Der Aufbau der Erde im Abschnitt mit Namen. Wie ist die innere Struktur des Globus? Geophysikalische Eigenschaften der Erde

Methoden zur Untersuchung der inneren Struktur und Zusammensetzung der Erde lassen sich in zwei Hauptgruppen einteilen: geologische Methoden und geophysikalische Methoden. Geologische Methoden basieren auf den Ergebnissen direkter Untersuchungen von Gesteinsschichten in Aufschlüssen, Bergwerken (Bergwerken, Stollen usw.) und Brunnen. Gleichzeitig steht den Forschern das gesamte Methodenarsenal zur Untersuchung der Struktur und Zusammensetzung zur Verfügung, das den hohen Detaillierungsgrad der erzielten Ergebnisse bestimmt. Gleichzeitig sind die Möglichkeiten dieser Methoden zur Untersuchung der Tiefen des Planeten sehr begrenzt – der tiefste Brunnen der Welt hat eine Tiefe von nur -12262 m (Kola Superdeep in Russland), noch kleinere Tiefen werden beim Bohren erreicht Meeresboden (ca. -1500 m, Bohrung vom Bord des amerikanischen Forschungsschiffes Glomar Challenger). Somit stehen Tiefen, die nicht mehr als 0,19 % des Planetenradius betragen, für die direkte Untersuchung zur Verfügung.

Informationen über die Tiefenstruktur basieren auf der Analyse der gewonnenen indirekten Daten geophysikalische Methoden, hauptsächlich die Muster der Tiefenänderungen verschiedener physikalischer Parameter (elektrische Leitfähigkeit, mechanischer Qualitätsfaktor usw.), die während der geophysikalischen Forschung gemessen wurden. Die Entwicklung von Modellen der inneren Struktur der Erde basiert in erster Linie auf den Ergebnissen der seismischen Forschung, basierend auf Daten über die Ausbreitungsmuster seismischer Wellen. An der Quelle von Erdbeben und starken Explosionen entstehen seismische Wellen – elastische Schwingungen. Diese Wellen werden in Volumenwellen unterteilt, die sich im Inneren des Planeten ausbreiten und diese wie Röntgenstrahlen „transparent“ machen, und in Oberflächenwellen, die sich parallel zur Oberfläche ausbreiten und die oberen Schichten des Planeten bis zu einer Tiefe von mehreren zehn Tonnen „untersuchen“. Hunderte Kilometer.
Körperwellen wiederum werden in zwei Typen unterteilt – Längs- und Querwellen. Longitudinalwellen, die eine hohe Ausbreitungsgeschwindigkeit haben, werden als erste von seismischen Empfängern aufgezeichnet; sie werden Primär- oder P-Wellen genannt ( aus dem Englischen primär - primär), langsamere Transversalwellen werden S-Wellen genannt ( aus dem Englischen sekundär - sekundär). Transversalwellen haben bekanntlich eine wichtige Eigenschaft: Sie breiten sich nur in einem festen Medium aus.

An den Grenzen von Medien mit unterschiedlichen Eigenschaften werden Wellen gebrochen, und an den Grenzen starker Eigenschaftsänderungen entstehen neben gebrochenen auch reflektierte und ausgetauschte Wellen. Scherwellen können eine Verschiebung senkrecht zur Einfallsebene (SH-Wellen) oder eine Verschiebung in der Einfallsebene (SV-Wellen) haben. Beim Überschreiten der Grenzen von Medien mit unterschiedlichen Eigenschaften erfahren SH-Wellen eine normale Brechung und SV-Wellen regen zusätzlich zu gebrochenen und reflektierten SV-Wellen P-Wellen an. Auf diese Weise entsteht ein komplexes System seismischer Wellen, das die Eingeweide des Planeten „transparent“ macht.

Durch die Analyse der Muster der Wellenausbreitung ist es möglich, Inhomogenitäten im Inneren des Planeten zu identifizieren – wenn in einer bestimmten Tiefe eine abrupte Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen, ihrer Brechung und Reflexion aufgezeichnet wird, können wir daraus schließen In dieser Tiefe gibt es eine Grenze der inneren Hüllen der Erde, die sich in ihren physikalischen Eigenschaften unterscheiden.

Die Untersuchung der Wege und der Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen im Erdinneren ermöglichte die Entwicklung eines seismischen Modells ihrer inneren Struktur.

Seismische Wellen, die sich von der Erdbebenquelle tief in die Erde ausbreiten, erfahren die größten abrupten Geschwindigkeitsänderungen, werden gebrochen und an seismischen Abschnitten in der Tiefe reflektiert 33 km Und 2900 km von der Oberfläche (siehe Abbildung). Diese scharfen seismischen Grenzen ermöglichen es, das Innere des Planeten in drei Hauptgeosphären zu unterteilen – die Erdkruste, den Erdmantel und den Erdkern.

Die Erdkruste ist vom Erdmantel durch eine scharfe seismische Grenze getrennt, an der die Geschwindigkeit sowohl der Longitudinal- als auch der Transversalwellen sprunghaft ansteigt. Dadurch steigt die Geschwindigkeit der Scherwellen stark an, von 6,7–7,6 km/s im unteren Teil der Kruste auf 7,9–8,2 km/s im Mantel. Diese Grenze wurde 1909 vom jugoslawischen Seismologen Mohorovicic entdeckt und anschließend benannt Mohorovicic-Grenze(oft kurz Moho-Grenze oder M-Grenze genannt). Die durchschnittliche Tiefe der Grenze beträgt 33 km (es ist zu beachten, dass es sich aufgrund der unterschiedlichen Mächtigkeiten in verschiedenen geologischen Strukturen um einen sehr ungefähren Wert handelt); Gleichzeitig kann die Tiefe des Mohorovichichi-Abschnitts unter den Kontinenten 75–80 km erreichen (was unter jungen Gebirgsstrukturen – den Anden, Pamirs) aufgezeichnet wird, unter den Ozeanen nimmt sie ab und erreicht eine Mindestdicke von 3–4 km km.

In der Tiefe wird eine noch schärfere seismische Grenze zwischen Mantel und Kern aufgezeichnet 2900 km. In diesem seismischen Abschnitt sinkt die Geschwindigkeit der P-Welle abrupt von 13,6 km/s an der Basis des Mantels auf 8,1 km/s im Kern; S-Wellen – von 7,3 km/s bis 0. Das Verschwinden der Transversalwellen weist darauf hin, dass der äußere Teil des Kerns die Eigenschaften einer Flüssigkeit hat. Die seismische Grenze, die Kern und Mantel trennt, wurde 1914 vom deutschen Seismologen Gutenberg entdeckt und wird oft genannt Gutenberg-Grenze, obwohl dieser Name nicht offiziell ist.

In Tiefen von 670 km und 5150 km werden starke Änderungen der Geschwindigkeit und Art des Wellendurchgangs registriert. Grenze 670 km teilt den Erdmantel in den oberen Erdmantel (33–670 km) und den unteren Erdmantel (670–2900 km). Grenze 5150 km teilt den Kern in eine äußere Flüssigkeit (2900–5150 km) und einen inneren Feststoff (5150–6371 km).

Auch im seismischen Abschnitt sind erhebliche Veränderungen zu verzeichnen 410 km, wodurch der obere Mantel in zwei Schichten geteilt wird.

Die gewonnenen Daten zu globalen seismischen Grenzen bilden die Grundlage für die Betrachtung eines modernen seismischen Modells der Tiefenstruktur der Erde.

Die äußere Hülle der festen Erde ist Erdkruste, begrenzt durch die Mohorovicic-Grenze. Dabei handelt es sich um eine relativ dünne Schale, deren Dicke zwischen 4 und 5 km unter den Ozeanen und 75 bis 80 km unter kontinentalen Gebirgsstrukturen liegt. Die obere Kruste ist in der Zusammensetzung der zentralen Kruste deutlich sichtbar. Sedimentschicht, bestehend aus unverwandelten Sedimentgesteinen, unter denen sich möglicherweise Vulkangesteine ​​befinden, und darunter liegendes Gestein konsolidiert, oder kristallin,bellen, gebildet aus metamorphosiertem und magmatischem Intrusivgestein. Es gibt zwei Haupttypen Erdkruste– kontinental und ozeanisch, grundlegend unterschiedlich in Struktur, Zusammensetzung, Herkunft und Alter.

Kontinentale Kruste liegt unter Kontinenten und ihren Unterwasserrändern, hat eine Mächtigkeit von 35–45 km bis 55–80 km, in seinem Abschnitt werden 3 Schichten unterschieden. Die oberste Schicht besteht normalerweise aus Sedimentgesteinen, einschließlich einer kleinen Menge schwach metamorphisierter und magmatischer Gesteine. Diese Schicht wird Sedimentschicht genannt. Geophysikalisch zeichnet es sich durch niedrige P-Wellengeschwindigkeiten im Bereich von 2–5 km/s aus. Die durchschnittliche Mächtigkeit der Sedimentschicht beträgt etwa 2,5 km.
Darunter befindet sich die obere Kruste (Granit-Gneis- oder „Granit“-Schicht), die aus magmatischen und metamorphen Gesteinen besteht, die reich an Kieselsäure sind (im Durchschnitt entspricht die chemische Zusammensetzung Granodiorit). Die Geschwindigkeit der P-Wellen in dieser Schicht beträgt 5,9–6,5 km/s. An der Basis der oberen Kruste ist ein seismischer Conrad-Abschnitt zu erkennen, der einen Anstieg der Geschwindigkeit seismischer Wellen beim Übergang zur unteren Kruste widerspiegelt. Dieser Abschnitt wird jedoch nicht überall aufgezeichnet: In der kontinentalen Kruste wird häufig ein allmählicher Anstieg der Wellengeschwindigkeiten mit der Tiefe registriert.
Die untere Kruste (Granulit-mafische Schicht) zeichnet sich durch eine höhere Wellengeschwindigkeit (6,7-7,5 km/s für P-Wellen) aus, was auf eine Veränderung der Gesteinszusammensetzung beim Übergang vom oberen Erdmantel zurückzuführen ist. Nach dem am weitesten verbreiteten Modell entspricht seine Zusammensetzung der von Granulit.

