Расшифруйте схему внутреннего строения земли. Строение земли

> > Из чего состоит Земля

Описание состава Земли для детей с фото: строение планеты на рисунке, из чего состоит кора, мантия и ядро, как выглядит верхняя оболочка, толщина слоев.

Земля - третья планета от Солнца, но и единственная пока планета в Солнечной системе и известной Вселенной, на которой проживает развитая форма жизни. Это родной дом, который детям будет полезно изучить. Давайте детально рассмотрим строение Земли, в чем помогут наши фото, схемы и рисунки.

Начать объяснение для детей про состав Земли следует с того, что мы живем на уникальной планете, так как на ней есть вода. Конечно, существуют и другие миры, а также спутники, где есть атмосфера, лед и даже океаны, но лишь нам повезло обладать всеми факторами для создания и поддержания жизни.

Для самых маленьких важно узнать, что земные океаны занимают примерно 70% всей поверхности, а в глубину уходят на 4 км. В жидкой форме пресная вода находится в реках, озерах и в форме атмосферного водяного пара, который приводит к большому погодному разнообразию.

Следует объяснить детям , что Земля многослойна. Внешний представлен корой. Его заполняют океанические бассейны и континенты. Земная кора занимает 5-75 км. Наиболее плотные части прячутся под континентами, а тонкие – под океанами. Теперь давайте изучим состав Земли по слоям: кора, мантия, ядро.

Кора Земли - объяснение для детей

Земная кора содержит такие элементы как: кислород (47%), кремний (27%), алюминий (8%), железо (5%), кальций (4%), и по 2% магния, калия и натрия. Она создана в виде гигантских пластин, которые двигаются по жидкой мантии. Важно объяснить детям , что, хотя мы и не замечаем, но плиты не прекращают движения. Когда они сталкиваются, мы ощущаем землетрясения, а если одна наедет на другую, то образуется глубокий окоп или горы. Эти движения описывает теория тектоники плит.

Мантия Земли - объяснение для детей

Далее, толщиною в 2890 км, располагается мантия. Она представлена силикатными породами, богатыми на магний и железо. Из-за интенсивного тепла создаются скалы. Затем они остывают и снова возвращаются к ядру. Полагают, что именно это приводит тектонические плиты в движение. Когда мантии удается пробиться сквозь кору, вы видите извержение вулкана.

Ядро Земли - объяснение для детей

Наверняка, даже для самых маленьких понятно, что внутри Земли расположено ядро. Интересно, что оно состоит из двух половинок: внутреннее (твердое) с радиусом в 1220 км окружено внешним (жидкое – сплав никеля и железа) с толщиною в 2180 км. Пока планета вращается в привычном темпе, внутреннее ядро делает обороты отдельно, образуя магнитное поле. Можно также рассказать детям о том, как формируются полярные сияния. Ведь для этого заряженным частичкам солнечного ветра нужно пройти в молекулы воздуха над магнитными полюсами планеты и тогда эти молекулы начинают сиять.

Теперь вы знаете из чего состоит Земля. Если детям или школьникам любого возраста будет любопытно узнать больше интересных фактов и подробностей о третьей планете от Солнца, то обязательно посетите остальные страницы раздела. Не забудьте воспользоваться 3D-моделью Солнечной системы, где показаны все планеты, а также карта Венеры, ее поверхность и особенности вращения по орбите. В остальном вам всегда помогут наши, фото, картинки, рисунки, а также онлайн телескоп, функционирующий в режиме реального времени. Строение Земли невероятно просто понять, если следовать визуальному ряду.

Структура нашей планеты неоднородна. Одна состоит из нескольких уровней, включающие в себя твердые и жидкие оболочки. Как называются слои Земли? Сколько их? Чем они отличаются друг от друга? Давайте разберемся.

Как образовались слои Земли?

Среди планет земной группы (Марс, Венера, Меркурий) Земля обладает самой большой массой, диаметром и плотностью. Она образовалась примерно 4,5 миллиарда лет назад. Согласно одной из версий, наша планета, как и другие, сформировалась из мелких частичек, возникших после Большого взрыва.

Обломки, пыль и газ начали объединяться под действием гравитации и приобретали сферическую форму. Протоземля была сильно раскалена и расплавляла попадающие на неё минералы и металлы. Более плотные вещества отправлялись вниз, к центру планеты, менее плотные поднимались наверх.

Так появились первые слои Земли - ядро и мантия. Вместе с ними возникло и магнитное поле. Сверху мантия постепенно остывала и покрывалась пленкой, которая впоследствии стала корой. На этом процессы формирования планеты не закончились, в принципе, они продолжаются и сейчас.

Газы и бурлящие вещества мантии постоянно прорывались наружу через расколы в коре. Их выветривания образовали первичную атмосферу. Тогда наряду с водородом и гелием в ней было много углекислого газа. Вода, по одной из версий, появилась позже от конденсации льда, который занесли астероиды и кометы.

