Картинки строение земли: D0 b2 d0 bd d1 83 d1 82 d1 80 d0 b5 d0 bd d0 bd d0 b5 d0 b5 d1 81 d1 82 d1 80 d0 be d0 b5 d0 bd d0 b8 d0 b5 d0 b7 d0 b5 d0 bc d0 bb d0 b8: стоковые фото, изображения

Содержание

Строение Земли

У земного шара есть несколько оболочек: атмосфера — воздушная оболочка, гидросфера — водная оболочка, литосфера — твердая оболочка.

Третья за отдаленностью от Солнца планета— Земля имеет радиус 6370 км, среднюю плотность— 5,5 г/см2. Во внутреннем строении Земли принято различать следующие слои:

земная кора — верхний слой Земли, в котором могут существовать живые организмы. Толщина земной коры может быть от 5 до 75 км.

мантия — твердый слой, который находится ниже земной коры. Его температура достаточно высока, однако вещество находится в твердом состоянии. Толщина мантии порядка 3 000 км.

ядро — центральная часть земного шара. Его радиус приблизительно 3 500 км. Температура внутри ядра очень высока. Считается, что ядро состоит в основном из расплавленного металла,
предположительно — железа.

Земная кора

Выделяют два основных типа земной коры — континентальный и океанический, плюс промежуточный, субконтинентальный.

Земная кора тоньше под океанами (около 5 км) и толще — под материками (до 75 км.). Она неоднородна, различают три слоя: базальтовый (залегает ниже всего), гранитный и осадочный (верхний). Континентальная кора состоит из трех слоев, тогда как в океанической гранитный слой отсутствует. Земная кора формировалась постепенно: сначала был сформирован базальтовый слой, затем — гранитный, осадочный слой продолжает формироваться и в настоящее время.

Горные породы — вещество, из которого состоит земная кора. Горные породы подразделяются на следующие группы:

1. Магматические горные породы. Они образуются при затвердевании магмы в толще земной коры или на поверхности.

2. Осадочные горные породы. Они образуются на поверхности, формируются из продуктов разрушения или изменения других пород, биологических организмов.

3. Метаморфические горные породы. Они образуются в толще земной коры из других горных пород под действием определенных факторов: температуры, давления.

Картинки внутреннее строение Земли (55 фото)

Планета Земля, как и множество других небесных тел, состоит из нескольких слоёв. Даже современные буровые технологии не позволяют добраться на большие глубины. Поэтому все знания о внутреннем строении Земли приходится получать при помощи теоретических расчётов. Например вычисления дали понять, что тридцать процентов массы планеты составляет ядро. Представляем картинки про внутреннее строение Земли, которые тут можно посмотреть.

Магнитное поле — гигантский электромагнит.

Кора, мантия, внешнее ядро, внутреннее ядро.

Глубина залегания слоёв.

Картинка Внутреннее строение Земли.

Увеличение температуры слоёв.

Верхняя и нижняя мантия.

Внутреннее строение Земли.

Толщина материковой и океанической коры.

Земля состоит из трёх разных слоёв.

Ядро, мантия, земная кора.

Состав оболочек.

Внутреннее строение Земли на картинке.

Литосфера, Переходная зона.

Возрастание плотности к центру.

Захватывающее путешествие.

Внутреннее строение Земли подробно.

Наша планета в разрезе.

Континентальная кора, наружная мантия, внешнее ядро.

Понятное внутреннее строение Земли.

Толщина в киломметрах.

Забавный астроном.

Слой, толщина, состав.

Таблица внутреннего строения Земли.

Твёрдые силикатные оболочки.

Стрелочки с надписями.

Внутреннее строение Земли нарисованное.

Астеносфера, кора, мантия, ядро.

Части планеты Земля.

Развёрнутый свиток с небесным телом.

Внутреннее строение Земли доходчиво.

Разноцветные слои планеты.

Горячее ядро внутри.

Внутреннее строение Земли на поверхности.

Кора, мантия, внешнее ядро, внутреннее ядро.

Красивый разрез планеты.

Материковая кора, верхняя мантия, мезосфера.

Внутреннее строение Земли начиная от гор и океана.

Голубой шарик.

Что у Земли внутри?

Внутреннее строение Земли в деталях.

Граница Мохоровичича, мантия, ядро.

Литосфера, Континентальная кора.

Надписи для внутреннего строения Земли.

Яркое ядро в центре.

Экзосфера, Термосфера, Мезосфера.

Земля и её внутреннее строение.

Сдвинутая часть планеты.

Расстояние для каждого слоя.

Внутреннее строение Земли в картинке.

Характеристика оболочек небесного тела.

Развёрнутое определение мантии.

Треугольный разрез.

Внутреннее строение Земли.

Толщина мантии достигает 2800 км.

Раскалённый металл в глубинах планеты.

Понравился пост? Оцените его:

Рейтинг: 5,00/5 (голосов: 1)

Поделитесь с друзьями!

Строение Земли — урок.

География, 5 класс.

Учёные выделяют во внутреннем строении Земли три основные оболочки: земную кору, мантию и ядро. Они отличаются по своей мощности, твёрдости и плотности, давлению и температуре.

 

Строение Земли

 

 

Внутреннее строение Земли можно сравнить с яблоком (земная кора — кожура, мантия — мякоть, ядро — сердцевина).

Ядро — самая внутренняя оболочка Земли. Здесь вещество находится под высоким давлением и температурой около\(+5000\) °С. Масса ядра составляет \(30\) % массы нашей планеты, объём — \(15\) % объёма Земли. Это связано с тем, что ядро состоит из плотного и тяжёлого вещества (возможно железа).

 

Ядро располагается на глубине более \(2900\) км и имеет радиус около \(3550\) км (внутреннее ядро — \(1300\) км, внешнее — \(2250\) км).

 

Движение внутреннего твёрдого ядра во внешнем жидком создаёт магнитное поле Земли. Оно спасает нашу планету от вредных для жизни космических лучей. С помощью магнитного поля можно определить стороны горизонта, так как стрелка компаса на него реагирует.

Мантия (от греч. «шерстяной плащ») — часть Земли, которая расположена между земной корой и ядром. Мантия составляет более \(80\) % Земли, её масса почти \(70\) % массы нашей планеты. Толщина мантии — около \(2900\) км.

 

Давление и температура мантии (в среднем \(+2000\) °С — \(+2500\) °С) увеличивается с глубиной. Вещество мантии в основном находится в твёрдом состоянии. Но его плотность ниже плотности ядра.

 

Астеносфера — слой мантии, где вещество находится в расплавленном и пластичном состоянии. По этому слою движутся литосферные плиты.

 

В составе мантии преобладают кислород, кремний и магний.

Земная кора — твёрдая и самая тонкая наружная оболочка Земли: её наибольшая мощность (\(8\)–\(40\) км) в \(90\) раз меньше радиуса Земли. На долю земной коры приходится менее \(1\) % массы земного шара и около \(5\) % объёма.

 

В составе земной коры преобладают кислород, кремний, алюминий и железо.

Температура в земной коре, начиная с глубины \(20\)–\(30\) км, постепенно возрастает в среднем на \(3\) °С на каждые \(100\) м.

Источники:

Строение Земли Автор: Jeremy Kemp — собственная работа, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4198285

Слои Земли картинки для детей

Слои Земли картинки для детей. Главное условие — наличие у малыша интереса к темам, которыми занимается эта наука. Вы можете попробовать разбудить желание ребенка узнать побольше о нашей планете, просматривая мультфильмы, кино или детские передачи на эту тематику.

При изучении сложных объемных тем старайтесь использовать наглядные дидактические материалы. Очень хороший способ – изготовить эти пособия вместе с ребенком.

Слои Земли картинки для детей

В обучение ребенка дома можно включить занятие по географии, посвященное строению Земли. Для этого вам понадобится рисунок нашей планеты в разрезе, с обозначением всех её слоев: земной коры, мантии, внешнего и внутреннего ядра.

Слои Земли

После этого Вы можете предложить ребенку раскрасить и назвать различные слои на рисунке Земли самостоятельно, а также оценить её размер, для этого внизу приведен приблизительный диаметр земного шара в километрах.

слои земли-раскраска

Для большей наглядности заготовьте несколько рисунков, где все слои черно-белые, а один – цветной. К таким рисункам приложите таблички с названием цветного слоя и кратким его описанием.