An der Bildung der Kontinentalkruste sind Gesteine ​​unterschiedlichen geologischen Alters beteiligt, bis hin zu den ältesten, die etwa 4 Milliarden Jahre alt sind.

Ozeankruste hat eine relativ geringe Dicke, im Durchschnitt 6-7 km. In seinem Kontext im wahrsten Sinne des Wortes Gesamtansicht Es können 2 Schichten unterschieden werden. Die obere Schicht ist sedimentär und zeichnet sich durch eine geringe Mächtigkeit (im Durchschnitt etwa 0,4 km) und eine niedrige P-Wellengeschwindigkeit (1,6–2,5 km/s) aus. Die untere Schicht ist „basaltisch“ und besteht aus basischem Eruptivgestein (oben Basalte, unten basisches und ultrabasisches Intrusivgestein). Die Geschwindigkeit der Longitudinalwellen in der „Basalt“-Schicht steigt von 3,4–6,2 km/s in Basalten auf 7–7,7 km/s in den untersten Krustenhorizonten.

Das Alter der ältesten Gesteine ​​der modernen ozeanischen Kruste beträgt etwa 160 Millionen Jahre.

Mantel Es handelt sich um die volumen- und massemäßig größte innere Hülle der Erde, die oben durch die Moho-Grenze und unten durch die Gutenberg-Grenze begrenzt wird. Es besteht aus einem oberen und einem unteren Erdmantel, die durch eine Grenze von 670 km getrennt sind.

Nach geophysikalischen Merkmalen wird die obere Manie in zwei Schichten unterteilt. Obere Schicht - subkrustaler Mantel- erstreckt sich von der Moho-Grenze bis in Tiefen von 50-80 km unter den Ozeanen und 200-300 km unter den Kontinenten und ist durch einen sanften Anstieg der Geschwindigkeit sowohl longitudinaler als auch transversaler seismischer Wellen gekennzeichnet, was durch die Verdichtung von Gesteinen erklärt wird aufgrund des lithostatischen Drucks der darüber liegenden Schichten. Unterhalb des subkrustalen Mantels bis zur globalen Grenzfläche von 410 km gibt es eine Schicht mit geringen Geschwindigkeiten. Wie der Name der Schicht vermuten lässt, sind die Geschwindigkeiten seismischer Wellen darin geringer als im subkrustalen Mantel. Darüber hinaus gibt es in einigen Bereichen Linsen, die überhaupt keine S-Wellen übertragen, was Anlass zu der Annahme gibt, dass sich das Mantelmaterial in diesen Bereichen in einem teilweise geschmolzenen Zustand befindet. Diese Schicht wird Asthenosphäre genannt ( aus dem Griechischen „Asthenes“ – schwach und „Sphair“ – Kugel); Der Begriff wurde 1914 vom amerikanischen Geologen J. Burrell eingeführt und in der englischsprachigen Literatur oft als LVZ bezeichnet. Niedriggeschwindigkeitszone. Auf diese Weise, Asthenosphäre- Hierbei handelt es sich um eine Schicht im oberen Erdmantel (in einer Tiefe von etwa 100 km unter den Ozeanen und etwa 200 km oder mehr unter den Kontinenten), die aufgrund einer Abnahme der Geschwindigkeit seismischer Wellen und einer verringerten Stärke identifiziert wurde Viskosität. Die Oberfläche der Asthenosphäre zeichnet sich durch einen starken Abfall des spezifischen Widerstands (auf Werte von etwa 100 Ohm) aus . M).

Das Vorhandensein einer plastischen asthenosphärischen Schicht, die sich in ihren mechanischen Eigenschaften von den darüber liegenden festen Schichten unterscheidet, gibt Anlass zur Identifizierung Lithosphäre- die feste Hülle der Erde, einschließlich der Erdkruste und des subkrustalen Mantels, die sich über der Asthenosphäre befinden. Die Dicke der Lithosphäre liegt zwischen 50 und 300 km. Es ist zu beachten, dass die Lithosphäre keine monolithische Gesteinshülle des Planeten ist, sondern in einzelne Platten unterteilt ist, die sich ständig entlang der plastischen Asthenosphäre bewegen. Erdbebenherde und moderner Vulkanismus sind auf die Grenzen lithosphärischer Platten beschränkt.

Unterhalb des 410 km langen Abschnitts breiten sich sowohl P- als auch S-Wellen überall im oberen Mantel aus, und ihre Geschwindigkeit nimmt relativ monoton mit der Tiefe zu.

IN unterer Mantel, getrennt durch eine scharfe globale Grenze von 670 km, steigt die Geschwindigkeit der P- und S-Wellen monoton, ohne abrupte Änderungen, bis zum Gutenberg-Abschnitt auf 13,6 bzw. 7,3 km/s.

Im äußeren Kern nimmt die Geschwindigkeit der P-Wellen stark auf 8 km/s ab und die S-Wellen verschwinden vollständig. Das Verschwinden der Transversalwellen deutet darauf hin, dass sich der äußere Erdkern in einem flüssigen Zustand befindet. Unterhalb des 5150 km langen Abschnitts befindet sich ein innerer Kern, in dem die Geschwindigkeit der P-Wellen zunimmt und sich S-Wellen wieder auszubreiten beginnen, was auf seinen festen Zustand hinweist.

Die grundlegende Schlussfolgerung aus dem oben beschriebenen Erdgeschwindigkeitsmodell ist, dass unser Planet aus einer Reihe konzentrischer Schalen besteht, die einen Eisenkern, einen Silikatmantel und eine Alumosilikatkruste darstellen.

Geophysikalische Eigenschaften der Erde

Massenverteilung zwischen inneren Geosphären

Der Großteil der Erdmasse (ca. 68 %) fällt auf ihren relativ leichten, aber großvolumigen Erdmantel, wobei ca. 50 % im unteren Erdmantel und ca. 18 % im oberen Erdmantel liegen. Die restlichen 32 % der Gesamtmasse der Erde stammen hauptsächlich aus dem Kern, wobei sein flüssiger äußerer Teil (29 % der Gesamtmasse der Erde) viel schwerer ist als der feste innere Teil (etwa 2 %). Nur weniger als 1 % der Gesamtmasse des Planeten verbleibt auf der Kruste.

Dichte

Die Dichte der Schalen nimmt natürlicherweise zum Erdmittelpunkt hin zu (siehe Abbildung). Die durchschnittliche Dichte der Rinde beträgt 2,67 g/cm3; an der Moho-Grenze steigt sie abrupt von 2,9-3,0 auf 3,1-3,5 an g/cm3. Im Erdmantel steigt die Dichte aufgrund der Kompression der Silikatsubstanz und der Phasenübergänge (Umordnung der Kristallstruktur der Substanz während der „Anpassung“ an steigenden Druck) allmählich von 3,3 g/cm 3 im subkrustalen Teil auf 5,5 g/cm an 3 in den unteren Teilen des unteren Erdmantels. An der Gutenberg-Grenze (2900 km) verdoppelt sich die Dichte fast schlagartig – bis zu 10 g/cm 3 im äußeren Kern. Ein weiterer Dichtesprung von 11,4 auf 13,8 g/cm 3 erfolgt an der Grenze zwischen innerem und äußerem Kern (5150 km). Diese beiden starken Dichtesprünge sind unterschiedlicher Natur: An der Mantel-Kern-Grenze kommt es zu einer Veränderung chemische Zusammensetzung Substanzen (Übergang vom Silikatmantel zum Eisenkern), und der Sprung an der 5150-km-Grenze ist mit einer Änderung des Aggregatzustands (Übergang vom flüssigen Außenkern zum festen Innenkern) verbunden. Im Erdmittelpunkt erreicht die Materiedichte 14,3 g/cm 3 .

Druck

Der Druck im Erdinneren wird anhand seines Dichtemodells berechnet. Der Druckanstieg mit der Entfernung von der Oberfläche hat mehrere Gründe:

Kompression durch das Gewicht der darüber liegenden Schalen (lithostatischer Druck);

Phasenübergänge in Schalen mit homogener chemischer Zusammensetzung (insbesondere im Mantel);

Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung der Schalen (Kruste und Mantel, Mantel und Kern).

An der Basis der kontinentalen Kruste beträgt der Druck etwa 1 GPa (genauer 0,9 * 10 9 Pa). Im Erdmantel steigt der Druck allmählich an; an der Gutenberg-Grenze erreicht er 135 GPa. Im äußeren Kern nimmt der Druckgradient zu, im inneren Kern dagegen ab. Die berechneten Druckwerte an der Grenze zwischen dem inneren und äußeren Kern und in der Nähe des Erdmittelpunkts betragen 340 bzw. 360 GPa.

