Notranja zgradba zemlje. Ali ljudje živijo v središču Zemlje? Kemijska analiza meteoritov

Poleti 1971 je mladi geolog po imenu Mike Voorhees raziskoval območje, poraslo s bodiko, v vzhodni Nebraski v bližini svojega rojstnega mesta Orchard. Ko je hodil po dnu globoke grape, je zgoraj v grmovju opazil nekaj belega in šel pogledat. Tam je videl odlično ohranjeno lobanjo mladega nosoroga, ki jo je naplavilo nedavno močno deževje.

In nekaj metrov stran je bil, kot se je izkazalo, najbolj nenavaden pokop fosilnih ostankov, kar so jih kdaj odkrili v Severni Ameriki: posušen ribnik, ki je služil kot skupni grob za več deset živali - nosoroge, konje zebre, sabljezobe jeleni, kamele, želve. Vsi so umrli v skrivnostni kataklizmi pred nekaj manj kot 12 milijoni let, v obdobju, ki je v geologiji znano kot miocen. V tistih časih se je Nebraska nahajala na prostrani, vroči nižini, podobni Serengetiju v današnji Afriki. Živali so našli zakopane pod tri metre debelim vulkanskim pepelom. Skrivnost je bila v tem, da Nebraska nikoli ni imela nobenega vulkana.

Danes se mesto, ki ga je odkril Voorhees, imenuje Ashfall Fossil Animal Burial Park. Obstaja nov center za obiskovalce in muzej z dobro zasnovanimi razstavami o geologiji Nebraske in zgodovini fosilnih grobov. Center vključuje laboratorij s stekleno steno, skozi katero lahko obiskovalci vidijo paleontologe, ki čistijo okostja.

Sprva so verjeli, da so bile živali zakopane žive in Voorhees je leta 1981 v članku v National Geographicu zapisal točno tako. »V članku se lokacija najdb imenuje »Pompeji prazgodovinskih živali«, je dejal. »Ime je bilo neposrečeno, saj so znanstveniki kmalu ugotovili, da živali niso umrle takoj. Vsi so trpeli za nečim, kar se imenuje hipertrofična pljučna osteodistrofija, ki je posledica vdihavanja velikih količin trdih abrazivnih delcev, in morali so veliko vdihavati, ker je bila na stotine milj okoli sloj pepela debel nekaj metrov.« Očitno so prišli sem piti in iskat olajšanje, a so namesto tega umrli v mukah. Pepel je očitno uničil vse. Pod seboj je pokopal vso travo, pokril vsak list in vodo spremenil v rjavo blato, ki ni za pitje.

Dokumentarni film Horizon pravi, da je bila prisotnost toliko pepela v Nebraski presenečenje. Pravzaprav so velika nahajališča pepela v Nebraski znana že dolgo. Skoraj sto let so ga kopali za izdelavo gospodinjskih čistilnih praškov, kot sta Comet ali Ajax. Toda, nenavadno, nikomur ni prišlo na misel, da bi se vprašal, od kod ves ta pepel.

Voorhees je poslal vzorce kolegom v vse zahodne države in jih vprašal, ali imajo kaj podobnega. Nekaj ​​mesecev pozneje ga je kontaktiral geolog Bill Bonnichsen iz geološkega zavoda Idaho in povedal, da je pepel skladen z vulkanskimi usedlinami v bližini mesta Bruno Jarbridge na jugozahodu Idaha. Dogodek, ki je pokončal živali na nižinah Nebraske, je bil vulkanski izbruh izjemnih razsežnosti – tisti, ki je s trimetrsko plastjo pepela prekril 1600 km oddaljeno območje v zahodni Nebraski. Izkazalo se je, da je pod zahodom ZDA ogromen kotel magme, ogromna vulkanska komora, ki katastrofalno izbruhne približno vsakih šeststo tisoč let. Zadnji takšen izbruh je bil pred nekaj več kot šeststo tisoč leti. Vir ostane na mestu. Danes ga imenujemo nacionalni park Yellowstone.

O tem, kaj se dogaja pod našimi nogami, vemo neverjetno malo. Strašljivo je pomisliti, da je Ford začel proizvajati avtomobile in da je Nobelov odbor začel podeljevati nagrade veliko preden smo vedeli, da ima Zemlja jedro. In ideja, da celine lebdijo na površini kot šmarnice, je postala splošno sprejeta pred manj kot eno generacijo. "Nenavadno," je zapisal Richard Feynman, "razporeditev snovi znotraj Sonca razumemo veliko bolje kot notranjo strukturo Zemlje."

Razdalja od površja do središča Zemlje je 6370 km, kar ni tako veliko. Ocenjuje se, da če izkopljete vodnjak do središča in vanj vržete opeko, bo ta dosegla dno v pičlih 45 minutah (čeprav bo na tej točki breztežna, saj celotna teža Zemlje ne bo spodaj, ampak zgoraj in okoli). Poskusi napredovanja proti centru so bili res skromni. V Južni Afriki segata en ali dva rudnika zlata v globino več kot 3 km, večina rudnikov in rudnikov na Zemlji pa ni več kot 400 m. Če bi bil planet jabolko, kože ne bi niti preluknjali. Pravzaprav tega niti približno ne bi dosegli.

Pred nekaj manj kot sto leti so najbolj razgledani znanstveni umi o globinah Zemlje vedeli malo več kot rudar – namreč, da se za nekaj razdalje poglobiš v zemljo, nato pa zadeneš trdno skalo in to je to. . Nato je leta 1906 irski geolog R. D. Oldham, ki je preučeval seizmograme potresa v Gvatemali, opazil, da posamezni udarni valovi prodrejo do določene točke globoko v Zemljo, nato pa se odbijejo pod kotom, kot da bi naleteli na nekakšno oviro. Iz tega je sklepal, da ima Zemlja jedro. Tri leta kasneje je hrvaški seizmolog Andrej Mohorovičić preučeval diagrame zagrebškega potresa in opazil podobno nenavadno odstopanje, vendar na manjši globini. Odkril je mejo med skorjo in plastjo neposredno pod njo, plaščem. Od takrat je ta cona znana kot Mohorovičičeva površina ali krajše Moho.