слои Земли

Также заранее заготовьте четыре круга разного диаметра из цветной бумаги, совпадающей по цвету со слоями Земли на вашем рисунке.Предложите ребенку изготовить свою собственную модель планеты. Пусть он берет круги из цветной бумаги, соотносит их с табличками, определяя, какому слою Земли соответствует каждый из них.

Если ребенок уже научился читать, пусть прочтет вслух соответствующую табличку с кратким описанием. Если нет – прочитайте ее сами. Затем нужно правильно склеить круги и подписать все слои. В конце еще раз повторите всю новую информацию.

Создание модели слоев Земли

Подобным образом преподается география для малышей, которые еще не могут понять и усвоить слишком сложные темы. Детям помладше будет интересно изготовить своими руками модель нашей планеты из пенопластового шарика, раскрасив его акварелью или гуашью.

В качестве образца можно использовать глобус. Сначала расскажите, что Земля в действительности круглая, а глобус – ее маленькая копия. В процессе работы объясните малышу, что синим цветом на глобусе обозначаются моря и океаны, коричневым – горы, зеленым – равнины, а белым- льды.

В зависимости от того, насколько любознателен ваш ребенок, углубляйтесь в интересующие его темы. С изготовленной своими руками моделью Земли можно придумать различные игры для развития малышей: например, продемонстрировать, как планета крутится вокруг Солнца и своей оси и как ночь сменяет день.

Слои земли для детей в картинках

Внутренняя структура земли

Поделки для детей и взрослых своими руками — здесь. То, что вам может скоро понадобиться — осенние поделки, поделки из природных материалов, оригинальные поделки из овощей и фруктов.

Внутреннее строение Земли; кора, мантия и ядро

Земля и Луна с зонда MESSENGER

Весьма загадочными и практически недоступными являются недра Земли. К сожалению еще не существует такого аппарата, с помощью которого можно проникнуть и изучить внутреннее строение Земли. Исследователями установлено, что на данный момент самая глубокая шахта в мире имеет глубину в 4 км, а самая глубокая скважина находится на Кольском полуострове и составляет 12 км.

Метод исследования недр

Строение Земли

 

Однако определенные знания о глубинах нашей планеты все-таки установлены. Ученые изучили ее внутреннее строение с помощью сейсмического метода. Основой данного метода, является измерение колебаний во время землетрясения или искусственных взрывов производимых в недрах Земли. Вещества с разной плотностью и составом, пропускали через себя колебания с определенной скоростью. Что позволило с помощью специальных приборов измерить эту скорость и проанализировать полученные результаты.

Мнение ученых

Исследователями было установлено, что наша планета имеет несколько оболочек: земную кору, мантию и ядро. Ученые считают, что примерно 4,6 млрд. лет назад началось расслоение недр Земли и продолжает расслаиваться, по сей день. По их мнению, все тяжелые вещества спускаются к центру Земли, присоединяясь к ядру планеты, а более легкие вещества поднимаются вверх и становятся земной корой. Когда внутреннее расслоение закончится, наша планета превратиться в холодную и мертвую.

Строение Земли

Земная кора

Является самой тонкой оболочкой планеты. Ее доля составляет 1% от общей массы Земли. На поверхности земной коры обитают люди и добывают из нее все необходимое для выживания. В земной коре, во многих местах, имеются шахты и скважины. Ее состав и строение изучается с помощью образцов собранных с поверхности.

Мантия

Представляет собой самую обширную оболочку земли.  Ее объем, и масса составляет 70 – 80% всей планеты. Мантия состоит из твердого вещества, но менее плотного, чем вещество ядра. Чем глубже располагается мантия, тем больше становиться ее температура и давление. Мантия имеет частично расплавленный слой. С помощью этого слоя твердые вещества перемещаются к ядру земли.

Ядро

Является центром земли. Оно имеет очень высокую температуру (3000 – 4000 оС) и давление. Состоит ядро из самых плотных и тяжелых веществ. Оно составляет приблизительно 30% от общей массы. Твердая часть ядра плавает в его жидком слое, создавая тем самым магнитное поле земли. Оно является защитником жизни на планете, оберегая ее от космических лучей.

Научно-популярный фильм о формировании нашего мира

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 23104

Запись опубликована: 03.02.2014
Автор: Максим Заболоцкий

Из чего состоит Земля — объяснение для детей

Астрономия для детей Ответы на частые вопросы > 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.

Внутреннее строение Земли

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.


как пройдет ежегодная экологическая акция «Час Земли» / Новости города / Сайт Москвы

Ежегодная экологическая акция «Час Земли» пройдет 27 марта в Москве в 13-й раз. Ее инициатор — Всемирный фонд дикой природы (WWF), цель акции — привлечь внимание к разумному потреблению, экономии ресурсов планеты и важности бережного отношения к природе. С 20:30 до 21:30 миллионы людей во всем мире выключат свет и электроприборы, также погасят подсветку на многих зданиях.

В знак солидарности с акцией «Час Земли» Мосприрода проведет экомарафон «Выключай свет: включай заботу о планете». Кроме того, пройдет около 30 эколого-просветительских мероприятий, в том числе офлайн. Специалисты подготовили мастер-классы, викторины, лекции, экосоветы и многое другое.

Все мероприятия бесплатные, на некоторые потребуется предварительная запись.

25 марта: полезные привычки и кино

В 11:00 состоится викторина «Полезные экопривычки». Участники ответят на вопросы о проблемах ресурсосбережения, проверят знания о сохранении природных ресурсов и приобретут полезные привычки, которые пригодятся в повседневной жизни. Викторина пройдет онлайн на страницах Крюковского лесопарка в социальных сетях «ВКонтакте», «Фейсбук» и «Инстаграм».

В 13:00 в дирекции природных территорий САО, СВАО и «Сокольников» (проезд Шокальского, дом 29, корпус 5, сектор 6) пройдет акция «Экофильмотека». Посетители посмотрят и обсудят документальный фильм «Купить. Выбросить. Купить» о проблемах избыточного производства, необдуманного приобретения и нерационального использования товаров. К каким последствиям может привести такой образ жизни и как изменить ситуацию? На эти вопросы ответит фильм. Запись по телефону: +7 (499) 477-11-97.

В экоклассе в Куркине (Родионовская улица, дом 2) состоится мастер-класс «Подсвечник своими руками», он начнется в 15:00. Преподаватель научит изготавливать экоподсвечники, используя вторсырье, и подробно расскажет об экологической акции «Час Земли». Занятие подходит для детей старше семи лет. Запись по телефону: +7 (499) 557-03-48.

Онлайн-занятие «Земля — наш общий дом» начнется в 17:00. Оно поможет узнать, как человек влияет на природу, что такое экологический след и биоемкость планеты. Кроме того, участникам расскажут, почему важно следовать принципам рационального потребления, сокращать использование природных ресурсов и количество отходов.

Поучаствовать во встрече можно на страницах дирекции природных территорий САО, СВАО и «Сокольники» в социальных сетях «ВКонтакте», «Фейсбук» и «Инстаграм».

26 марта: творческие мастер-классы и встреча в парке

В 10:00 пройдет онлайн-мастер-класс «Подсвечник». Участники узнают, как быстро и просто сделать подсвечник из стеклянной баночки. Видео появится на страницах дирекции природных территорий СВАО, САО и «Сокольники» в социальных сетях «ВКонтакте», «Фейсбук», и «Инстаграм».

Мастер-класс «Дерево Земли» начнется в 11:00. Преподаватель объяснит, как сделать дерево из зеленых салфеток и крафтовой бумаги. Занятие покажут на странице дирекции природной территории «Долина реки Сетунь» в «Инстаграме».

Мастер-класс «Волшебный подсвечник» пройдет в 12:00. Участники научатся делать необычные подсвечники из вторсырья: обыкновенная банка из-под варенья или детского питания может превратиться в оригинальное украшение интерьера. Для этого нужно совсем немного — подойдут бусины, ленточки или пряжа. Занятие пройдет на страницах экоцентра «Битцевский лес» в соцсетях «ВКонтакте», «Фейсбук» и «Инстаграм».

Также в 12:00 в природно-историческом парке «Москворецкий» (Крылатская улица, дом 18) состоится занятие «Час Земли» для детей старше шести лет. Им объяснят основы энергосбережения в быту и расскажут о проблемах сохранения ресурсов. Интерактивные картинки помогут узнать, что такое энергия и откуда она берется. Детям расскажут, чем исчерпаемые ресурсы отличаются от неисчерпаемых, объяснят, как правильно пользоваться электроприборами и рационально использовать вторсырье. Телефон для справок: +7 (499) 726-61-75. Звонить можно с понедельника по четверг с 08:00 до 17:00, в пятницу — с 08:00 до 15:45.