Ядро

Слои Земли представлены ядром, мантией и корой. Все они отличаются по своим свойствам. В центре планеты находится ядро. Оно изучено меньше других оболочек, а все сведения о нем являются, хоть и научными, но все же предположениями. Температура внутри ядра достигает около 10 000 градусов, поэтому добраться до него даже с наилучшей техникой пока не представляется возможным.

Залегает ядро на глубине 2900 километров. Принято считать, что оно имеет два слоя - внешний и внутренний. Вместе они обладают средним радиусом в 3,5 тысячи километров и состоят из железа и никеля. Предполагается, что ядро может содержать серу, кремний, водород, углерод, фосфор.

Внутренний его слой находится в твердом состоянии из-за огромного давления. Размер его радиуса равен 70 % от радиуса Луны, это примерно 1200 километров. Внешнее ядро находится в жидком состоянии. Оно состоит не только из железа, но также из серы и кислорода.

Температура внешнего ядра колеблется от 4 до 6 тысяч градусов. Его жидкость постоянно перемещается и тем самым влияет на магнитное поле Земли.

Мантия

Мантия окутывает ядро и представляет средний уровень в строении планеты. Она недоступна для непосредственного исследования и изучается при помощи геофизических и геохимических методов. Она занимает около 83 % объема планеты. Под поверхностью океанов её верхняя граница проходит на глубине нескольких километров, под континентами эти показатели увеличиваются до 70 километров.

Она разделяется на верхнюю и нижнюю части, между которыми проходит слой Голицина. Как и более низкие слои обладает высокой температурой - от 900 до 4000 градусов. По консистенции она вязкая, при этом плотность ее колбелется в зависимости от химических изменений и давления.

По составу мантия похожа на каменные метеориты. Она содержит силикаты, кремний, магний, алюминий, железо, калий, кальций, а также гроспидиты и карбонатиты, которые не содержатся в земной коре. Под воздействием сильных температур в нижнем уровне мантии многие минералы разлагаются на оксиды.

Внешний слой Земли

Над мантией располагается поверхность Мохоровичича, обозначая границу между оболочками различного химического состава. В этой части скорость сейсмических волн резко увеличивается. Верхний слой Земли представлен корой.

Внешняя часть оболочки соприкасается с гидросферой и атмосферой планеты. Под океанами она значительно тоньше, чем на суше. Примерно на 3/4 её покрывает вода. Структура коры схожа с корой планет земной группы и частично Луны. Но только на нашей планете она делится на континентальную и океаническую.

Относительно молода. Большая её часть представлена базальтовыми породами. Толщина слоя в разных частях океана составляет от 5 до 12 километров.

Материковая кора состоит из трех слоёв. Внизу находятся гранулиты и другие подобные метаморфические породы. Над ними расположен слой гранитов и гнейсов. Верхний уровень представлен осадочными породами. Континентальная кора содержит в своем составе 18 элементов, включая водород, кислород, кремний, алюминий, железо, натрий и другие.

Литосфера

Одна из сфер нашей планеты - литосфера. Она объединяет такие слои Земли, как верхняя мантия и кора. Её также определяют как твердую оболочку планеты. Её толщина составляет от 30 километров на равнинах до 70 километров в горах.

Литосферу разделяют на стабильные платформы и подвижные складчатые области, в районах которых расположены горы и вулканы. Верхний слой твердой оболочки сформировали потоки магмы, которые прорывались через земную кору из мантии. Благодаря этому литосфера состоит из кристаллических пород.

Она подвержена Земли, например выветриваниям. Процессы в мантии не стихают и проявляются вулканической и сейсмической активностью, горообразованием. Это, в свою очередь, также влияет на строение литосферы.

Земля относится к планетам земной группы, и, в отличие от газовых гигантов, таких как Юпитер, имеет твёрдую поверхность. Это крупнейшая из четырёх планет земной группы в Солнечной системе , как по размеру, так и по массе. Кроме того, Земля среди этих четырёх планет имеет наибольшие плотность, поверхностную гравитацию и магнитное поле . Это единственная известная планета с активной тектоникой плит.

Недра Земли делятся на слои по химическим и физическим (реологическим) свойствам, но в отличие от других планет земной группы, Земля имеет ярко выраженное внешнее и внутреннее ядро. Наружный слой Земли представляет собой твёрдую оболочку, состоящую главным образом из силикатов. От мантии она отделена границей с резким увеличением скоростей продольных сейсмических волн — поверхностью Мохоровичича. Твёрдая кора и вязкая верхняя часть мантии составляют литосферу. Под литосферой находится астеносфера , слой относительно низкой вязкости, твёрдости и прочности в верхней мантии .