Temperatur. Wärmeenergiequellen

Die an der Oberfläche und im Inneren des Planeten ablaufenden geologischen Prozesse werden hauptsächlich durch thermische Energie verursacht. Energiequellen werden in zwei Gruppen eingeteilt: endogene (oder interne Quellen), die mit der Wärmeerzeugung im Inneren des Planeten verbunden sind, und exogene (oder außerhalb des Planeten). Die Intensität des Wärmeenergieflusses vom Untergrund zur Oberfläche spiegelt sich in der Größe des geothermischen Gradienten wider. Geothermischer Gradient– Temperaturanstieg mit der Tiefe, ausgedrückt in 0 C/km. Die „umgekehrte“ Charakteristik ist geothermische Bühne– Tiefe in Metern, bei der die Temperatur beim Eintauchen um 1 0 C ansteigt. Der durchschnittliche Wert des geothermischen Gradienten im oberen Teil der Kruste beträgt 30 0 C/km und reicht von 200 0 C/km in modernen Gebieten aktiver Magmatismus bis 5 0 C/km in Gebieten mit ruhigem tektonischem Regime. Mit zunehmender Tiefe nimmt der Wert des geothermischen Gradienten erheblich ab und liegt im Durchschnitt bei etwa 10 0 C/km in der Lithosphäre und weniger als 1 0 C/km im Erdmantel. Der Grund dafür liegt in der Verteilung der thermischen Energiequellen und der Art der Wärmeübertragung.

Quellen endogener Energie sind die folgenden.
1. Energie der tiefen Gravitationsdifferenzierung, d.h. Wärmefreisetzung bei der Umverteilung eines Stoffes nach Dichte während seiner chemischen und Phasenumwandlungen. Der Hauptfaktor bei solchen Transformationen ist Druck. Als Hauptfreisetzungsebene dieser Energie gilt die Kern-Mantel-Grenze.
2. Radiogene Hitze, der beim Zerfall radioaktiver Isotope auftritt. Nach einigen Berechnungen bestimmt diese Quelle etwa 25 % des von der Erde abgegebenen Wärmestroms. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass erhöhte Gehalte der wichtigsten langlebigen radioaktiven Isotope – Uran, Thorium und Kalium – nur im oberen Teil der kontinentalen Kruste (Isotopenanreicherungszone) beobachtet werden. Beispielsweise erreicht die Urankonzentration in Graniten 3,5 · 10 -4 %, in Sedimentgesteinen 3,2 · 10 -4 %, während sie in der ozeanischen Kruste vernachlässigbar ist: etwa 1,66 · 10 -7 %. Somit ist radiogene Wärme eine zusätzliche Wärmequelle im oberen Teil der Kontinentalkruste, die den hohen Wert des geothermischen Gradienten in diesem Bereich des Planeten bestimmt.
3. Restwärme, seit der Entstehung des Planeten in den Tiefen erhalten.
4. Feste Gezeiten, verursacht durch die Anziehungskraft des Mondes. Die Umwandlung kinetischer Gezeitenenergie in Wärme erfolgt aufgrund der inneren Reibung in Gesteinsschichten. Der Anteil dieser Quelle insgesamt Wärmehaushalt klein - etwa 1-2%.

In der Lithosphäre überwiegt der konduktive (molekulare) Mechanismus der Wärmeübertragung; im sublithosphärischen Erdmantel findet ein Übergang zu einem überwiegend konvektiven Mechanismus der Wärmeübertragung statt.

Berechnungen der Temperaturen im Inneren des Planeten ergeben folgende Werte: In der Lithosphäre in einer Tiefe von etwa 100 km beträgt die Temperatur etwa 1300 0 C, in einer Tiefe von 410 km - 1500 0 C, in einer Tiefe von 670 km - 1800 0 C, an der Grenze von Kern und Mantel - 2500 0 C, in einer Tiefe von 5150 km - 3300 0 C, im Erdmittelpunkt - 3400 0 C. In diesem Fall nur die wichtigste (und wahrscheinlichste). für tiefe Zonen) wurde die Wärmequelle berücksichtigt - die Energie der tiefen Gravitationsdifferenzierung.

Endogene Wärme bestimmt den Verlauf globaler geodynamischer Prozesse. einschließlich der Bewegung lithosphärischer Platten

Auf der Oberfläche des Planeten spielt es die wichtigste Rolle exogene Quelle Wärme - Sonneneinstrahlung. Unter der Erdoberfläche ist der Einfluss der Sonnenwärme stark reduziert. Bereits in geringer Tiefe (bis zu 20-30 m) gibt es eine Zone konstanter Temperaturen – eine Tiefenregion, in der die Temperatur konstant bleibt und der durchschnittlichen Jahrestemperatur der Region entspricht. Unterhalb der Zone konstanter Temperaturen ist Wärme mit endogenen Quellen verbunden.

Erdmagnetismus

Die Erde ist ein riesiger Magnet mit einem magnetischen Kraftfeld und Magnetpolen, die nahe bei den geografischen liegen, aber nicht mit ihnen zusammenfallen. Daher wird bei den Messwerten der magnetischen Kompassnadel zwischen magnetischer Deklination und magnetischer Inklination unterschieden.

Magnetische Deklination ist der Winkel zwischen der Richtung der magnetischen Kompassnadel und dem geografischen Meridian an einem bestimmten Punkt. Dieser Winkel ist an den Polen am größten (bis zu 90°) und am kleinsten am Äquator (7-8°).

Magnetische Neigung– der Winkel, den die Neigung der Magnetnadel zum Horizont bildet. Wenn Sie sich dem Magnetpol nähern, nimmt die Kompassnadel eine vertikale Position ein.

Es wird davon ausgegangen, dass das Auftreten Magnetfeld verursacht durch Systeme elektrischer Ströme, die während der Erdrotation in Verbindung mit konvektiven Bewegungen im flüssigen Außenkern entstehen. Das gesamte Magnetfeld setzt sich aus den Werten des Erdhauptfeldes und dem Feld zusammen, das durch ferromagnetische Mineralien in den Gesteinen der Erdkruste verursacht wird. Magnetische Eigenschaften charakteristisch für ferromagnetische Mineralien wie Magnetit (FeFe 2 O 4), Hämatit (Fe 2 O 3), Ilmenit (FeTiO 2), Pyrrhotit (Fe 1-2 S) usw., die Mineralien sind und durch magnetische Anomalien entstehen . Diese Mineralien zeichnen sich durch das Phänomen der Restmagnetisierung aus, die die Ausrichtung des Erdmagnetfelds erbt, die während der Entstehung dieser Mineralien herrschte. Die Rekonstruktion der Lage der Erdmagnetpole in verschiedenen geologischen Epochen weist darauf hin, dass das Magnetfeld periodisch auftritt Umkehrung- eine Veränderung, bei der die Magnetpole ihre Plätze wechselten. Der Prozess der Änderung des magnetischen Vorzeichens des Erdmagnetfeldes dauert mehrere hundert bis mehrere tausend Jahre und beginnt mit einer starken Abnahme der Stärke des Hauptmagnetfeldes der Erde auf nahezu Null, dann stellt sich die umgekehrte Polarität ein und nach einiger Zeit ist da Es folgt eine rasche Wiederherstellung der Spannung, allerdings mit umgekehrtem Vorzeichen. Der Nordpol trat an die Stelle des Südpols und umgekehrt, etwa fünfmal alle 1 Million Jahre. Die heutige Ausrichtung des Magnetfeldes wurde vor etwa 800.000 Jahren festgelegt.

Es gibt fünf Hauptschichten der Erde: die Kruste, den oberen Erdmantel, den unteren Erdmantel, den flüssigen Außenkern und den festen Innenkern. Die Kruste ist die dünnste äußere Schicht der Erde, auf der sich die Kontinente befinden. Daran schließt sich der Mantel an – die dickste Schicht unseres Planeten, die in zwei Schichten unterteilt ist. Der Kern ist außerdem in zwei Schichten unterteilt – einen flüssigen Außenkern und einen festen kugelförmigen Innenkern. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, ein Modell der Erdschichten zu erstellen. Die einfachste und gebräuchlichste Möglichkeit ist ein dreidimensionales Modell aus geformtem Ton, Plastilin oder Modelliermasse oder ein flächiges Bild auf Papier.

Was wirst du brauchen

Spielknete-Modell

• 2 Tassen Mehl
• 1 Tasse grobes Meersalz
• 4 Teelöffel Kaliumtartrat
• 2 Esslöffel Pflanzenöl
• 2 Gläser Wasser
• Topf
• Holzlöffel
• Lebensmittelfarben: Gelb, Orange, Rot, Braun, Grün und Blau (wenn Sie keine haben, verwenden Sie, was Sie haben)
• Angelschnur oder Zahnseide

Papiermodell

• 5 Blatt Tonpapier oder dünner Karton (braun, orange, rot, blau und weiß)
• Kompass oder Schablone mit Kreisen in 5 verschiedenen Durchmessern
• Klebestift
• Schere
• Großes Blatt Pappe

Schaumstoffmodell

• Großer Schaumstoffball (Durchmesser 13–18 cm)
• Bleistift
• Herrscher
• Langes Messer mit Wellenschliff
• Acrylfarben (grün, blau, gelb, rot, orange und braun)
• Bürste
• 4 Zahnstocher
• Scotch
• Kleine Papierstreifen

Schritte

Teigmodell

Um ein dreidimensionales Modell herzustellen, müssen Sie Modelliermasse oder Plastilin kaufen oder Modelliermasse vorbereiten. In jedem Fall benötigen Sie sieben Farben: zwei Farbtöne Gelb, Orange, Rot, Braun, Grün und Blau. Es empfiehlt sich, den Teig unter Aufsicht der Eltern selbst zuzubereiten.