А в 13:00 в природно-историческом парке «Москворецкий» пройдет мастер-класс «Фонарики». Участники будут декорировать стеклянный подсвечник с помощью элементов вторсырья. Их использование наглядно раскроет смысл акции «Час Земли» — необходимость бережного отношения к природе и ее ресурсам. Занятие подходит для детей старше шести лет.

27 марта: лекции и викторины

В 10:30 состоится лекция «Час Земли». Ведущий расскажет об истории возникновения акции, ее традиции и о результатах, которые она приносит. Лекция пройдет на страницах дирекции природной территории «Царицыно» в социальных сетях «ВКонтакте» и «Инстаграм».

Викторина «У нас Земля одна» начнется в 11:00. Участники смогут проверить знания о Земле и узнать много интересного о нашей планете. Принять участие можно будет на странице дирекции природных территорий «Тушинский» и «Покровское-Стрешнево» в «Инстаграме».

В 11:30 начнется викторина «Час Земли». Ее вопросы будут связаны с историей, идеями и целями акции. Чтобы правильно ответить, придется вспомнить даты, разобраться в ложных и правдивых утверждениях, а также вспомнить о природных ресурсах планеты. Викторина пройдет на страницах дирекции природной территории «Москворецкий» в социальных сетях «Инстаграм», «ВКонтакте» и «Фейсбук».

В 12:00 в дирекции природной территории «Царицыно» (Липецкая улица, владение 5а) также пройдет лекция с экосоветами «Час Земли». В конце занятия участники составят список полезных и легко выполнимых экологических привычек. Запись по телефону: +7 (495) 326-46-74. 

Мастер-класс «Лепим планету Земля» состоится в 14:00, ее участники сделают планету из пластилина. Они будут не просто лепить шар, а повторять слой за слоем строение Земли — начиная с ядра и заканчивая земной корой. Таким образом можно будет наглядно рассмотреть, как устроена планета. Мастер-класс пройдет на страницах экоцентра «Царская пасека» в социальных сетях «ВКонтакте» и «Инстаграм».

В 15:00 слушателям расскажут об акции «Час Земли». Узнать больше о празднике можно будет на странице дирекции природных территорий «Тропарево» и «Теплый Стан» в «Инстаграме».

В 15:30 состоится лекция «Час Земли» в экоцентре «Скворечник» (Каширское шоссе, дом 148, корпус 1). Слушатели узнают о неконтролируемом расходе ресурсов планеты и энергосбережении. Лектор расскажет, почему необходимо экономить энергию, какие существуют ее альтернативные источники и почему нужно быть осторожным, используя природные ресурсы. Запись по телефону: +7 (499) 782-78-23.

Онлайн-занятие «В темноте, да не в обиде» начнется в 16:00. На нем расскажут, что интересного придумали при проведении акции «Час Земли». Принять участие можно будет на страницах экоцентра «Пчеловодство» в социальных сетях «ВКонтакте» и «Инстаграм».

В 17:00 пройдет мастер-класс «Час при свечах» в экоцентре «Конный двор» (улица Металлургов, дом 41, строение 1). С наступлением сумерек в экоцентре зажгут свечи. Гости узнают об истории «Часа Земли», примерах успешного проведения акции в мире и необходимости бережного отношения к природе. В финале занятия все желающие смогут сделать необычный подсвечник из вторсырья и природных материалов. Запись по телефону: +7 (495) 672-88-65.

Земля изнутри | National Geographic

Внутри Земли

Внутренняя часть Земли состоит из четырех слоев, трех твердых и одного жидкого — не магмы, а расплавленного металла, почти такого же горячего, как поверхность Солнца.

Самый глубокий слой представляет собой твердый железный шар диаметром около 1 500 миль (2400 км). Хотя внутреннее ядро ​​раскалено добела, давление настолько высокое, что железо не может расплавиться.

Железо не чистое — ученые считают, что оно содержит серу и никель, а также в меньшем количестве другие элементы.Оценки его температуры различаются, но, вероятно, она составляет от 9000 до 13000 градусов по Фаренгейту (от 5000 до 7000 градусов по Цельсию).

Над внутренним ядром находится внешнее ядро, оболочка из жидкого железа. Этот слой более холодный, но все же очень горячий, возможно, от 7 200 до 9 000 градусов по Фаренгейту (от 4 000 до 5 000 градусов по Цельсию). Он также состоит в основном из железа, плюс значительное количество серы и никеля. Он создает магнитное поле Земли и имеет толщину около 1400 миль (2300 километров).

Река Скалы

Следующий слой — мантия. Многие думают, что это лава, но на самом деле это камень. Однако скала такая горячая, что течет под давлением, как дорожная смола. Это создает очень медленно движущиеся течения, так как горячая порода поднимается из глубины, а более холодная порода опускается.

Мантия имеет толщину около 1800 миль (2900 километров) и, кажется, разделена на два слоя: верхняя мантия и нижняя мантия. Граница между ними находится на глубине около 465 миль (750 километров) под поверхностью Земли.

Кора — это самый внешний слой Земли. Это знакомый нам ландшафт: камни, земля и морское дно. Его толщина варьируется от пяти миль (восьми километров) под океанами до в среднем 25 миль (40 километров) под континентами.

Течения в мантии разбили кору на блоки, называемые плитами, которые медленно перемещаются, сталкиваясь, образуя горы, или раскалываются, образуя новое морское дно.

Континенты состоят из относительно легких блоков, которые плавают высоко над мантией, таких как гигантские медленно движущиеся айсберги.Морское дно состоит из более плотной породы, называемой базальтом, которая вдавливается глубже в мантию, образуя бассейны, которые могут заполняться водой.

За исключением коры, недра Земли не могут быть изучены путем сверления отверстий для отбора проб. Вместо этого ученые составляют карту внутренней части, наблюдая, как сейсмические волны от землетрясений изгибаются, отражаются, ускоряются или задерживаются различными слоями.

Структура Земли

Идея этого фокуса исследована с помощью:

Противопоставление взглядов студентов и ученых

Ежедневный опыт студентов

Студентам особенно трудно понять, что находится под поверхностью Земли, потому что это выходит за рамки их непосредственного опыта наблюдений.Хотя студенты будут видеть изображения извергающихся вулканов и знать о землетрясениях, идея о том, что скалы и континенты постоянно перемещаются как часть огромных, но относительно тонких тектонические плиты очень сложны, поскольку создают существенное несоответствие с тем, что мы можем видеть. Это несоответствие становится еще более серьезным с проблемой времени, учитывая, что периоды времени, связанные с движением тектонических плит, огромны; намного больше всего, с чем студенты сталкивались раньше. Это полностью контрастирует с чрезвычайно коротким (с геологической точки зрения) временем, которое у них было на их представления о землетрясениях и извержениях вулканов.

Эти идеи также связаны с идеей фокуса. Геологическое время.

Студенты видят:

  • почва может простираться на несколько километров под поверхностью Земли
  • лава в вулканах исходит из центра Земли, она выталкивается на поверхность
  • формы рельефа, такие как горы, моря и континенты не меняй. Они всегда были там, где сейчас.
  • Под Землей есть центральные огни, магниты и подземные моря
  • Кора плавает в море жидких горных пород, т.е.е. Земля содержит только расплавленную породу, за исключением твердой коры.

Исследования: Блейк (2005), Даль (2006), Филипс (1991)

Студенты часто считают, что землетрясения происходят, когда солнце нагревает поверхность Земли, заставляя ее расширяться и трескаться, в то время как другие полагают, что землетрясения возникают.

Помимо веры в то, что лава исходит из центра Земли, другие представления о вулканах включают:

  • вулканы не встречаются в холодном климате, только в теплых областях; на них нет снега
  • вулкана становятся активными и извергаются, когда они становятся слишком заполненными лавой.

Исследования: Dove (1998), Bezzi & Happs (1994)

Когда учеников просят нарисовать эскиз того, что лежит у них под ногами, они часто рисуют схему, аналогичную показанному ниже примеру, на которой изображены грязь, кости и т. Д. корни и скалы под поверхностью с возможностью некоторых слоев, включая лаву.

Исследование: Skamp (2004)

Научная точка зрения

Это примерно 6400 км от поверхности Земли до ее центра.Для удобства расстояния ниже выражены в процентах от этого числа, а также даны напрямую. Свидетельства землетрясений, вулканов и вулканических пород (которые иногда содержат фрагменты того, что считается материалом верхней мантии) предполагают, что Земля состоит из четырех основных слоев.