Значительные изменения кристаллической структуры мантии происходят на глубине 410-660 км ниже поверхности, охватывающей переходную зону, которая отделяет верхнюю и нижнюю мантию. Под мантией находится жидкий слой, состоящий из расплавленного железа с примесями никеля, серы и кремния — ядро Земли. Сейсмические измерения показывают, что оно состоит из 2 частей: твёрдого внутреннего ядра с радиусом ~1220 км и жидкого внешнего ядра, с радиусом ~ 2250 км.

Форма

Форма Земли (геоид) близка к сплюснутому эллипсоиду. Расхождение геоида с аппроксимирующим его эллипсоидом достигает 100 метров.

Вращение Земли создаёт экваториальную выпуклость, поэтому экваториальный диаметр на 43 км больше, чем полярный. Высочайшей точкой поверхности Земли является гора Эверест (8848 м над уровнем моря), а глубочайшей — Марианская впадина (10 994 м под уровнем моря). Из-за выпуклости экватора самыми удалёнными точками поверхности от центра Земли являются вершина вулкана Чимборасо в Эквадоре и гора Уаскаран в Перу.

Химический состав

Масса Земли приблизительно равна 5,9736·1024 кг. Общее число атомов, составляющих Землю, ≈ 1,3-1,4·1050. Она состоит в основном из железа (32,1 %), кислорода (30,1 %), кремния (15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля (1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %); на остальные элементы приходится 1,2 %. Из-за сегрегации по массе область ядра, предположительно, состоит из железа (88,8 %), небольшого количества никеля (5,8 %), серы (4,5 %) и около 1 % других элементов. Примечательно, что углерода , являющегося основой жизни, в земной коре всего 0,1 %.

Геохимик Франк Кларк вычислил, что земная кора чуть более, чем на 47 % состоит из кислорода. Наиболее распространённые породообразующие минералы земной коры практически полностью состоят из оксидов ; суммарное содержание хлора, серы и фтора в породах обычно составляет менее 1 %. Основными оксидами являются кремнезём (SiO 2), глинозём (Al 2 O 3), оксид железа (FeO), окись кальция (CaO), окись магния (MgO), оксид калия (K 2 O) и оксид натрия (Na 2 O). Кремнезём служит главным образом кислотной средой, формирует силикаты; природа всех основных вулканических пород связана с ним.

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.

Внутреннее тепло

Внутренняя теплота планеты обеспечивается сочетанием остаточного тепла, оставшегося от аккреции вещества, которая происходила на начальном этапе формирования Земли (около 20 %) и радиоактивным распадом нестабильных изотопов: калия-40 , урана-238 , урана-235 и тория-232. У трёх из перечисленных изотопов период полураспада составляет более миллиарда лет. В центре планеты, температура, возможно, поднимается до 6000 °С (10,830 °F) (больше, чем на поверхности Солнца), а давление может достигать 360 ГПа (3,6 млн атм). Часть тепловой энергии ядра передаётся к земной коре посредством плюмов. Плюмы приводят к появлению горячих точек и траппов. Поскольку большая часть тепла, производимого Землёй, обеспечивается радиоактивным распадом, то в начале истории Земли, когда запасы короткоживущих изотопов ещё не были истощены, энерговыделение нашей планеты было гораздо больше, чем сейчас.

Больше всего энергии теряется Землёй посредством тектоники плит, подъёма вещества мантии на срединно-океанические хребты. Последним основным типом потерь тепла является теплопотеря сквозь литосферу, причём большее количество теплопотерь таким способом происходит в океане, так как земная кора там гораздо тоньше, чем под континентами.

Литосфера

Атмосфера

Атмосфера (от. др.-греч. ?τμ?ς — пар и σφα?ρα — шар) — газовая оболочка, окружающая планету Земля; состоит из азота и кислорода, со следовыми количествами водяного пара, диоксида углерода и других газов. С момента своего образования она значительно изменилась под влиянием биосферы . Появление оксигенного фотосинтеза 2,4-2,5 млрд лет назад способствовало развитию аэробных организмов, а также насыщению атмосферы кислородом и формированию озонового слоя, который оберегает всё живое от вредных ультрафиолетовых лучей.

Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, защищает планету от космических лучей, и частично — от метеоритных бомбардировок. Она также регулирует основные климатообразующие процессы: круговорот воды в природе, циркуляцию воздушных масс, переносы тепла. Молекулы атмосферных газов могут захватывать тепловую энергию, мешая ей уйти в открытый космос, тем самым повышая температуру планеты. Это явление известно как парниковый эффект. Основными парниковыми газами считаются водяной пар, двуокись углерода, метан и озон. Без этого эффекта теплоизоляции средняя поверхностная температура Земли составила бы от −18 до −23 °C (при том, что в действительности она равна 14,8 °С), и жизнь скорее всего не существовала бы.