Tako smo začeli dobivati ​​nejasno predstavo o večplastni notranji zgradbi Zemlje - resda zelo nejasno. Šele leta 1936 je Danka Inge Lehmann, ki je preučevala seizmograme potresov na Novi Zelandiji, odkrila, da obstajata dve jedri: notranja, ki jo danes štejemo za trdno, in zunanja (ista, ki jo je odkril Oldham), ki velja za tekočino in velja za središče magnetizma.

Ravno v času, ko je Lehmann izpopolnjeval naše začetno razumevanje notranjosti Zemlje s preučevanjem seizmičnih valov potresov, sta dva geologa v Caltexu v Kaliforniji razvijala način za primerjavo enega potresa z drugim. To sta bila Charles Richter in Beno Gutenberg, čeprav je lestvica iz razlogov, ki nimajo nobene zveze s pravičnostjo, skoraj takoj postala znana samo pod imenom Richter. (Tudi Richter s tem ni imel nič. Ker je bil skromen človek, lestvice nikoli ni poimenoval s svojim imenom in jo je vedno imenoval »magnitudna lestvica.«)

Seveda je lestvica bolj pojem kot stvar, poljubno merilo Zemljinih vibracij, ki temelji na meritvah na površini. Narašča eksponentno, tako da je potres z magnitudo 7,3 32-krat močnejši od potresa z magnitudo 6,3 in 1000-krat močnejši od potresa z magnitudo 5,3.

Vsaj teoretično potresi nimajo zgornje meje, če že, potem ne spodnje. Tehtnica preprosto služi kot merilo moči, ne pove pa ničesar o uničenju. Potres z magnitudo 7 globoko v plašču - recimo 650 km globoko - morda ne bo povzročil nobene škode na površju, medtem ko bi veliko manjši potres na globini 6–7 km lahko povzročil ogromno škodo. Veliko je odvisno tudi od narave kamnin, trajanja potresov, pogostosti in jakosti tresljajev, ki sledijo glavnemu sunku, in fizičnega stanja območja, ki ga je prizadel potres. Iz vsega tega sledi, da najhujši potresi niso nujno najmočnejši, čeprav je moč nedvomno zelo pomembna.

Potresi so precej pogost pojav. Vsak dan se nekje na svetu zgodi nekaj potresov z magnitudo 2 ali več – dovolj, da pošteno stresejo tiste v bližini. Najpogostejši tipi potresov so tisti, ki se zgodijo na stičišču dveh tektonskih plošč, na primer v Kaliforniji prelom San Andreas. Ko se plošče potiskajo ena proti drugi, pritisk narašča, dokler ena ali druga ne popusti. Na splošno velja, da daljši kot je interval med potresi, večji je zadržani pritisk in večja je verjetnost, da bo tresenje res močno.

Ker ne moremo pogledati v notranjost Zemlje, da bi ugotovili, kaj je tam, se moramo zateči k drugim metodam, predvsem s preučevanjem lastnosti valov, ki prehajajo skozi notranjost. Nekaj ​​o plašču lahko poveste iz formacij, imenovanih kimberlitne cevi, kjer nastajajo diamanti. Zgodi se, da globoko v črevesju Zemlje pride do eksplozije, ki v bistvu vrže naboj magme na površino z nadzvočno hitrostjo. Ta pojav je popolnoma nepredvidljiv. Kimberlitna cev lahko poči na vašem dvorišču, medtem ko opravljate običajne dejavnosti.

Ker so izkopane iz tako velikih globin – do 200 km – kimberlitne cevi prinašajo na površje snovi, ki jih običajno ni na površini ali blizu nje: kamnino, imenovano peridotit, kristale olivina in – le občasno, v eni cevi v sto - diamanti. Veliko ogljika pride ven z emisijami kimberlita, vendar ga večina izhlapi ali se spremeni v grafit. Samo občasno se njegova zahtevana masa izvrže v kombinaciji z zahtevano hitrostjo in časom ohlajanja, kar povzroči nastanek diamantov. Prav te cevi so Johannesburg spremenile v najbogatejšo diamantno središče na svetu.

Lahko pa obstajajo tudi druge, še večje cevi, ki jih ne poznamo. Geologi vedo, da nekje v bližini severovzhodne Indiane obstajajo dokazi o cevi ali skupini cevi, ki so lahko resnično ogromne. Diamanti do 20 karatov in celo več so bili najdeni na mestih, raztresenih po celotnem območju. Toda nihče ni odkril njihovega izvora. Kot ugotavlja John McPhee, je morda zakopan pod ledeniškimi usedlinami, kot je Mansonov krater v Iowi, ali pod Velikimi jezeri.

Torej, kaj vemo o notranjosti Zemlje? Zelo malo. Na splošno se znanstveniki strinjajo, da je svet pod nami sestavljen iz štirih plasti - trdne zunanje skorje, plašča vroče, lepljive kamnine, tekočega zunanjega jedra in trdnega notranjega jedra.

Znano je, da na površini prevladujejo silikati; so relativno lahki in ne zadoščajo za opazovano povprečno gostoto Zemlje kot celote. Zato mora biti notri težja snov. Znano je, da mora za nastanek našega magnetnega polja nekje v notranjosti obstajati gost pas kovinskih elementov v tekočem stanju. To je splošno sprejeto. Toda skoraj vse, kar presega to - kako plasti medsebojno delujejo, kaj določa njihovo vedenje, kako se bodo obnašale v prihodnosti - se zdi vsaj negotovo, pogosteje pa izjemno negotovo.

Tudi tisti del zemeljske oble, ki ga vidimo, je skorja in o tem tečejo precej glasne debate. Skoraj vsa geološka dela pravijo, da zemeljska skorja sega od 5 do 10 km pod oceane, približno 40 km pod celine in od 65 do 95 km pod glavna gorska območja, vendar je znotraj teh posplošitev veliko zagonetnih odstopanj. Skorja pod gorovjem Sierra Nevada je na primer debela le 30–40 km in nihče ne ve, zakaj. Po vseh zakonih geofizike bi se morala Sierra Nevada potopiti, kot bi se pogreznila v živi pesek. (Nekateri mislijo, da je to res.)