кора , которая твердая, может иметь толщину до 6 км в некоторых океанических областях и обычно около 35 км (около 0,5%) в континентальных областях. Почва там, где она есть, образует очень тонкий слой толщиной не более метров.Мощность коры редко превышает 50 км.

мантия состоит из горного материала, который более плотен, чем кора, имеет толщину около 2900 км (0,5 — 46%) и преимущественно твердый, хотя локализованное плавление может происходить из-за высокого давления. Он может показать пластическое течение так же, как лед «течет» в ледниках. Последствиями этого потока являются движения тектонических плит и, как следствие, землетрясения и вулканы.

внешнее ядро ​​ простирается от 2900 до 5150 км (46% — 81%) ниже поверхности.Он жидкий и состоит преимущественно из железа, материала гораздо более плотного, чем горные породы в мантии и коре, с небольшим количеством других элементов. Магнитное поле Земли является результатом конвективных токов в этом внешнем железном ядре.

Плотный внутреннее ядро ​​ простирается от 5150 до 6370 км (остальные 19%) ниже поверхности Земли. Он прочный и сделан из почти чистого железа.

Расплавленная порода, являющаяся частью вулканических извержений, вытекает из нижней коры и верхней части мантии.Обычно он возникает на глубине не более 100 км (1,5%) от поверхности Земли. Материал сердцевины никогда не достигает поверхности.

Кора и верхний слой мантии до глубины около 100 км (1,5%) называются литосферой. Литосфера литосфера твердая и жесткая. Этот слой состоит из 14 основных и ряда второстепенных тектонических плит. Эти твердые плиты несут на себе континенты и океаны и движутся по верхней части мантии. Высокая температура и очень высокое давление означают, что породы в этой верхней части мантии могут течь медленно, но, как и лед в ледниках, было бы неправильно говорить, что они жидкие.

См. Веб-сайты, перечисленные в Дополнительные ресурсы для расширения вашего понимания.

Критические обучающие идеи

  • Тектоника плит — очень хороший пример «большой» научной идеи, которая полезна, поскольку объясняет так много связанных с Землей явлений.
  • Поверхность Земли состоит из ряда огромных плит толщиной до 100 км, которые движутся со скоростью от 2 до 15 см в год.
  • Вулканы и землетрясения в значительной степени являются следствием движения плит и часто происходят на краях этих плит.
  • Земные ученые предположили, что Земля состоит из слоев. Эта модель основана на данных о землетрясениях, вулканах, типах горных пород и магнитном поле Земли.

Изучите взаимосвязь между представлениями о строении Земли в Карты развития концепции — изменения поверхности Земли и тектоники плит.

Понимание многослойной природы Земли играет центральную роль в понимании тектоники плит и науки о Земле.Геологические процессы, такие как движение континентов, образование гор, распространение землетрясений и вулканов по всему миру, а также аспекты эволюции (включая создание уникальной флоры и фауны Австралии и распространение окаменелостей) — все это зависит от понимания тектоники плит — очень медленное движение твердых континентальных плит через пластичный нижний слой.

Эта тема также позволяет студентам изучить, как ученые строят понимание и объяснения вещей, которые они не могут непосредственно наблюдать. «Как они могут знать?» Может быть важной темой для изучения в этом контексте.

Хотя информация на следующем веб-сайте не подходит для учащихся этого уровня, она включена сюда как ресурс для учителей, поскольку дает хорошее объяснение того, как ученые Земли используют ударные волны от землетрясений для получения информации о размере и свойства основных слоев Земли.

Исследование: Flick & Lederman (2006)

Учебная деятельность

Поскольку учащиеся обычно наблюдают только небольшие изменения на поверхности Земли, просмотр видео и анимированных веб-сайтов, показывающих драматические преобразования земли, вряд ли изменит существующие взгляды учащихся.Студенты должны познакомиться с идеей, что небольшие геологические изменения в масштабе времени человека приведут к очень значительным изменениям в масштабе геологического времени.

Предварительные взгляды студентов должны быть выявлены, а затем их понимание должно быть направлено и развито посредством обсуждения и практических занятий. Должна быть предоставлена ​​возможность создавать модели, рисовать диаграммы и манипулировать моделями, чтобы помочь студентам объяснить свои идеи. Построение диаграмм и моделей также помогает учащимся рассматривать невидимые внутренние части Земли как часть всей земной системы, в отличие от их обычной точки зрения, как наблюдателя, находящегося на очень небольшом участке поверхности Земли.

Расскажите о существующих идеях учащихся

После предварительного обсуждения размеров Земли и того, что может быть внутри, попросите учащихся в небольших группах нарисовать на больших листах бумаги круг, чтобы изобразить поперечное сечение Земли. Попросите их представить себе туннель, идущий к центру Земли из-под их ног, и попросите их описать все, с чем им придется столкнуться на пути к центру. Приведенные ниже вопросы следует обсудить, но не получить на них ответов до того, как ученики завершат свои плакаты с объектами, с которыми, по их мнению, они могут столкнуться.

Можно задать следующие вопросы:

  • Какова глубина почвы?
  • Где первые скалы?
  • Где найти лаву?
  • Откуда берется лава?
  • Каково это в центре?

Содействовать осмыслению и разъяснению существующих идей

Затем учащиеся могут показать классу свои плакаты и обсудить их общие аспекты. Возможно, некоторые студенты слышали такие термины, как кора, мантия и ядро.Плакаты можно сохранить для дальнейшего размышления о том, как идеи учащихся могут измениться после изучения этой темы.

Испытайте некоторые существующие идеи

Учитель может нарисовать круг радиусом 1 м, чтобы представить Землю (масштаб 1 м = 64000 км), и попросить учеников предсказать и нарисовать, используя этот масштаб, следующее:

  • Самая глубокая скважина Земли дыра на Кольском полуострове, Россия, 1994 (около 2 мм)
  • источник вулканической лавы (около 16 мм)
  • средняя глубина почвы (намного тоньше волоса)

Затем можно обсудить предсказания ученика и сделать правильные глубины показаны и противопоставлены прогнозам.Позже студенты, которые исследовали слои Земли, могут отметить следующие особенности, используя ту же шкалу:

  • кора (около 5 мм от поверхности)
  • мантия (от 5 до 450 мм от поверхности)
  • внешнее ядро (между 450 мм и 810 мм от поверхности)
  • внутреннее ядро ​​(внутренний круг с радиусом около 190 мм)

Студенты сами решают часть ответов

Студенты могут исследовать, насколько хорошо звуковые волны проходят через металлическую ограду. по сравнению с рельсами из других материалов.Они могли экспериментировать со звуковыми волнами, создаваемыми постукиванием карандашом по столешницам из разных материалов. Подобно тому, как движение звуковых волн в каждом из этих объектов может многое рассказать нам о материалах, из которых они построены, волны землетрясений, проходящие через Землю, также предоставляют доказательства существования геологических структур, которые невозможно увидеть. Поощряйте студентов исследовать, как ученые развивают идеи о недрах Земли, учитывая, что их нельзя рассматривать напрямую.Учащиеся также могут исследовать причины землетрясений и извержений вулканов и то, что они говорят нам о внутренней структуре Земли, и представлять свои выводы с помощью графических органайзеров, таких как диаграммы Венна или концептуальные карты (см. Графические организаторы).

Свидетельства геологических структур см. На следующих веб-сайтах:

Практика использования и построения предполагаемой полезности научных моделей

Еще в 1912 году Альфред Вегенер предложил спорную теорию движения континентов в своей книге «Происхождение континентов». и океаны.Он был убежден, что идентичные ископаемые остатки с разных континентов подтверждают, что многие континенты когда-то были соединены вместе и с тех пор разделились, чтобы медленно дрейфовать по поверхности Земли. Его первоначальное предложение высмеивалось большей частью научного сообщества Земли более 50 лет; Эта теория получила широкое признание только после того, как в 1960-х годах была установлена ​​причина этого континентального движения.

Студенты могли исследовать предложение Вегенера о дрейфе континентов и исследовать типы свидетельств, которые Вегенер использовал в поддержку своего первоначального предложения.Они могут создать плакат или презентацию в формате PowerPoint, в которой кратко рассказывается история первоначального осмеяния теории Вегенера и ее окончательного принятия научным сообществом. Студенты могут составить список множества различных наблюдаемых явлений, которые объясняются движением континентов.

