Žemė kartu su kitomis planetomis ir Saule yra Saulės sistemos dalis. Jis priklauso akmeninių kietųjų planetų klasei, kurios išsiskiria dideliu tankiu ir susideda iš uolienų, priešingai nei dujų milžinai, kurie yra dideli ir palyginti mažo tankio. Tuo pačiu metu planetos sudėtis lemia vidinę Žemės rutulio struktūrą.
Pagrindiniai planetos parametrai
Prieš išsiaiškindami, kurie sluoksniai išsiskiria Žemės rutulio struktūroje, pakalbėkime apie pagrindinius mūsų planetos parametrus. Žemė yra nutolusi nuo Saulės, maždaug 150 milijonų km. Artimiausias dangaus kūnas yra natūralus planetos palydovas – Mėnulis, esantis 384 tūkstančių km atstumu. Žemės ir Mėnulio sistema laikoma unikalia, nes ji yra vienintelė, kurioje planetoje yra toks didelis palydovas.
Žemės masė yra 5,98 x 1027 kg, apytikslis tūris yra 1,083 x 1027 kub. žr.. Planeta sukasi aplink Saulę, taip pat aplink savo ašį ir turi polinkį plokštumos atžvilgiu, todėl keičiasi metų laikai. Laikotarpissukimasis aplink ašį yra maždaug 24 valandos, aplink Saulę - šiek tiek daugiau nei 365 dienos.
Vidinės struktūros paslaptys
Prieš išrandant gelmių tyrinėjimo metodą naudojant seismines bangas, mokslininkai galėjo daryti tik prielaidas apie tai, kaip Žemė veikia viduje. Laikui bėgant jie sukūrė daugybę geofizinių metodų, kurie leido sužinoti apie kai kurias planetos sandaros ypatybes. Visų pirma, seisminės bangos, kurios registruojamos dėl žemės drebėjimų ir žemės plutos judėjimo, buvo plačiai pritaikytos. Kai kuriais atvejais tokios bangos sukuriamos dirbtinai, siekiant giliai susipažinti su situacija pagal jų atspindžių pobūdį.
Verta pažymėti, kad šis metodas leidžia gauti duomenis netiesiogiai, nes nėra galimybės tiesiogiai patekti į žarnyno gelmes. Dėl to buvo nustatyta, kad planeta susideda iš kelių sluoksnių, kurie skiriasi temperatūra, sudėtimi ir slėgiu. Taigi, kokia yra vidinė Žemės rutulio struktūra?
Žemės pluta
Viršutinis kietas planetos apvalkalas vadinamas žemės pluta. Jo storis svyruoja nuo 5 iki 90 km, priklausomai nuo tipo, kurių yra 4. Vidutinis šio sluoksnio tankis – 2,7 g/cm3. Didžiausio storio yra žemyninio tipo pluta, kurios storis kai kuriose kalnų sistemose siekia 90 km. Jie taip pat išskiria okeaninę plutą, esančią po vandenynu, kurios storis siekia 10 km, pereinamąją ir riftogeninę. Pereinamasisskiriasi tuo, kad yra ant žemyninės ir vandenyninės plutos ribos. Plyšinė pluta susidaro ten, kur yra vandenyno vidurio kalnagūbrių ir yra plona, tik 2 km storio.
Bet kokio tipo plutą sudaro 3 tipų uolienos – nuosėdinės, granitinės ir baz altinės, kurios skiriasi tankiu, chemine sudėtimi ir kilmės pobūdžiu.
Apatinė plutos riba vadinama Moho riba, jos atradėjo vardu Mohorovičius. Jis atskiria plutą nuo apatinio sluoksnio ir jam būdingas staigus medžiagos fazinės būsenos pokytis.
Robe
Šis sluoksnis seka kietą plutą ir yra didžiausias – jo tūris sudaro maždaug 83 % viso planetos tūrio. Mantija prasideda iškart po Moho ribos ir tęsiasi iki 2900 km gylio. Šis sluoksnis toliau skirstomas į viršutinę, vidurinę ir apatinę mantiją. Viršutinio sluoksnio ypatybė yra astenosferos buvimas - specialus sluoksnis, kuriame medžiaga yra mažo kietumo. Šio klampaus sluoksnio buvimas paaiškina žemynų judėjimą. Be to, ugnikalnių išsiveržimų metu jų išliejama skysta išlydyta medžiaga ateina būtent iš šios srities. Viršutinė mantija baigiasi maždaug 900 km gylyje, kur prasideda vidurinė mantija.