Kako in kdaj je Zemlja dobila svojo skorjo, je vprašanje, ki geologe deli na dva velika tabora: tiste, ki verjamejo, da se je to zgodilo nenadoma na začetku Zemljine zgodovine, in tiste, ki menijo, da se je to zgodilo postopoma in nekoliko pozneje. Teorijo o zgodnjem nenadnem pojavu je v zgodnjih šestdesetih letih prejšnjega stoletja postavil Richard Armstrong z univerze Yale, ki je preostanek svoje znanstvene kariere posvetil boju proti tistim, ki se z njim niso strinjali. Umrl je za rakom leta 1991, a je tik pred smrtjo »na straneh avstralske geološke revije udaril po svojih kritikih in jih obtožil ohranjanja fikcije«, je o njem leta 1998 pisala revija Earth. "Umrl je zagrenjen," je dejal eden od njegovih kolegov.

Skorja in del zunanjega plašča se skupaj imenujeta litosfera (iz grškega "lithos", kar pomeni "kamen"), ki pa lebdi na plasti mehkejše kamnine, imenovane astenosfera (iz grških besed, ki pomeni "brez moči") . Toda taki izrazi nikoli ne ustrezajo popolnoma pomenu. Na primer, reči, da litosfera lebdi na površini astenosfere, pomeni določeno stopnjo plovnosti, kar pa ni povsem pravilno. Prav tako je napačno predstavljati kamnine kot tekoče, kot so tekočine na površini. Kamnine so tekoče, vendar samo v smislu, kot je tekoče steklo. To očem morda ni vidno, a vse steklo na Zemlji teče navzdol pod neusmiljenim vplivom gravitacije. Zelo staro steklo vzemite iz okvirja okna evropske katedrale in bo opazno debelejše na dnu kot na vrhu. To je vrsta "fluidnosti", o kateri govorimo. Urni kazalec se premika desettisočkrat hitreje kot "tekoče" kamnine plašča.

Gibanje se ne dogaja samo vodoravno, ko se zemeljske plošče premikajo po površini, ampak tudi navzgor in navzdol, ko se kamni dvigajo in spuščajo v procesu vrtinčenja, znanem kot konvekcija. Konvekcijo kot proces je prvi predstavil ekscentrični grof von Rumford konec osemnajstega stoletja. Šestdeset let kasneje je angleški župnik Osmond Fisher predlagal, da je vsebina zemeljske notranjosti morda dovolj tekoča, da se premika. Toda trajalo je dolgo, preden je njegova ideja dobila podporo.

Okoli leta 1970 so geofiziki doživeli precejšen šok, ko so ugotovili, da se v notranjosti odvijajo siloviti, kaotični procesi. Kot piše Shawna Vogel v svoji knjigi The Naked Earth: The New Geophysics: »Bilo je, kot da bi znanstveniki desetletja preučevali zemeljsko atmosfero – troposfero, stratosfero in tako naprej – in potem nenadoma izvedeli za veter.«

Od takrat divjajo polemike o tem, kako globoko seže proces konvekcije. Nekateri pravijo, da se začne na globini 650 km, drugi - globlje od 3 tisoč km. Težava, kot je opozoril James Trefil, je, da "obstajata dva niza podatkov iz dveh različnih disciplin, ki ju ni mogoče uskladiti." Geokemiki pravijo, da nekateri elementi ne morejo doseči površja planeta iz zgornjega plašča, ampak se morajo dvigniti iz globin Zemlje. Zato se morajo snovi zgornjega in spodnjega plašča vsaj občasno mešati. Seizmologi pravijo, da ta teza ni potrjena.

Lahko torej rečemo le to, da s premikanjem proti središču Zemlje v nekem ne povsem določenem trenutku zapustimo astenosfero in se potopimo v čisti plašč. Glede na to, da plašč predstavlja 82 % prostornine Zemlje in 65 % njene mase, ni deležen prevelike pozornosti, predvsem zato, ker je zanimanje znanstvenikov in nasploh bralcev bodisi veliko globlje (kot v primeru magnetizma) oz. bližje površini (potresi). Znano je, da do globine približno 150 km v plašču prevladuje vrsta kamnine, znana kot peridotit, toda kaj zapolnjuje preostalih 2650 km, ni natančno znano.Glede na poročilo v reviji Nature se zdi, da ni peridotit. Drugega ne vemo.

Pod plaščem sta dve jedri - trdno notranje in tekoče zunanje. Ni treba posebej poudarjati, da je naše razumevanje narave teh jeder posredno, vendar znanstveniki lahko podajo nekaj utemeljenih ugibanj. Vedo, da je pritisk v središču Zemlje zelo visok – približno trimilijonkrat večji kot na površini – dovolj, da je katera koli skala trdna. Iz zgodovine Zemlje (pa tudi iz posrednih dokazov) je znano, da notranje jedro zelo dobro zadržuje toploto. Čeprav je to malo več kot ugibanje, se domneva, da je v več kot štirih milijardah let temperatura jedra padla za največ 110 stopinj Celzija. Nihče ne ve natančno, kako vroče je Zemljino jedro, vendar se ocene gibljejo od 4000 do več kot 7000 stopinj Celzija - skoraj tako vroče kot površina Sonca.

Zunanje jedro je v marsičem še manj raziskano, čeprav se vsi strinjajo, da je tekoče in da se tam nahaja vir magnetizma. Leta 1949 je E. S. Bullard z Univerze v Cambridgeu teoretiziral, da se ta tekoči del zemeljskega jedra vrti na način, ki ga v bistvu spremeni v električni motor, ki ustvarja zemeljsko magnetno polje. Predpostavlja se, da konvekcijski tokovi tekočine znotraj Zemlje ustvarjajo učinek, podoben toku v žicah. Kaj točno se dogaja, ni znano, je pa dokaj gotovo, da je povezano z vrtenjem jedra in dejstvom, da je tekoče. Telesa, ki nimajo tekočega jedra, kot sta Luna in Mars, nimajo magnetizma.