Информацию о жизни Вегенера и его теории дрейфа континентов можно найти на следующих сайтах:

Исследования: Хельман (1998)

Содействовать размышлению и разъяснению существующих идей

Студенты могут изучить популярную историю, такую ​​как «Жюль Верн». Путешествие к центру Земли »или одна из многих адаптаций к фильму, вдохновленных книгой.Студентов можно попросить определить научные неточности в рассказе. Затем учащиеся могут описать собственное воображаемое путешествие внутрь Земли, используя свои знания точных наук. Небольшие группы студентов могут стать экспертами в различных зонах и выступать в качестве гидов во время тура, который может быть построен в масштабе вдоль коридора, например. если 1 мм = 1 км, длина пути составляет 6,4 метра. Другой полезный рассказ может быть «Волшебный школьный автобус внутри Земли», Коул (1987).

Аналогичное мероприятие, а также другие мероприятия, которые можно было бы адаптировать для этого уровня, описаны на веб-сайте Департамента наук о Земле и атмосфере Университета Пердью:

Уточнение и обобщение идей для / путем общения с другими

Студенты могут быть поддержаны разработать аналогии для структуры Земли, а затем обсудить сильные стороны и (что важно) ограничения каждого из них.Всем классом ученики могли обсудить примеры, подобные приведенным ниже. Возможные сходства и различия включены, но студентов следует поощрять развивать свои собственные и обсуждать их.

Аналогия Сходства Различия

Земля похожа на персик.

Земля круглая.

По сравнению с общим диаметром Земли горы и моря подобны пушистой кожуре персика.

Гладкая кожица персика на
не похожа на настоящий верхний слой Земли, который разорван на части.

Мякоть персика не обладает текучестью (пластичностью) мантии.

Твердый камень в центре персика отличается от жидкого внешнего ядра Земли и ее твердого внутреннего ядра.

Земля

похожа на сваренное вкрутую яйцо, у которого вся скорлупа разбита.

Земля имеет слои.Между этими слоями есть четкие границы.

Тонкая скорлупа, белок и желток яйца напоминают основные слои земной коры, мантии и ядра почти в масштабе.

Кусочки яичной скорлупы не двигаются, в то время как континентальные плиты продолжают медленно перемещаться по поверхности.

Яйцо имеет одну внутреннюю часть (желток), тогда как Земля имеет твердое внутреннее ядро ​​и жидкое внешнее ядро.

Земля похожа на лук.

Земля состоит из нескольких слоев.

У луковицы много слоев, а у Земли их всего четыре.

Слои Земли состоят из разных материалов, а все слои лука — из одного материала.

Слои Земли относительно намного толще, чем кольца лука.

Практикуйтесь в использовании и построении воспринимаемой полезности научных моделей

Учащиеся могут использовать стену классной комнаты для создания коллажа, чтобы развить свои идеи о тектонике плит.По мере того, как учащиеся находят различные явления, которые можно объяснить движением тарелок, они добавляют в коллаж фотографии, диаграммы, изображения и текст (интерактивная доска может быть здесь очень полезна).

Содействовать размышлениям о том, как изменились идеи студентов

Студентов можно попросить еще раз взглянуть на свои оригинальные рисунки структуры Земли и подумать о том, как изменились их взгляды. Попросите их перерисовать свои диаграммы в свете того, что они теперь знают. Каждая группа может повторно выступить перед классом и попросить разъяснений у других учеников.

Дополнительные ресурсы

Интерактивные обучающие объекты, связанные с наукой, можно найти на Страница ресурсов для учителей FUSE.

Чтобы получить доступ к интерактивному объекту обучения ниже, учителя должны войти в FUSE и выполнить поиск по идентификатору учебного ресурса:

  • Tectonics Investigator — этот учебный объект иллюстрирует и объясняет внутреннюю структуру Земли с помощью анимации и научных данных.
    Идентификатор учебного ресурса: 98CFY7
  • Тектонические границы — этот учебный объект позволяет студентам применять различные тектонические силы к границам плит и сравнивать эффекты, когда плиты сталкиваются, разделяются или скользят мимо друг друга.
    Идентификатор учебного ресурса: SM9XAT
  • Телешоу «Чудеса света»: Землетрясение — Учащиеся могут написать сценарий о землетрясениях для телешоу. Они помогают исследователю сортировать факты и изображения и использовать модельную структуру, образец текста и изображения для построения объяснения.
    Идентификатор учебного ресурса: LDHMS4

Веб-сайты

Для получения информации о слоях Земли и соответствующих свидетельствах, подтверждающих их существование, посетите следующие сайты:

Внутренняя структура Земли — ядро ​​коры мантии

Три части недр Земли

Знание недр Земли необходимо для понимания тектоники плит.Хорошая аналогия для учения о недрах земли — это фрукт с большой косточкой, такой как персик или слива. Большинство студентов знакомы с этими фруктами и видели, как они разрезаны пополам. Кроме того, размеры элементов очень похожи.

Если разрезать плод пополам, мы увидим, что он состоит из трех частей: 1) очень тонкой кожуры, 2) семени значительного размера, расположенного в центре, и 3) большей части массы плода. плод содержится в мякоти.Разрезая Землю, мы увидим: 1) очень тонкую кору снаружи, 2) ядро ​​значительного размера в центре и 3) большую часть массы Земли, заключенную в мантии.

Земная кора

Есть два разных типа коры: тонкая океаническая кора, которая лежит в основе океанических бассейнов, и более толстая континентальная кора, которая лежит в основе континентов. Эти два разных типа корки состоят из разных пород.Тонкая океаническая кора состоит в основном из базальта, а более толстая континентальная кора состоит в основном из гранита. Низкая плотность толстой континентальной коры позволяет ей «плавать» в высоком рельефе на гораздо более плотной мантии внизу.

Мантия Земли

Считается, что мантия Земли состоит в основном из богатых оливином горных пород. На разной глубине он имеет разную температуру.Температура самая низкая непосредственно под коркой и увеличивается с глубиной. Самые высокие температуры возникают там, где материал мантии контактирует с тепловыделяющим ядром. Это постоянное повышение температуры с глубиной известно как геотермический градиент. Геотермический градиент отвечает за различное поведение горных пород, а различное поведение горных пород используется для разделения мантии на две разные зоны. Породы верхней мантии холодные и хрупкие, а породы нижней мантии — горячие и мягкие (но не расплавленные).Породы в верхней мантии достаточно хрупкие, чтобы разрушаться при напряжении и вызывать землетрясения. Однако породы в нижней мантии мягкие и текут под действием сил, а не разрушаются. Нижний предел хрупкости — это граница между верхней и нижней мантией.

Ядро Земли

Считается, что ядро ​​Земли состоит в основном из сплава железа и никеля. Этот состав предполагается на основании расчетов его плотности и того факта, что многие метеориты (которые считаются частями внутренней части планетарного тела) представляют собой сплавы железа с никелем.Ядро является источником внутреннего тепла Земли, поскольку оно содержит радиоактивные материалы, выделяющие тепло при распаде на более стабильные вещества.

Ядро разделено на две разные зоны. Внешнее ядро ​​является жидким, потому что температура там достаточна для плавления железо-никелевого сплава. Однако внутреннее ядро ​​является твердым, хотя его температура выше, чем температура внешнего ядра. Здесь огромное давление, создаваемое весом вышележащих пород, достаточно сильно, чтобы плотно прижать атомы друг к другу и препятствовать переходу в жидкое состояние.

Автор: Хобарт Кинг
Издатель, Geology.com


Найдите другие темы на Geology.com:


Скалы: Галереи фотографий вулканических, осадочных и метаморфических пород с описаниями.
Минералы: Информация о рудных минералах, драгоценных камнях и породообразующих минералах.
Вулканы: Статьи о вулканах, вулканических опасностях и извержениях прошлого и настоящего.
Драгоценные камни: Яркие изображения и статьи об алмазах и цветных камнях.
Общая геология: Статьи о гейзерах, маарах, дельтах, перекатах, соляных куполах, воде и многом другом!
Магазин геологии: Молотки, полевые сумки, ручные линзы, карты, книги, кирки твердости, золотые кастрюли.
Алмазы: Узнайте о свойствах алмаза, его разнообразных применениях и открытиях.

Использование сейсмических волн для визуализации внутренней структуры Земли

Сейсмические волны, генерируемые в недрах Земли, дают изображения, которые помогают нам лучше понять характер мантийной конвекции, которая движет движением плит.

