От какво се състои Земята: вътрешна и външна структура. Вулкани и земетресения

Астрономите изучават космоса, получават информация за планетите и звездите, въпреки голямата им отдалеченост. В същото време на самата Земя има не по-малко загадки, отколкото във Вселената. И днес учените не знаят какво има вътре в нашата планета. Гледайки как лавата се излива по време на вулканично изригване, човек може да си помисли, че Земята също е разтопена вътре. Но не е.

Ядро.Централната част на земното кълбо се нарича ядро (фиг. 83). Радиусът му е около 3500 км. Учените смятат, че външната част на ядрото е в разтопено-течно състояние, а вътрешната е в твърдо състояние. Температурата в него достига +5 000 °C. От ядрото до повърхността на Земята температурата и налягането постепенно намаляват.

Мантия.Ядрото на Земята е покрито с мантия. Дебелината му е приблизително 2900 km. Мантията, подобно на ядрото, никога не е била виждана. Но се предполага, че колкото по-близо до центъра на Земята, толкова по-високо е налягането в нея, а температурата - от няколкостотин до -2500 ° C. Смята се, че мантията е твърда, но в същото време нажежена до червено.

Земната кора.Над мантията нашата планета е покрита с кора. Това е горният твърд слой на Земята. В сравнение с ядрото и мантията, земната кора е много тънка. Дебелината му е само 10-70 км. Но това е земната твърд, по която вървим, текат реки, градят се градове.

Земната кора е образувана от различни вещества. Състои се от минерали и скали. Някои от тях вече познавате (гранит, пясък, глина, торф и др.). Минералите и скалите се различават по цвят, твърдост, структура, точка на топене, разтворимост във вода и други свойства. Много от тях се използват широко от човека, например като гориво, в строителството, за производството на метали. материал от сайта

Гранит

Пясък

Торф

Горният слой на земната кора се вижда в отлагания по склоновете на планини, стръмни речни брегове и кариери (фиг. 84). А мините и сондажите, които се използват за добив на минерали, като нефт и газ, помагат да се надникне в дълбините на земната кора.

Съставът на дълбоките черупки на Земята продължава да бъде един от най-интригуващите въпроси на съвременната наука и въпреки това в началото на 20 век сеизмолозите Бено Гутенберг и Г. Джеферсън разработиха модел на вътрешната структура на нашата планета. , според който Земята се състои от следните слоеве:

ядро;
- мантия;
- Земната кора.

Съвременен поглед върху вътрешния строеж на планетата

В средата на миналия век, въз основа на най-новите сеизмологични данни по това време, учените стигнаха до извода, че дълбоките черупки имат по-сложна структура. В същото време сеизмолозите установиха, че земното ядро е разделено на вътрешно и външно, а мантията се състои от два слоя: горен и долен.

Външната обвивка на земята

Земната кора е не само най-горният, най-тънкият, но и най-добре проученият от всички слоеве.Нейната дебелина (дебелина) достига своя максимум под планините (около 70 km), а минимум - под водите на океаните (5 -10 km), средната дебелина на земната кора под равнините варира от 35 до 40 km. Преходът от земната кора към мантията се нарича граница на Мохорович или Мохо.

Заслужава да се отбележи също, че земната кора, заедно с горната част на мантията, образуват земната каменна обвивка - литосферата, чиято дебелина варира от 50 до 200 km.

След литосферата е астеносферата - омекотен течен слой с повишен вискозитет. В допълнение към всичко, именно този компонент на земната повърхност се нарича източник на вулканизъм, тъй като съдържа джобове от магма, която се излива в земната кора и на повърхността.

В науката е обичайно да се разграничават няколко вида земна кора

Континентален или континентален се простира в границите на континентите и шелфовете, състои се от базалт, гранит-гайс и седиментни слоеве. Преходът от гранитно-гайсовия слой към базалтовия слой се нарича граница на Конрад.

Океанът също се състои от три части: тежък базалт, слой от базалтова лава и плътни седиментни скали и слой от рохкави седиментни скали.

Субконтиненталната кора е преходен тип, разположена по периферията на вътрешните, а също и под островните дъги.

Субокеанската кора е подобна по структура на океанската и е особено добре развита в дълбоките части на моретата и на големите дълбочини на океанските ровове.

Средна геосфера

Мантията съставлява около 83% от общия обем на планетата, като заобикаля земното ядро от всички страни.От своя страна тя е разделена на два слоя: твърд (кристален) и мек (магма).

Дълбок слой на планетата Земя

Най-слабо проучен е. За него има много малко надеждна информация, с пълна увереност можем да кажем само, че диаметърът му е около 7 хиляди километра. Смята се, че съставът на земното ядро включва сплав от никел и желязо. Заслужава да се отбележи също, че външното ядро на планетата има голяма дебелина и е в течност, докато вътрешното е с по-малка дебелина и по-твърда консистенция. Така наречената граница на Гутенберг разделя земното ядро от мантията.

