Форма и размеры Земли, Внешние и внутренние оболочки Земли - Земля - планета Солнечной системы

Исследования формы Земли при помощи современных методов позволили уточнить форму и размеры Земли, которые были вычислены геодезистом А. А. Изотовым в 1940 г. (эллипсоид Красовского).

Основные параметры:

Экваториальный радиус, А 6378.245 км;

Полярный радиус, С 6356.863 км;

Полярное сжатие, (А-с/а) 1/297.3;

Площадь поверхности около 5210 млн. км2;

Объем 1083.1012 Км3;

Масса Земли 5.976.1018 Т;

Средняя плотность 5.52 г/см3;

Средняя плотность горных пород на земной поверхности 2.8 г/см3.

Разница значений плотностей указывает на то, что в недрах Земли должны находиться очень плотные породы.

Наиболее высокая точка г. Эверест (Джомолунгма) 8848м, наибольшая глубина 11022 м, т. о. размах рельефа составляет 19870 м.

Средняя высота материков 850 м.

Средняя глубина океанов 3800 м.

Земная поверхность: океан - 70.8 %; суша - 29.2 %.

Внешние и внутренние оболочки Земли

Поверхность Земли - поверхность раздела.

Атмосфера. Верхняя граница 700-800 км, или даже 900-1000 км, а с учетом экзосферы 2000-3000 км, в настоящее время содержит 5.3. 103 Трлн. т. воздуха, что составляет одну миллионную часть массы Земли, около 90 % массы атмосферы приходится на нижние 10 км. Плотность воздуха на уровне моря 1.3. 10-3Г/см3.

Тропосфера. До 10-12 км, формируются погода и климат, мощные воздушные течения, циклоны и антициклоны.

Сухой воздух состоит: азот 78.08 %, кислород 20.95 %, аргон 0.93 %, углекислый газ 0,03 %, в малых количествах благородные газы и водород. Пыль природная и антропогенная.

Температура медленно понижается до минус 60-70 ОС на высотах 10-12 км.

Стратосфера. До 50 км. До 40 км температура от -40 до -50 ОС, затем быстро возрастает до +15 ОС. В настоящее время обнаружена активная циркуляция воздуха в стратосфере. Важно наличие озонового слоя на высотах от 17 до 30 км, который задерживает ультрафиолет.

Мезосфера. Высоты 50-80 км. Газовый состав, с преобладанием кислорода и азота, очень устойчив. Температура от нижней границы к верхней понижается от -70 до -90 ОС.

У верхней границы образуются серебристые облака, состоящие из мелких кристалликов льда.

Термосфера. (Верхняя граница около 800-1000 км). Наиболее разреженный слой с повышенной ионизацией с существенным повышением температуры. Температура изменяется от -90 ОС на высотк около 80км до 400ОС при высоте около 200 км.

Гидросфера Располагается между атм. и твердой земной поверхностью. Прерывистая водная оболочка земли, куда кроме Мирового океана входят все наземные и подземные воды.

В составе Г-сферы 3 основных типа: океаносфера (моря и океаны); воды суши; ледники.

Промежуточное положение - подземные воды, сосредоточенные в литосфере, но тесно связанные с водами Г-сферы.

По В. И. Вернадскому количество вод оценивается:

Океаны - 1370 млн. км3;

На суше - 4 млн. км3;

Материковых льдов - 16-20млн. км3;

Подземных - 400млн. км3. Всего - 1.8 млрд. км3.

Хим. состав гидросферы различен для вод суши и мирового океана. В океанской воде, в среднем 35г солей в 1л. Пресные воды до 1г/л.

Гидросфера играет в геологической истории развития Земли одну из самых важных ролей. В ее пределах возникла и развивается жизнь, проходят сложнейшую эволюцию земные организмы. В гидросфере образуются и развиваются своеобразные ландшафты, осадочные горные породы и рельеф Земли.

Биосфера. Оболочка Земли, в которой сосредоточена жизнь, - была выделена в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом, однако ее особое значение для геологических и геохимических процессов было выявлено значительно позже акад. В. И. Вернадским. Биосфера окружает Землю сплошной оболочкой. Только кратеры действующих вулканов, потоки не застывшей лавы и, может быть, некоторые замкнутые водоемы с особенно высокой концентрацией мин. солей и кислот могут считаться временно безжизненными, но только временно.

Нижняя граница биосферы (по Вернадскому) "должна лежать выше областей, где господствуют горячие пары воды, и температура не опускается ниже 100 ОС, в среднем на уровне 3-4 км от уровня геоида", т. е. положение этой границы определяется предельной температурой, при которой могут существовать простейшие организмы.

По подсчетам Вернадского масса живой органической материи на Земле - 0.001 % от массы земной коры. Большая ее часть в океане в виде планктона.

Геологическое значение живых организмов огромно. Пропускают через себя и перерабатывают большое количество вещества. За 13 лет организмы пропускают через себя такое количество углерода, которое в 10 раз превышает все его содержание в земной коре. В. И. Вернадский считает весь кислород атмосферы продуктом жизнедеятельности организмов. Скопления каменного угля, торфа, нефти, мела, известняков (органогенных), фосфоритов, многих железных и марганцевых руд и т. п. - результат жизнедеятельности организмов, также как и почвы результат взаимодействия их с горными породами.

