Полярный радиус Земли равнен 6 356 863 м, а экваториальный радиус – 6 378 245 м. Вспомните, что Земля имеет форму эллипсоида. Полярный радиус – малая полуось этого эллипсоида, а экваториальный – большая. Средний же радиус Земли считается равным 6 371 302 м. Если мы разделим это число на глубину Кольской скважины, то получим примерно 520. То есть на сегодняшний день человек смог проникнуть в недра Земли только на одну пятьсотдвадцатую или на 0,2 %.
Вот интересный факт, показывающий как опытным путем опровергаются умозаключения, сделанные на основе косвенных данных. При изучении образцов пород, полученных из Кольской скважины, не было установлено границы раздела между гранитным и базальтовым слоями земной коры, хотя по косвенным данным она должна была быть.
В чем заключается главная особенность нашей планеты как физического тела?
В том, что Земля неоднородна. Ее состав, а значит – и физические свойства, изменяются от поверхности к центру. Причем изменяются весьма существенно – от твердой земной коры до раскаленной массы ядра.
Планета Земля образовалась около 4,5 миллиардов лет назад из газов и пыли, оставшихся от образования Солнца. Собственно из этих «остатков» образовались все планеты Солнечной системы. Большая часть Земли находилась в жидком расплавленном состоянии, но постепенно планета остыла и образовала твердую кору.
Обратите внимание! Считается, что от поверхности к центру Земли возрастает не только температура недр, но и плотность образующего их вещества.
С внутренним строением Земли мы ознакомились в общих чертах, когда говорили о географической оболочке. Теперь давайте углубим это знакомство. На ядре Земли останавливаться не будем, поскольку о нем было сказано достаточно. Поговорим подробнее о мантии и земной коре.
Мантия Земли, расположенная между земной корой и ядром, занимает более 80 % объема планеты. Как и внутреннее ядро Земли мантия состоит из раскаленного, но твердого расплава. Удивительно – как при температурах от 500–900 °C (у границы мантии с корой) до 4000 °C и выше (у границы мантии с ядром) вещества могут находиться в твердом агрегатном состоянии? И почему внутренняя часть ядра, наиболее глубокая и наиболее горячая часть планеты, твердая, а не жидкая? Такой «парадокс» объясняется высокой плотностью вещества. Земная кора, несмотря на свою относительно малую толщину, очень крепка и оказывает сильное давление на низлежащие слои.
Мантию Земли разделяют на нижнюю и верхнюю. В верхней мантии, около границы с земной корой, есть слой астеносферы, в котором вещество находится в вязком, пластичном состоянии. Название «астеносфера» переводится с греческого как «податливая сфера».
Обратите внимание! Астеносфера расположена вблизи земной коры, но не граничит с ней. От коры астеносферу отделяет твердый слой мантии.
Верхний твердый слой мантии, расположенный над астеносферой, вместе с земной корой составляют литосферу. «Литос» в переводе с греческого означает «камень». Литосфера – это твердая оболочка Земли.
Сверху литосфера ограничена атмосферой, а снизу – астеносферой.
Различают два типа литосферы: океаническую литосферу и материковую литосферу. Океаническая литосфера связана с немного плотнее континентальной литосферы, а материковая литосфера, гораздо толще океанической (точно так же и земная кора толще на материках). Толщина океанической литосферы от 50 до 100 км, а толщина материковой литосферы доходит до 200 км и выше.
Литосфера представляет собой не единое целое, а совокупность отдельных плит огромного размера, которые называются литосферными плитами.
Существует 13 крупнейших литосферных плит, которые покрывают более 90 % поверхности нашей планеты и несколько десятков мелких. Плиты не спаяны между собой, а соединены своими неровными краями. Условно это соединение плит можно сравнить с зубчатым соединением столярных деталей.
Благодаря отсутствию жесткого соединения, литосферные плиты находятся в постянном и медленном движении. Движение плит происходит под воздействием конвекции мантийного вещества, то есть под воздействием потоков, вызванных разностью температур внутренних и наружных слоев мантии. Породы нагретые вблизи от ядра, где температура мантии максимально высока, расширяются, плотность их уменьшается и благодаря этому они всплывают вверх, а на их место опускаются более холодные и, следовательно, более тяжелые породы из верхних слоев мантии.
Как по-вашему, откуда берется тепло в недрах Земли?
Тепло выделяется при распаде радиоактивных элементов, при различных химических реакциях, а также при перераспределении вещества в недрах (известно же, что при трении выделяется тепло).
Обратите внимание! Понятие «литосферная плита» нельзя путать с геологическим понятием «плита»!
