Исследования в недрах Земли.

Хотя мы живем на Земле и она у пас прямо под ногами, изучение ее внутреннего состава и строения оказалось делом нелегким. Глубинные скважины проникли в земную кору всего на каких-то 13-15 км.

Основные данные о строении Земли геофизики получают из сейсмограмм — записей колебаний земной поверхности, сделанных во время землетрясений па сейсмических станциях чувствительными приборами — сейсмографами.

Если бы Земля была однородным телом, то сейсмические волны распространялись бы прямолинейно и с одинаковой скоростью. Но изменение скорости и направления «сейсмических лучей» внутри земного шара свидетельствует о неоднородности недр нашей планеты. Тщательный анализ сейсмограмм приводит ученых к выводу, что Земля состоит из ряда концентрических оболочек, имеющих различную плотность и обладающих различными физическими и химическими свойствами. Самый верхний слой — земная кора, толщина которой под материками достигает 25—70 км, а под океанами — 4—10 км.

В континентальной коре можно выделить три слоя: осадочный, гранитный и базальтовый. Осадочные породы образовались путем осаждения различных мелких частиц в морях и океанах. В них встречаются остатки животных организмов, насекомых и растений, некогда населявших Землю. А так как в верхнем слое материковой коры кристаллических пород все же больше, чем осадочных, то обычно его называют гранитным.

В составе земной коры преобладают восемь химических элементов, которые составляют более 97% ее массы. Наиболее распространенный элемент — кислород — содержится в коре, конечно не в свободном виде, а в форме окислов с металлами и металлоидами. А если учесть, что кислорода в этом «содружестве» добрая половина, то земная кора предстанет нашему воображению в виде сплошного кислородного «каркаса», в пустотах которого располагаются кремний, алюминий, железо и другие химические элементы.

Континентальная кора разделена глубокими трещинами на отдельные гигантские плиты или блоки. Ее самый нижний базальтовый слой состоит из пород, богатых магнием и железом, но бедных кремпекислотой.

Под земной корой находится мантия (верхняя и нижняя), толщина которой около 2900 км. Как и кора, мантия в целом пребывает в твердом состоянии, и лишь в отдельных местах ее вещество расплавлено до состояния магмы. Из лавовых «хранилищ» магма по каналам устремляется наружу и через жерла вулканов извергается на поверхность Земли.

Центральная часть Земли, лежащая под мантией, называется ядром. Различают внешнее и внутреннее ядра. Граница между ними проходит где-то на глубине около 5150 км. Результаты сейсмического зондирования свидетельствуют однозначно: внешнее ядро находится в жидком, расплавленном состоянии.

На поверхности Земли плотность горных пород составляет 2,6 г/см3. По мере продвижения в недра земного шара плотность вещества увеличивается, а на границе нижней мантии с внешним ядром резко возрастает до 10,0. Плотность в центре Земли достигает 14,5 г/см3. Чем объяснить такое большое увеличение плотности?

По одной из теорий, ядро Земли состоит из железа с примесью серы и никеля, тогда как мантия — из окислов кремния, магния и железа. Однако не исключено, что наша планета однородна по своему составу, а различие в плотности между мантией и ядром обусловлено высоким давлением в се недрах.

По данным современных исследований, давление в центре земного тиара должно достигать 3,6 млн атмосфер; такому давлению соответствует температура 6600°С. В подобных физических условиях обычное вещество приобретает совершенно новые свойства — переходит в так называемую металлическую фазу. Сущность такого превращения состоит в том, что электронные оболочки атомов разрушаются и образуется плотная плазма, насыщенная свободными электронами и обладающая хорошей электропроводностью. По-видимому, кольцевые токи свободных электронов в земном ядре и порождают магнитное поле Земли.

Так благодаря геофизическим методам зондирования ученые смогли «высветлить» недра нашей планеты — получить своеобразную рентгенограмму Земли, а роль рентгеновских лучей исполнили сейсмические волны.