Knete vorbereiten. Wenn Sie Modelliermasse oder Plastilin gekauft haben, überspringen Sie diesen Schritt. Alle Zutaten (Mehl, Salz, Kaliumtartrat, Öl und Wasser) vermischen, bis eine glatte, klümpchenfreie Masse entsteht. Dann die Mischung in einen Topf geben und bei schwacher Hitze unter ständigem Rühren erhitzen. Der Teig wird beim Erhitzen dicker. Wenn sich der Teig von den Seiten der Pfanne löst, nehmen Sie die Pfanne vom Herd und lassen Sie sie auf Raumtemperatur abkühlen.

• Der abgekühlte Teig muss 1–2 Minuten geknetet werden.
• Es wird empfohlen, diesen Schritt unter Aufsicht der Eltern durchzuführen.
• Im Teig sind noch große Salzkristalle sichtbar – das ist normal.

1. Teilen Sie den Teig in sieben unterschiedlich große Kugeln und geben Sie Farbe hinzu. Machen Sie zunächst zwei kleine Bälle in der Größe eines Golfballs. Als nächstes formen Sie zwei mittelgroße Kugeln und drei große Kugeln. Verwenden Sie für jede Kugel ein paar Tropfen Lebensmittelfarbe gemäß der folgenden Liste. Jedes Teigstück gut durchkneten gleichmäßige Verteilung Farben.

   • zwei kleine Kugeln: grün und rot;
   • zwei mittelgroße Kugeln: orange und braun;
   • drei große Kugeln: zwei Gelb- und Blautöne.

2. Wickeln Sie die rote Kugel in den Orangenteig. Sie erstellen ein Modell der Erde von der inneren Schicht bis zu den äußeren Schichten. Der rote Ball stellt den inneren Kern dar. Der Orangenteig ist der äußere Kern. Drücken Sie die orangefarbene Kugel leicht flach, um den Teig um die rote Kugel zu wickeln.

   • Das gesamte Modell sollte kugelförmig sein, um der Form der Erde zu ähneln.

3. Wickeln Sie die resultierende Kugel in zwei gelbe Schichten. Die nächste Schicht ist der Mantel, der dem gelben Teig entspricht. Der Mantel ist die breiteste Schicht des Planeten Erde. Wickeln Sie den inneren Kern daher in zwei dicke Schichten gelben Teigs verschiedene Farbtöne.

   • Rollen Sie den Teig auf die gewünschte Dicke aus, wickeln Sie ihn um die Kugel und verbinden Sie ihn sorgfältig von allen Seiten, sodass eine einzige Schicht entsteht.

4. Anschließend ausrollen und eine braune Schicht um das Modell wickeln. Der braune Teig wird die Erdkruste am meisten darstellen dünne Schicht Planeten. Rollen Sie den braunen Teig zu einer dünnen Schicht aus und wickeln Sie ihn dann auf die gleiche Weise wie die vorherigen Schichten um die Kugel.

5. Fügen Sie die Weltmeere und Kontinente hinzu. Wickeln Sie den Globus in eine dünne Schicht blauen Teigs. Dies ist die letzte Schicht unseres Modells. Der Ozean und die Kontinente sind Teil der Kruste und sollten daher nicht als separate Schichten betrachtet werden.

   • Zum Schluss formen Sie den grünen Teig in die grobe Form der Kontinente. Drücken Sie sie an den Ozean und positionieren Sie sie wie auf einem Globus.

6. Schneiden Sie die Kugel mit Zahnseide in zwei Hälften. Legen Sie den Ball auf den Tisch und spannen Sie die Schnur über die Mitte der Kugel. Stellen Sie sich auf dem Modell einen imaginären Äquator vor und halten Sie den Faden über diese Stelle. Schneiden Sie die Kugel mit einem Faden in zwei Hälften.

   • Die beiden Hälften zeigen einen klaren Querschnitt der Erdschichten.

7. Beschriften Sie jede Ebene. Erstellen Sie für jede Ebene kleine Kontrollkästchen. Wickeln Sie einen Papierstreifen um einen Zahnstocher und befestigen Sie ihn mit Klebeband. Machen Sie fünf Flaggen: Kruste, oberer Mantel, unterer Mantel, äußerer Kern und innerer Kern. Fügen Sie jedes Kontrollkästchen in die entsprechende Ebene ein.

   • Jetzt haben Sie zwei Hälften der Erde, sodass Sie die Hälfte mit den Flaggen verwenden können, um die Schichten des Planeten anzuzeigen, und die zweite mit dem Ozean und den Kontinenten als Draufsicht.

8. Sammeln interessante Fakten für jede Schicht. Hier finden Sie Informationen zur Zusammensetzung und Dicke der einzelnen Schichten. Geben Sie Auskunft über die vorhandene Dichte und Temperaturen. Erstellen Sie einen kurzen Bericht oder eine Infografik, um das 3D-Modell mit den notwendigen Erklärungen zu ergänzen.

   Papiermodell

   Schaumstoffmodell

   1. Bereiten Sie die notwendigen Materialien vor. Dieses Modell verwendet eine Styroporkugel in Form der Erde, von der ein Viertel ausgeschnitten ist, um sie freizulegen Interne Organisation Planeten. Der Schnitt sollte unter Aufsicht der Eltern erfolgen.

      • Alle Materialien und Materialien finden Sie zu Hause oder im Bastelladen.

   2. Zeichnen Sie Kreise entlang der horizontalen und vertikalen Mitte des Schaumstoffballs. Sie müssen etwa ein Viertel der Schaumstoffkugel ausschneiden. Dabei helfen Ihnen Kreise, die den Ball in horizontale und vertikale Hälften teilen. Perfekte Genauigkeit ist nicht erforderlich, aber versuchen Sie, zentriert zu bleiben.

      • Halten Sie das Lineal im mittleren Bereich.
      • Halten Sie den Bleistift über das Lineal.
      • Lassen Sie einen Freund den Ball horizontal drehen, während Sie den Bleistift halten, und stellen Sie sicher, dass die Linie zentriert ist.
      • Nachdem Sie einen vollständigen Kreis gezeichnet haben, wiederholen Sie den Vorgang vertikal.
      • Als Ergebnis erhalten Sie zwei Linien, die den Ball in vier gleiche Teile teilen.

   3. Schneiden Sie ein Viertel der Kugel aus. Zwei sich kreuzende Linien teilen den Ball in vier Teile. Sie müssen ein Viertel mit einem Messer herausschneiden. Wir empfehlen Ihnen dringend, diesen Schritt unter Aufsicht Ihrer Eltern durchzuführen.

      • Positionieren Sie den Ball so, dass eine der Linien gerade nach oben zeigt.
      • Setzen Sie das Messer auf die Linie und schneiden Sie vorsichtig hin und her, bis Sie die Mitte der Kugel (horizontale Linie) erreichen.
      • Drehen Sie den Ball um, sodass die horizontale Linie nun nach oben zeigt.
      • Schneiden Sie vorsichtig, bis Sie die Mitte der Kugel erreichen.
      • Wackeln Sie vorsichtig mit dem ausgeschnittenen Viertel, um es von der Schaumstoffkugel zu lösen.

Im 20. Jahrhundert enthüllte die Menschheit durch zahlreiche Studien das Geheimnis des Erdinneren; der Aufbau der Erde im Querschnitt wurde jedem Schulkind bekannt. Für diejenigen, die noch nicht wissen, woraus die Erde besteht, was ihre Hauptschichten sind, wie sie zusammengesetzt sind und wie der dünnste Teil des Planeten heißt, werden wir eine Reihe wichtiger Fakten auflisten.

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Form und Größe des Planeten Erde

Entgegen dem allgemeinen Missverständnis Unser Planet ist nicht rund. Seine Form wird Geoid genannt und ist eine leicht abgeflachte Kugel. Die Orte, an denen der Globus zusammengedrückt wird, werden Pole genannt. Die Rotationsachse der Erde verläuft durch die Pole; unser Planet macht in 24 Stunden – einem Erdentag – eine Umdrehung um ihn.

Der Planet ist in der Mitte umschlossen – ein imaginärer Kreis, der das Geoid in die nördliche und südliche Hemisphäre teilt.

Außer dem Äquator, Es gibt Meridiane – Kreise, senkrecht zum Äquator und durch beide Pole verlaufend. Einer von ihnen, der durch das Greenwich Observatory verläuft, heißt Null – er dient als Bezugspunkt für geografische Längengrade und Zeitzonen.

Zu den Hauptmerkmalen des Globus gehören:

• Durchmesser (km): äquatorial – 12.756, polar (an den Polen) – 12.713;
• Länge (km) des Äquators – 40.057, Meridian – 40.008.

