Строение, внешняя и внутренняя сферы Земли, физические свойства

1) атмосферу — это наиболее легкая оболочка нашей планеты, граничащая с космическим пространством; 2) гидросферу — это водная оболочка Земли; 3) литосферу — это верхняя твердая оболочка Земли, имеющая большую прочность и переходящая в нижележащую астеносферу. Она включает земную кору и верхнюю мантию до глубин примерно 200 км. Выделяют 3 оболочки Земли: ядро, мантию и земную кору. Ядро — наиболее плотная оболочка Земли. Полагают, что внешнее ядро находится в состоянии, приближающемся к жидкому. Внутреннее ядро, предположительно находится в твердом состоянии. Состав внешнего и внутреннего одинаков — Fe — Ni, близкий к составу метеоритов. Мантия — самая крупная оболочка Земли. Масса — 2/3 массы планеты. Под континентами и океанами ее строение существенно отличается. В океанах на глубине ~ 50 км., а материках — 80 — 120 км. начинается слой пониженных сейсмических скоростей, который носит название сейсмического волновода или астеносферы (т.е. геосфера «без прочности») и отличается повышенной пластичностью. К ней приурочено большинство очагов землетрясений. Полагают, что в ней возникают магматические очаги, а также зона подкорковых конвекционных течений и зарождение важнейших эндогенных процессов. Промежуточный слой и нижняя мантия отличаются более однородной средой, чем верхняя мантия. Верхняя мантия сложена преимущественно ферромагнезиальными силикатами. Земная кора — это верхняя оболочка Земли, сложенная магматическими, метаморфическими и осадочными породами, мощностью от 7 до 70 — 80 км. Это наиболее активный слой Земли. Для нее характерен магматизм и проявления тектонических процессов. Нижняя граница земной коры симметрична поверхности Земли. Под материками она глубоко опускается в мантию, и под океанами приближается к поверхности. Земная кора с верхней мантией до верхней границы астеносферы образует литосферу. В вертикальном строении земной коры выделяют три слоя, сложенных различными по составу, свойствам и происхождению породам. 1 слой — верхний или осадочный сложен осадочными и вулканогенно-осадочными породами, глинами, глиняными сланцами, песчаными, вулканогенными и карбонатными породами. Слой покрывает почти всю поверхность Земли. 2 слой — средний или гранитный (гранито — гнейсовый), породы имеют сходство со свойствами гранитов. Сложена: гнейсами, гранодиоритами, диоритами, окализами, а так же габбро, мраморами, силинитами и др. 3 слой — нижний, базальтовый состоит из более тяжелых пород, которые по свойствам близки к магматическим породам, базальтам. В отдельных местах между базальтовым слоем и мантией залегает так называемый эклогитовый слой с более высокой плотностью, чем базальтовый. К физическим свойствам Земли относят температурный режим (внутреннюю теплоту), плотность и давление. Внутренняя теплота Земли. По современным представлениям Земля после ее образования была холодным телом. Затем распад радиоактивных элементов постепенно разогревал ее. Однако в результате излучения тепла с поверхности в околоземное пространство происходило ее охлаждение. Образовались относительно холодная литосфера и земная кора. На большой глубине и сегодня высокие температуры. Рост температур с глубиной можно наблюдать непосредственно в глубоких шахтах и буровых скважинах, при извержении вулканов. Так, изливающаяся вулканическая лава имеет температуру 1200−1300°C. На поверхности Земли температура постоянно изменяется и зависит от притока солнечного тепла. Суточные колебания температур распространяются до глубины 1−1,5 м, сезонные — до 30 м. Ниже этого слоя лежит зона постоянных температур, где они всегда остаются неизменными и соответствуют среднегодовым температурам данной местности на поверхности Земли. глубина залегания зоны постоянных температур в разных местах неодинакова и зависит от климата и теплопроводности горных пород. Ниже этой зоны начинается повышение температур, в среднем на 30 °C через каждые 100 м. Однако величина эта непостоянна и зависит от состава горных пород, наличия вулканов, активности теплового излучения из недр Земли. Так, в России она колеблется от 1,4 м в Пятигорске до 180 м на Кольском полуострове. Зная радиус Земли, можно подсчитать, что в центре ее температура должна достигать 200 000°C. Однако при такой температуре Земля превратилась бы в раскаленный газ. Принято считать, что постепенное повышение температур происходит только в литосфере, а источником внутреннего тепла Земли служит верхняя мантия. Ниже рост температур замедляется, и в центре Земли она не превышает 50 000°C. Плотность Земли. Чем плотнее тело, тем больше масса единицы его объема. Эталоном плотности принято считать воду, 1 см³ которой весит 1 г, т. е. плотность воды равна 1 г/с3. Плотность других тел определяется отношением их массы к массе воды такого же объема. Отсюда понятно, что все тела, имеющие плотность больше 1, тонут, меньше — плавают. Плотность Земли в разных местах неодинакова. Осадочные породы имеют плотность 1,5−2 г./см3, а базальты — более 2 г/см3. Средняя плотность Земли составляет 5,52 г./см3 — это в 2 с лишним раза больше плотности гранита. В центре Земли плотность слагающих ее пород возрастает и составляет 15−17 г./см3. Давление внутри Земли. Горные породы, находящиеся в центре Земли, испытывают огромное давление со стороны вышележащих слоев. Подсчитано, что на глубине всего лишь 1 км давление составляет 104гПа, а в верхней мантии оно превышает 6 * 104гПа. Лабораторные эксперименты показывают, что при таком давлении твердые тела, например мрамор, изгибаются и могут даже течь, т. е. приобретают свойства, промежуточные между твердым телом и жидкостью. Такое состояние веществ называют пластическим. Данный эксперимент позволяет утверждать, что в глубоких недрах Земли материя находится в пластическом состоянии. Химический состав Земли.В Земле можно найти все химические элементы таблицы Д. И. Менделеева. Однако количество их неодинаково, распределены они крайне неравномерно. Например, в земной коре кислород (О) составляет более 50%, железо (Fе) — менее 5% ее массы. Подсчитано, что базальтовый и гранитный слои состоят в основном из кислорода, кремния и алюминия, а в мантии возрастает доля кремния, магния и железа. В целом же принято считать, что на 8 элементов (кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, натрий, водород) приходится 99,5% состава земной коры, а на все остальные — 0,5%. Данные о составе мантии и ядра носят предположительный характер. Состав атмосферы: N₂ — 78%, O₂ — 21%, Ar и др. инертные газы — 0,9%, CO₂ — 0,03%. На высоте от 10 до 50 км расположен слой озона, защищающий Землю от чрезмерного UV облучения.

Биосфера — сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным компонентом природной среды, окружающей человека. Биосфера — внешняя оболочка Земли, в которую входят часть атмосферы до высоты 25−30 км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины 3 км.