Земята в ранните етапи на формиране е била студено космическо тяло, съдържащо всички химични елементи, известни в природата. Атмосферата и хидросферата тогава не са съществували, повърхността на планетата е била напълно безжизнена. Но постепенно, поради гравитационните сили, енергията на разпада на радиоактивните елементи и лунните приливи, недрата на Земята започнаха да се затоплят. Когато температурата на недрата достигна нивото на топене на железни оксиди и други съединения, започнаха активни процеси на образуване на ядрото и основните черупки на планетата.

Общият процес на образуване на черупките на Земята, според хипотезата на академик А.П. Виноградов, беше зоната на топене в мантията, разположена около ядрото. В същото време огнеупорните и тежките елементи се спуснаха надолу, образувайки и разраствайки ядрото, докато нискотопимите и леките елементи се издигнаха нагоре, образувайки земната кора и литосферата.

По този начин Земята, както и другите планети, има черупкова структура. Чрез сеизмичния метод на изследване беше възможно да се установи вътрешната структура на Земята (от гръцки. разтърсване, трептене). Когато сеизмичните вълни (надлъжни и напречни) преминават през тялото на Земята, техните скорости на някои дълбоки нива се променят забележимо (и рязко), което показва промяна в свойствата на средата, преминавана от вълните. Съвременните представи за разпределението на плътността и налягането вътре в Земята са дадени в таблицата.

Таблица 3.1

Промяна в плътността и налягането с дълбочината на Земята

Дълбочина, км	Плътност, g / cm3	Налягане, милиони атм

Таблицата показва, че в центъра на Земята плътността достига 17,2 g/cm 3 и че се променя с особено рязък скок (от 5,7 до 9,4) на дълбочина 2900 km, а след това на дълбочина 5 хиляди km. Първият скок позволява да се отдели плътно ядро, а вторият ни позволява да разделим това ядро на външна (2900-5000 км) и вътрешна (от 5 хиляди км до центъра) части.

Таблица 3.2

Зависимост на скоростта на надлъжните и напречните вълни от дълбочината

Дълбочина, км	Скорост на надлъжната вълна, km/s	Скорост на срязващата вълна, km/s

60 (отгоре)

2900 (отгоре)
2900 (отдолу)
5100 (отгоре)
5100 (отдолу)

Както може да се види от таблица 3.2, по същество има две резки прекъсвания на скоростта: на дълбочина 60 km и на дълбочина 2900 km. С други думи, земната кора и вътрешното ядро са ясно разделени. В междинния пояс между тях, както и вътре в ядрото, има само промяна в скоростта на нарастване на скоростите. Вижда се също, че Земята до дълбочина 2900 км е в твърдо състояние, т.к напречните еластични вълни (вълни на срязване) свободно преминават през тази дебелина, която сама може да възникне и да се разпространява в твърда среда. Не се наблюдава преминаване на напречни вълни през ядрото, което дава основание да се смята, че е течно. Последните изчисления обаче показват, че модулът на срязване в ядрото е малък, но все още не е равен на нула (както е типично за течност) и следователно ядрото на Земята е по-близо до твърдо, отколкото до течно състояние. Разбира се, в този случай понятията "твърдо" и "течно" не могат да бъдат идентифицирани с подобни понятия, приложени към състоянията на агрегация на материята на земната повърхност: вътре в Земята преобладават високи температури и огромно налягане.

Така във вътрешната структура на Земята се разграничават земната кора, мантията и ядрото.

земната кора- първата обвивка на твърдото тяло на Земята, има дебелина 30-40 km. По обем той е 1,2% от обема на Земята, по маса - 0,4%, средната плътност е 2,7 g / cm 3. Състои се предимно от гранити; седиментните скали в него са с подчинено значение. Гранитната обвивка, в която силицият и алуминият играят огромна роля, се нарича "сиалик" ("сиал"). Земната кора е отделена от мантията чрез сеизмичен участък, наречен Мохо граница, на името на сръбския геофизик А. Мохоровичич (1857-1936), открил този „сеизмичен разрез“. Тази граница е ясна и се наблюдава навсякъде по Земята на дълбочини от 5 до 90 км. Разрезът на Мохо не е просто граница между скали от различни видове, но е равнина на фазов преход между мантийни еклогити и габро и базалти от кората. При преминаване от мантията към кората налягането пада толкова много, че габрото се превръща в базалти (силиций, алуминий + магнезий - "сима" - силиций + магнезий). Преходът е придружен от увеличаване на обема с 15% и съответно намаляване на плътността. Повърхността на Мохо се счита за долната граница на земната кора. Важна особеност на тази повърхност е, че в общи линии тя е като огледален образ на релефа на земната повърхност: тя е по-висока под океаните, по-ниска под континенталните равнини, по-ниска от всичко под най-високите планини (това са така наречените планински корени).