В нижней части атмосферы содержится около 80 % общей её массы и 99 % всего водяного пара (1,3-1,5·1013 т), этот слой называется тропосферой . Его толщина неодинакова и зависит от типа климата и сезонных факторов: так, в полярных регионах она составляет около 8-10 км, в умеренном поясе до 10-12 км, а в тропических или экваториальных доходит до 16-18 км. В этом слое атмосферы температура опускается в среднем на 6 °С на каждый километр при движении в высоту. Выше располагается переходный слой — тропопауза, отделяющий тропосферу от стратосферы. Температура здесь находится в пределах 190-220 K.

Стратосфера — слой атмосферы, который расположен на высоте от 10-12 до 55 км (в зависимости от погодных условий и времени года). На него приходится не более 20 % всей массы атмосферы. Для этого слоя характерно понижение температуры до высоты ~25 км, с последующим повышением на границе с мезосферой почти до 0 °С. Эта граница называется стратопаузой и находится на высоте 47-52 км. В стратосфере отмечается наибольшая концентрация озона в атмосфере, который оберегает все живые организмы на Земле от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Интенсивное поглощение солнечного излучения озоновым слоем и вызывает быстрый рост температуры в этой части атмосферы.

Мезосфера расположена на высоте от 50 до 80 км над поверхностью Земли, между стратосферой и термосферой. Она отделена от этих слоёв мезопаузой (80-90 км). Это самое холодное место на Земле, температура здесь опускается до −100 °C. При такой температуре вода, содержащаяся в воздухе, быстро замерзает, иногда формируя серебристые облака. Их можно наблюдать сразу после захода Солнца, но наилучшая видимость создаётся, когда оно находится от 4 до 16° ниже горизонта. В мезосфере сгорает большая часть метеоритов, проникающих в земную атмосферу. С поверхности Земли они наблюдаются как падающие звёзды. На высоте 100 км над уровнем моря находится условная граница между земной атмосферой и космосом — линия Кармана .

В термосфере температура быстро поднимается до 1000 К, это связано с поглощением в ней коротковолнового солнечного излучения. Это самый протяжённый слой атмосферы (80-1000 км). На высоте около 800 км рост температуры прекращается, поскольку воздух здесь очень разрежён и слабо поглощает солнечную радиацию.

Ионосфера включает в себя два последних слоя. Здесь происходит ионизация молекул под действием солнечного ветра и возникают полярные сияния.

Экзосфера — внешняя и очень разреженная часть земной атмосферы. В этом слое частицы способны преодолевать вторую космическую скорость Земли и улетучиваться в космическое пространство. Это вызывает медленный, но устойчивый процесс, называемый диссипацией (рассеянием) атмосферы. В космос ускользают в основном частицы лёгких газов: водорода и гелия. Молекулы водорода, имеющие самую низкую молекулярную массу, могут легче достигать второй космической скорости и утекать в космическое пространство более быстрыми темпами, чем другие газы. Считается, что потеря восстановителей, например водорода, была необходимым условием для возможности устойчивого накопления кислорода в атмосфере. Следовательно, свойство водорода покидать атмосферу Земли, возможно, повлияло на развитие жизни на планете. В настоящее время большая часть водорода, попадающая в атмосферу, преобразуется в воду, не покидая Землю, а потеря водорода происходит в основном от разрушения метана в верхних слоях атмосферы.

Химический состав атмосферы

У поверхности Земли осушенный воздух содержит около 78,08 % азота (по объёму), 20,95 % кислорода, 0,93 % аргона и около 0,03 % углекислого газа. Объемная концентрация компонентов зависит от влажности воздуха — содержания в нём водяного пара, которое колеблется от 0,1 до 1,5 % в зависимости от климата, времени года, местности. Например, при 20 °С и относительной влажности 60 % (средняя влажность комнатного воздуха летом) концентрация кислорода в воздухе составляет 20,64 %. На долю остальных компонентов приходится не более 0,1 %: это водород, метан, оксид углерода, оксиды серы и оксиды азота и другие инертные газы, кроме аргона.

Также в воздухе всегда присутствуют твёрдые частицы (пыль — это частицы органических материалов, пепел, сажа, пыльца растений и др., при низких температурах — кристаллы льда) и капли воды (облака, туман) — аэрозоли. Концентрация твёрдых частиц пыли уменьшается с высотой. В зависимости от времени года, климата и местности концентрация частиц аэрозолей в составе атмосферы изменяется. Выше 200 км основной компонент атмосферы — азот. На высоте свыше 600 км преобладает гелий, а от 2000 км — водород («водородная корона»).

Биосфера

Биосфера (от др.-греч. βιος — жизнь и σφα?ρα — сфера, шар) — это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосферы), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности. Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Она начала формироваться не ранее, чем 3,8 млрд лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она включает в себя всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает несколько миллионов видов растений, животных, грибов и микроорганизмов.

