задавались вопросом о том, что находится в центре земли. Однако до сих пор знания об этой части нашей планеты нельзя назвать исчерпывающими. Достоверно известно, что верхние слои мантии состоят из скальной породы, которая носит название перидотит. В свою очередь, перидотит состоит из множества минералов – оливин, пироксен, а также известный всем ювелирам гранат, использующийся для изготовления украшений.
Центр планеты
Наконец, в самом центре Земли находится ядро. Оно расположено непосредственно под мантией. Его диаметр составляет приблизительно 6400 км. На первый взгляд, изолированное от тепла и солнца ядро Земли должно обладать очень низкой температурой. Однако эта область как раз является местом немыслимого жара. Здесь температура составляет от 2200 до 3300 o С. Ядро Земли – это жидкий, расплавленный металл с примесью серы и кислорода. Эта часть нашей планеты обладает огромной плотностью, ведь она наиболее стиснута всей массой верхних слоев.
Почему металлы, что находятся в центре Земли, имеют такую высокую температуру? Считается, что тепло сохраняется в ядре нашей планеты уже 4,6 млрд лет, с тех пор, как она была образована. Однако большая часть тепла, по мнению геологов, является результатом процессов радиоактивного распада внутри Земли.
Как исследуется структура Земли?
Как же ученым удалось обнаружить все то, что находится в центре Земли, составить представление о ее внутренней структуре? Ведь в действительности ни один прибор не может добраться до центра нашей планеты. Прежде всего, сделать выводы о внутреннем строении нашей планеты стало возможным благодаря изучению вулканических извержений. Из недр Земли во время извержений вырывается горячий газ, расплавленные металлы. Таким образом, ученые смогли понять, что находится в центре земли. Загадка о строении нашей планеты также была разгадана при помощи изучения сейсмической активности.
Изучение сейсмической активности
На глубине порядка 3 тыс. км. сейсмические волны двигаются не так, как на поверхности планеты. Одни могут резко менять направление своего движения, другие – внезапно исчезать. Наталкиваясь на различные по своей твердости образования, сейсмические волны меняют свой характер. При помощи чувствительной аппаратуры ученым удалось воссоздать предполагаемое внутреннее строение нашей планеты. Такие исследования стали возможными только благодаря научному прогрессу, развитию технологий. Когда-то давно человечество было склонно считать, что Земля находится в центре Вселенной, а также является плоской. Однако эти наивные предположения были давно опровергнуты. Сегодня человечество обладает всеми возможностями дальнейшего исследования нашей загадочной планеты, в том числе и ее внутреннего строения.
Откуда мы знаем, что находится в ядре Земли?
Люди заполнили Землю. Мы завоевывали земли, летали по воздуху, ныряли в глубины океана. Мы даже побывали на Луне. Но мы никогда не были в ядре планеты. Мы даже и близко к нему не подобрались. Центральная точка Земли находится в 6000 километрах внизу, и даже самая дальняя часть ядра находится в 3000 километрах под нашими ногами. Самая глубокая дыра, которую мы сделали на поверхности — это Кольская сверхглубокая скважина в России, да и то она уходит вглубь земли на жалкие 12,3 километра.
Все известные события на Земле происходят близко к поверхности. Лава, которая извергается из вулканов, сначала плавится на глубине нескольких сотен километров. Даже бриллианты, которым необходимо чрезвычайное тепло и давление для образования, рождаются в породах на глубине не более 500 километров.
Все, что ниже, окутано тайной. Кажется недостижимым. И все же мы знаем довольно много интересного о нашем ядре. У нас даже есть некоторое представление о том, как оно сформировалось миллиарды лет назад — и все без единого физического образца. Как же нам удалось узнать так много о ядре Земли?
Для начала нужно хорошо подумать о массе Земли, говорит Саймон Редферн из Кембриджского университета в Великобритании. Мы можем оценить массу Земли, наблюдая за эффектом гравитации планеты, который она оказывает на объекты на поверхности. Выяснилось, что масса Земли составляет 5,9 секстиллиона тонн: это 59 с двадцатью нулями.
Но на поверхности нет признаков такой массы.
«Плотность материала на поверхности Земли намного ниже, чем средняя плотность всей Земли, что говорит нам о том, что есть что-то более плотное, — говорит Редферн. — Это первое».
По существу, большая часть земной массы должна быть расположена по направлению к центру планеты. Следующим шагом будет выяснить, из каких тяжелых материалов состоит ядро. И оно состоит почти полностью из железа. 80% ядра — это железо, однако точную цифру еще придется выяснить.