Има четири вида земна кора, те съответстват на четирите най-големи форми на земната повърхност. Първият тип се нарича континент,дебелината му е 30-40 km, под младите планини се увеличава до 80 km. Този тип земна кора съответства на релефа на континенталните издатини (включително подводната граница на континента). Най-често срещаното му разделяне на три слоя: седиментен, гранитен и базалтов. Седиментен слой, с дебелина до 15-20 км, сложен слоести седименти(преобладават глини и шисти, широко са застъпени песъчливи, карбонатни и вулканични скали). гранитен слой(дебелина 10-15 km) се състои от метаморфни и магмени киселинни скали със съдържание на силициев диоксид над 65%, сходни по свойства с гранита; най-разпространени са гнайси, гранодиорити и диорити, гранити, кристални шисти). Долният слой, най-плътният, с дебелина 15-35 km, се нарича базалтзаради приликата им с базалтите. Средната плътност на континенталната кора е 2,7 g/cm3. Между гранитните и базалтовите слоеве се намира границата на Конрад, кръстена на австрийския геофизик, който я открива. Имената на слоевете - гранит и базалт - са условни, дадени са според скоростите на сеизмичните вълни. Съвременното наименование на слоевете е малко по-различно (E.V. Khain, M.G. Lomize): вторият слой се нарича гранито-метаморфен, защото. в него почти няма гранити, изграден е от гнайси и кристалинни шисти. Третият слой е гранулитно-базитов, образуван е от силно метаморфозирани скали.

Вторият тип земна кора - преходен или геосинклинален -съответства на преходни зони (геосинклинали). Преходните зони са разположени край източните брегове на Евразийския континент, край източните и западните брегове на Северна и Южна Америка. Те имат следната класическа структура: басейн на периферното море, островни дъги и дълбоководен ров. Под басейните на моретата и дълбоководните ровове няма гранитен слой, земната кора се състои от седиментен слой с повишена дебелина и базалт. Гранитният слой се появява само в островните дъги. Средната дебелина на геосинклиналния тип земна кора е 15-30 км.

Третият вид е океанскиземната кора, съответства на дъното на океана, дебелината на кората е 5-10 km. Има двуслоен строеж: първият слой е седиментен, образуван от глинесто-силикатно-карбонатни скали; вторият слой се състои от пълнокристални магмени скали с основен състав (габро). Между седиментните и базалтовите слоеве се разграничава междинен слой, състоящ се от базалтови лави с междинни слоеве от седиментни скали. Затова понякога се говори за трислойната структура на океанската кора.

Четвъртият тип рифтогененземната кора, характерен е за средноокеанските хребети, дебелината му е 1,5-2 км. В средноокеанските хребети мантийните скали се доближават до повърхността. Дебелината на седиментния слой е 1-2 km, базалтовият слой в рифтовите долини се вклинява.

Има понятия "земна кора" и "литосфера". Литосферата е каменната обвивка на Земята, образувана от земната кора и част от горната мантия. Дебелината му е 150-200 km, ограничена е от астеносферата. Само горната част на литосферата се нарича земна кора.

Мантияпо обем е 83% от обема на Земята и 68% от нейната маса. Плътността на веществото нараства до 5,7 g/cm 3 . На границата с ядрото температурата се повишава до 3800 0 С, налягането - до 1,4 х 10 11 Ра. Горната мантия се разграничава до дълбочина 900 km, а долната мантия до дълбочина 2900 km. В горната мантия на дълбочина 150–200 км има астеносферен слой. Астеносфера(гръцки asthenes - слаб) - слой с намалена твърдост и здравина в горната мантия на Земята. Астеносферата е основният източник на магма; тя съдържа центрове за вулканично хранене и движение на литосферни плочи.

Ядрозаема 16% от обема и 31% от масата на планетата. Температурата в него достига 5000 0 C, налягането - 37 x 10 11 Pa, плътността - 16 g / cm 3. Ядрото е разделено на външно (до дълбочина 5100 km) и вътрешно. Външното ядро е разтопено, състои се от желязо или метализирани силикати, вътрешното ядро е твърдо, желязо-никел.

Масата на небесното тяло зависи от плътността на материята, масата определя размера на Земята и силата на гравитацията. Нашата планета има достатъчен размер и гравитация, тя е запазила хидросферата и атмосферата. Метализирането на материята се случва в ядрото на Земята, причинявайки образуването на електрически токове и магнитосферата.

Структурата на черупката на Земята. Агрегатно състояние (плътност, налягане, температура), химичен състав, движение на сеизмичните вълни във вътрешните части на Земята. Земен магнетизъм. Източници на вътрешна енергия на планетата. Възраст на Земята. Геохронология.

