Внутренне строение Земли

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ФГБОУ ВПО «Уральский государственный экономический университет»

 

Центр дистанционного образования

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине: Концепции современного естествознания

по теме: Внутренне строение Земли

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель: студентка

                                                      группа ГМУп-12СР

Ф.И.О Романова(Щеголькова) Ирина

Владимировна

 

 

 

 

Серов

2014

 

Содержание

 

1.Введение...3

2.Внутреннее строение...3

3.Ядро Земли...3

4.Мантия...4

5.Земная кора...5

6.Литосфера...6

7.Химческий состав Земли...7

8.Тепловая энергия планеты...8

9.Заключение...9 
10.Литература...10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Введение

 

Земля́— третья от Солнца планета. Пятая по размеру среди

всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.

Иногда упоминается как Мир, Голубая планета, иногда Терра (от лат. Terra). Единственное известное человеку на данный момент тело Солнечной системы в частности и Вселенной вообще, населённое живыми организмами.

 

Внутреннее строение

 

Земля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя — твёрдая.

 

Ядро Земли.

 

Средний радиус Земли ~ 6371 км. Ядро Земли занимает ее центральную область с радиусом 3480 км; объем ядра составляет 16%, а масса около 32% полной массы. Граница, разделяющая две наиболее мощные геосферы Земли (мантию и ядро), располагается на глубине около 2900 км. На границе раздела между ядром и мантией происходит скачкообразное изменение физических свойств: плотности, скорости продольных волн и др. Полярный радиус ядра меньше экваториального примерно на 10 км, что приводит к различиям в глубине залегания границы ядро-мантия. Сейсмологические наблюдения обнаруживают вблизи этой

3

границы (так называемая граница D′′) некоторый

гетерогенный слой протяженностью порядка 100–200 км, с которым связывают подъем разуплотненного мантийного вещества (диапиры), проявляющегося в виде «горячих точек» на поверхности Земли (Гавайи, Исландия). Одна из наиболее интересных особенностей ядра заключается в его строении и агрегатном состоянии. В самом ядре выделяют две зоны: внешнее жидкое ядро на глубинах 2890–5150 км и внутреннее твердое ядро на глубинах 5150–6371 км. Вторая особенность, вытекающая из первой, состоит в том, что в ядре формируется собственное магнитное поле Земли, с которым связаны многие современные достижения геологии и геофизики (палеомагнитные исследования позволили обнаружить крупномасштабные движения континентов в прошлые геологические эпохи и разрастание дна океанов). Открытие земного ядра сыграло исключительную роль в науках о Земле и привело к интенсивному развитию сейсмологии и экспериментальных методов изучения земного вещества при сверхвысоких температурах и давлениях. Как отмечает, например, Г. И. Кузьменко, автор статьи «Глубинные процессы Земли», в последнее время акценты в изучении глубинных процессов Земли смещаются с коры и мантии на земное ядро, причем «на важнейшую роль ядер в энергетике космических тел обращают внимание и астрофизики». 
 
Из статьи Г. И. Кузьменко: «Именно там (в ядре) рождается не меньше тепла, чем в радиоактивных материалах коры. Именно там — для классической теории — больше всего неясных явлений. Следует поэтому внимательней отнестись к предположениям о существенном уточнении температур внутри ядра и возможности там некоторого плазменного состояния».

Мантия

 

4

На долю Мантии приходится около 67% общей массы планеты. Твердый слой верхней мантии, распространяющийся до различных глубин под океанами и континентами, совместно с земной корой называют литосферой - самой жесткой оболочкой Земли. Под ней отмечен слой, где наблюдается некоторое уменьшение скорости распространения сейсмических волн, что говорит о своеобразном состоянии вещества. Этот слой, менее вязкий и более пластичный по отношению к выше и ниже лежащим слоям, называют астеносферой. Считается, что вещество мантии находится в непрерывном движении, и высказывается предположение, что в относительно глубоких слоях мантии с ростом температуры и давления происходит переход вещества в более плотные модификации. Такой переход подтверждается и экспериментальными исследованиями.

 

Земная кора.

 

Земная кора - верхний твердый слой нашей планеты. По сравнению с ядром и мантией, она очень тонкая. Толща (мощность) земной коры наибольшее под горами - 70 км, под равнинами она составляет 35-40 км, а под океанами - лишь 5-10 км. Земную кору часто сравнивают с кожурой яблока в противовес всей его мякоти. Однако, это и земная твердь, что является для людей основой мира. Именно на этой тонкой земной коре построен города, по ней ходят люди, текут реки, в понижениях лежат моря и океаны, из нее добывают полезные ископаемые.

Заглянуть в глубь земной коры помогают шахты и скважины, которые создаются для добычи полезных ископаемых. Люди давно заметили, что в шахтах с увеличением глубины температура повышается. Например, на глубине 1000 м шахтеры работают в условиях жары (около 30 0С). Тепло земной коре передается от мантии. С научной целью геологи

 

 

5

бурят сверхглубокие скважины. Глубокая из них (До 15 км) пробурена в России на Кольском полуострове. Из таких узких отверстий получают образцы вещества и тщательно исследуют.

Лучше строение земной коры известна в поверхностной части на суше. Он виден в обнажениях на склонах гор, крутых берегах рек, карьерах. На поверхностный слой земной коры влияет солнечный луч. Летом он прогревается, осенью охлаждается, зимой промерзает, а весной тает и постепенно снова нагревается. Однако, уже на глубине 20-30 м, независимо от времен года, температура круглогодично содержится одинаковое. А дальше с глубиной она начинает повышаться.