Биосфера состоит из экосистем, которые включают в себя сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющие обмен веществом и энергией между ними. На суше они разделены главным образом географическими широтами, высотой над уровнем моря и различиями по выпадению осадков. Наземные экосистемы, находящиеся в Арктике или Антарктике, на больших высотах или в крайне засушливых районах, относительно бедны растениями и животными; разнообразие видов достигает пика во влажных тропических лесах экваториального пояса.

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли в первом приближении представляет собой диполь, полюсы которого расположены рядом с географическими полюсами планеты. Поле формирует магнитосферу, которая отклоняет частицы солнечного ветра. Они накапливаются в радиационных поясах — двух концентрических областях в форме тора вокруг Земли. Около магнитных полюсов эти частицы могут «высыпаться» в атмосферу и приводить к появлению полярных сияний.

Согласно теории «магнитного динамо», поле генерируется в центральной области Земли, где тепло создаёт протекание электрического тока в жидком металлическом ядре. Это в свою очередь приводит к возникновению у Земли магнитного поля. Конвекционные движения в ядре являются хаотичными; магнитные полюсы дрейфуют и периодически меняют свою полярность. Это вызывает инверсии магнитного поля Земли, которые возникают в среднем несколько раз за каждые несколько миллионов лет. Последняя инверсия произошла приблизительно 700 000 лет назад.

Магнитосфера — область пространства вокруг Земли, которая образуется, когда поток заряженных частиц солнечного ветра отклоняется от своей первоначальной траектории под воздействием магнитного поля. На стороне, обращённой к Солнцу, толщина её головной ударной волны составляет около 17 км и расположена она на расстоянии около 90 000 км от Земли. На ночной стороне планеты магнитосфера вытягивается, приобретая длинную цилиндрическую форму.

Когда заряженные частицы высокой энергии сталкиваются с магнитосферой Земли, то появляются радиационные пояса (пояса Ван Аллена). Полярные сияния возникают когда солнечная плазма достигает атмосферы Земли в районе магнитных полюсов.

Существует пять основных слоев Земли: кора, верхняя мантия, нижняя мантия, жидкое внешнее ядро и твердое внутреннее ядро. Кора - это самый тонкий внешний слой Земли, на котором располагаются континенты. За ним следует мантия - самый толстый слой нашей планеты, который делится на два слоя. Ядро также разделяется на два слоя - жидкое внешнее ядро и твердое сферическое внутреннее ядро. Существует несколько способов создать модель слоев Земли. Самые простые и распространенные варианты - трехмерная модель из ваяльной глины, пластилина либо теста для лепки или плоское изображение на бумаге.

Что вам понадобится

Модель из теста для лепки

• 2 стакана муки
• 1 стакан крупной морской соли
• 4 чайные ложки виннокислого калия
• 2 столовые ложки растительного масла
• 2 стакана воды
• Кастрюля
• Деревянная ложка
• Пищевые красители: желтый, оранжевый, красный, коричневый, зеленый и голубой (если у вас нет какого-либо цвета, используйте те, что есть)
• Леска или зубная нить

Бумажная модель

• 5 листов плотной бумаги или тонкого картона (коричневый, оранжевый, красный, голубой и белый)
• Циркуль или трафарет с кругами 5 различных диаметров
• Клей-карандаш
• Ножницы
• Большой лист картона

Модель из пенопласта

• Большой пенопластовый шар (диаметром 13–18 см)
• Карандаш
• Линейка
• Длинный зазубренный нож
• Акриловые краски (зеленая, голубая, желтая, красная, оранжевая и коричневая)
• Кисточка
• 4 зубочистки
• Скотч
• Маленькие полоски бумаги

Шаги

Модель из теста

Для изготовления трехмерной модели потребуется купить ваяльную глину или пластилин либо приготовить тесто для лепки. В любом случае нужно семь цветов: два оттенка желтого, оранжевый, красный, коричневый, зеленый и голубой. Готовить тесто своими руками рекомендуется под присмотром родителей.

Приготовьте тесто для лепки. Если вы купили ваяльную глину или пластилин, пропустите этот шаг. Смешайте все ингредиенты (мука, соль, виннокислый калий, масло и вода) до однородной массы, без комков. Затем переложите смесь в кастрюлю и нагревайте на слабом огне, постоянно помешивая. В процессе нагрева тесто загустеет. Когда тесто начнет отставать от стенок кастрюли, снимите кастрюлю с конфорки и дайте остыть до комнатной температуры.

• Остывшее тесто необходимо замесить в течение 1–2 минут.
• Данный шаг рекомендуется выполнять под присмотром родителей.
• Крупные кристаллы соли будут по-прежнему заметны в тесте - это нормально.