Главным доказательством этого является огромное количество железа во Вселенной вокруг нас. Это один из десяти самых распространенных элементов в нашей галактике, который также часто встречается в метеоритах. При всем этом на поверхности Земли намного меньше железа, чем можно было бы ожидать. Согласно теории, когда Земли образовалась 4,5 миллиарда лет назад, много железа утекло вниз к ядру.
Там сосредоточена большая часть массы, а значит, и железо должно там быть. Железо также относительно плотный элемент при нормальных условиях, а под сильным давлением в ядре Земли оно будет еще плотнее. Железное ядро могло бы объяснить всю недостающую массу.
Но погодите. Как железо вообще там оказалось? Железо должно было каким-то образом притянуться — в буквальном смысле — к центру Земли. Но сейчас этого не происходит.
Большая часть остальной Земли состоит из горных пород — силикатов — и расплавленное железо с трудом через них проходит. Подобно тому, как вода на жирной поверхности образует капли, железо собирается в небольших резервуарах, отказываясь растекаться и разливаться.
Возможное решение было обнаружено в 2013 году Венди Мао из Стэнфордского университета и ее коллегами. Они задались вопросом, что происходит, когда железо и силикат подвергаются сильному давлению глубоко в земле.
Плотно сжимая оба вещества при помощи алмазов, ученым удалось протолкнуть расплавленное железо через силикат. «Это давление существенно изменяет свойства взаимодействия железа с силикатами, — говорит Мао. — При высоком давлении образуется «сеть плавления».
В этот момент вы можете спросить: откуда мы, собственно, знаем размер ядра? Почему ученые считают, что оно начинается в 3000 километрах? Ответ один: сейсмология.
Когда происходит землетрясение, оно посылает ударные волны по всей планете. Сейсмологи записывают эти колебания. Будто бы мы бьем по одной стороне планеты гигантским молотом и прислушиваемся к шуму на другой стороне.
«В 1960-х годах произошло землетрясение в Чили, которое дало нам огромное количество данных, — говорит Редферн. — Все сейсмические станции по всей Земле записывали толчки этого землетрясения».
В зависимости от маршрута этих колебаний, они проходят через разные участки Земли, и это влияет на то, какой «звук» они издают на другом конце.
В начале истории сейсмологии стало очевидно, что некоторые колебания пропали без вести. Эти «S-волны» ожидали увидеть на другом конце Земли после происхождения на одном, но не увидели. Причина этому простая. S-волны реверберируют через твердый материал и не могут проходить через жидкость.
Должно быть, они столкнулись с чем-то расплавленным в центре Земли. Составив карту путей S-волн, ученые пришли к выводу, что на глубине примерно 3000 километров породы становятся жидкими. Это также говорит о том, что все ядро расплавленное. Но у сейсмологов был и другой сюрприз в этой истории.
Идея Леман была подтверждена в 1970 году, когда более чувствительные сейсмографы показали, что P-волны действительно проходят через ядро и, в некоторых случаях, отражаются от него под некоторыми углами. Неудивительно, что в конце концов они оказываются на другой стороне планеты.
Конкурирующие страны узнавали о ядерном потенциале друг друга и параллельно с этим мы узнавали все больше и больше о ядре Земли. Сейсмология до сих пор используется для обнаружения ядерных взрывов сегодня.
Вопросов от этого не становится меньше, особенно на тему внутреннего ядра. К примеру, насколько оно горячее? Выяснить это оказалось не так-то просто, и ученые долгое время ломали голову, говорит Лидунка Вокадло из Университетского колледжа Лондона в Великобритании. Мы не можем засунуть туда термометр, поэтому единственный возможный вариант — это создать нужное давление в лабораторных условиях.
В 2013 году группа французских ученых произвели лучшую оценку на сегодняшний день. Они подвергли чистое железо давлению в половину того, что имеется в ядре, и отталкивались уже от этого. Температура плавления чистого железа в ядре составляет примерно 6230 градусов. Присутствие других материалов может немного снизить точку плавления, до 6000 градусов. Но это все равно горячее, чем на поверхности Солнца.
Будучи своего рода поджаренной картошкой в мундире, ядро Земли остается горячим, благодаря теплу, оставшемуся от образования планеты. Оно также извлекает тепло из трения, возникающего по мере движения плотных материалов, а также распада радиоактивных элементов. Остывает оно примерно на 100 градусов по Цельсию каждый миллиард лет.