Znano je, da se moč zemeljskega magnetnega polja občasno spreminja: v dobi dinozavrov je bila 3-krat večja kot zdaj. Znano je tudi, da v povprečju zamenja polarnost približno vsakih 500 tisoč let, čeprav se za tem povprečjem skriva pošastna stopnja nepredvidljivosti. Zadnja sprememba se je zgodila pred približno 750 tisoč leti. Včasih polarnost ostane enaka milijone let - zdi se, da je bilo najdaljše obdobje 37 milijonov let -, včasih pa se polarnost spremeni po samo 20 tisoč letih. V samo zadnjih 100 milijonih let se je spremenil približno 200-krat in pravzaprav nimamo pojma, zakaj. To dejstvo so poimenovali "največje neodgovorjeno vprašanje v geofizikalni znanosti".

Morda ravno te dni doživljamo spremembo polarnosti. Samo v zadnjem stoletju je magnetno polje oslabelo za približno šest odstotkov. Vsaka oslabitev magnetizma je verjetno slaba novica, saj ima magnetizem poleg pritrjevanja bankovcev na hladilnike in zagotavljanja zanesljivega delovanja kompasa ključno vlogo pri ohranjanju našega življenja. Vesolje je polno nevarnih kozmičnih žarkov, ki bi brez magnetne zaščite prebodli naša telesa in večino naše DNK spremenili v ničvredne ostanke. Ko deluje magnetno polje, so ti žarki zanesljivo odgnani od zemeljskega površja in se zbirajo v dveh območjih vesolja blizu Zemlje, imenovanih Van Allenovi pasovi. Prav tako sodelujejo z delci v zgornji atmosferi in ustvarjajo spektakularne svetlobne zavese, znane kot aurore.

Naša nezavednost je v veliki meri posledica dejstva, da so znanstveniki tradicionalno posvečali malo pozornosti doslednosti študij dogajanja na površju Zemlje in v njeni notranjosti.

Že kot otrok sem se zaradi svoje radovednosti spraševal, kaj je tam pod našimi nogami. Tako sem izvedel, kaj je tam v globinah Zemlje, ko so na televiziji predvajali znanstveno oddajo o strukturi naše »modre žoge«. Ta podatek me je takrat šokiral in presenetil. Moja otroška zavest tedaj ni bila pripravljena spoznati takšne resnice. V naslednjem tednu so vsi, od mame in očeta do neznanca na ulici, morali poslušati predavanje o »notranji zgradbi Zemlje«. In zdaj vas bom poskušal šokirati, nenadoma vas bo tudi karkoli presenetilo.

Kako izgleda "srce" Zemlje?

Čeprav živimo v dobi velikega tehnološkega napredka in znanstveniki vse bolj stremijo k zvezdam, našega domačega planeta še vedno niso povsem preučili. Kaj je v »srcu« našega planeta, še vedno ni povsem zanesljivo znano. No, če ne vse, pa je treba nekaj vedeti? Tu ne živimo že prvo stoletje. Da, znano je in precej. Sodobni znanstveniki so z različnimi izračuni in instrumenti uspeli ugotoviti, kaj je pod našimi nogami:

• Jedro. To je, lahko bi rekli, srce Zemlje. In nahaja se v samem središču - na globini od 3000 do 6000 kilometrov. Jedro lahko grobo razdelimo na še 2 plasti: notranje trdno jedro z velikansko temperaturo okoli 5000 stopinj in zunanje jedro - vrteče se tokove niklja in železa, ki tvorijo Zemljin magnetni mol.

• Plašč. To je največji del naše Zemlje. Zavzema 80% celotne prostornine. Večinoma je trden, vendar je v stalnem gibanju. Bližje kot je plašč jedru, tanjši je. In bližje zemeljski skorji tvori trdne litosferske plošče.
• Zemljina skorja. Najvišja in najtanjša plast, debela od nekaj kilometrov do nekaj deset. V bistvu je to tisto, po čemer ti in jaz hodiva.

Pomen poznavanja zgradbe Zemlje

Vedeti, katere plasti ima Zemlja in iz česa so sestavljene, je zelo pomembno za znanstvenike na različnih področjih.

Seizmologi morajo prepoznati in locirati možne potrese in izbruhe. Geologi - najti nahajališča mineralov in mesta, primerna za gradnjo. In preprosto iz radovednosti človeka vedno zanima neznano.

Planet Zemlja hrani ogromno skrivnosti, med katerimi posebno mesto zavzema skrivnost njegove notranje zgradbe. Najgloblji rudniki, ki jih je človek uspel ustvariti, so dolgi le nekaj kilometrov. Kljub dejstvu, da je nemogoče prodreti v notranjost našega planeta, je znanstvenikom uspelo ustvariti grobo sliko njegove notranje strukture.

Kaj se dogaja znotraj našega planeta?

Vse, kar je v središču Zemlje, mora biti v staljenem in tekočem stanju. Vendar se v resnici to ne zgodi, saj na vsak 1 cm 3 plašča s površine zemeljske skorje pride do pritiska 13 ton. To je približno teža KAMAZ-a, natovorjenega z asfaltom. Znanstveniki domnevajo, da sta zaradi tega lahko plašč in jedro v trdnem stanju.

Če bi naš planet lahko razrezali na dve polovici, bi nam bile plasti, ki se nahajajo v središču Zemlje, vidne kot več krožnih plasti. Prva med njimi je zemeljska skorja. Njegova debelina se giblje od približno 20 do 50 km. Vrsta zemeljske skorje, imenovana celinska, je narejena iz granita. Na nekaterih mestih - na primer v Velikem kanjonu - je voda izprala zgornjo plast zemeljske skorje in granitna plast je postala na voljo za študij in opazovanje. Tudi zemeljska skorja se nahaja na dnu oceanov, vendar je njena debelina precej manjša - le okoli 4,5 km. Sestoji ne iz granita, ampak iz bazalta.