1. Разделите тесто на семь шариков разного размера и добавьте красители. Сначала сделайте два небольших шарика размером с мячик для гольфа. Далее сделайте два шарика среднего размера и три крупных шарика. Используйте несколько капель пищевого красителя для каждого шарика в соответствии со следующим списком. Вымесите каждый кусок теста для равномерного распределения цвета.

   • два маленьких шарика: зеленый и красный;
   • два средних шарика: оранжевый и коричневый;
   • три крупных шарика: два оттенка желтого и голубой.

2. Заверните красный шарик в оранжевое тесто. Вы будете создавать модель Земли от внутреннего слоя к внешним слоям. Красный шарик будет представлять внутреннее ядро. Оранжевое тесто - это внешнее ядро. Слегка сплющите оранжевый шарик, чтобы получилось обернуть тестом красный шарик.

   • Вся модель должна быть сферической, чтобы походить на форму Земли.

3. Заверните получившуюся сферу в два желтых слоя. Следующий слой - это мантия, которой соответствует желтое тесто. Мантия является наиболее широким слоем планеты Земля, поэтому заверните внутреннее ядро в два толстых слоя желтого теста разных оттенков.

   • Раскатайте тесто необходимой толщины и оберните вокруг шарика, аккуратно соединив со всех сторон, чтобы получить единый слой.

4. Далее раскатайте и оберните вокруг модели коричневый слой. Коричневое тесто будет изображать земную кору, самый тонкий слой планеты. Раскатайте коричневое тесто, чтобы получить тонкий слой, а затем оберните вокруг шарика аналогично предшествующим слоям.

5. Добавьте мировой океан и континенты. Заверните земной шар в тонкий слой голубого теста. Это последний слой нашей модели. Океан и континенты являются частью коры, поэтому их не следует рассматривать как отдельные слои.

   • Наконец, придайте зеленому тесту примерную форму континентов. Прижмите их к океану, расположив так, как на глобусе.

6. Разрежьте шар пополам зубной нитью. Поместите шар на стол и натяните нить над центральной частью сферы. Представьте на модели воображаемый экватор и держите нить над этим местом. Разрежьте шар нитью пополам.

   • На двух половинках будет виден четкий поперечный разрез слоев Земли.

7. Обозначьте каждый слой. Сделайте небольшие флажки для каждого слоя. Оберните полоску бумаги вокруг зубочистки и зафиксируйте скотчем. Сделайте пять флажков: кора, верхняя мантия, нижняя мантия, внешнее ядро и внутреннее ядро. Вставьте каждый флажок в соответствующий слой.

   • Теперь у вас есть две половинки Земли, поэтому можно использовать половинку с флажками для демонстрации слоев планеты, а вторую с океаном и континентами - как вид сверху.

8. Соберите интересные факты для каждого слоя. Найдите сведения о составе и толщине каждого слоя. Укажите информацию о плотности и присутствующих температурах. Сделайте краткий отчет или инфографику, чтобы дополнить трехмерную модель необходимыми пояснениями.

   Бумажная модель

   Модель из пенопласта

   1. Подготовьте необходимые материалы. В данной модели используется сфера из пенопласта в виде Земли, четвертая часть которой вырезана, чтобы можно было рассмотреть внутреннее устройство планеты. Разрез следует выполнять под присмотром родителей.

      • Все материалы и принадлежности можно найти дома или в магазине товаров для творчества.

   2. Прочертите круги вдоль горизонтального и вертикального центра шара из пенопласта. Нужно вырезать примерно четверть пенопластового шара. В этом вам помогут круги, разделяющие шар на горизонтальную и вертикальную половины. Идеальная точность не обязательна, но старайтесь придерживаться центра.

      • Удерживайте линейку в центральной части.
      • Удерживайте карандаш на месте над линейкой.
      • Попросите друга поворачивать шар по горизонтали, пока вы будете держать карандаш и следить за тем, чтобы линия проходила по центру.
      • Прочертив полный круг, повторите процедуру по вертикали.
      • В результате вы получите две линии, которые делят шар на четыре равные части.

   3. Вырежьте четверть шара. Две пересекающиеся линии будут разделять шар на четыре части. Вам необходимо вырезать одну четверть с помощью ножа. Настоятельно рекомендуем выполнять это действие под присмотром родителей.

      • Расположите шар таким образом, чтобы одна из линий была направлена точно вверх.
      • Поместите нож поверх линии и аккуратно разрезайте возвратно-поступательными движениями, пока не достигнете центра шара (горизонтальная линия).
      • Переверните шар так, чтобы теперь вверх была направлена горизонтальная линия.
      • Аккуратно разрезайте, пока не достигнете центра шара.
      • Осторожно пошевелите вырезанную четверть, чтобы она отделилась от пенопластового шара.

Изучение внутреннего строения планет, в том числе нашей Земли — чрезвычайно сложная задача. Мы не можем физически «пробурить» земную кору вплоть до ядра планеты, поэтому все знания полученные нами на данный момент — это знания полученные «на ощупь», причем самым буквальным образом.