Unser Planet ist also eine Art Ellipse – ein Geoid, das sich um seine Achse dreht und durch zwei Pole verläuft – den Norden und den Süden.

Der zentrale Teil des Geoids ist vom Äquator umgeben – einem Kreis, der unseren Planeten in zwei Hemisphären teilt. Um den Radius der Erde zu bestimmen, werden die halben Werte ihres Durchmessers an den Polen und am Äquator verwendet.

Und nun dazu woraus die Erde besteht, Mit welchen Muscheln ist es bedeckt und was ist das? Schnittstruktur der Erde.

Erdschalen

Grundhüllen der Erde je nach Inhalt zugeordnet. Da unser Planet eine Kugelform hat, werden seine durch die Schwerkraft gehaltenen Hüllen Kugeln genannt. Wenn man hinschaut Verdreifachung des Erdquerschnitts also Drei Sphären sind zu erkennen:

In Ordnung(ausgehend von der Oberfläche des Planeten) befinden sie sich wie folgt:

1. Lithosphäre – die harte Hülle des Planeten, einschließlich Mineralien Schichten der Erde.
2. Hydrosphäre – enthält Wasserressourcen – Flüsse, Seen, Meere und Ozeane.
3. Atmosphäre – ist eine Lufthülle, die den Planeten umgibt.

Darüber hinaus wird auch die Biosphäre unterschieden, die alle lebenden Organismen umfasst, die andere Muscheln bewohnen.

Wichtig! Viele Wissenschaftler klassifizieren die Bevölkerung des Planeten als zu einer separaten riesigen Hülle gehörend, die Anthroposphäre genannt wird.

Die Erdhüllen – Lithosphäre, Hydrosphäre und Atmosphäre – werden nach dem Prinzip der Kombination einer homogenen Komponente identifiziert. In der Lithosphäre – das sind feste Gesteine, Erde, der innere Inhalt des Planeten, in der Hydrosphäre – alles davon, in der Atmosphäre – die gesamte Luft und andere Gase.

Atmosphäre

Die Atmosphäre ist eine gasförmige Hülle seine Zusammensetzung umfasst: Stickstoff, Kohlendioxid, Gas, Staub.

1. Die Troposphäre ist die obere Schicht der Erde, die den größten Teil der Erdluft enthält und sich von der Oberfläche bis zu einer Höhe von 8–10 (an den Polen) bis 16–18 km (am Äquator) erstreckt. In der Troposphäre bilden sich Wolken und verschiedene Luftmassen.
2. Die Stratosphäre ist eine Schicht, in der der Luftgehalt deutlich geringer ist als in der Troposphäre. Sein durchschnittliche Dicke beträgt 39-40 km. Diese Schicht beginnt an der oberen Grenze der Troposphäre und endet in einer Höhe von etwa 50 km.
3. Die Mesosphäre ist eine Schicht der Atmosphäre, die sich von 50–60 bis 80–90 km darüber erstreckt Erdoberfläche. Gekennzeichnet durch einen stetigen Temperaturabfall.
4. Die Thermosphäre liegt 200–300 km von der Erdoberfläche entfernt und unterscheidet sich von der Mesosphäre durch den Temperaturanstieg mit zunehmender Höhe.
5. Exosphäre - beginnt an der oberen Grenze unterhalb der Thermosphäre und bewegt sich allmählich in den offenen Raum. Sie zeichnet sich durch geringen Luftgehalt und hohe Sonneneinstrahlung aus.

Aufmerksamkeit! In der Stratosphäre, in einer Höhe von etwa 20–25 km, befindet sich eine dünne Ozonschicht, die alles Leben auf dem Planeten vor schädlichen ultravioletten Strahlen schützt. Ohne sie würden alle Lebewesen sehr schnell sterben.

Die Atmosphäre ist die Hülle der Erde, ohne die das Leben auf dem Planeten unmöglich wäre.

Es enthält die Luft, die lebende Organismen zum Atmen benötigen, bestimmt geeignete Wetterbedingungen und schützt den Planeten vor negativer Einfluss Sonnenstrahlung.

Die Atmosphäre besteht aus Luft, die Luft wiederum besteht aus etwa 70 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff, 0,4 % Kohlendioxid und dem Rest der Edelgase.

Darüber hinaus gibt es in der Atmosphäre in einer Höhe von etwa 50 km eine wichtige Ozonschicht.

Hydrosphäre

Die Hydrosphäre umfasst alle Flüssigkeiten auf dem Planeten.

Diese Shell nach Standort Wasservorräte und der Grad ihres Salzgehalts umfasst:

• der Weltozean – ein riesiger Raum, der von Salzwasser eingenommen wird und vier und 63 Meere umfasst;
• Bei den Oberflächengewässern der Kontinente handelt es sich um Süßwasser, gelegentlich auch um Brackwasser. Sie werden nach dem Grad der Fließfähigkeit in Gewässer mit Strömung unterteilt – Flüsse und Stauseen mit stehendem Wasser – Seen, Teiche, Sümpfe;
• Grundwasser ist Süßwasser, das sich unter der Erdoberfläche befindet. Tiefe Ihr Vorkommen reicht von 1-2 bis 100-200 oder mehr Metern.

Wichtig! Eine große Menge Süßwasser liegt derzeit in Form von Eis vor – heute gibt es in Permafrostzonen in Form von Gletschern, riesigen Eisbergen und permanentem, nicht schmelzendem Schnee etwa 34 Millionen km3 Süßwasserreserven.

Die Hydrosphäre ist zunächst einmal, eine Quelle für frisches Trinkwasser, einer der wichtigsten klimabildenden Faktoren. Wasserressourcen werden als Kommunikationswege und Objekte des Tourismus und der Erholung (Freizeit) genutzt.

Lithosphäre

Die Lithosphäre ist fest ( Mineral) Schichten der Erde. Die Dicke dieser Schale reicht von 100 (unter den Meeren) bis 200 km (unter den Kontinenten). Die Lithosphäre umfasst die Erdkruste und Oberer Teil Mantel.

Was sich unterhalb der Lithosphäre befindet, ist die unmittelbare innere Struktur unseres Planeten.

Die Lithosphärenplatten bestehen überwiegend aus Basalt, Sand und Ton, Stein und der Bodenschicht.

Diagramm der Erdstruktur Zusammen mit der Lithosphäre wird es durch folgende Schichten repräsentiert:

• Erdkruste - Oberer, höher, bestehend aus sedimentären, basaltischen, metamorphen Gesteinen und fruchtbarem Boden. Je nach Standort unterscheidet man kontinentale und ozeanische Kruste;
• Mantel – befindet sich unter der Erdkruste. Wiegt etwa 67 % der Gesamtmasse des Planeten. Die Dicke dieser Schicht beträgt etwa 3000 km. Die obere Schicht des Erdmantels ist zähflüssig und liegt in einer Tiefe von 50–80 km (unter den Ozeanen) bzw. 200–300 km (unter den Kontinenten). Die unteren Schichten sind härter und dichter. Der Mantel enthält schwere Eisen- und Nickelmaterialien. Im Erdmantel ablaufende Prozesse sind für viele Phänomene auf der Erdoberfläche verantwortlich (seismische Prozesse, Vulkanausbrüche, Ablagerungsbildung);
• Der zentrale Teil der Erde ist besetzt Kern bestehend aus einem inneren festen und einem äußeren flüssigen Teil. Die Mächtigkeit des äußeren Teils beträgt etwa 2200 km, die des inneren Teils beträgt 1300 km. Abstand von der Oberfläche d über den Kern der Erde beträgt ca. 3000-6000 km. Die Temperatur im Zentrum des Planeten beträgt etwa 5000 °C. Nach Ansicht vieler Wissenschaftler der Kern Land vorbei Die Zusammensetzung ist eine schwere Eisen-Nickel-Schmelze mit einer Beimischung anderer Elemente, deren Eigenschaften denen von Eisen ähneln.

Wichtig! In einem engen Kreis von Wissenschaftlern gibt es neben dem klassischen Modell mit einem halbgeschmolzenen schweren Kern auch die Theorie, dass sich im Zentrum des Planeten ein innerer Stern befindet, der auf allen Seiten von einer beeindruckenden Wasserschicht umgeben ist. Abgesehen von einem kleinen Kreis von Anhängern in der wissenschaftlichen Gemeinschaft hat diese Theorie in der Science-Fiction-Literatur weit verbreitete Verwendung gefunden. Ein Beispiel ist der Roman von V.A. Obbruchevs „Plutonia“, das von der Expedition russischer Wissenschaftler in den Hohlraum im Inneren des Planeten mit seinem eigenen kleinen Stern und einer Welt ausgestorbener Tiere und Pflanzen an der Oberfläche erzählt.

So ein allgemein akzeptiertes Diagramm der Struktur der Erde, einschließlich der Erdkruste, des Erdmantels und des Erdkerns, wird von Jahr zu Jahr verbessert und verfeinert.

Viele Parameter des Modells werden mit der Verbesserung der Forschungsmethoden und der Einführung neuer Geräte mehr als einmal aktualisiert.

Also zum Beispiel, um es genau herauszufinden wie viele Kilometer bis Im äußeren Teil des Kerns sind weitere Jahre wissenschaftlicher Forschung erforderlich.