Plašč je plast ob zemeljski skorji

Če se premaknemo proti središču našega planeta, bo plašč sledil zemeljski skorji. Raziskovalci to plast imenujejo "najmočnejša". Debelina plašča doseže 3000 km. Če bi skozi plašč lahko izkopali tunel, bi z avtomobilom s hitrostjo 80 km/h od enega konca do drugega potovali 36 ur. Vendar je v resnici takšno potovanje nemogoče. Navsezadnje je zemeljski plašč kraj, kjer vladajo ogromne temperature in ogromen pritisk. Predvidoma je sestavljen iz svinca, magnezija in železa, temperatura te plasti pa doseže 2 tisoč o C. Nihče ni nikoli videl plašča - navsezadnje se tudi ta ogromna temperatura po mnenju raziskovalcev poveča za 1 o C kot vsakih 30 metrov se pomaknete globlje v plašč. Plašč prejme tudi veliko količino toplote iz jedra, ki ima še višjo temperaturo.

Skozi zgodovino geologije so se znanstveniki spraševali, kaj je v središču zemlje. Vendar do zdaj znanja o tem delu našega planeta ni mogoče imenovati izčrpno. Zanesljivo je znano, da so zgornje plasti plašča sestavljene iz kamnine, imenovane peridotit. Po drugi strani pa peridotit sestavljajo številni minerali - olivin, piroksen in tudi granat, znan vsem draguljarjem, ki se uporablja za izdelavo nakita.

Središče planeta

Nazadnje, v samem središču Zemlje je jedro. Nahaja se neposredno pod plaščem. Njegov premer je približno 6400 km. Na prvi pogled bi moralo imeti Zemljino jedro, izolirano od toplote in sonca, zelo nizko temperaturo. Vendar pa je ravno to območje kraj nepredstavljive vročine. Tu se temperatura giblje od 2200 do 3300 o C. Zemljino jedro je tekoča, staljena kovina, pomešana z žveplom in kisikom. Ta del našega planeta ima ogromno gostoto, saj je najbolj stisnjen s celotno maso zgornjih plasti.

Zakaj imajo kovine v središču Zemlje tako visoko temperaturo? Domneva se, da je bila toplota shranjena v jedru našega planeta 4,6 milijarde let, odkar je nastal. Vendar pa je večina toplote po mnenju geologov posledica procesov radioaktivnega razpada znotraj Zemlje.

Kako se proučuje zgradba Zemlje?

Kako je znanstvenikom uspelo odkriti vse, kar je v središču Zemlje, in dobiti predstavo o njeni notranji strukturi? V resnici niti ena naprava ne more doseči središča našega planeta. Prvič, zaradi preučevanja vulkanskih izbruhov je postalo mogoče sklepati o notranji strukturi našega planeta. Vroči plini in staljene kovine med izbruhi bruhajo iz globin Zemlje. Tako so znanstveniki lahko razumeli, kaj je v središču zemlje. Skrivnost zgradbe našega planeta je bila razrešena tudi s preučevanjem seizmične dejavnosti.

Študija potresne aktivnosti

Na globini približno 3 tisoč km. Seizmični valovi se gibljejo drugače kot na površini planeta. Nekateri lahko nenadoma spremenijo smer gibanja, drugi lahko nenadoma izginejo. Pri naletu na tvorbe različnih trdot potresni valovi spremenijo svoj značaj. Z uporabo občutljive opreme je znanstvenikom uspelo poustvariti domnevno notranjo strukturo našega planeta. Takšne raziskave so postale mogoče le zaradi znanstvenega napredka in razvoja tehnologije. Nekoč je bilo človeštvo nagnjeno k prepričanju, da je Zemlja središče vesolja in da je tudi ploščata. Vendar so te naivne domneve že dolgo ovržene. Danes ima človeštvo vse možnosti za nadaljnje raziskovanje našega skrivnostnega planeta, vključno z njegovo notranjo strukturo.

(lekcija "Zgradba globusa", 6. razred)

Lekcija geografije v 6. razredu "Zgradba globusa"

Cilj lekcije: oblikovanje predstav o notranji strukturi Zemlje: jedro, plašč, zemeljska skorja, litosfera, o metodah preučevanja notranjosti Zemlje.

Naloge:

Izobraževalni: seznanite otroke z notranjimi plastmi: zemeljsko skorjo, plašč, jedro; ugotavljati podobnosti in razlike v celinski in oceanski skorji; podati pojme: litosfera; dajte idejo o preučevanju zemeljske skorje.

Izobraževalni: razvijajo zmožnost uporabe pridobljenega znanja pri reševanju praktičnih problemov, iz videnega in slišanega izpostavljajo najpomembnejše, izpolnjujejo tabele in gručne diagrame.

Izobraževalni:

Pri učencih razvijati sposobnost dela v majhnih skupinah (parih), sposobnost poslušanja odgovorov sošolcev, njihove analize in vrednotenja. Oblikovanje samostojnega, odgovornega mišljenja pri učencih. Gojenje pozitivnega odnosa do odgovorov sošolcev.

Oblike organiziranja izobraževalnih dejavnosti: frontalni, individualni, parna soba.

Učne metode: nazorno - ilustrativno, razlagalno ilustrativno, delno raziskovalno, praktično delo.

Tehnike: Analiza, sinteza, sklepanje, posploševanje, vizualne oblike organiziranja gradiva.

Oprema: zaslon, prenosni računalnik, predstavitev, kartice s tabelo "Notranja struktura Zemlje"

Vrsta lekcije: lekcija učenja novega materiala

Napredek lekcije

I. Organizacijski trenutek. Razmislek (1 min.)

Pozdravljeni fantje. Danes so k nam prišli gostje, da bi videli, kako poteka naš pouk in kako se učite. Pozdravimo jih.

II. Objavi novo temo. Postavljanje ciljev (5 min.).

Torej, prehajamo na preučevanje razdelka 3, imenovanega ...

In to bomo izvedeli z izpolnitvijo testa "Geografski zemljevid". Spomnimo se gradiva iz prejšnjega razdelka.

Izpolnite nalogo na poti, izpolnite tabelo in izberite črke s pravilnimi odgovori. Diapozitiv 2.

Navzkrižno preverjanje odgovorov. Ocenjevanje.