Земята, подобно на другите планети, има черупкова структура. Когато сеизмичните вълни (надлъжни и напречни) преминават през тялото на Земята, техните скорости на някои дълбоки нива се променят забележимо (и рязко), което показва промяна в свойствата на средата, преминавана от вълните. Съвременните представи за разпределението на плътността и налягането вътре в Земята са дадени в таблицата.

Промяна в плътността и налягането с дълбочината на Земята

(С. В. Калесник, 1955 г.)

Дълбочина, км	Плътност, g / cm3	Налягане, милиони атм

Зависимост на скоростта на надлъжните и напречните вълни от дълбочината

Дълбочина, км	Скорост на надлъжната вълна, km/s	Скорост на срязващата вълна, km/s

60 (отгоре)
60 (отдолу)
2900 (отгоре)
2900 (отдолу)
5100 (отгоре)
5100 (отдолу)

Така по същество има две резки прекъсвания на скоростите: на дълбочина 60 км и на дълбочина 2900 км. С други думи, земната кора и вътрешното ядро са ясно разделени. В междинния пояс между тях, както и вътре в ядрото, има само промяна в скоростта на нарастване на скоростите. Вижда се също, че Земята до дълбочина 2900 км е в твърдо състояние, т.к напречните еластични вълни (вълни на срязване) свободно преминават през тази дебелина, която сама може да възникне и да се разпространява в твърда среда. Не се наблюдава преминаване на напречни вълни през ядрото, което дава основание да се смята, че е течно. Последните изчисления обаче показват, че модулът на срязване в ядрото е малък, но все още не е равен на нула (както е типично за течност) и следователно ядрото на Земята е по-близо до твърдо, отколкото до течно състояние. Разбира се, в този случай понятията "твърдо" и "течно" не могат да бъдат идентифицирани с подобни понятия, приложени към състоянията на агрегация на материята на земната повърхност: вътре в Земята преобладават високи температури и огромно налягане.

Така във вътрешната структура на Земята се разграничават земната кора, мантията и ядрото.

земната кора - първата обвивка на твърдото тяло на Земята, има дебелина 30-40 km. По обем той е 1,2% от обема на Земята, по маса - 0,4%, средната плътност е 2,7 g / cm 3. Състои се предимно от гранити; седиментните скали в него са с подчинено значение. Гранитната обвивка, в която силицият и алуминият играят огромна роля, се нарича "сиалик" ("сиал"). Земната кора е отделена от мантията чрез сеизмичен участък, наречен Мохо граница, от името на сръбския геофизик А. Мохоровичич (1857-1936), открил този „сеизмичен разрез“. Тази граница е ясна и се наблюдава навсякъде по Земята на дълбочини от 5 до 90 км. Разрезът на Мохо не е просто граница между скали от различни видове, но е равнина на фазов преход между мантийни еклогити и габро и базалти от кората. При преминаване от мантията към кората налягането пада толкова много, че габрото се превръща в базалти (силиций, алуминий + магнезий - "сима" - силиций + магнезий). Преходът е придружен от увеличаване на обема с 15% и съответно намаляване на плътността. Повърхността на Мохо се счита за долната граница на земната кора. Важна особеност на тази повърхност е, че в общи линии тя е като огледален образ на релефа на земната повърхност: тя е по-висока под океаните, по-ниска под континенталните равнини, по-ниска от всичко под най-високите планини (това са така наречените планински корени).

Има понятия "земна кора" и "литосфера". Литосфера- каменната обвивка на Земята, образувана от земната кора и част от горната мантия. Дебелината му е 150-200 km, ограничена е от астеносферата. Само горната част на литосферата се нарича земна кора.

Мантия по обем е 83% от обема на Земята и 68% от нейната маса. Плътността на веществото нараства до 5,7 g/cm 3 . На границата с ядрото температурата се повишава до 3800 0 С, налягането - до 1,4 х 10 11 Ра. Горната мантия се разграничава до дълбочина 900 km, а долната мантия до дълбочина 2900 km. В горната мантия на дълбочина 150–200 км има астеносферен слой. Астеносфера(гръцки asthenes - слаб) - слой с намалена твърдост и здравина в горната мантия на Земята. Астеносферата е основният източник на магма; тя съдържа центрове за вулканично хранене и движение на литосферни плочи.

Ядро заема 16% от обема и 31% от масата на планетата. Температурата в него достига 5000 0 C, налягането - 37 x 10 11 Pa, плътността - 16 g / cm 3. Ядрото е разделено на външно, до дълбочина 5100 км, и вътрешно. Външното ядро е разтопено, състои се от желязо или метализирани силикати, вътрешното ядро е твърдо, желязо-никел.

Около Земята има различни полета, като най-значимото влияние върху GO е гравитационното и магнитното.