Знать эту температуру полезно, поскольку она влияет на скорость прохождения колебаний через ядро. И это удобно, потому что в этих вибрациях есть что-то странное. P-волны проходят неожиданно медленно через внутреннее ядро — медленнее, чем если бы оно состояло из чистого железа.
«Скорости волн, которые сейсмологи измерили в землетрясениях, значительно ниже, чем показывает эксперимент или компьютерный расчет, — говорит Вокадло. — Никто пока не знает, почему так».
Очевидно, к железу примешивается другой материал. Возможно, никель. Но ученые посчитали, как сейсмические волны должны проходить через железо-никелевый сплав, и не смогли подогнать расчеты под наблюдения.
Вокадло и ее коллеги в настоящее время рассматривают возможность присутствия в ядре других элементов, например, серы и кремния. Пока никто не смог придумать теорию состава внутреннего ядра, которая удовлетворила бы всех. Проблема Золушки: туфелька никому не подходит. Вокадло пытается экспериментировать с материалами внутреннего ядра на компьютере. Она надеется найти комбинацию материалов, температур и давления, которые будут замедлять сейсмические волны на правильную величину.
«Если этот эффект реален, мы могли бы примирить результаты минеральной физики с результатами сейсмологии, — говорит Вокадло. — Люди пока не могут этого сделать».
Существует еще много загадок, связаных с ядром Земли, которые еще предстоит решить. Но не имея возможности погрузиться на эти невообразимые глубины, ученые совершают подвиг, выясняя, что находится в тысячах километров под нами. Скрытые процессы недр Земли чрезвычайно важно изучать. У Земли есть мощное магнитное поле, которое генерируется благодаря частично расплавленному ядру. Постоянное движение расплавленного ядра порождает электрический ток внутри планеты, и он, в свою очередь, генерирует магнитное поле, которое уходит далеко в космос.
Это магнитное поле защищает нас от вредного солнечного излучения. Не будь ядро Земли таким, каким оно является, не было бы магнитного поля, а мы бы серьезно от этого страдали. Вряд ли кто-нибудь из нас сможет увидеть ядро своими глазами, но хорошо просто знать, что оно там есть.
Что у Земли внутри? Внутреннее строение и состав нашей планеты
Радиус нашей планеты превышает 12 700 км, но самая глубокая скважина, которую человечеству удалось пробурить (Кольская сверхглубокая скважина), имеет глубину всего лишь в 12,2 км, то есть в тысячу раз меньше. Ученые имеют меньше информации о глубинах Земли, чем о дальнем космосе. Однако это не мешает им строить свои теории о ее строении. Из каких же слоев состоит Земля?
Методы исследования структуры Земли
Объем планеты можно посчитать, зная ее радиус. Её массу можно рассчитать на основе величины силы тяжести, орбите Земли и ее взаимодействии с другими небесными телами. Зная объем и массу, можно оценить и плотность земного шара, которая оказывается равной 5515 кг/куб. м. При этом средняя плотность вещества на поверхности планеты значительно ниже (3000 кг/куб. м), поэтому можно предполагать существенное увеличение этого показателя на больших глубинах.
Ученые при анализе структуры Земли опираются и на данные научных экспериментов, в ходе которых моделируются условия в центре планеты (высокое давление и плотность). Так, плотность железо при давлении в миллион атмосфер увеличивается в 1,3 раза за счет более плотного расположения атомов в кристаллической решетке.
Ещё одним источником информации о строении планеты является анализ сейсмических волн во время землетрясений. В 1909 году геофизик Мохоровичич обнаружил, что при неглубоких землетрясениях образуется не один, а несколько акустических сигналов, что позволило предположить существование резкой границы между корой и мантией, известной как поверхность Мохоровичича.
Во время извержений вулканов с глубин Земли на поверхность попадают ценные для исследования образцы материала. Наконец, даже исследования других планет земной группы (Меркурия, Венеры, Марса) помогают лучше понять процессы, проходящие в наших недрах, ведь эти планеты и Земля формировались в результате схожих процессов.
Общее строение Земли
Верхний слой планеты называют земной корой. Ее толщина варьируется от 5 до 35 км, причем под океанами она существенно тоньше. Существуют оценки, согласно которым ее толщина может доходить и до 70 км. Под ней располагается верхняя мантия, которая простирается до глубины 60 км. Нижняя же часть мантии доходит до отметки 2890 км. Отдельно геофизики выделяют слой, именуемый астеносферой (100-200 км).