Как работает сейсморазведка на примере разведки нефтяных месторождений. «Прозваниваем» землю и «слушаем», что принесет нам отраженный сигнал

Дело в том, что наиболее простой и надежный способ узнать что же находится под поверхностью планеты и входит в состав её коры — это изучении скорости распространения сейсмических волн в недрах планеты.

Известно, что скорость продольных сейсмических волн возрастает в более плотных средах и напротив, уменьшается в рыхлых грунтах. Соответственно, зная параметры разных типов породы и имея расчетные данные о давлении и т.п., «слушая» полученный ответ, можно понять через какие слои земной коры прошел сейсмический сигнал и как глубоко они находятся под поверхностью.

Изучение строения земной коры с помощью сейсмоволн

Сейсмические колебания могут быть вызваны источни­ками двух видов: естественными и искусственными . Естествен­ными источниками колебаний являются землетрясения, волны которых несут необходимую информацию о плотности по­род, сквозь которые они проникают.

Арсенал искусственных источников колебаний более обширен, но в первую очередь ис­кусственные колебания вызываются обыкновенным взрывом, однако есть и более «тонкие» способы работы — генераторы направленных импульсов, сейсмовибраторов и т.п.

Проведением взрывных работ и изучением скоростей сейсмических волн занимается сейсморазведка - одна из важнейших отраслей современной геофизики.

Что же дало изучение сейсмических волн внутри Земли? Анализ их распространения выявил несколько скачков изменения ско­рости при прохождении через недра планеты.

Земная кора

Первый скачок, при котором скорости возрастают с 6,7 до 8,1 км/с, как счи­тают геологи, регистрирует подошву земной коры . Эта по­верхность располагается в разных местах планеты на различных уровнях, от 5 до 75 км. Граница земной коры и нижележащей оболочки - мантии, получила название «поверхности Мохоровичича» , по имени впервые установившего ее югославского ученого А. Мохо­ровичича.

Мантия

Мантия залегает на глубинах до 2 900 км и делится на две части: верхнюю и нижнюю. Граница между верхней и нижней мантией также фиксируется по скачку скорости рас­пространения продольных сейсмических волн (11,5 км/с) и располагается на глубинах от 400 до 900 км.

Верхняя ман­тия имеет сложное строение. В ее верхней части имеется слой расположенный на глубинах 100-200 км, где проис­ходит затухание поперечных сейсмических волн на 0,2- 0,3 км/с, а скорости продольных волн, по существу, не ме­няются. Этот слой назван волноводом . Его толщина обычно равняется 200-300 км.

Часть верхней мантии и кора, залегаю­щие над волноводом, называются литосферой , а сам слой пониженных скоростей - астеносферой .

Таким образом, литосфера представляет собой жесткую твердую оболочку, подстилаемую пластичной астеносфе­рой. Предполагается, что в астеносфере возникают процес­сы, вызывающие движение литосферы.

Внутреннее строение нашей планеты

Ядро Земли

В подошве мантии происходит резкое уменьшение ско­рости распространения продольных волн с 13,9 до 7,6 км/с. На этом уровне лежит граница между мантией и ядром Зем­ли , глубже которой поперечные сейсмические волны уже не распространяются.

Радиус ядра достигает 3500 км, его объем: 16% объема планеты, а масса: 31% массы Земли.

Многие ученые считают, что ядро находится в расплавленном состоя­нии. Его внешняя часть характеризуется резко пониженными значениями скоростей продольных волн, во внутренней ча­сти (радиусом в 1200 км) скорости сейсмических волн вновь возрастают до 11 км/с. Плотность пород ядра равна 11 г/см 3 , и она обуславливается наличием тяжелых элементов. Таким тяжелым элементом может быть железо. Вероятнее всего, железо является составной частью ядра, так как ядро чисто железного или железо-никелевого состава должно иметь плотность, на 8-15% превышающую существующую плот­ность ядра. Поэтому к железу в ядре, по-видимому, при­соединены кислород, сера, углерод и водород.

Геохимический метод изучения строения пла­нет

Имеется еще один путь изучения глубинного строения пла­нет - геохимический способ . Выделение различных оболочек Земли и других планет земной группы по физическим параметрам находит достаточно четкое геохимическое подтверждение, основанное на теории гетерогенной аккреции, согласно кото­рой состав ядер планет и их внешних оболочек в основной своей части является исходно различным и зависит от само­го раннего этапа их развития.

В результате этого процесса в ядре концентрировались наиболее тяжелые (железо-никелевые ) компоненты, а во внешних оболочках - более легкие сили­катные (хондритовые ), обогащенные в верхней мантии лету­чими веществами и водой.

Важнейшей особенностью планет земной группы ( , Земля, ) явля­ется то, что их внешняя оболочка, так называемая кора , со­стоит из двух типов вещества: «материкового » - полевошпа­тового и «океанического » - базальтового.