 

Литосфера

 

Литосфера (от др.-греч. Λίθος — камень и σφαῖρα — шар, сфера) — твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии. В строении литосферы выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы. Блоки литосферы  — литосферные плиты — двигаются по относительно пластичной астеносфере. Изучению и описанию этих движений посвящён раздел геологии о тектонике плит.

Под литосферой располагается астеносфера, составляющая внешнюю часть мантии. Астеносфера ведёт себя как перегретая и чрезвычайно вязкая жидкость, где происходит понижение скорости сейсмических волн, свидетельствуя об изменении пластичности пород.

Для обозначения внешней оболочки литосферы применялся ныне устаревший термин сиаль, происходящий от названия основных элементов горных пород Si(лат. Silicium — кремний) и Al (лат. Aluminium — алюминий).

 

 

6

Химический состав Земли

 

Химический состав Земли (рис. 1) схож с составом других планет земной группы, например Венеры или Марса.

В целом преобладают такие элементы, как железо, кислород, кремний, магний, никель. Содержание легких элементов невелико. Средняя плотность вещества Земли 5,5 г/см3.

О внутреннем строении Земли достоверных данных весьма мало. Рассмотрим рис. 2. Он изображает внутреннее строение Земли. Земля состоит из земной коры, мантии и ядра.

 

Рис. 1. Химический состав Земли

 

Рис. 2. Внутреннее строение Земли

7

Тепловая энергия планеты. 
 
О высокой температуре земных недр учёные догадывались давно. Об этом свидетельствовали и вулканические извержения, и рост температуры при погружении в глубокие шахты. В среднем у поверхности Земли её увеличение составляет 20 градусов на километр. 
Тепловая энергия земных недр выделяется с поверхности планеты в виде теплового потока, который измеряется количеством тепла, выделяемого с единицы площади за единицу времени. Измерить тепловой поток Земли с достаточной точностью удалось только во второй половине XX века. 
Континентальную земную кору можно представить в виде 15 – километрового слоя гранита, лежащего на слое базальта такой же толщины. Концентрация радиоактивных изотопов, служащих источниками тепла, в гранитах и базальтах хорошо изучена. Это, прежде всего радиоактивный калий, уран и торий. Подсчитано, что при их распаде выделяется примерно 130 Дж/(см год). В тоже время средний тепловой поток, который равен 130 – 170 Дж/(см год). Следовательно, он почти полностью определяется тепловыделением в гранитном и базальтовом слоях. 
С океанической корой всё обстоит иначе. Она значительно тоньше континентальной, и основу её составляет 5 – 6 –километровый базальтовый слой. Распад содержащихся в нём радиоактивных элементов даёт всего около 10 Дж/(см год). Однако когда специалисты измерили тепловой поток на океанах, он оказался примерно таким же, как и на материках. 
Сегодня установлено, что основная часть тепла поступает в океаническую кору через литосферную плиту из мантии. Вещество мантии постоянно находится в движении. Неравенство температур различных слоёв в ней приводит к активному перемешиванию вещества: более холодное и, соответственно, более плотное тонет, более горячее

 

8

всплывает. Это так называемая тепловая конвекция. 
Большинство современных исследователей указывают на три возможных источника энергии для поддержания тепловой конвекции в мантии. Во – первых, мантия всё ещё сохраняет большое количество тепла, накопленного в период формирования планеты. Его достаточно, чтобы поверхностный тепловой поток сохранялся на его теперешнем уровне в течение срока, в несколько раз превышающего нынешний возраст Земли. При этом планета должна остывать, но её остывание происходит очень медленно. Во – вторых, определённое количество тепла, по-видимому, поставляется в мантию из ядра. И, наконец, третий источник – это распад радиоактивных элементов (их содержание в мантии в настоящее время трудно оценить).

 

 

Заключение

 

Земля - не самая большая, но и не самая маленькая планета среди своих соседей. Экваториальный радиус ее, равный 6378 км, из-за центробежной силы, создаваемой суточным вращением, больше полярного на 21 км. Давление в центре Земли составляет 3 млн. атм., а плотность вещества - около 12 г/см3. Масса нашей планеты, найденная путем экспериментальных измерений физической постоянной тяготения и ускорения силы тяжести на экваторе, составляет 6*1024 кг, что соответствует средней плотности вещества 5,5 г/см3. Плотность минералов на поверхности приблизительно вдвое меньше средней плотности, а значит, плотность вещества в центральных областях планеты должна быть выше среднего значения. Момент инерции Земли, зависящий от распределения плотности вещества вдоль радиуса, также свидетельствует о значительном увеличении плотности вещества от поверхности к центру. Из недр Земли постоянно выделяется тепловой поток, а так как тепло может

 

9

передаваться только от горячего к холодному, то температура в глубине планеты должна быть выше, чем на ее поверхности. Глубокое бурение показало, что температура с глубиной увеличивается примерно на 20°С на каждом километре и меняется от места к месту. Если бы увеличение температуры продолжалось непрерывно, то в самом центре Земли она достигла бы десятков тысяч градусов, однако геофизические исследования показывают, что в действительности температура здесь должна составлять несколько тысяч градусов.

 

Литература 

1. Н. Я. Дорожкин  Япознаю мир/ Астрономия/ Энциклопедия//ООО «изд. Астрель», 2003.

2. Рикитаки Т.Электромагнетизм и внутреннее строение Земли. М., 1968

3. http://ru.wikipedia.org

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10