Наша Земля устроена как луковица — один слой следует за другим.

Начиная сверху вниз, в ней имеется кора, которая включает в себя поверхность, по которой вы ходите; затем ниже — мантия, состоящая в основном из твёрдой породы; после, ещё глубже, — внешнее ядро ​​из жидкого железа; и, наконец, внутреннее ядро, состоящее из твёрдого железа, и имеющее радиус, равный 70% размера Луны. Чем глубже вы погружаетесь, тем жарче становится — части ядра такие же горячие, как поверхность Солнца.

Как в течение миллиардов лет внутренняя часть Земли оставалась такой же горячей, как поверхность Солнца?
На этой иллюстрации изображены четыре слоя под поверхностью Земли. Изображение: eliflamra/iStock via Getty Images Plus

Путешествие к центру Земли

Точно так же, как врач может использовать технику, называемую сонографией, для получения изображений структур внутри вашего тела с помощью ультразвуковых волн, учёные используют аналогичную технику для изображения внутренних структур Земли. Но вместо ультразвука геологи используют сейсмические волны — звуковые волны, создаваемые землетрясениями.

На поверхности земли вы можете наблюдать грязь, песок, траву и, конечно же, тротуар. Сейсмические колебания показывают, что находится под всем этим: камни, большие и маленькие. Всё это часть земной коры, которая может опускаться на глубину до 20 миль (30 километров); она плавает поверх слоя, называемого мантией.

Как в течение миллиардов лет внутренняя часть Земли оставалась такой же горячей, как поверхность Солнца?
Срез Земли, который вы видите, показывает её ядро, выделенное в данном случае ярко-жёлтым цветом. Изображение: fhm/E+ via Getty Images

Верхняя часть мантии обычно движется совместно с земной корой. Вместе они называются литосферой, толщина которой в среднем составляет около 60 миль (100 километров), хотя в некоторых местах она может быть толще.

Литосфера делится на несколько крупных блоков, называемых плитами. Например, Тихоокеанская плита находится под всем Тихим океаном, а Северо-Американская плита покрывает большую часть Северной Америки. Плиты похожи на кусочки головоломки, которые примерно подходят друг к другу и покрывают поверхность Земли.

Плиты не статичны; вместо этого они двигаются. Иногда это мельчайшие доли миллиметров за несколько лет. В других случаях движения больше, и они более внезапны. Именно такое движение вызывает землетрясения и извержения вулканов.

Более того, движение плит является критическим и, вероятно, существенным фактором, определяющим эволюцию жизни на Земле, потому что движущиеся плиты изменяют окружающую среду и заставляют жизнь приспосабливаться к новым условиям.

Вы будете поражены тем, что происходит у вас под ногами.

Высокая температура Земли

Для движения плит требуется горячая мантия. И действительно, по мере углубления в Землю температура повышается.

На дне плит, на глубине около 60 миль (100 километров), температура составляет около 2400 градусов по Фаренгейту (1300 градусов по Цельсию).

К тому времени, когда вы доберётесь до границы между мантией и внешним ядром, которая находится на глубине 1800 миль (2900 километров), температура будет почти 5000 градусов по Фаренгейту (2700 градусов по Цельсию).

Затем, на границе между внешним и внутренним ядрами, температура удваивается почти до 10 800 градусов по Фаренгейту (более 6000 градусов по Цельсию). Это та часть, которая такая же горячая, как поверхность Солнца. При такой температуре практически всё — металлы, алмазы, люди — превращается в газ. Но поскольку ядро ​​находится под таким высоким давлением глубоко внутри планеты, железо, из которого оно состоит, остаётся жидким или твёрдым.

Столкновения в космическом пространстве

Откуда берётся всё это тепло?

Не от Солнца. И хотя оно согревает нас и все растения и животных на поверхности Земли, солнечный свет не может проникнуть сквозь многие километры недр планеты.

Вместо этого есть два источника. Одним из них является тепло, которое Земля унаследовала во время своего формирования 4,5 миллиарда лет назад. Земля была создана из солнечной туманности, гигантского газообразного облака, в результате бесконечных столкновений и слияний кусков каменных глыб и обломков, называемых планетезималями. Этот процесс занял десятки миллионов лет.

Во время этих столкновений выделялось огромное количество тепла, достаточное, чтобы расплавить всю Землю. И хотя часть этого тепла была потеряна в космосе, остальная часть была заперта внутри Земли, где большая его часть сохраняется даже сегодня.

Другой источник тепла: распад распространённых повсюду на Земле радиоактивных изотопов.

Чтобы понять это, сначала представьте элемент как семейство, состоящее из изотопов. Каждый атом данного элемента имеет одинаковое количество протонов, но разные изотопные родственники имеют разное количество нейтронов.

Радиоактивные изотопы нестабильны. Они выделяют постоянный поток энергии, который преобразуется в тепло. Калий-40, торий-232, уран-235 и уран-238 — четыре радиоактивных изотопа, которые поддерживают температуру в недрах Земли.

Некоторые из этих названий могут показаться вам знакомыми. Уран-235, например, используется в качестве топлива на атомных электростанциях. Земле не грозит исчерпание этих источников тепла: и хотя большая часть первоначального урана-235 и калия-40 исчезла, тория-232 и урана-238 хватит ещё на миллиарды лет.

Наряду с горячим ядром и мантией эти выделяющие энергию изотопы обеспечивают тепло для движения плит.

Нет тепла, нет движения плит, нет жизни

Даже сейчас движущиеся плиты продолжают изменять поверхность Земли, постоянно создавая на протяжении миллионов и миллиардов лет новые земли и новые океаны. Плиты в столь же продолжительных временных масштабах также влияют на атмосферу.

Но без внутреннего тепла Земли плиты бы не двигались. Тогда Земля бы остыла. А наш мир, скорее всего, был бы непригоден для жизни. И вас бы просто не существовало.

Подумайте об этом, когда в следующий раз почувствуете Землю под ногами.

Правописание уведомления вебмастера


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

Комментарии

- комментариев

EnglishРусскийУкраїнська
Включить уведомления Да Спасибо, не надо