Под мантией, располагается ядро. Его разделяют на внешнюю жидкую часть (до глубины 5150 км) и внутреннюю твердую.
Земная кора
Считается, что у Венеры и Марса (но не у Меркурия) также есть верхний слой коры, схожий с земным. Однако на Земле выделяют два вида коры: континентальный и океанический. Континентальная кора значительно более древняя, возраст ее пород может достигать миллиардов лет. Она состоит из трех слоев. Верхний образован горными породами, средний – гранитами и так называемыми гнейсами, а внизу располагаются гранулиты и подобные им породы.
Океаническая кора постоянно обновляется. Она образуется в центрах современных океанов в местах, которые называют срединно-океаническими хребтами. Перемещаясь оттуда в разных направлениях, она исчезает в зонах субдукции, растворяясь в мантии. Возраст океанической коры не превышает 140-150 миллионов лет. Также ее толщина значительно ниже и, по некоторым оценкам, составляет 5-10 км. Именно поэтому первая попытка пробурить земную кору была предпринята 1961-1966 г. в Тихом океане (проект «Мохол»).
Интересно, что большую часть земной коры образует незначительное количество элементов. Самыми распространенными из них являются:
На остальные элементы суммарно приходится примерно 1% вещества земной коры.
Мантия
Считается, что в некоторых местах мантия залегает на глубинах всего в 30 км, однако достичь ее до сих пор не удалось. Границу между мантией и корой называют поверхностью Мохоровичича. В ней фиксирует резкий рост скорости сейсмический волн, а также там должен происходить и такой же резкий рост плотности вещества.
Мантию разделяют на верхнюю и нижнюю. Граница между ними проходит на глубинах 410-670 км и носит название слой Голицына. В нем наблюдается структурная перестройка вещества мантии.
Мантия находится в жидком агрегатном состоянии, однако это не значит, что она похожа на воду. Она отличается огромной вязкостью, в квадриллион раз превышающую вязкости песка. На мантию, простирающуюся до глубины 2900 км, приходится примерно 80% объема земного шара. Также она отличается от земной коры химическим составом. Доля алюминия в ней ниже, а магния значительно выше. Основными элементами в ней являются:
В верхней мантии выделяют слой астеносферы, который более пластичен, чем остальная часть мантии. Также в нем ниже скорость распространения сейсмических волн и выше электропроводность. Именно в ней происходит перемещение литосферных плит земной коры, что порою вызывает землетрясения. По разным оценкам, астеносфера может начинаться на глубинах порядка 50 км и доходить до отметки 350 км.
Ядро Земли
Существование ядра было доказано ещё в 1897 г. Честь этого открытия принадлежит Иоганну Вихерту. Состоит ядро из двух слоев – жидкого внешнего и твердого внутреннего, однако в 2015 г. геолог Сяодунь Сун обосновал версию, что во внешнем ядре можно выделить третий слой.
Во внешнем ядре температура изменяется от 4400°С на глубине 2900 км до 6100°С на глубине 5150 км. В нем протекают вихревые электрические токи, что ведет к образованию у Земли магнитного поля, которое возникает из-за эффекта, известного как геодинамо.
Во внутреннем ядре давление может достигать 375 ГПа, поэтому находящееся там вещество просто не может стать жидкостью, несмотря на огромную температуру в 6400°. Эта часть структуры планеты возникла не сразу, а 2 млрд (по некоторым оценкам, только 500 млн) лет назад. Это связано с постепенным остыванием Земли. Со временем внутреннее ядро увеличивается в размерах.
Химический состав ядра сильно отличается от мантии. Порядка 85% его массы приходится на железо, 6% – на кремний, ещё 5% – на никель. Это примерные цифры, так как точный состав определить невероятно сложно. Возможно, что в ядре присутствует значительные доли серы, кислорода, углерода, фосфора и водорода.
Как образовалась столь сложная структура Земли?
Предполагается, что Земля образовалась из множества протопланет, которые из-за силы тяжести постепенно притягивались друг к другу. Сначала она была полностью жидкой. При этом в ней проходили характерные для жидкости процессы – более тяжелые элементы погружались глубже, а более легкие поднимались на поверхность. Так за примерно 10 млн лет образовалось железное ядро Земли. Существует версия, что раньше там находилось значительно больше радиоактивных металлов, но они распались со временем. После окончания активной фазы планетообразования Земля начала медленно остывать, в результате чего верхний слой отвердел, и образовалась земная кора.