Гравитационно поле на Земята това е гравитационното поле. Гравитацията е резултантната сила между силата на гравитацията и центробежната сила, генерирана от въртенето на Земята. Центробежната сила достига своя максимум на екватора, но и тук тя е малка и възлиза на 1/288 от силата на гравитацията. Силата на гравитацията на земята зависи главно от силата на привличане, която се влияе от разпределението на масите вътре в земята и на повърхността. Силата на гравитацията действа навсякъде по земята и е насочена по отвес към повърхността на геоида. Интензитетът на гравитационното поле намалява равномерно от полюсите към екватора (центробежната сила е по-голяма на екватора), от повърхността нагоре (на височина 36 000 км е нула) и от повърхността надолу (в центъра на Земята, гравитацията е нула).

нормално гравитационно полеЗемята се нарича такава, която Земята би имала, ако имаше формата на елипсоид с равномерно разпределение на масите. Интензитетът на реалното поле в дадена точка се различава от нормалното и възниква аномалия на гравитационното поле. Аномалиите могат да бъдат положителни и отрицателни: планинските вериги създават допълнителна маса и трябва да причинят положителни аномалии, океанските депресии, напротив, отрицателни. Но всъщност земната кора е в изостатично равновесие.

изостазия (от гръцки isostasios - равен по тегло) - уравновесяване на твърдата, относително лека земна кора с по-тежка горна мантия. Теорията за равновесието е представена през 1855 г. от английския учен G.B. Ефирен. Поради изостазия, излишъкът от маси над теоретичното ниво на равновесие съответства на липсата им отдолу. Това се изразява в това, че на определена дълбочина (100-150 км) в астеносферния слой веществото се влива в онези места, където на повърхността има липса на маса. Само под младите планини, където компенсацията все още не е извършена напълно, се наблюдават слаби положителни аномалии. Балансът обаче непрекъснато се нарушава: в океаните се отлагат утайки и под тежестта им дъното на океаните провисва. От друга страна, планините се разрушават, височината им намалява, което означава, че намалява и масата им.

Гравитацията създава фигурата на Земята, тя е една от водещите ендогенни сили. Благодарение на него падат атмосферни валежи, текат реки, образуват се хоризонти на подпочвените води и се наблюдават склонови процеси. Гравитацията отчита максималната височина на планините; смята се, че на нашата Земя не може да има планини по-високи от 9 км. Гравитацията държи газовата и водната обвивки на планетата. Само най-леките молекули, водород и хелий, напускат атмосферата на планетата. Налягането на масите на материята, което се осъществява в процеса на гравитационна диференциация в долната мантия, заедно с радиоактивния разпад, генерира топлинна енергия - източник на вътрешни (ендогенни) процеси, които възстановяват литосферата.

Топлинният режим на повърхностния слой на земната кора (средно до 30 m) има температура, определяна от слънчевата топлина. то хелиометричен слойизпитват сезонни температурни колебания. Отдолу има още по-тънък хоризонт с постоянна температура (около 20 m), съответстващ на средната годишна температура на мястото на наблюдение. Под постоянния слой температурата се повишава с дълбочина геотермален слой. Да се определи количествено величината на това увеличение в две взаимно свързани понятия. Промяната в температурата, когато навлезете по-дълбоко в земята със 100 метра, се нарича геотермален градиент(варира от 0,1 до 0,01 0 C/m и зависи от състава на скалите, условията на тяхното възникване), и разстоянието по отвеса, което трябва да се задълбочи, за да се получи повишаване на температурата с 1 0, е наречен геотермален етап(варира от 10 до 100 m / 0 С).

Земен магнетизъм - свойство на Земята, което определя наличието на магнитно поле около нея, причинено от процеси, протичащи на границата ядро-мантия. За първи път човечеството научи, че Земята е магнит благодарение на трудовете на У. Гилбърт.

Магнитосфера - област от околоземното пространство, изпълнена със заредени частици, движещи се в магнитното поле на Земята. Тя е отделена от междупланетното пространство чрез магнитопауза. Това е външната граница на магнитосферата.

Образуването на магнитно поле се основава на вътрешни и външни причини. Постоянно магнитно поле се образува поради електрически токове, възникващи във външното ядро на планетата. Слънчевите корпускулярни потоци образуват променливо магнитно поле на Земята. Визуално представяне на състоянието на магнитното поле на Земята се осигурява от магнитни карти. Магнитните карти се съставят за петгодишен период - магнитната епоха.

Земята би имала нормално магнитно поле, ако беше еднакво магнетизирана топка. Земята в първо приближение е магнитен дипол - това е пръчка, чиито краища имат противоположни магнитни полюси. Наричат се местата на пресичане на магнитната ос на дипола със земната повърхност геомагнитни полюси. Геомагнитните полюси не съвпадат с географските и се движат бавно със скорост 7-8 км/год. Отклоненията на реалното магнитно поле от нормалното (теоретично изчислено) се наричат магнитни аномалии. Те могат да бъдат глобални (източносибирски овал), регионални (KMA) и локални, свързани с близко поява на магнитни скали до повърхността.