Спустя сорок лет после открытия распространения морского дна и принятия теории тектоники плит, в нашем понимании модели конвекции, которая управляет движениями плит, приводящими к землетрясениям, цунами и извержениям вулканов, остаются важные пробелы. Еще много жарких споров. Достигает ли океаническая литосфера, вытесненная внутрь на сходящихся границах плит, нижней части мантии Земли? Поднимаются ли глубоко укоренившиеся тонкие горячие шлейфы сквозь мантию под вулканами «горячих точек» средней плиты? Каково относительное значение композиционной неоднородности по сравнению с термической неоднородностью в мантийной конвекции? И какую роль твердое внутреннее ядро ​​Земли играет в «геодинамо», которое поддерживает магнитное поле Земли, и в тепловой эволюции нашей планеты (см. Стр. 261)? Чтобы разрешить эти противоречия, сейсмология использовалась для изображения глубоких недр Земли.От построения точных моделей одномерной радиальной структуры Земли (рис. 1) до современных моделей ее трехмерной структуры (рис. 2) прогресс в построении сейсмических изображений шел рука об руку с улучшением проектирования сейсмических систем. датчики, способность записывать в цифровом виде все большие объемы данных, теоретический прогресс в обработке распространения сейсмических волн через сложные трехмерные среды и разработку мощных компьютеров для моделирования сейсмических волн и инверсии больших матриц.

Рисунок 1: Радиальная структура Земли.

Структурные единицы первого порядка Земли — набор концентрических оболочек и их приблизительный состав — были установлены в первой половине двадцатого века на основе измерений времени прохождения сейсмических волн, преломленных и отраженных внутри Земли, в то время как доказательство того, что прочность внутреннего ядра должна была дождаться возможности записывать и оцифровывать длинные временные ряды и измерять частоты свободных колебаний. Разрыв «660 км» — это фазовый переход и, возможно, изменение состава силикатной мантии.Эта иллюстрация представляет собой предварительную эталонную модель Земли 14 .

Рис. 2: Крупномасштабная трехмерная структура Земли, полученная с помощью сейсмической томографии.

Каждый столбец изображений представляет собой различную модель структуры скорости сдвига мантии (с использованием различных источников данных), показанную на трех репрезентативных глубинах (140 км, 925 км и 2770 км). Слева: SAW24B16, разработанный в Калифорнийском университете в Беркли 15 ; центр, S362D1, разработан в Гарвардском университете 16 ; и справа, S20RTS, разработанный в результате сотрудничества Оксфордского университета и Калифорнийского технологического института 17 .В верхней части мантии ∼250 км структура следует тектонике поверхности: медленные хребты и задние дуги (красный), быстрые корни под стабильными континентами (синий) и все более высокая скорость вдали от срединно-океанических хребтов, что соответствует ожиданиям. от простой модели охлаждающей пластины. Ниже самых толстых корней литосферы (250 км) картина меняется, и в переходной зоне проявляются четкие признаки быстрых аномалий, связанных с погруженными плитами. Последние модели показывают разнообразие поведения этих плит: некоторые, кажется, застаиваются в верхней мантии; для других аномалия высоких скоростей, кажется, продолжается под косым или крутым углом в нижнюю мантию.Два региона, в Северо-Западной Америке и Юго-Восточной Азии, демонстрируют аномалии высоких скоростей, которые могут быть связаны с прошлой субдукцией на значительные глубины (∼1 200–1 400 км). В средней мантии спектр неоднородности становится белым, что указывает на то, что в нем преобладают мелкомасштабные детали. В нижней 1000 км мантии, по мере приближения к границе ядро-мантия, постепенно появляется новая модель длинноволновой неоднородности с двумя очень большими антиподальными низкоскоростными областями с центром в Тихом океане и под Африкой, окруженными более быстрыми слоями. чем средний материал.Единицами измерения ключа являются относительные изменения скорости сдвига (в процентах) по отношению к глобальному среднему значению на заданной глубине.

С помощью сейсмической томографии, впервые представленной в конце 1970-х годов (ссылки 1, 2), мы теперь имеем хорошее представление о характеристиках первого порядка длинноволновой (~ 1000–2000 км) трехмерной упругой структуры Земли. мантия 3 . На более коротких волнах (~ 200 км) быстроходные «плиты», представляющие океаническую литосферу, погружающуюся обратно в мантию, сегодня являются «объектами» с лучшим разрешением из-за благоприятной геометрии; многие очаги землетрясений освещают такие плиты как снизу, так и сверху, по крайней мере, до глубины ∼600 км (рис.3а). Заманчиво интерпретировать крупномасштабные детали, отображаемые по всей мантии, с точки зрения латеральных изменений температуры, которые могут достигать нескольких сотен градусов по Цельсию. Например, быстрое кольцо высоких скоростей в нижней части мантии (показано синим цветом на рис. 2) вполне может представлять «кладбище» холодной субдуцированной литосферы, а медленные области, обычно называемые «суперплюмами», горячий восходящий возвратный поток (показан красным на рис. 2). Однако становится все более очевидным, что вариации состава также играют важную роль в мантийной конвекции.

Рисунок 3: Глобальная сейсмичность и сети.

a, Глобальное распределение землетрясений с магнитудой ( M w ) более 5,0 с 1 января 1991 года по 31 декабря 1996 года. Землетрясения происходят в основном вдоль границ плит, очерчивая, в частности, глобальный срединно-океанический хребет. система. Землетрясения обычно мелкие (желтые). В зонах субдукции вокруг Тихого океана и в зонах столкновения на юге Евразии землетрясения средней глубины (оранжевые) и глубокие (красные) указывают на присутствие холодных литосферных плит, погружающихся в мантию Земли. b, Текущая глобальная широкополосная цифровая сейсмическая сеть (показана по состоянию на октябрь 2007 г.) была построена в результате международных усилий, координируемых Федерацией цифровых сейсмических сетей (FDSN), дополненных более плотными постоянными региональными массивами (не показаны) и временными региональными массивами. развертывания. GSN, Глобальная сейсмическая сеть (американская составляющая международной сети). (Панель b любезно предоставлена ​​Р. Батлером, IRIS, Вашингтон, округ Колумбия.)

С развертыванием, начиная с начала 1980-х годов, высококачественных цифровых широкополосных сейсмических станций по всему миру (рис.3b) стало возможным получение изображений в более мелком масштабе. Особенно поразительно накапливающиеся свидетельства сложности в нижних 300–400 км мантии, в так называемой области D ″, важном химическом и термическом пограничном слое. В этой области было проведено много интересных сейсмических наблюдений 4,5 , в том числе замечательное наблюдение, что латеральный переход из областей быстрых сдвиговых скоростей в D ″ в суперплюмы происходит внезапно, в гораздо меньшем диапазоне, чем это было бы возможно, если бы боковые вариации по температуре были единственной причиной 6 .Возможно, менее удивительно, что ближе к поверхности Земли такие сильные боковые контрасты также обнаруживаются на глубинах литосферы, особенно на окраинах тектонических провинций разного происхождения и возраста.

Следующими шагами являются определение резкости или нечеткости границ неоднородных структур глубоко внутри планеты, а также обнаружение и картирование мелкомасштабной неоднородности. Это будет означать извлечение большего количества информации из сейсмограмм, чем это делалось традиционно. В самом деле, ни остатки составной литосферы в нижней мантии, ни узкие каналы плюмов (если они существуют) не могут быть точно отображены с помощью стандартных томографических подходов, которые используют только информацию, переносимую самыми прямыми волнами — теми, которые распространяются по кратчайшим путям — согласно простым правилам теории лучей.Необходимо будет учитывать энергию, отражающуюся от слабых рассеивателей, которые могут иметь широкий диапазон размеров. На практике это означает работу в широком диапазоне частот, на коротких пространственных длинах волн, используя как амплитуду, так и время прохождения всех возможных сейсмических фаз, то есть всю сейсмограмму, и применяя методы усиления сигнала.

Существенной проблемой является ограниченное распространение источников и приемников сейсмических волн. В идеале можно было бы взять образец объема Земли равномерно.Но в отличие от других дисциплин, использующих визуализацию, таких как медицинская томография или разведка нефти, сейсмологи, занимающиеся землетрясениями, не могут оптимизировать свою экспериментальную геометрию (рис. 3). Чтобы преодолеть эти ограничения, используются несколько многообещающих подходов.