Išskirtinės šio sluoksnio savybės yra aukšta temperatūra ir slėgis, kurie didėja didėjant gyliui. Tai lemia ypatingą mantijos medžiagos būseną. Nepaisant to, kad uolų gelmėse turi aukštątemperatūros, jie yra kietos būsenos dėl aukšto slėgio.
Procesai, vykstantys mantijoje
Planetos viduje yra labai aukšta temperatūra dėl to, kad branduolyje nuolat vyksta termobranduolinės reakcijos procesas. Tačiau patogios gyvenimo sąlygos lieka paviršiuje. Tai įmanoma dėl šilumą izoliuojančių savybių turinčios mantijos. Taigi šerdies išskiriama šiluma patenka į ją. Įkaitusi medžiaga pakyla, palaipsniui atvėsdama, o š altesnė medžiaga leidžiasi žemyn iš viršutinių mantijos sluoksnių. Ši cirkuliacija vadinama konvekcija, ji vyksta be sustojimo.
Gaulio struktūra: šerdis (išorinis)
Centrinė planetos dalis yra šerdis, kuri prasideda maždaug 2900 km gylyje, iškart po mantijos. Tuo pačiu metu jis yra aiškiai padalintas į 2 sluoksnius - išorinį ir vidinį. Išorinio sluoksnio storis 2200 km.
Būdingos išorinio šerdies sluoksnio savybės yra geležies ir nikelio vyravimas kompozicijoje, priešingai nei geležies ir silicio junginiai, iš kurių daugiausia susideda mantija. Išorinėje šerdyje esanti medžiaga yra susikaupusi skystoje būsenoje. Planetos sukimasis sukelia šerdies skystosios medžiagos judėjimą, dėl kurio susidaro galingas magnetinis laukas. Todėl išorinę planetos šerdį galima vadinti planetos magnetinio lauko generatoriumi, kuris nukreipia pavojingas kosminės spinduliuotės rūšis, kurių dėka Žemės paviršiuje galėtų atsirasti gyvybė.
Vidinis šerdis
Skysto metalo apvalkalo viduje yra vientisa vidinė šerdis, kurios skersmuo siekia 2,5 tūkst.km. Šiuo metu ji vis dar nėra tiksliai ištirta, tarp mokslininkų kyla ginčų dėl joje vykstančių procesų. Taip yra dėl duomenų gavimo sunkumų ir galimybės naudoti tik netiesioginius tyrimo metodus.
Tikrai žinoma, kad medžiagos temperatūra vidinėje šerdyje yra mažiausiai 6 tūkst. laipsnių, tačiau, nepaisant to, ji yra kietos būsenos. Taip yra dėl labai didelio slėgio, kuris neleidžia medžiagai pereiti į skystą būseną – vidinėje šerdyje jis, manoma, lygus 3 mln. atm. Tokiomis sąlygomis gali susidaryti ypatinga medžiagos būsena – metalizacija, kai net tokie elementai kaip dujos gali įgyti metalų savybių ir tapti kietais bei tankiais.
Kalbant apie cheminę sudėtį, mokslininkų bendruomenėje vis dar diskutuojama, kurie elementai sudaro vidinę šerdį. Kai kurie mokslininkai teigia, kad pagrindiniai komponentai yra geležis ir nikelis, kiti taip pat gali būti siera, silicis ir deguonis.
Elementų santykis skirtinguose sluoksniuose
Žemės sudėtis labai įvairi – joje yra beveik visi periodinės sistemos elementai, tačiau jų kiekis skirtinguose sluoksniuose nėra vienodas. Taigi, žemės pluta turi mažiausią tankį, todėl ją sudaro lengviausi elementai. Tas patssunkieji elementai yra branduolyje, planetos centre, esant aukštai temperatūrai ir slėgiui, todėl vyksta branduolinio skilimo procesas. Šis santykis susiformavo laikui bėgant – iš karto po planetos susidarymo jos sudėtis tikriausiai buvo homogeniškesnė.
Geografijos pamokose mokinių gali būti paprašyta nupiešti Žemės rutulio struktūrą. Norėdami susidoroti su šia užduotimi, turite laikytis tam tikros sluoksnių sekos (ji aprašyta straipsnyje). Jei seka sulaužyta arba praleistas vienas iš sluoksnių, darbas bus atliktas neteisingai. Sluoksnių seką taip pat galite pamatyti nuotraukoje, pateiktoje straipsnyje.