Магнитното поле се характеризира с три величини: магнитна деклинация, магнитна инклинация и интензитет. Магнитна деклинация- ъгълът между географския меридиан и посоката на магнитната стрелка. Деклинацията е изток (+), ако северният край на стрелката на компаса се отклонява на изток от географския, и запад (-), когато стрелката се отклонява на запад. Магнитен наклон- ъгълът между хоризонталната равнина и посоката на магнитната стрелка, окачена на хоризонталната ос. Наклонът е положителен, когато северният край на стрелката сочи надолу, и отрицателен, когато северният край сочи нагоре. Магнитният наклон варира от 0 до 90 0 . Характеризира се силата на магнитното поле напрежение.Силата на магнитното поле е малка на екватора 20-28 A/m, на полюса - 48-56 A/m.

Магнитосферата има форма на сълза. От страната, обърната към Слънцето, радиусът му е равен на 10 радиуса на Земята, от нощната страна под въздействието на "слънчевия вятър" той се увеличава до 100 радиуса. Формата се дължи на влиянието на слънчевия вятър, който, блъскайки се в магнитосферата на Земята, я обикаля. Заредените частици, достигайки магнитосферата, започват да се движат по линиите на магнитното поле и се образуват радиационни пояси.Вътрешният радиационен пояс се състои от протони и има максимална концентрация на височина 3500 km над екватора. Външният пояс се формира от електрони и се простира до 10 радиуса. На магнитните полюси височината на радиационните пояси намалява, тук възникват области, в които заредени частици нахлуват в атмосферата, йонизирайки атмосферните газове и причинявайки полярни сияния.

Географското значение на магнитосферата е много голямо: тя защитава Земята от корпускулярното слънчево и космическо лъчение. Търсенето на минерали е свързано с магнитни аномалии. Магнитните силови линии помагат на туристите и корабите да се ориентират в космоса.

Възраст на Земята. Геохронология.

Земята е възникнала като студено тяло от колекция от твърди частици и тела като астероиди. Сред частиците имаше и радиоактивни. Веднъж попаднали в Земята, те се разлагат там с отделянето на топлина. Докато размерът на Земята беше малък, топлината лесно излизаше в междупланетното пространство. Но с увеличаването на обема на Земята производството на радиоактивна топлина започна да надвишава изтичането й, тя се натрупваше и нагряваше недрата на планетата, привеждайки ги в омекотена. Пластмасовото състояние, което отвори възможностите за гравитационна диференциация на материята- изплуване на по-леките минерални маси на повърхността и постепенно спускане на по-тежките - към центъра. Интензивността на диференциацията избледня с дълбочината, т.к в същата посока, поради увеличаването на налягането, вискозитетът на веществото се увеличи. Ядрото на Земята не беше уловено от диференциация и запази първоначалния си силикатен състав. Но той рязко се кондензира поради най-високото налягане, което надвишава милион атмосфери.

Възрастта на Земята се установява по радиоактивен метод, той може да се прилага само за скали, съдържащи радиоактивни елементи. Ако приемем, че целият аргон на Земята е продукт на разпадане на калий-49, тогава възрастта на Земята ще бъде най-малко 4 милиарда години. О.Ю. Шмит дава още по-висока цифра - 7,6 милиарда години. В И. Баранов взе съотношението между съвременните количества уран-238 и актинуран (уран-235) в скалите и минералите, за да изчисли възрастта на Земята и получи възрастта на урана (веществото, от което по-късно е възникнала планетата) 5-7 милиарда години.

Така възрастта на Земята се определя в диапазона 4-6 милиарда години. Досега историята на развитието на земната повърхност може да бъде директно възстановена в общи линии само като се започне от онези времена, от които са оцелели най-старите скали, тоест приблизително 3–3,5 милиарда години (Калесник С.В.).

Историята на земята обикновено се разделя на две еон: криптозоик(скрит и живот: няма останки от скелетна фауна) и фанерозой(изрично и живот) . Криптозойката включва две ера: архей и протерозой.Фанерозойът обхваща последните 570 милиона години; палеозойска, мезозойска и кайнозойска ери,които от своя страна се делят на периоди.Често целият период до фанерозоя се нарича докамбрий(Камбрий - първият период от палеозойската ера).

Периоди от палеозойската ера:

Периоди от мезозойската ера:

Периоди от кайнозойската ера:

Палеоген (епохи - палеоцен, еоцен, олигоцен)

Неоген (епохи - миоцен, плиоцен)

Кватернер (епохи – плейстоцен и холоцен).

