Как помнит наш уважаемый читатель, в предыдущих статьях мы разбирали строение земли, внимательно перебирая ее луковичные слои в нашем сознании. Самое время продолжить это занятие, ведь лук так вкусен и полезен для здоровья! Недаром его сок употребляют при любых болезнях дыхательной системы.
И начнем мы со слоя мантии. Это силикатный слой, расположенный между хрустящей корочкой на глубине от 5-70 км и горячим ядром планеты на глубине от 2900 км. Эта прослойка занимает 67 % массы Земли и 83 % ее объема за вычетом атмосферы. Но между ней и земной корой есть еще один тоненький слой - поверхность Мохоровичича, где скорость сейсмических волн при переходе из коры в мантию скачкообразно увеличивается с 7,7-7,6 до 7,9-8,2 км/с. Поскольку мантия простирается на невероятную глубину, ее вещество претерпевает фазовые переходы, и минералы все больше и больше уплотняются. Именно поэтому мантию принято разделять на верхнюю и нижнюю. Мало того, верхний слой тоже состоит из трех оболочек: субстрат, слой Гутенберга и слой Голицина (средняя мантия).
Субстрат - это верхний слой мантии, расположенный в астеносфере (более пластичный по сравнению с остальными слой за счет того, что вещество находится под меньшим давлением). Из-за пониженной вязкости он испытывает медленные перемещения (токи), обусловленные поведением нижних слоев. С этим связано перемещение литосферных плит.
В слое Гутенберга из-за высоких температур и давления вещество не расплавляется, а переходит в аморфное состояние (твердое состояние вещества, не имеющее при этом кристаллической решетки). Горные породы при больших температуре и давлении могут течь, как масло по сковородке, оставаясь при этом твердыми (здесь уместно сравнение с ледниками). Перетекание материала происходит из-за неравномерного давления.
В слое же Голицина скорости сейсмических волн растут тем быстрее, чем больше глубина. Это связано с тем, что при колоссальном давлении силикаты приобретают другую форму кристаллов, с более плотной "упаковкой" овощей атомов в планетарной авоське. Из-за высокого давления возрастает и плотность вещества в слое Голицина, что и приводит к увеличению скорости сейсмических волн. Он расположен на глубине 670 км.
Нижние луковые колечки залегают на глубине 670-2900 км. Здесь также растет скорость сейсмических волн. А рост плотности идет только за счет упругого сжатия под давлением. На долю этого слоя приходится 47 % объема Земли и 41 % ее массы.
По сейсмическим данным, ниже этого лежит слой, также разделенный на 2 части: D' и D". D', как ни странно, тоже характеризуется дальнейшим увеличением скорости сейсмических волн. Но на глубине 660 км скорость сейсмических волн подозрительно низка и имеет вертикальные и горизонтальные неоднородности. Это связано с изменением состава мантии.
Ниже 670 км вещество мантии в очередной раз уплотняется. Считается, что это происходит из-за увеличения процентного содержания железа в этом слое, т. е. происходит изменение химического состава луковицы. Максимальная вязкость находится на глубине 2000 км.
Граница между D' и D" непостоянна. На одних участках переход происходит постепенно, на других - резко. Значения сейсмических волн тоже то повышаются, то понижаются в зависимости от местоположения.
Особенность D" - это его выраженная анизотропность (различие свойств кристаллов вещества в разных направлениях). В основании слоя D" лежит зона низких сейсмических скоростей с мощностью 20-30 км. Здесь вещество находится в состоянии частичного плавления, что обуславливает возможность массо- и теплообмена между мантией и ядром Земли. Расплавленное железо с мантии, как тот же кусок масла на сковородке, где будет пассироваться наш лук, стекает в ядро с выделением огромного количества тепловой энергии, и мантия взрывается разуплотнением. Эти обмены происходят во всей толщине слоя D". Он, с одной стороны, является местом зарождения масштабных восходящих потоков разогретого и разуплотненного мантийного вещества, а с другой - местом захоронения погружающихся слэбов (участков) океанской литосферы.
Остается только уразуметь, что такое сейсмические волны. Это волны, переносящие энергию упругих (механических) колебаний в горной породе.
И, наконец, мы добрались до сердцевины нашей луковичной Земли - до ядра. Это центральная, наиболее глубокая часть планеты, геосфера (одна из сферических оболочек Земли), потеющая между слоями мантии и коры. Предположительно, оно состоит из железоникелевого сплава. Как уже упоминалось ранее, глубина залегания ядра составляет 2900 км. Средний радиус этой сферы - 3500 км. Здесь нам тоже не избежать слоистой структуры нашей любимой луковицы. Различают жидкое внешнее ядро радиусом в 2200 км и твердое внутреннее с радиусом 1200 км. Между ними также нередко выделяют разграничивающий слой - переходную зону. Температура внутреннего ядра составляет 6230Ђ500 K (5960Ђ500 №C). Ядро очень скрытное, и мы располагаем только косвенными геохимическими и геофизическими данными.
Говоря о ядре луковицы-Земли, нельзя не упомянуть ее шелуху в виде магнитного поля. Его полюса расположены возле географических полюсов планеты. Именно оно отклоняет потоки солнечного ветра, такого губительного для всего живого. Это поле называется магнитосферой. Частицы солнечного ветра накапливаются в радиационных полюсах - двух концентрических областях вокруг Земли. Иногда эти частицы блестками "высыпаются" на магнитных полюсах, и тогда нашему взору доступно необычайно прекрасное явление северного сияния.
Существует теория "магнитного динамо", согласно которой магнитосфера генерируется в центральной части Земли - ядре - где тепло создает протекание электрического тока в жидком металлическом ядре. Конвекционные (вид энергообмена, при котором энергия передается струями или потоками самого вещества) движения в ядре выглядят сумасбродными и хаотичными, из-за чего магнитные полюса настолько нестабильны, что периодически меняют свою полярность. А это, в свою очередь, вызывает инверсию магнитного поля Земли, т. е. верхушка луковицы превращается в корневую часть и наоборот. Они возникают несколько раз за каждые несколько миллионов лет. Последняя инверсия произошла приблизительно 700 000 лет назад.
Магнитосфера - это пространство вокруг Земли, которое образуется, когда поток частиц солнечного ветра отклоняется от своей первоначальной траектории под воздействием магнитного поля. Т. е. магнитное поле и магнитосфера - это не одно и то же. На стороне, обращенной к воспитательнице-Солнцу, толщина ее головной ударной волны (область взаимодействия между магнитосферой звезды или планеты с окружающей средой, в которой наблюдается повышенная плотность вещества) составляет около 17 км. Она расположена на расстоянии в 90 000 км от Земли. На ночной же стороне планеты магнитосфера вытягивает свой любопытный нос и приобретает длинную цилиндрическую форму.
Сегодня мы рассмотрели всего 3 луковичных слоя. В масштабах одной статьи - немного, но в масштабах планетарных - очень даже. А ведь нас еще ждут рассказы о тектонических платформах, географической оболочке, гидросфере, атмосфере, химическом составе нашей луковицы, биосфере и о многом другом интересном. Поэтому необходимо взять небольшой тайм-аут на отдых, чтобы с новыми силами вернуться к космическим открытиям. До встречи на следующей неделе, дорогие читатели!