Для того, чтобы дать определение геологическому понятию «плита» нужно сначала узнать, что такое платформа.
Платформой в геологии называют крупный участок континентальной земной коры, характеризующийся относительно спокойным тектоническим режимом. Слова «относительно спокойный тектонический режим» означают, что этот участок коры уже сформировался и в течение длительного времени остается неизменным. Обратите внимание и на слова «континентальной земной коры» – участки земной коры, покрытые океанами, называть «платформами» нельзя, это будет неправильно.
В платформе выделяют два слоя, которые геологи называют структурными этажами. Нижний, более древний этаж называется фундаментом. Он состоит из горных пород, изменившихся в результате геологических процессов. Такие породы называют магматическими, поскольку они представляют собой конечные продукты магматической деятельности, возникшие в результате затвердевания природного расплава – магмы или лавы.
Верхний, более молодой этаж платформы называется платформенным чехлом. Чехол образован не изменявшимися в результате геологических процессов осадочными[14] горными породами. Эти породы просто не могли изменяться в результате геологических процессов, поскольку они начали оседать на поверхность фундамента уже после того, как геологические процессы были завершены. Осадочные горные породы образуются в результате выветривания и разрушения горных пород фундамента, выпадения осадка из воды и жизнедеятельности организмов.
Так вот, те участки платформ, на которых имеется платформенный чехол (то есть «двухэтажные» участки), называются в геологии плитами. Крупные «одноэтажные» участки, где чехол отсутствует и фундамент выходит на поверхность, называют щитами.
Океанские участки земной коры также называются плитами.
Раздел геологии, изучающий движение земной коры, называется тектоникой, а движение литосферных плит – тектонической активностью. Результаты тектонической активности проявляются на границах плит. Плиты могут сталкиваться, надвигаться друг на друга, частично разрушаться или разрываться.
Тектоническая активность привела к образованию гор и океанических впадин на поверхности Земли. Да и вообще вид современной поверхности Земли является результатом тектонической активности. Считается, что современные материки образовались от 200 до 150 миллионов лет назад, в результате раскола единого «материка», который называют Пангеей[15].
Обратите внимание! Не путайте части света с материками! Материком или континентом[16] называют обширное (одно из крупнейших) пространство суши, окруженное океаном. Материков шесть: Австралия, Антарктида, Африка, Евразия, Северная Америка и Южная Америка. Частью света называют исторически выделенное пространство суши, включающее материки или их части вместе с прилегающими островами. Материк – понятие географическое, а часть света – культурно-историческое, в этом заключается разница между двумя понятиями. Частей света тоже шесть, но материк Евразия разделен на две части суши – Европу и Азию[17], части суши Африка, Австралия и Антарктика соответствуют одноименным материкам, а материки Северная Америка и Южная Америка объединены в одну часть света, называемую Америкой. Некоторые географы выделяют и седьмую часть света – Океанию, обширное скопление островов и атоллов в центральной и западной частях Тихого океана, но эта точка зрения не получила всеобщего признания. Океанию принято рассматривать вместе с Австралией (Австралия и Океания).
Тектоническая активность вызывает землетрясения и извержения вулканов. Землетрясениями называются подземные толчки и колебания земной поверхности. Место их возникновения называется очагом землетрясения. Очаги землетрясений могут располагаться на различной глубине. Большинство из них находится в земной коре, и только малая часть – в верхней части мантии. Центральная точка очага землетрясения, в которой начинается движение пород, называется гипоцентром. Участок земной поверхности, расположенный над очагом землетрясения, называется эпицентром землетрясения. Упругие (сейсмические) волны, вызванные землетрясением, распространяются во все стороны от очага на значительное расстояние. Постепенно они ослабевают и в конце концов исчезают. Площадь земной поверхности, пострадавшая от землетрясения, во много раз больше площади эпицентра.
Землетрясения регистрируются специальным прибором – сейсмографом. Сейсмограф имеет груз, установленный на пружинной подвеске, который при землетрясении остается неподвижным. Остальная часть прибора (корпус) приходит в движение и смещается относительно груза. Это смещение регистрируется на движущейся бумажной ленте прикрепленным к грузу пером или фиксируется электронным запоминающим устройством.
Сила землетрясений определяется по 12-балльной шкале. Чем выше балл, тем сильнее разрушения, вызванные землетрясением. Однобалльное землетрясение человек не ощущает, только сейсмографы его регистрируют. При девятибальном землетрясении происходит разрушение каменных домов. Двенадцатибалльное землетрясение уничтожает все наземные и подземные сооружения, а также изменяет рельеф местности.