Изводи:

1. В основата на всички прояви на вътрешния живот на Земята са трансформациите на топлинната енергия.

2. В земната кора температурата нараства с отдалечаване от повърхността (геотермален градиент).

3. Топлината на Земята има своя източник в разпадането на радиоактивни елементи.

4. Плътността на материята на Земята нараства с дълбочина от 2,7 на повърхността до 17,2 в централните части. Налягането в центъра на Земята достига 3 милиона атм. Плътността нараства рязко на дълбочини от 60 и 2900 km. Оттук и заключението - Земята се състои от концентрични обвивки, затварящи се една друга.

5. Земната кора е съставена главно от скали като гранити, които са подложени от скали като базалти. Възрастта на земята се определя на 4-6 милиарда години.

Структурата на земята. Процесите, протичащи в дълбините на Земята, влияят върху образуването на скали, земетресения и вулканични изригвания, бавни колебания на земната повърхност и морското дъно и други явления, които трансформират географската обвивка. Следователно, когато се изучава физическата география, е необходимо да се знае структурата на Земята и природата на нейните вътрешни слоеве.

Със съвременните технически средства не можем директно да наблюдаваме и изучаваме дълбоките слоеве на Земята. Най-дълбокият сондаж на Земята не достига 8 км.Има сондажни проекти до 10-15 бр км.По-дълбоките слоеве се изследват с косвени геофизични методи, въз основа на които могат да се изграждат само повече или по-малко вероятни хипотези. Геофизичните методи се основават на изследването на еластичните трептения и физическите полета на Земята.

Най-важен е сеизмичният метод, който въз основа на скоростта на разпространение в Земята на еластични вълни, причинени от земетресение или изкуствени експлозии, позволява да се съди за еластичните свойства на веществото, разположено на определена дълбочина, и косвено за други свойства на веществото. Сеизмичният метод се основава на следното.

От мястото на механичния удар се излъчват компресионни вълни (надлъжни) и срязващи вълни (напречни). Последните не се срещат в течности и газове. Сеизмичните вълни преминават през дълбините на земята и, срещайки по пътя си среда с различни физични свойства, се пречупват и променят скоростта си на разпространение. Посоката и скоростта на разпространение на сеизмичните вълни се регистрират от уреди - сеизмографи. Въз основа на множество измервания е установено, че скоростта на разпространение на сеизмичните вълни се променя рязко на определени дълбочини. Това се дължи преди всичко на рязката промяна в плътността на слоевете на Земята.

От това можем да направим важен извод, че Земята има концентрична структура. Дълбочините на рязка промяна на скоростта на вълната се наричат сеизмични зони на участъка от първи ред.Първата зона на разделяне, наречена зона на Мохоровичич, се намира в средата

дълбочина 33 км,вторият - на средна дълбочина 2900 км.Тези зони разделят Земята на три основни слоя: кора, мантия и ядро(фиг. 6). Дълбочините, при които скоростите на сеизмичните вълни се променят по-малко драматично, се наричат сеизмични зони от участък от втори порядък.Те делят мантията на горна и долна, а ядрото на външна и вътрешна.

Кората е горната твърда каменна обвивка на Земята. Скалите, които изграждат кората, включват всички химични елементи от периодичната таблица. Повечето от елементите обаче се съдържат в незначителни количества. Основните елементи на кората са: O, Si, А1, от останалите преобладават Fe, ок, Na, К и мг.

Сеизмичните вълни и гравитационните данни показват промяна във физическите свойства на скалите с дълбочина и хетерогенността на структурата на кората, което се отразява в планетарната топография на земната повърхност. Според физичните свойства кората се разделя на три слоя: седиментен, гранит и базалт.Според дебелината и структурата се разграничават два основни типа кора: континентална и океанска; в междинната ивица между тях кората е от преходен тип. Континенталната кора има средна дебелина 35 км.Под древните равнини дебелината му е 30 км,в планинските страни дебелината му варира от 40 до 80 кмв зависимост от произхода и древността на планините. Дебелината на океанската кора е средно 5 км.

Континенталната кора се състои от три слоя: седиментен с дебелина 0-15 км,гранит средна мощност 10 кми базалт със средна дебелина 20 км.Океанската кора се състои от два слоя: седиментен слой по-малко от 1 кми базалт с капацитет 4-5 бр км(фиг. 7). Гранитният слой се състои главно от гранит и други така наречени киселинни скали, базалтовият слой се състои от базалт и други така наречени основни скали (виж геоморфология). Плътност

кората се увеличава с дълбочина от 2,7 до 3,5 g/cm 3 . Температурата в горния слой на Земята се повишава с дълбочина средно с 3° на всеки 100 м. Земната кора постепенно се разтопи от веществото на мантията в процеса на дългосрочната му физикохимична и гравитационна диференциация. В същото време се открояват гранитните и базалтовите слоеве на земната кора, докато седиментният слой възниква по-късно в резултат на тяхното разрушаване. Възрастта на земната кора в различните й части не е еднаква.