An dieser Moment Die tiefste vom Menschen gegrabene Mine in der Erdkruste ist etwa 8 Kilometer lang, daher ist die Erforschung des Erdmantels und noch mehr des Planetenkerns nur in einem theoretischen Kontext möglich.

Schichtweiser Aufbau der Erde

Wir untersuchen, aus welchen Schichten die Erde im Inneren besteht

Abschluss

Nach Überlegung Schnittstruktur der Erde, Wir haben gesehen, wie interessant und komplex unser Planet ist. Das zukünftige Studium seiner Struktur wird der Menschheit helfen, die Geheimnisse zu verstehen Naturphänomen wird es ermöglichen, zerstörerische Naturkatastrophen genauer vorherzusagen und neue, noch unerschlossene Mineralvorkommen zu entdecken.

Die Erde gehört zu den terrestrischen Planeten und hat im Gegensatz zu Gasriesen wie Jupiter eine feste Oberfläche. Er ist der größte der vier Erdplaneten im Sonnensystem, sowohl in Bezug auf Größe als auch Masse. Darüber hinaus weist die Erde unter diesen vier Planeten die höchste Dichte, Oberflächengravitation und das höchste Magnetfeld auf. Es ist der einzige bekannte Planet mit aktiver Plattentektonik.

Das Erdinnere ist nach chemischen und physikalischen (rheologischen) Eigenschaften in Schichten unterteilt, aber im Gegensatz zu anderen terrestrischen Planeten hat die Erde einen klaren äußeren und inneren Kern. Die äußere Schicht der Erde ist eine harte Hülle, die hauptsächlich aus Silikaten besteht. Vom Mantel ist es durch eine Grenze mit einem starken Anstieg der Geschwindigkeiten longitudinaler seismischer Wellen getrennt – die Mohorovicic-Oberfläche. Die feste Kruste und der viskose obere Teil des Mantels bilden die Lithosphäre. Unterhalb der Lithosphäre befindet sich die Asthenosphäre, eine Schicht relativ geringer Viskosität, Härte und Festigkeit im oberen Mantel.

Signifikante Veränderungen in der Kristallstruktur des Mantels treten in einer Tiefe von 410–660 km unter der Oberfläche auf und umfassen die Übergangszone, die den oberen und unteren Mantel trennt. Unter dem Erdmantel befindet sich eine flüssige Schicht aus geschmolzenem Eisen mit Beimischungen von Nickel, Schwefel und Silizium – der Erdkern. Seismische Messungen zeigen, dass es aus zwei Teilen besteht: einem festen inneren Kern mit einem Radius von ~1220 km und einem flüssigen äußeren Kern mit einem Radius von ~2250 km.

Bilden

Die Form der Erde (Geoid) ähnelt einem abgeflachten Ellipsoid. Die Diskrepanz zwischen dem Geoid und dem ihm annähernden Ellipsoid beträgt 100 Meter.

Durch die Erdrotation entsteht eine äquatoriale Ausbuchtung, sodass der äquatoriale Durchmesser 43 km größer ist als der polare. Der höchste Punkt der Erdoberfläche ist der Mount Everest (8.848 m über dem Meeresspiegel), der tiefste der Marianengraben (10.994 m unter dem Meeresspiegel). Aufgrund der Konvexität des Äquators sind die vom Erdmittelpunkt am weitesten entfernten Punkte auf der Oberfläche der Gipfel des Chimborazo-Vulkans in Ecuador und der Berg Huascaran in Peru.

Chemische Zusammensetzung

Die Masse der Erde beträgt etwa 5,9736·1024 kg. Die Gesamtzahl der Atome, aus denen die Erde besteht, beträgt ≈ 1,3-1,4·1050. Es besteht hauptsächlich aus Eisen (32,1 %), Sauerstoff (30,1 %), Silizium (15,1 %), Magnesium (13,9 %), Schwefel (2,9 %), Nickel (1,8 %), Kalzium (1,5 %) und Aluminium (1,4 %). ); die restlichen Elemente machen 1,2 % aus. Aufgrund der Massensegregation besteht die Kernregion vermutlich aus Eisen (88,8 %), etwas Nickel (5,8 %), Schwefel (4,5 %) und etwa 1 % anderen Elementen. Bemerkenswert ist, dass Kohlenstoff, der die Grundlage des Lebens darstellt, in der Erdkruste nur 0,1 % ausmacht.

Der Geochemiker Frank Clark hat berechnet, dass die Erdkruste zu etwas mehr als 47 % aus Sauerstoff besteht. Die häufigsten gesteinsbildenden Mineralien in der Erdkruste bestehen fast ausschließlich aus Oxiden; Der Gesamtgehalt an Chlor, Schwefel und Fluor in Gesteinen beträgt normalerweise weniger als 1 %. Die Hauptoxide sind Siliziumoxid (SiO 2), Aluminiumoxid (Al 2 O 3), Eisenoxid (FeO), Calciumoxid (CaO), Magnesiumoxid (MgO), Kaliumoxid (K 2 O) und Natriumoxid (Na 2 O). ). Kieselsäure dient hauptsächlich als saures Medium und bildet Silikate; die Beschaffenheit aller großen Vulkangesteine ​​ist damit verbunden.

Interne Struktur

Die Erde hat, wie andere terrestrische Planeten auch, eine geschichtete innere Struktur. Es besteht aus harten Silikatschalen (Kruste, extrem zäher Mantel) und einem metallischen Kern. Der äußere Teil des Kerns ist flüssig (viel weniger viskos als der Mantel) und der innere Teil ist fest.

Innere Hitze

Die innere Wärme des Planeten wird durch eine Kombination aus Restwärme bereitgestellt, die bei der Ansammlung von Materie in den frühen Stadien der Erdentstehung übrig geblieben ist (etwa 20 %), und dem radioaktiven Zerfall instabiler Isotope: Kalium-40, Uran-238, Uran -235 und Thorium-232. Drei dieser Isotope haben Halbwertszeiten von mehr als einer Milliarde Jahren. Im Zentrum des Planeten können die Temperaturen auf 6.000 °C (10.830 °F) ansteigen (mehr als auf der Sonnenoberfläche) und der Druck kann 360 GPa (3,6 Millionen atm) erreichen. Ein Teil der Wärmeenergie des Kerns wird über Fahnen auf die Erdkruste übertragen. Plumes führen zum Auftreten von Hot Spots und Fallen. Da der größte Teil der von der Erde erzeugten Wärme durch radioaktiven Zerfall entsteht, war die Energiefreisetzung unseres Planeten zu Beginn der Erdgeschichte, als die Reserven an kurzlebigen Isotopen noch nicht erschöpft waren, viel größer als heute.

Die Erde verliert die meiste Energie durch Plattentektonik, das Aufsteigen von Mantelmaterial an mittelozeanischen Rücken. Die letzte Hauptart des Wärmeverlusts ist der Wärmeverlust durch die Lithosphäre, wobei auf diesem Weg ein größerer Wärmeverlust im Ozean auftritt, da die Erdkruste dort viel dünner ist als unter den Kontinenten.

Lithosphäre

Atmosphäre

Atmosphäre (aus dem Altgriechischen ?τμ?ς – Dampf und σφα?ρα – Kugel) ist eine Gashülle, die den Planeten Erde umgibt; besteht aus Stickstoff und Sauerstoff sowie Spuren von Wasserdampf, Kohlendioxid und anderen Gasen. Seit seiner Entstehung hat es sich unter dem Einfluss der Biosphäre erheblich verändert. Das Aufkommen der sauerstoffhaltigen Photosynthese vor 2,4 bis 2,5 Milliarden Jahren trug zur Entwicklung aerober Organismen sowie zur Sättigung der Atmosphäre mit Sauerstoff und zur Bildung der Ozonschicht bei, die alle Lebewesen vor schädlichen ultravioletten Strahlen schützt.

Die Atmosphäre bestimmt das Wetter auf der Erdoberfläche, schützt den Planeten vor kosmischer Strahlung und teilweise vor Meteoritenbeschuss. Es reguliert auch die wichtigsten klimabildenden Prozesse: den Wasserkreislauf in der Natur, die Luftmassenzirkulation und die Wärmeübertragung. Moleküle atmosphärischer Gase können eingefangen werden Wärmeenergie Dadurch wird verhindert, dass es in den Weltraum gelangt, wodurch die Temperatur des Planeten steigt. Dieses Phänomen ist als Treibhauseffekt bekannt. Die wichtigsten Treibhausgase sind Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan und Ozon. Ohne diesen Wärmedämmeffekt würde die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde zwischen −18 und −23 °C liegen (obwohl sie tatsächlich 14,8 °C beträgt) und es würde wahrscheinlich kein Leben geben.

Der untere Teil der Atmosphäre enthält etwa 80 % ihrer Gesamtmasse und 99 % des gesamten Wasserdampfs (1,3–1,5 · 1013 Tonnen), diese Schicht wird genannt Troposphäre. Seine Dicke variiert und hängt von der Art des Klimas und saisonalen Faktoren ab: In Polarregionen beträgt sie beispielsweise etwa 8–10 km, in der gemäßigten Zone bis zu 10–12 km und in tropischen oder äquatorialen Regionen erreicht sie 16–18 km km. In dieser Schicht der Atmosphäre sinkt die Temperatur mit zunehmender Höhe pro Kilometer um durchschnittlich 6 °C. Oben befindet sich die Übergangsschicht – die Tropopause, die die Troposphäre von der Stratosphäre trennt. Die Temperatur liegt hier zwischen 190-220 K.