Недавно открылись новые захватывающие горизонты с расширением возможностей как в вычислениях, так и в сборе данных. В настоящее время существуют мощные численные схемы для вычисления синтетических сейсмограмм в структурах произвольной сложности, такие как метод спектральных элементов 7 , которые хорошо адаптированы к сферической глобальной геометрии Земли.Их можно использовать по-разному, для прямого моделирования наблюдаемых форм сейсмических волн, а также для инверсии сейсмограммы для восстановления трехмерной структуры. Они по-прежнему требуют больших вычислений, но имеют многообещающие перспективы для построения следующего поколения глобальных томографических моделей. Анизотропия и диссипация, которые также влияют на распространение сейсмических волн, теперь могут быть лучше охарактеризованы и предоставляют дополнительную информацию о направлениях потока, изменениях температуры и наличии частичного плавления.На верхнем конце сейсмического спектра размещаются плотные постоянные региональные массивы, такие как Hi-net в Японии, или временные, такие как PASSCAL (http://www.iris.edu/about/PASSCAL). стимулирование разработки методов, которые начинают стирать разницу между глобальной сейсмологией и разведочной геофизикой.

За счет использования энергии, рассеянной вперед и назад, начинают создаваться впечатляюще подробные изображения плит. Впервые стало возможным использовать результаты сейсмических изображений, чтобы проследить судьбу воды, когда она уносится в мантию с погружающейся плитой 8 .Глобальная сейсмическая сеть, дополненная развертываниями типа PASSCAL 9,10 , и локальные плотные массивы обеспечивают достаточную пространственную выборку в некоторых континентальных областях для исследования мелкомасштабных слоев в глубокой мантии с использованием недавно разработанных сложных методов обратной проекции. Многого можно ожидать от набора данных, собираемого в настоящее время с помощью программы USArray Earthscope (http://www.iris.edu/USArray). Сейсмологи могут начать вводить точные ограничения на контраст скоростей, а также на размеры и глубину неоднородных тел.Их можно комбинировать с экспериментальными и теоретическими данными о физике минералов для определения поперечных изменений состава и температуры. Например, в случае недавно открытого постперовскитного перехода, который, как считается, происходит в диапазоне температур / давлений в области D ″ (см. Стр. 269), физики-минералы и геодинамики работают рука об руку с сейсмологами для поиска для его присутствия в глубокой мантии и оценить его последствия для динамики мантии 4,5 .

Вышеупомянутые подходы предполагают наличие правильно распределенных источников землетрясений. Там, где это невозможно, быстро развивающийся метод устранения ограничений, связанных с естественными землетрясениями, основан на наборе данных непрерывных широкополосных сигналов, накопленных многими станциями в мире. Фоновый сейсмический шум, непрерывно возбуждаемый океанами и атмосферой, может быть использован для построения томографических изображений посредством взаимной корреляции шума.Перспективность этого подхода была продемонстрирована при исследовании коры 11 , для которой можно использовать наличие сильной энергии в микросейсмической полосе частот (∼1–15 с). Возможное распространение этого метода на более длиннопериодические сейсмические волны представляет интересные перспективы для построения изображений верхней мантии с высоким разрешением, по крайней мере, до основания литосферы.

Это все еще оставляет океаны, где запись ограничена редко расположенными островами.Тем не менее, есть ключевые геодинамические проблемы, требующие решения: например, глубинная структура и анизотропия океанических бассейнов до конца не изучены. Большинство вулканических горячих точек находятся в океанах. Недавние разногласия по поводу техники «ядра банана и пончика» 12 указывают на уровень разочарования: улучшения в теории распространения волн и включение эффектов рассеяния не могут компенсировать тот факт, что станции на островах горячих точек изолированы, так что невозможно точно ограничить глубину и горизонтальную протяженность лежащих в основе медленных аномалий.Многие области глубокой мантии и ядра в настоящее время недоступны из-за отсутствия станций в океанах. Хотя попытки измерить дно океана продолжаются более 20 лет, долгосрочных станций широкополосной связи на дне океана все еще мало. Местное временное развертывание, например, под срединно-океаническими хребтами, привело к впечатляющим результатам 13 , а другие текущие проекты, такие как проект Plume на Гавайях, помогут решить конкретные задачи. Кабельная обсерватория планируется в северо-западной части Тихого океана, объединив усилия Канады и США (http: // www.orionprogram.org/OOI/default.html). Но необходима скоординированная на международном уровне программа для систематического развертывания широкополосных массивов океанического дна с большой апертурой (1000 × 1000 км), которые будут оставаться на месте по крайней мере на один или два года, чтобы регистрировать достаточное количество и разнообразие землетрясений и постепенно восполнить пробел в освещении глубинных структур под океанами.

Наконец, по мере того, как изображения, предоставляемые сейсмологами, становятся более четкими, появляется все больше возможностей для тесного сотрудничества с другими геологами — геохимиками, геодинамиками и физиками-минералами — чтобы максимально использовать дополнительные ограничения для сложной «обратной задачи», заключающейся в том, что внутренняя часть наша планета представляет — то есть использовать наблюдения на поверхности Земли или вблизи нее, чтобы ограничить представления о ее глубокой структуре и динамике.Лучшее общение и перекрестное обучение между этими дисциплинами является ключом к прогрессу. Вот почему необходимы междисциплинарные программы, такие как Кооперативный институт глубоких исследований Земли (http://www.deep-earth.org).

Ссылки

  1. 1

    Дзевонски, А. М., Хагер, Б. Х. и О’Коннелл, Р. Дж. Крупномасштабные неоднородности в нижней мантии. J. Geophys. Res. 82 , 239–255 (1977).

    ADS Статья Google Scholar

  2. 2

    Аки, К., Кристоферсон А. и Хусебай Э. Определение трехмерной структуры литосферы. J. Geophys. Res. 82 , 277–296 (1977).

    ADS Статья Google Scholar

  3. 3

    Романович, Б. Глобальная томография мантии: состояние прогресса за последние 10 лет. Annu. Rev. Geophys. Space Phys. 31 , 303–328 (2003).

    CAS Google Scholar

  4. 4

    Лэй, Т.и другие. Пограничный слой основной мантии и динамика глубокой мантии. Nature 392 , 461–468 (1998).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  5. 5

    Хиросе К. Фазовый переход постперовскита и его геофизические последствия. Rev. Geophys. 44 , RG3001, 18 (2006).

    Артикул Google Scholar

  6. 6

    Вен, Л.Сейсмические свидетельства быстро меняющейся аномалии состава в основании мантии Земли под Индийским океаном. Планета Земля. Sci. Lett. 194 , 83–95 (2001).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  7. 7

    Коматич Д., Ритсема Дж. И Тромп Дж. Метод спектральных элементов, вычисления Беовульфа и глобальная сейсмология. Наука 298 , 1737–1742 (2002).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  8. 8

    Кавакацу, Х.И Ватада, С. Сейсмические свидетельства глубоководного переноса в мантии. Наука 316 , 1468–1471 (2007).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  9. 9

    Bostock, M. G. et al. Перевернутый континентальный Мохо и серпентинизация мантии преддуги. Природа 417 , 536–538 (2007).

    ADS Статья Google Scholar

  10. 10

    Ван дер Хильст, Р.и другие. Сейсмостратиграфия и тепловая структура пограничной области земного ядра и мантии. Наука 315 , 1813–1817 (2007).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  11. 11

    Шапиро Н. и др. Томография поверхностных волн высокого разрешения по окружающему сейсмическому шуму. Наука 307 , 1615–1618 (2005).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  12. 12

    Керр Р.A. Восходящие шлейфы в мантии Земли: фантомные или настоящие? Наука 313 , 1726 (2006).

    CAS Статья Google Scholar

  13. 13

    Форсайт Д. У., Уэбб С. К., Дорман Л. М. и Шен Ю. Фазовые скорости волн Рэлея в эксперименте MELT на Восточно-Тихоокеанском поднятии. Наука 280 , 1235–1238 (1998).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  14. 14

    Дзевонски, А.М. и Андерсон Д. Л. Предварительная справочная модель Земли. Phys. Планета Земля. Интер. 25 , 297–356 (1981).

    ADS Статья Google Scholar

  15. 15

    Mégnin, C. & Romanowicz, B. Трехмерная структура скорости сдвига мантии на основе инверсии поверхности тела и волновых форм более высоких мод. Geophys. J. Int. 143 , 709–729 (2000).

    ADS Статья Google Scholar

  16. 16

    Гу, Ю.J. A., Dziewonski, M., Su, W.-J. & Экстрём, Г. Модели скорости сдвига мантии и разрывов в структуре латеральных неоднородностей. J. Geophys. Res. 106 , 11169–11199 (2001).