Če izberete pravilne odgovore, boste imeli temo naslednjega razdelka. HIDROSFERA

1. Imenovano merilo "1 cm - 6 m" je navedeno na načrtu lokacije. Kateri številski lestvici ustreza?

A) 1:6 B) 1:6000

B) 1:60 D) 1:600

2. Konvencionalna črta na geografskem zemljevidu, ki deli Zemljo na severno in južno poloblo, se imenuje:

B) severni trop C) začetni poldnevnik

B) Južni trop I) ekvator

3. Obseg Zemlje na ekvatorju:

A) 4400 km I) 400000 km

D) 40000 km D) 40040 km

4. Zemljepisna dolžina je:

M) severni in južni O) južni in vzhodni

B) severni in zahodni P) zahodni in vzhodni

5. Merjeno od ekvatorja:

C) zahodna in vzhodna dolžina

T) severna in južna dolžina

B) zahodna in vzhodna zemljepisna širina

O) severna in južna zemljepisna širina

6. Z metodo kvalitativnega ozadja lahko na zemljevidu prikažete:

C) globina oceana D) reke

B) mesta I) nahajališča mineralov

7. Azimut smeri proti severovzhodu je:

U) 0° F) 45°

P) 90° D) 295°

8. Presežek ene točke na zemeljski površini nad drugo se imenuje:

A) relief M) absolutna višina

L) izohipsa E) relativna višina

9. Izohipse so enake črte:

A) globine G) temperature

P) višine U) hitrosti

10. Čim gostejše so izohipse na zemljevidu, je naklon:

P) višji K) daljši

A) hladilnik U) bolj gladko

Napake 0-1 - "5"

2-3 napake - "4"

4-5 napak - "3" Diapozitiv 3

Kaj je globus?

Danes bomo to izvedeli in ugotovili, kakšno strukturo ima naša Zemlja v notranjosti.. Torej, kaj je tema današnje lekcije? (ponudite možnosti za teme lekcije).

Tema lekcije je "STRUKTURA ZEMLJE." Diapozitiv 4

V zvezek si zapišite temo lekcije in datum.

Na podlagi teme oblikujte namen lekcije.

Ko preberete besedilo v učbeniku, ga razdelite na dele.

Torej bomo to temo preučevali po naslednjem načrtu:

1) Notranja zgradba Zemlje;

2) Študij Zemljine notranjosti;

3) Litosfera.

III. Učenje nove snovi (22 min)

1) Zgradba globusa

Zdaj bomo prebrali zgodbo "Candy Earth" po vlogah (razdelitev vlog) Diapozitiv 5

Vasja: Kolja, Kolja! - Vasya je stekel v sobo, - ta ideja mi je prišla na misel!

Kolja: Katero, Vasya?

Vasja: Zemlja je kot žoga, kajne? - je pojasnil Vasya.

Kolja: No, ja ...

Vasja: Torej, če bomo kopali po Zemlji, bomo končali na drugem mestu, kajne?

Kolja: Točno tako! - je bil vesel Kolya, - Hitro pojdimo k babici in vprašajmo, kje je naša lopata.

Vasja: Bežimo!

Kolja: Baaaaabushka!

Babica: Kaj, Kolenka?

Kolja: Babica, kje je naša lopata?

Babica: V hlevu, Kolenka. Zakaj potrebuješ lopato? - je odgovorila babica.

Kolja: "Želimo kopati po Zemlji, morda bomo kam prišli," je veselo rekel Kolja.

Babica se je nasmehnila in vprašala:

Babica: Ali sploh veš, kako to deluje?

Vasja: "Kaj veste," je odgovoril Vasya, "zemlja je zemlja - kaj je lahko preprostejšega!"

Babica: Ne. "Ni tako preprosto," je odgovorila babica.

Kolja: Kako? Babica, prosim povej mi. No, prosim! - Kolya je začel prositi babico.

Babica: »Prav, prav,« se je strinjala babica in začela svojo zgodbo.

Babica: Zemlja je kot sladkarija: v sredini je oreh - sredica, nato je kremni nadev - to je plašč, na vrhu pa je čokoladna glazura - to je zemeljska skorja. Samo od tu do središča jedra je več kot 6000 km, a hočeš kar skozi,« se je nasmehnila babica.

Kolja: Torej, vse je preklicano, - je bil razburjen Kolya ...

Vasja: Ja, lepo bi bilo imeti takšne sladkarije,« je zasanjano rekel Vasja.

- Če povzamem zgodbo

Delo z risbo "S čim lahko primerjamo Zemljo?" Diapozitiv 6.

Ali lahko planet primerjamo z jajcem, breskvo, češnjo ali lubenico? Kakšne so podobnosti?

Lupina, koža - zemeljska skorja; beljakovine, celuloza - plašč; nucleolus, beljakovina - jedro. Zemlja ima plastno zgradbo.

Delo z učbenikom. Izpolnjevanje tabele. Delo v paru (pisno). Diapozitiv 7

Z gradivom iz učbenika (str. 57 §9) izpolnite prazna mesta (celice) v tabeli »Notranja zgradba Zemlje«. Delo v paru (medsebojno preverjanje). Vpisovanje ocen na zapisnik.

Notranja zgradba Zemlje

Diapozitiv 8.

Samoocenjevanje. Označevanje zapisnika

Fizmunutka

Besede, razobešene po učilnici:+ 6000°C, jedro, +3°C, plašč, skorja, 5-10 km, celinsko

1) Kakšna je temperatura jedra?

2) Za koliko stopinj se poveča temperatura zemeljske skorje na vsakih 100 m?

3) Lupina Zemlje, sestavljena predvsem iz železa.

4) Debelina te plasti Zemlje je 2900 km.

5) Zgornja plast Zemlje?.

6) Katera zemeljska skorja je sestavljena iz 3 plasti?

7) Kakšna je debelina oceanske skorje?

2) Preučevanje Zemljine notranjosti.