20-22 элемента могут концентрироваться в организмах в значительных количествах. Это Pb, Zn, Ni, Pt, Be, U, редкие земли и другие элементы.

По концентрации элементов в растениях - геоботанический метод поисков.

Земная кора. Представления о составе и физическом состоянии земных глубин основывается на комплексных геофизических исследованиях недр Земли. Главным является сейсмический метод (греч. "сейсма" - сотрясение), основанный на изучении путей и скоростей распространения внутри Земли упругих колебаний, возникающих при землетрясениях и вызванных искусственными взрывами.

Продольные волны - частицы материи колеблются в направлении движения волны (вдоль сейсмического луча). При этом создаются участки сжатия и расширения, распространяющиеся во все стороны от очага землетрясения (реакция среды на изменение объема). Продольные волны могут распространятся в твердых, жидких и газообразных средах, идут быстрее других и первыми приходят к наблюдателю.

Поперечные волны (реакция среды на изменение формы) распространяются только в твердых телах. Частицы материи колеблются в плоскости, перпендикулярной направлению сейсмического луча.

При анализе изменения скоростей сейсмических волн (естественных и искусственных), проходящих через земной шар (сейсмическое зондирование), выделяют три главные сферы Земли, отделенных друг от друга поверхностями раздела, где резко меняются скорости волн.

Земная кора - это твердая внешняя оболочка Земли. Ее мощность колеблется от 5-20 (12) км в океанах до 30-40 км в равнинных областях и до 50-75 км в горных регионах.

При МСр=33км, РСр=2.8г/см3 масса коры составит 4.7.107 Трлн. т, или 0.8 % всей массы Земли. До недавнего времени этот слой называли сиалью (кремний и алюминий), в отличие от нижних слоев, которые называли симой (кремний +магний).

В действительности земная кора состоит из легкоплавких силикатов с преобладанием алюмосиликатов. Больше всего в земной коре содержится кислорода (49.13 %), кремния (26 %), и алюминия (7.45 %). Кислород в земной коре содержится в форме оксидов, в среднем: SiO2 - 58 %; Al2O3 - 15 %; FeO и F2O3 - 8 %; CaO - 6 %; MgO и Na2O - 4 %; K2O - 2.5 %.

Граница земной коры от нижележащей мантии характеризуется возрастанием скорости сейсмических волн: продольных от 5.57-7.6 до 7.9-8.3 км/с; поперечных от 3.36-3.7 до 4.5-4.7 км/с.

Поверхностный раздел открыт югославским сейсмологом А. Мохоровичичем и назван поверхностью Мохоровичича или Мохо.

Мантия Земли Распространяется под земной корой до глубины 2900 км от поверхности. Ее делят на две части:

Верхнюю - слои "В" и "С" до глубины 900-1000 км;

Нижнюю - слои "D" и "D1" глубины от 900-1000 до 2900 км.

Слой "В" - Гутнберга, а слой "С" - переходный или слой Голицина.

В слое "В" - Астеносфера. Под континентами 80-120 до 200-250 км, под океанами от 50-60 до 300-400 км. Астеносфера является волноводом - Дж Баррелл, 1916 г.

Верхняя часть мантии (твердая) вместе с земной корой - литосфера.

К астеносфере приурочено большинство зарегистрированных очагов промежуточных землетрясений. Полагают, что в ней возникают магматические очаги, что это наиболее вероятная зона проявления подкоровых конвекционных течений и зарождения вертикальных и горизонтальных движений земной коры, т. е. важнейших эндогенных процессов, имеющих непосредственное отношение к становлению земной коры, к ее деформациям, строению и составу. Поэтом астеносферу вместе с перекрывающей ее частью верхней мантии и земной корой объединяют в Тектоносферу.

Ниже астеносферы скорость продольных волн резко возрастает, достигая на глубинах 900-2000 км 11.3-11.4 км/с.

В нижней мантии скорости поперечных волн хотя и продолжают расти, но значительно медленнее, чем в слое "С" верхней мантии, достигая на глубинах 2700-2900км 13.6км/с.

На глубине 2900км намечается новый раздел сейсмического характера, который отделяет мантию от ядра. Здесь скорости продольных волн скачкообразно падают с 13.6 км/с в основании мантии до 8.1 км/с в ядре.

Ядро Земли. В нем выделяются внешнее, переходное и внутреннее ядра. Внешнее на глубине 2900 до 4980 км, переходное - до глубин 51120 км, а внутреннее ядро находится ниже.

Скорость распространения продольных сейсмических волн (Р) в нижней части земной коры в среднем составляет 6.5-7.4 км/с, а поперечных (S) - около 3.73.8 км/с.

Похожие статьи




Форма и размеры Земли, Внешние и внутренние оболочки Земли - Земля - планета Солнечной системы

Предыдущая | Следующая