В живота на земната кора има непрекъснато образуване и развитие на големи отклонения и издигания. В подвижните т. нар. геосинклинални зони падините и издиганията имат издължена форма с около 50-100 km, а скоростта на вертикално движение е около 1 cm годишно. Амплитудата на вертикалните движения се измерва в тези случаи с много километри. Такива издигания и падини водят до контрастно разделяне на земната кора на големи релефни форми (планини и падини). В зоните на стабилна, така наречена платформа, издиганията и падините имат заоблени или неправилни очертания, диаметърът им се измерва в стотици километри, а скоростта на вертикалните движения се измерва в части от милиметър на година. Това са области с малки релефни контрасти. Причината за описаните вертикални движения се крие в мантията на Земята.

Някои малки повдигания и спускания на земната кора, обхващащи малки площи, измерени на няколко километра, и същите локални деформации на скалите под формата на малки гънки или плитки разкъсвания са причинени от процеси, протичащи в земната кора. Един от тези процеси е гранитизацията, т.е. превръщане на седиментни и метаморфни скали в гранити чрез тяхното претопяване. При гранитизация обемът на скалите се увеличава с 10-15%. Гранитите в пластично състояние, лежащи под формата на лещи от други скали на дълбочина 10-15 км, са в нестабилно състояние; под тежестта на горните скали те се изстискват от едни места и се инжектират в други, причинявайки деформация в залягането на горните слоеве.

Мантията е подкоровата обвивка на Земята, която се различава от кората главно по физични параметри. Състои се от оксиди на магнезий, желязо и силиций. Налягането в мантията, нарастващо с дълбочината, достига 1,3 милиона атмосфери на границата на ядрото.Плътността на мантията нараства от 3,5 в горните слоеве до 5,5 g/cm 3 на границата на ядрото. Температурата на материала на мантията съответно се повишава от около 500° до 3800°. Въпреки високата температура, мантията е в твърдо състояние. Границата между горната и долната мантия се намира на дълбочина 900-1000 km от земната повърхност.

Горната мантия се състои от перидотит, ултраосновна скала, богата на магнезий и желязо и бедна на силициев диоксид. В горната мантия възникват прекъсвания, придружени от измествания: тук протичат процеси, които определят стабилността на едни и подвижността на други части на земната кора. На дълбочина от 100-200 км под континентите и 50-400 км под океаните има зона на размекване и относителна подвижност на материала - астеносферата или вълновод. Тук температурата се повишава по-бързо от плътността и може да " навакса" с точката на топене. Леко намаляване на налягането е достатъчно, за да може веществото на астеносферата да се стопи, образувайки магма и да се втурне нагоре. В резултат на многократно движение нагоре магмата може да изригне на повърхността. Разломите в горните слоеве на мантията улесняват появата на магма - астенолити. Те определят линейното разположение на възникващите астенолити. Някои астенолити се издигат на повърхността и се образуват вътре в кората. Те носят със себе си дълбока топлина и силно затопляне на кората, причинявайки явлението метаморфизъм в нейните скали до образуването на гранити. Активен приток на материал и топлина от горната мантия в кората е характерен за подвижните зони на геосинклиналите. Тъй като вътрешната енергия на дадено място е изчерпана, подвижността на кората отслабва и геосинклиналата се заменя с платформено състояние с относително бавни вертикални движения на кората. По все още неустановени причини обаче може да настъпи ново „активиране“ на движенията в зоните на платформата.

Ядрото е централната част на Земята с не съвсем ясно химично и физическо естество. ПървоXXв. има хипотеза за желязно ядро; съвременната му модификация се споделя от някои геофизици и сега. Хипотезата за силикатното ядро има повече привърженици. Въпреки това, независимо от състава на химичните елементи за ядрото, поради специални физични условия, е характерна пълна дегенерация на химичните свойства на веществото. Температурата на ядрото е около 4000 °, налягането в центъра на Земята е повече от 3,5 милиона атмосфери. При такива условия веществото преминава в така наречената метална фаза, разрушават се електронните обвивки на атомите и се образува електронната плазма на отделните химични елементи. Субстанцията става по-плътна и наситена със свободни електрони. Огромни пръстеновидни вихри от свободни електрони, които възникват в ядрото, вероятно генерират постоянното магнитно поле на Земята.

Границата между външното и вътрешното ядро се намира на дълбочина около 5000 км от повърхността на Земята. Външното ядро е течно - през него не преминават напречни вълни. Плътността на външното ядро в горната част е около 10,0 g/cm. Вътрешното ядро е твърдо - надлъжните вълни, преминавайки през него, генерират в него напречни вълни. Плътността на вътрешното ядро достига 13,7 g/cm 3 .