Diapozitiv 9

Geološke metode - na podlagi preučevanja izdankov kamnin, odsekov rudnikov in rudnikov, vrtin omogočajo presojo strukture pripovršinskega dela zemeljske skorje. Najgloblja vrtina na svetu na polotoku Kola je že dosegla globino več kot 12 km z načrtovano globino do 15 km. Na vulkanskih območjih je mogoče s produkti vulkanskih izbruhov oceniti sestavo snovi v globinah 50-100 km.

Na splošno se globoka notranja struktura Zemlje preučuje predvsem z geofizikalnimi metodami. Ena najpomembnejših metod je seizmična (grško "seismos" - tresenje) metoda, ki temelji na preučevanju naravnih potresov in "umetnih potresov", ki jih povzročajo eksplozije ali učinki udarnih vibracij na zemeljsko skorjo.

Oglejte si videoposnetek "Preučevanje notranjosti Zemlje" Slide video 10

3) Litosfera

Fantje, kaj je litosfera? V besedilu na strani 60 poišči definicijo besede »Litosfera« in jo zapiši v zvezek.

Litosfera: "lithos" - kamen, "krogla" - krogla. To je trda, kamnita lupina Zemlje, sestavljena iz zemeljske skorje in zgornjega dela plašča.

Zapis definicije v zvezek

IV. Utrjevanje (7 min).

1) "Poišči ujemanja"

Samoocenjevanje: 0 napak - "5", 1 napaka - "4", 2 napaki - "3"

2) Izpolnite prazna polja

V središču Zemlje je jedro, katerega polmer je približno 3,5 tisoč km, temperature pa ustrezajo 6000 ° C. Največja notranja lupina po prostornini je plašč, katerega temperatura je 2000 °C. V njenem zgornjem delu je trdna plast, ki skupaj z zemeljsko skorjo tvori trdo lupino zemlje - litosfero. Zemeljsko skorjo delimo na dve glavni vrsti: celinsko in oceansko. Pod celinami je zemeljska skorja debelejša kot pod oceani in ima 3 plasti.

Preverjamo z branjem odgovorov enega za drugim

Samoocenjevanje: 0-1 napaka - "5", 2-3 napake - "4", 4-5 napak - "3"

2) Diapozitiv grozda 11.

Ključni stavek - Struktura globusa

Skupinsko delo.

V. Zaključni del (5 min)

1. Domača naloga: &9, naredi miselni zemljevid Diapozitiv 12.

2. Razmislek

Zemljevid tehnološke lekcije

Predmet: geografija

Tema lekcije: "Zgradba globusa"

Vrsta lekcije: lekcija učenja novega znanja

Namen lekcije: razviti ideje o notranji strukturi Zemlje: jedro, plašč, skorja, litosfera in načini preučevanja notranjosti Zemlje.

Tehnologija pouka: razvoj kritičnega mišljenja, tehnologija semantičnega branja

Datoteka bo tukaj: /data/edu/files/y1451934151.docx (diagram poteka lekcije)

Notranja zgradba Zemlje

Človek si že dolgo želi izvedeti, kaj se skriva globoko v Zemlji. A ugotoviti to ni tako lahko in preprosto. Znanost še ni izumila takšne naprave, s katero bi človek lahko prodrl v globoko drobovje planeta in ga raziskoval. Doslej je ljudem uspelo prodreti v Zemljo na tako majhno razdaljo, kot bi komar pičil v človekovo »notranjost«.

V zvezi s tem morajo naši znanstveniki zgradbo zemeljske notranjosti presojati s posrednimi dokazi, saj je za vrtanje vodnjaka ali rudnika le nekaj kilometrov globoko potrebno porabiti več mesecev ali celo let dragega dela. . Zato morajo strokovnjaki raziskati notranjost Zemlje z geofizikalnimi metodami: seizmično, gravimetrično in magnetometrično.

Prvi je najpomembnejši in glavni. Njegovo bistvo je v tem, da se na površini Zemlje umetno (na primer z eksplozijo) ustvarijo elastična nihanja - seizmični valovi, ki imajo pri prehodu skozi notranjost Zemlje določene značilnosti: v gostem okolju se hitrost teh valov poveča. , v ohlapnem okolju se močno zmanjša, v tekočinah pa se nekateri sploh ne porazdelijo.

Seizmične valove delimo na telesne in površinske. Telesni valovi - vzdolžni in prečni - so elastični kompresijski valovi in ​​elastični strižni valovi. Upoštevajte, da se telesni valovi v elastični Zemlji širijo na enak način kot svetlobni žarki v optičnih medijih. Telesni valovi za razliko od površinskih valov prodrejo skozi celotno telo našega planeta, torej Zemljo dobesedno »prozorijo« in tako kot rentgenska analiza razkrijejo njeno notranjo strukturo.

Površinski valovi so tako kot telesni valovi dveh vrst. Razlikujejo se glede na vrsto deformacije. V prvem primeru je čisto strižna, v drugem pa strižna in volumetrična. Hitrosti površinskega valovanja so odvisne od valovne dolžine ali frekvence. Ta lastnost površinskih valov se uporablja za preučevanje strukture zunanjih plasti Zemlje.

Te risbe prikazujejo osnovne sodobne predstave o zgradbi Zemlje in globalnih procesih, ki se dogajajo v njenih globinah.

V tem diagramu je Zemlja "razrezana" kot lubenica, iz nje je izrezana rezina. Zgoraj je plast atmosfere, nato je zemeljska skorja, spodaj je omejena s tako imenovano Mohorovičičevo mejo. Nato - plašč (zgornji in spodnji); zunanji (tekoči) del zemeljskega jedra in nazadnje še trdni, notranji del jedra. Zemljina skorja skupaj z zgornjim delom plašča tvori tako imenovano litosfero, globlje leži plastična astenosfera.

Seizmične vibracije, ki gredo skozi zemeljsko oblo ali se delno odbijajo od odsekov medijev z različnimi gostotami, se vrnejo na površje Zemlje, kjer se zabeležijo in preučujejo. Na podlagi pridobljenih podatkov lahko presojamo globine določenih odsekov, pridobimo informacije o fizikalnih lastnostih medijev, skozi katere so prešli potresni valovi itd. V isti namen seizmologi preučujejo tudi potrese, ki naravno povzročajo elastična nihanja.