Stratosphäre- eine Schicht der Atmosphäre, die sich in einer Höhe von 10-12 bis 55 km befindet (je nach Wetterbedingungen und Jahreszeit). Es macht nicht mehr als 20 % der Gesamtmasse der Atmosphäre aus. Diese Schicht ist durch einen Temperaturabfall bis zu einer Höhe von ~25 km gekennzeichnet, gefolgt von einem Anstieg an der Grenze zur Mesosphäre auf nahezu 0 °C. Diese Grenze wird Stratopause genannt und liegt auf einer Höhe von 47–52 km. Die Stratosphäre enthält die höchste Ozonkonzentration in der Atmosphäre, die alle lebenden Organismen auf der Erde vor schädlicher ultravioletter Strahlung der Sonne schützt. Intensive Absorption der Sonnenstrahlung Ozonschicht und verursacht einen schnellen Temperaturanstieg in diesem Teil der Atmosphäre.

Mesosphäre liegt in einer Höhe von 50 bis 80 km über der Erdoberfläche, zwischen Stratosphäre und Thermosphäre. Von diesen Schichten ist es durch die Mesopause (80-90 km) getrennt. Dies ist der kälteste Ort der Erde, die Temperatur sinkt hier auf −100 °C. Bei dieser Temperatur gefriert das Wasser in der Luft schnell und es bilden sich manchmal nachtleuchtende Wolken. Sie können unmittelbar nach Sonnenuntergang beobachtet werden, die beste Sicht entsteht jedoch, wenn sie 4 bis 16° unter dem Horizont liegt. Die meisten Meteoriten, die in die Erdatmosphäre gelangen, verglühen in der Mesosphäre. Von der Erdoberfläche aus werden sie als Sternschnuppen beobachtet. In einer Höhe von 100 km über dem Meeresspiegel gibt es eine konventionelle Grenze zwischen der Erdatmosphäre und dem Weltraum – Karman-Linie.

IN Thermosphäre Die Temperatur steigt schnell auf 1000 K an, was auf die Absorption kurzwelliger Sonnenstrahlung darin zurückzuführen ist. Dies ist die längste Schicht der Atmosphäre (80-1000 km). In einer Höhe von etwa 800 km hört der Temperaturanstieg auf, da die Luft hier sehr verdünnt ist und die Sonnenstrahlung nur schwach absorbiert.

Ionosphäre umfasst die letzten beiden Schichten. Hier werden Moleküle unter dem Einfluss des Sonnenwinds ionisiert und es entstehen Polarlichter.

Exosphäre- der äußere und sehr verdünnte Teil der Erdatmosphäre. In dieser Schicht können Teilchen die zweite Fluchtgeschwindigkeit der Erde überwinden und in den Weltraum entweichen. Dies führt zu einem langsamen, aber stetigen Prozess, der als atmosphärische Dissipation bezeichnet wird. In den Weltraum entweichen vor allem Teilchen leichter Gase: Wasserstoff und Helium. Wasserstoffmoleküle mit dem niedrigsten Molekulargewicht können leichter eine Fluchtgeschwindigkeit erreichen und schneller in den Weltraum entweichen als andere Gase. Es wird angenommen, dass es zu einem Verlust von Reduktionsmitteln wie Wasserstoff kam eine notwendige Bedingung für die Möglichkeit einer nachhaltigen Anreicherung von Sauerstoff in der Atmosphäre. Folglich könnte die Fähigkeit von Wasserstoff, die Erdatmosphäre zu verlassen, die Entwicklung des Lebens auf dem Planeten beeinflusst haben. Derzeit wird der größte Teil des in die Atmosphäre gelangenden Wasserstoffs in Wasser umgewandelt, ohne die Erde zu verlassen, und der Wasserstoffverlust erfolgt hauptsächlich durch die Zerstörung von Methan in der oberen Atmosphäre.

Chemische Zusammensetzung der Atmosphäre

An der Erdoberfläche enthält trockene Luft etwa 78,08 Vol.-% Stickstoff, 20,95 Vol.-% Sauerstoff, 0,93 Vol.-% Argon und etwa 0,03 Vol.-% Kohlendioxid. Die volumetrische Konzentration der Komponenten hängt von der Luftfeuchtigkeit ab – dem Wasserdampfgehalt, der je nach Klima, Jahreszeit und Gebiet zwischen 0,1 und 1,5 % liegt. Beispielsweise beträgt die Sauerstoffkonzentration in der Luft bei 20 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 % (durchschnittliche Luftfeuchtigkeit im Sommer) 20,64 %. Die übrigen Bestandteile machen höchstens 0,1 % aus: Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid, Schwefeloxide und Stickoxide sowie andere Inertgase außer Argon.

Auch Feinstaub ist immer in der Luft vorhanden (Staub sind Partikel organischer Materialien, Asche, Ruß, Pflanzenpollen usw.), wenn niedrige Temperaturen- Eiskristalle) und Wassertröpfchen (Wolken, Nebel) - Aerosole. Die Konzentration von Feinstaub nimmt mit der Höhe ab. Je nach Jahreszeit, Klima und Standort verändert sich die Konzentration der Aerosolpartikel in der Atmosphäre. Oberhalb von 200 km ist Stickstoff der Hauptbestandteil der Atmosphäre. In einer Höhe von über 600 km überwiegt Helium, ab 2000 km überwiegt Wasserstoff („Wasserstoffkorona“).

Biosphäre

Die Biosphäre (von altgriechisch βιος – Leben und σφα?ρα – Kugel, Kugel) ist eine Ansammlung von Teilen der Erdhülle (Litho-, Hydro- und Atmosphäre), die von lebenden Organismen besiedelt wird, unter deren Einfluss steht und ist besetzt mit den Produkten ihrer lebenswichtigen Tätigkeit. Die Biosphäre ist die Hülle der Erde, die von lebenden Organismen bevölkert und von ihnen verändert wird. Es begann sich erst vor 3,8 Milliarden Jahren zu bilden, als die ersten Organismen auf unserem Planeten auftauchten. Es umfasst die gesamte Hydrosphäre, den oberen Teil der Lithosphäre und den unteren Teil der Atmosphäre, also die Ökosphäre. Die Biosphäre ist die Gesamtheit aller lebenden Organismen. Es beherbergt mehrere Millionen Arten von Pflanzen, Tieren, Pilzen und Mikroorganismen.

Die Biosphäre besteht aus Ökosystemen, zu denen Gemeinschaften lebender Organismen (Biozönose), ihre Lebensräume (Biotop) und Verbindungssysteme gehören, die zwischen ihnen Materie und Energie austauschen. An Land werden sie hauptsächlich durch Breitengrad, Höhe und Niederschlagsunterschiede getrennt. Landökosysteme, die in der Arktis oder Antarktis, in großen Höhen oder in extrem trockenen Gebieten vorkommen, sind relativ arm an Pflanzen und Tieren; Die Artenvielfalt erreicht ihren Höhepunkt in den tropischen Regenwäldern des Äquatorgürtels.

Das Magnetfeld der Erde

In erster Näherung ist das Erdmagnetfeld ein Dipol, dessen Pole neben den geografischen Polen des Planeten liegen. Das Feld bildet eine Magnetosphäre, die Sonnenwindpartikel ablenkt. Sie sammeln sich in Strahlungsgürteln an, zwei konzentrischen torusförmigen Regionen rund um die Erde. In der Nähe der Magnetpole können diese Partikel in die Atmosphäre „ausfallen“ und zur Entstehung von Polarlichtern führen.

Nach der „magnetischen Dynamo“-Theorie wird das Feld im zentralen Bereich der Erde erzeugt, wo Wärme einen Strom erzeugt elektrischer Strom in einem flüssigen Metallkern. Dies wiederum führt zur Entstehung eines Magnetfelds in der Nähe der Erde. Konvektionsbewegungen im Kern sind chaotisch; Magnetpole driften und ändern periodisch ihre Polarität. Dadurch kommt es zu Umkehrungen des Erdmagnetfeldes, die im Durchschnitt mehrmals alle paar Millionen Jahre auftreten. Die letzte Umkehr erfolgte vor etwa 700.000 Jahren.

Magnetosphäre- eine Region des Weltraums um die Erde, die entsteht, wenn ein Strom geladener Sonnenwindteilchen unter dem Einfluss eines Magnetfelds von seiner ursprünglichen Flugbahn abweicht. Auf der der Sonne zugewandten Seite ist sein Bugschock etwa 17 km dick und befindet sich in einer Entfernung von etwa 90.000 km von der Erde. Auf der Nachtseite des Planeten verlängert sich die Magnetosphäre und nimmt eine lange zylindrische Form an.

Wenn hochenergetische geladene Teilchen mit der Magnetosphäre der Erde kollidieren, entstehen Strahlungsgürtel (Van-Allen-Gürtel). Polarlichter entstehen, wenn Sonnenplasma im Bereich der Magnetpole die Erdatmosphäre erreicht.