Материковая (континентальная) кора Земли

Материковая (континентальная) кора Земли сложена гранитами или породами, близкими им по составу, т. е. породами с большим количеством полевых шпатов. Образование «гра­нитного» слоя Земли обусловлено преобразованием более древних осадков в процессе гранитизации.

Гранитный слой надо рассматривать как специ­фическую оболочку коры Земли - единственной планеты, на которой получили широкое развитие процессы дифферен­циации вещества с участием воды и имеющей гидросферу, кислородную атмосферу и биосферу. На Луне и, вероятно, на планетах земной группы континентальная кора слагается габбро-анортозитами - породами, состоящими из большого количества полевого шпата, правда, несколько другого соста­ва, чем в гранитах.

Этими породами сложены древнейшие (4,0-4,5 млрд. лет) поверхности планет.

Океаническая (базальтовая) кора Земли

Океаническая (базальтовая) кора Земли образована в ре­зультате растяжения и связана с зонами глубинных разло­мов, обусловивших проникновение к базальтовым очагам верхней мантии. Базальтовый вулканизм накладывается на ра­нее сформировавшуюся континентальную кору и является от­носительно более молодым геологическим образованием.

Проявления базаль­тового вулканизма на всех планетах земного типа, по-видимому, аналогичны. Широкое развитие базальтовых «морей» на Луне, Марсе, Меркурии, очевидно, связано с растяжени­ем и образованием вследствие этого процесса зон проницае­мости, по которым базальтовые расплавы мантии устрем­лялись к поверхности. Этот механизм проявления базальто­вого вулканизма является более или менее сходным для всех планет земной группы.

Спутница Земли - Луна также имеет оболочечное строе­ние, в целом повторяющее земное, хотя и имеющее разительно отличие по составу.

Тепловой поток Земли. Горячее всего в районе разломов земной коры, а холоднее — в районах древних материковых плит

Метод измерения теплового потока для изучения строения пла­нет

Еще один путь изучения глубинного строения Земли - это изучение ее теплового потока. Известно, что Земля, го­рячая изнутри, отдает свое тепло. О нагреве глубоких гори­зонтов свидетельствуют извержения вулканов, гейзеры, го­рячие источники. Тепло - главный энергетический источник Земли.

Прирост температуры с углублением от поверхно­сти Земли в среднем составляет около 15° С на 1 км. Это значит, что на границе литосферы и астеносферы, располо­женной примерно на глубине 100 км, температура должна быть близкой к 1500° С. Установлено, что при такой темпера­туре происходит плавление базальтов. Это означает, что астеносферная оболочка может служить источником магмы ба­зальтового состава.

С глубиной изменение температуры про­исходит по более сложному закону и находится в зависи­мости от изменения давления. Согласно расчетным данным, на глубине 400 км температура не превышает 1600° С и на границе ядра и мантии оценивается в 2500-5000° С.

Установлено, что выделение тепла происходит постоян­но по всей поверхности планеты. Тепло - важнейший физи­ческий параметр. От степени нагрева горных пород зависят некоторые их свойства: вязкость, электропроводность, магнитность, фазовое состояние. Поэтому по термическому состоянию можно судить о глубинном строении Земли.

Изме­рение температуры нашей планеты на большой глубине - задача технически сложная, так как измерениям доступны лишь первые километры земной коры. Однако внутренняя температура Земли может быть изучена косвенным путем при измерениях теплового потока.

Несмотря на то, что основным источ­ником тепла на Земле является Солнце, суммарная мощность теплового потока нашей планеты превышает в 30 раз мощность всех электростанций Земли.

Измерения показали, что средний тепловой поток на кон­тинентах и в океанах одинаков. Этот результат объясняется тем, что в океанах большая часть тепла (до 90%) поступает из мантии, где интенсивнее происходит процесс переноса вещества движущимися потоками - конвекцией .

Конвек­ция - процесс, при котором разогретая жидкость расширяет­ся, становясь легче, и поднимается, а более холодные слои опускаются. Поскольку мантийное вещество ближе по сво­ему состоянию к твердому телу, конвекция в нем протека­ет в особых условиях, при невысоких скоростях течения ма­териала.

Какова же тепловая история нашей планеты? Ее пер­воначальный разогрев, вероятно, связан с теплом, образован­ным при соударении частиц и их уплотнении в собственном поле силы тяжести. Затем тепло явилось результатом радио­активного распада. Под воздействием тепла возникла слои­стая структура Земли и планет земной группы.

Радиоактив­ное тепло в Земле выделяется и сейчас. Существует гипоте­за, согласно которой на границе расплавленного ядра Земли продолжаются и поныне процессы расщепления вещества с выделением огромного количества тепловой энергии, разо­гревающей мантию.