Kot se je izkazalo, je notranjost sveta, tako kot čebula, sestavljena iz več koncentričnih lupin, ugnezdenih ena v drugo. Najbolj jasno izstopajo tri že omenjene lupine (ali geosfere): zunanja zemeljska skorja (litosfera), plašč, ki predstavlja 83 % prostornine Zemlje in 67 % mase našega planeta, in jedro v sredini.

Pri prehodu iz ene geosfere v drugo se hitrosti seizmičnih valov na njihovi meji nenadoma spremenijo. Površje, ki ločuje skorjo od plašča, se običajno imenuje Mohorovičičeva površina ali meja (skrajšano kot "moho" ali "površina M").

Zamisel o sferični strukturi našega planeta je leta 1897 prvič izrazil E. Wicher, profesor na Univerzi v Göttingenu. V začetku 20. stoletja je avstrijski geolog E. Suess predlagal razlikovanje petih lupin Zemlje, od katerih je vsaka dobila ime na podlagi prvih črk prevladujočih elementov v določeni lupini: silicij, aluminij, magnezij, krom, železo in nikelj.

Kasneje so te ideje dobile znanstveno utemeljitev. Globoki vodnjaki in rudniki so geologom omogočili preučevanje le zgornjih plasti zemeljske skorje. Še vedno pa je globina rudniških izkopov premajhna. Pri nas je bila na polotoku Kola izvrtana najgloblja vrtina na svetu, njena globina je nekaj več kot 12 kilometrov. Trenutno uporabljeni rudniki so precej plitvejši. Največja globina enega najglobljih rudnikov - rudnika East Rand v Južni Afriki - doseže le 3428 metrov. Če te številke primerjamo s povprečnim polmerom Zemlje, se izkaže, da tudi najgloblji sodobni vodnjak prodre v telo Zemlje ne globlje od vboda igle v debelo kožo povodnega konja.

Če vi in ​​jaz, dragi bralci, pogledamo na globus, potem nas bo najprej presenetilo, da sta zemlja in voda zbrani v ogromnih prostorih: kopno - na celinah, voda - v oceanih. Res je, v oceanih najdemo otoke, na kopnem pa jezera. Vendar to ne pokvari splošne slike. Študije so pokazale, da delitev zemeljske površine na celine in oceane sploh ni naključna, ampak je, kot se izkaže, odvisna od strukture zemeljske skorje.

Dejstvo je, da je celinska skorja drugače strukturirana in se tako po debelini kot po strukturi razlikuje od oceanske skorje. Če celotno območje, ki ga zavzema neprekinjena celinska skorja, uvrstimo med celine, potem bodo te celine veliko večje od tistih, ki jih opazimo na zemeljski obli. Izkazalo se je, da so plitva morja in zalivi ter preprosto obalna morska območja do 200 metrov globoko (in včasih tudi več) vsi deli celin, ki jih morje le začasno preplavi. Imenujejo se polica. Na policah so na primer Belo, Azovsko, Vzhodno Sibirsko, Hudsonov zaliv itd.

Oceanska skorja, nasprotno, ne zaseda celotnega prostora oceanov, saj se nahaja le tam, kjer globina morja presega ... 4 kilometre. Preostalo območje Zemlje je prekrito z vmesno vrsto skorje. Na splošno zavzema celotna zemeljska skorja približno 1% prostornine in približno 0,5% mase.

Najvišja lupina našega planeta - zemeljska skorja (plast A) - je zelo tanek "pokrov", pod katerim se skriva nemirna notranjost Zemlje. V povprečju je debelina skorje ali, figurativno rečeno, tankega filma, v katerega je "ovita" zemeljska krogla, le 0,6% dolžine polmera Zemlje.

Zemeljsko skorjo loči od spodnje plasti, kot že omenjeno, Mohorovičičevo površje. Ta površina ponavlja relief zemeljske površine v obrnjeni obliki, to je, kot da se odraža v vodoravnem ogledalu. Pod njim je Zemljin plašč, katerega najvišji del (plast B), neposredno pod skorjo, imenujemo substrat. Gostota materiala plašča je večja od gostote kamnin zemeljske skorje in se giblje od 3,3 g/cm 3 v zgornjem delu do 6–9 g/cm 3 v spodnjih delih plašča. Nekateri znanstveniki delijo plašč na zgornji in spodnji (meja med njima leži na globini 900 kilometrov).

Zgornji plašč je bil raziskan bolje kot spodnji, vendar veliko o njem še vedno ni povsem jasno. Značilnost strukture zgornjega plašča je njegova plast. Na primer, na globini približno 100 kilometrov pod celinami in približno 50 kilometrov pod oceani je plast, ki je blizu taline ali celo vsebuje taline svojih sestavnih kamnin; imenujemo jo astenosfera (Gutenbergova plast). Zaradi plastičnosti astenosfere, ki jo lahko dobesedno prevedemo kot "šibka krogla", lahko trdni bloki (plošče) zemeljske skorje, ki ležijo nad njo, drsijo po njej.

Staljena magma, ki napaja zemeljske vulkane, nastaja samo na določenih mestih v skorji ali pa tja prihaja iz ločenih središč (žepov), ki se nahajajo v substratu ali astenosferi, morda pa tudi nekoliko globlje. Trdoto zgornjega plašča potrjuje tudi dejstvo, da so v njem (tako kot v skorji) opazna potresna žarišča, ki se nahajajo v globini do 700 kilometrov. Globljih potresov ni.

Preostali del zgornjega plašča pod astenosfero se imenuje Golicinova plast (plast C). Hkrati je za spodnji plašč (plast D), ki se nahaja v globini od 900 do 2920 kilometrov, značilna visoka gostota snovi in ​​visoka hitrost širjenja elastičnih vibracij. Onkraj tega leži samo zemeljsko jedro.

XII. poglavje Struktura kozmosa Na sedanji stopnji evolucije je možna le približna navedba nekaj točk v širokem orisu kozmičnega načrta, kjer naš planet igra svojo majhno vlogo. Z "prostorom" tukaj mislimo na sistem, ki temelji na