Die Erde ist darin enthalten Sonnensystem zusammen mit dem Rest der Planeten und der Sonne. Er gehört zur Klasse der felsigen Festkörperplaneten, die sich durch eine hohe Dichte auszeichnen und aus Gesteinen bestehen, im Gegensatz zu Gasriesen, die groß sind und eine relativ geringe Dichte haben. Darüber hinaus bestimmt die Zusammensetzung des Planeten die innere Struktur des Globus.

Grundparameter des Planeten

Bevor wir herausfinden, welche Schichten in der Struktur des Globus unterschieden werden, sprechen wir über die wichtigsten Parameter unseres Planeten. Die Erde befindet sich in einer Entfernung von etwa 150 Millionen Kilometern von der Sonne. Der nächstgelegene Himmelskörper ist der natürliche Satellit des Planeten – der Mond, der sich in einer Entfernung von 384.000 km befindet. Das Erde-Mond-System gilt als einzigartig, weil es das einzige ist, auf dem der Planet einen so großen Satelliten hat.

Die Masse der Erde beträgt 5,98 x 10 27 kg, das ungefähre Volumen beträgt 1,083 x 10 27 Kubikmeter. cm. Der Planet dreht sich sowohl um die Sonne als auch um seine eigene Achse und hat eine Neigung gegenüber der Ebene, die den Wechsel der Jahreszeiten bestimmt. Die Umlaufdauer um die Achse beträgt etwa 24 Stunden, um die Sonne etwas mehr als 365 Tage.

Geheimnisse der inneren Struktur

Bevor die Methode zur Untersuchung des Untergrunds mithilfe seismischer Wellen erfunden wurde, konnten Wissenschaftler nur Annahmen darüber treffen, wie die Erde im Inneren funktioniert. Im Laufe der Zeit entwickelten sie eine Reihe geophysikalischer Methoden, die es ermöglichten, einige strukturelle Merkmale des Planeten kennenzulernen. Insbesondere seismische Wellen, die infolge von Erdbeben und Bewegungen der Erdkruste aufgezeichnet werden, haben breite Anwendung gefunden. In einigen Fällen werden solche Wellen künstlich erzeugt, um anhand der Art ihrer Reflexionen die Situation in der Tiefe kennenzulernen.

Das ist erwähnenswert diese Methode ermöglicht die indirekte Gewinnung von Daten, da ein direkter Zugang in die Tiefe des Untergrunds nicht möglich ist. Dabei wurde festgestellt, dass der Planet aus mehreren Schichten besteht, die sich in Temperatur, Zusammensetzung und Druck unterscheiden. Wie ist also die innere Struktur des Globus?

Erdkruste

Die obere feste Hülle des Planeten wird genannt. Ihre Dicke variiert je nach Art zwischen 5 und 90 km, von denen es 4 gibt. Die durchschnittliche Dichte dieser Schicht beträgt 2,7 g/cm3. Die größte Dicke hat die kontinentale Kruste, deren Dicke unter einigen Gebirgssystemen 90 km erreicht. Sie unterscheiden auch zwischen solchen, die sich unter dem Ozean befinden und deren Mächtigkeit 10 km erreicht, zwischen Übergangs- und Riftogenen. Die Übergangskruste zeichnet sich dadurch aus, dass sie an der Grenze der kontinentalen und ozeanischen Kruste liegt. Gespaltene Kruste findet sich dort, wo mittelozeanische Rücken vorhanden sind, und ist dünn und erreicht nur eine Dicke von 2 km.

Die Kruste jeglicher Art besteht aus drei Arten von Gesteinen – Sedimentgestein, Granit und Basaltgestein, die sich in Dichte, chemischer Zusammensetzung und Herkunftsart unterscheiden.

Die untere Grenze der Kruste ist nach ihrem Entdecker Mohorovicic benannt. Es trennt die Kruste von der darunter liegenden Schicht und zeichnet sich durch eine starke Änderung des Phasenzustands der Substanz aus.

Mantel

Diese Schicht folgt der festen Kruste und ist die größte – ihr Volumen beträgt etwa 83 % des Gesamtvolumens des Planeten. Der Mantel beginnt kurz hinter der Moho-Grenze und erstreckt sich bis zu einer Tiefe von 2900 km. Diese Schicht ist weiter in den oberen, mittleren und unteren Mantel unterteilt. Ein Merkmal der oberen Schicht ist das Vorhandensein der Asthenosphäre – einer speziellen Schicht, in der sich die Substanz in einem Zustand geringer Härte befindet. Das Vorhandensein dieser viskosen Schicht erklärt die Bewegung der Kontinente. Wenn Vulkane ausbrechen, stammt außerdem die flüssige, geschmolzene Substanz, die sie ausschütten, aus diesem bestimmten Gebiet. Der obere Mantel endet in einer Tiefe von etwa 900 km, wo der mittlere Mantel beginnt.

Charakteristisch für diese Schicht sind hohe Temperaturen und Drücke, die mit zunehmender Tiefe zunehmen. Dadurch wird der besondere Zustand der Mantelsubstanz bestimmt. Obwohl die Gesteine ​​in der Tiefe eine hohe Temperatur aufweisen, befinden sie sich aufgrund des Einflusses von hohem Druck in einem festen Zustand.

Prozesse, die im Erdmantel ablaufen

Im Inneren des Planeten herrscht eine sehr hohe Temperatur, da im Kern ständig der Prozess der thermonuklearen Reaktion abläuft. An der Oberfläche bleiben jedoch angenehme Lebensbedingungen bestehen. Dies ist aufgrund des Vorhandenseins eines Mantels möglich, der wärmeisolierende Eigenschaften hat. Dadurch gelangt die vom Kern abgegebene Wärme in ihn. Die erhitzte Materie steigt nach oben und kühlt dabei allmählich ab, während kühlere Materie aus den oberen Schichten des Erdmantels absinkt. Dieser Zyklus wird Konvektion genannt und findet ununterbrochen statt.

Struktur des Globus: Kern (außen)

Der zentrale Teil des Planeten ist der Kern, der in einer Tiefe von etwa 2900 km unmittelbar nach dem Mantel beginnt. Gleichzeitig ist es klar in zwei Schichten unterteilt – außen und innen. Die Dicke der äußeren Schicht beträgt 2200 km.

Charakteristische Merkmale der äußeren Schicht des Kerns sind das Überwiegen von Eisen und Nickel in der Zusammensetzung, im Gegensatz zu den Verbindungen von Eisen und Silizium, aus denen der Mantel hauptsächlich besteht. Die Substanz im äußeren Kern ist flüssig Aggregatzustand. Die Rotation des Planeten verursacht Bewegung flüssige Substanz Kern, der ein starkes Magnetfeld erzeugt. Daher kann der äußere Kern des Planeten als Generator des Magnetfelds des Planeten bezeichnet werden, der gefährliche Arten kosmischer Strahlung abweist, dank derer kein Leben entstehen könnte.

Innerer Kern

Im Inneren der flüssigen Metallhülle befindet sich ein fester innerer Kern, dessen Durchmesser 2,5.000 km erreicht. Derzeit ist es noch nicht gründlich erforscht und es gibt unter Wissenschaftlern Streitigkeiten über die darin ablaufenden Prozesse. Dies ist auf die Schwierigkeit der Datenbeschaffung und die Möglichkeit zurückzuführen, nur indirekte Forschungsmethoden zu verwenden.

Es ist mit Sicherheit bekannt, dass die Temperatur der Substanz im inneren Kern mindestens 6.000 Grad beträgt, sie befindet sich jedoch trotzdem in einem festen Zustand. Dies erklärt sich durch den sehr hohen Druck, der verhindert, dass die Substanz in einen flüssigen Zustand übergeht – im inneren Kern sollen es 3 Millionen atm sein. Unter solchen Bedingungen kann ein besonderer Aggregatzustand entstehen – die Metallisierung, bei der sogar Elemente wie Gase die Eigenschaften von Metallen annehmen und hart und dicht werden können.

Was die chemische Zusammensetzung betrifft, gibt es in der Forschungsgemeinschaft immer noch Debatte darüber, welche Elemente den inneren Kern bilden. Einige Wissenschaftler vermuten, dass die Hauptbestandteile Eisen und Nickel sind, andere vermuten, dass die Bestandteile auch Schwefel, Silizium und Sauerstoff umfassen könnten.

Das Verhältnis der Elemente in verschiedenen Schichten

Die Zusammensetzung der Erde ist sehr vielfältig – sie enthält fast alle Elemente des Periodensystems, ihr Gehalt in verschiedenen Schichten ist jedoch heterogen. Also die geringste Dichte, also besteht es aus den leichtesten Elementen. Die schwersten Elemente befinden sich im Kern im Zentrum des Planeten hohe Temperatur und Druck, der den Prozess des nuklearen Zerfalls sicherstellt. Dieses Verhältnis bildete sich über einen gewissen Zeitraum aus – unmittelbar nach der Entstehung des Planeten war seine Zusammensetzung vermutlich homogener.

Im Geographieunterricht werden die Schüler möglicherweise gebeten, die Struktur des Globus zu zeichnen. Um diese Aufgabe zu bewältigen, müssen Sie eine bestimmte Schichtenfolge einhalten (diese wird im Artikel beschrieben). Wenn die Reihenfolge unterbrochen ist oder eine der Ebenen fehlt, wird die Arbeit falsch ausgeführt. Sie können die Reihenfolge der Schichten auch auf den Fotos sehen, die Ihnen im Artikel präsentiert werden.