    ADS Статья Google Scholar

  17. 17

    Ритсема, Дж., Ван Хейст, Х. Дж. И Вудхаус, Дж. Х. Сложная скоростная структура поперечной волны, изображенная под Африкой и Исландией. Наука 286 , 1925–1928 (1999).

    CAS Статья Google Scholar

Скачать ссылки

Информация об авторе

Принадлежности

  1. Барбара Романович работает в сейсмологической лаборатории Беркли и в Департаменте земных и планетарных наук Калифорнийского университета в Беркли, 215 Маккоун Холл, Беркли, Калифорния 94720, США .

    Барбара Романович

Дополнительная информация

Информация о перепечатках и разрешениях доступна по адресу http: // npg.nature.com/reprints.

Переписку следует направлять автору ([email protected]).

Об этой статье

Цитируйте эту статью

Romanowicz, B. Использование сейсмических волн для изображения внутренней структуры Земли. Nature 451, 266–268 (2008). https://doi.org/10.1038/nature06583

Ссылка для скачивания

Дополнительная литература

  • Моделирование и аппаратная реализация демодуляции волоконно-оптического сейсмического датчика с линейной краевой фильтрацией.

    • Руи Чжоу
    • , Хун Гао
    • , Чжунъяо Фэн
    • и Сюэгуан Цяо

    Технология оптического волокна (2020)

  • Темпы образования магмы Алеутской островной дуги и основные контролирующие факторы

    • Yongliang Bai
    • , Diya Zhang
    • , Dongdong Dong
    • , Shiguo Wu
    • и Zhenjie Wang

    Морская геология (2020)

  • Экспериментальная эластичность глубокой мантии Земли

    • Hauke ​​Marquardt
    • и Эндрю Р.Томсон

    Обзоры природы Земля и окружающая среда (2020)

  • Сейсмическая томография с использованием беспараметрической инверсии Бэкуса – Гилберта

    Международный геофизический журнал (2019)

  • Моделирование плотности верхней мантии для крупномасштабной гравитационной инверсии Мохо: тематическое исследование Атлантического океана

    • Yongliang Bai
    • , Mei Li
    • , Shiguo Wu
    • , Dongdong Dong
    • , Zhou Gui
    • , Jie Sheng
    • и Zhenjie Wang

    Международный геофизический журнал (2019)

Комментарии

Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и принципы сообщества.Если вы обнаружите что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неприемлемое.

На фотографиях: Океан, спрятанный под поверхностью Земли

Слои Земли

(Изображение предоставлено НАСА.)

Ученые обнаружили доказательства того, что вода в океанах заперта в минерале под названием рингвудит, скрывающемся глубоко в скалистой мантии Земли. Мантия находится между земной корой (на поверхности) и ее глубоким ядром.[Читать всю историю о скрытом океане]

Таблица тектоники плит

(Изображение предоставлено USGS.)

Исследователи, которые описывают свои результаты в выпуске журнала Science от 13 июня 2014 г., говорят, что их результаты будут потеряны исследователи говорят, что свет на круговорот воды на Земле и как тектоника плит, которая подробно описывает, как внешняя оболочка Земли делится на несколько пластин, скользящих по мантии, перемещает воду между поверхностью планеты и внутренними резервуарами. [Прочитать всю историю о скрытом океане]

Earth’s Mantle

(Изображение предоставлено photoplotnikov | Shutterstock)

Мантия Земли — это горячий каменистый слой между ядром планеты и корой.Ученые давно подозревали, что так называемая переходная зона мантии, которая находится между верхним и нижним слоями мантии на глубине от 255 до 410 миль (от 410 до 660 километров) ниже поверхности Земли, может содержать воду, содержащую редкие минералы. Однако прямых доказательств наличия этой воды не было. [Читать всю историю о скрытом океане]

mantle-schematic-120322

(Изображение предоставлено Николасом Шмерром)

Чтобы выяснить, действительно ли эта переходная зона мантии содержала глубокий резервуар для воды, исследователи провели эксперименты. богатый водой рингвудит, проанализировали сейсмические волны, проходящие через мантию под Соединенными Штатами, а также изучили численные модели.

Здесь показаны сейсмические волны, отражающиеся от границы литосферы и астеносферы внутри мантии Земли. Под литосферой находится астеносфера, часть мантии, состоящая из горячих, слабых, текучих пород, но тем не менее твердая. [Прочитать всю историю о скрытом океане]

Минерал рингвудит

(Изображение предоставлено Стивом Якобсеном / Северо-Западный университет)

Рингвудит — это редкий тип минерала голубого оттенка, фрагменты которого показаны здесь, который образуется из оливина при чрезвычайно высоких температурах. высокие давления и температуры, такие как те, которые существуют в переходной зоне мантии.Показанные здесь фрагменты были синтезированы в лаборатории. [Прочитать всю историю о скрытом океане]

Алмазная наковальня

(Изображение предоставлено Стивом Якобсеном / Северо-Западный университет)

Исследователи синтезировали водный рингвудит и воссоздали температуры и давления, которые он будет испытывать в переходной зоне мантии. Чтобы создать эти условия, они нагревали рингвудит лазером и сжимали его между твердыми алмазами, похожими на наковальню (схема показана здесь).

Они обнаружили, что рингвудит превратился в силикатный перовскит.[Прочитать всю историю о скрытом океане]

Синий кристалл

(Изображение предоставлено Стивом Якобсеном / Северо-Западный университет)

Вид на алмазную ячейку под высоким давлением минерала, называемого водным рингвудитом (синий кристалл). Кристалл имеет диаметр около 0,1 мм и содержит около 1 мас.% H3O в своей кристаллической структуре.

При давлении, соответствующем глубине более 400 миль (700 км), при нагревании лазером (оранжевые пятна) происходит реакция дегидратации, когда рингвудит превращается в минералы с более высоким давлением.Затем эту реакцию дегидратации наблюдали под Северной Америкой с помощью сейсмических волн для изображения карманов расплава чуть ниже той же глубины. [Читать всю историю о скрытом океане]

Алмаз из Джуина, Бразилия, содержащий богатые водой включения оливинового минерала рингвудита.

(Изображение предоставлено Ричардом Сименсом / Университет Альберты)

В марте 2014 года другая исследовательская группа обнаружила алмаз из мантии Земли с запечатанным водным рингвудитом. Эта находка предполагала, что переходная зона мантии могла содержать воду, но это был единственный рингвудит из мантийных ученых, который когда-либо анализировался; Таким образом, ученые не были уверены, что этот образец является представителем другого мантийного рингвудита.[Прочтите об этой находке алмаза]

Глубоко внутри Земли ученые находят странные капли и горы выше Эвереста

«Мы живем на куске камня и металла, который вращается вокруг простой звезды», — заявил Карл Саган в 1996 году в одном из своих посланий. последних интервью астронома.

Это упрощенное описание Земли, но долгое время многие ученые соглашались с ним. Невозможно напрямую исследовать внутреннее пространство нашей планеты; самая глубокая из когда-либо пробуренных скважин — Кольская глубокая скважина в российской Арктике — достигает всего 0 баллов.2 процента путь к центру. Так что даже лучшие научные карты выглядели не намного лучше, чем рисунок из школьного учебника, показывающий внешнюю кору, внутреннее ядро ​​и толстый слой, называемый мантой между ними.

Но эта картина меняется. Такие исследователи, как Барбара Романович из Калифорнийского университета в Беркли, используют сейсмические (землетрясения) волны для сканирования внутренностей нашей планеты, так же как врачи используют ультразвук, чтобы заглядывать внутрь пациентов. То, что они видят, полно сложных деталей — не безвкусный кусок минерала, а богатый и динамичный внутренний пейзаж.

Мантия кажется многослойной, как луковица, с основными переходами на 250 миль и 410 миль вниз. На уровне 410 миль исследователи недавно обнаружили огромную внутреннюю горную цепь, пики которой, возможно, даже выше, чем гора Эверест. «Недавно мы обнаружили еще одно изменение на глубине около 1000 километров [600 миль], — говорит Романович.

Сопутствующие

Слои разорваны поднимающимися струями горячей породы. А под шлейфом на вершине ядра покачиваются две странные капли размером примерно с Австралию: одна под Африкой, а другая под Тихим океаном.

«Все больше и больше мы понимаем, что это не стандартная мультипликационная картинка», — говорит Романович. «Для геодинамиков это полная революция».

Сбитые с толку капли

Мантийные капли представляют особый интерес из-за их воздействия на жизнь на поверхности. Недавняя работа Марии Цехмистренко, сейсмолога из Оксфордского университета, подтверждает, что капли являются источником горячих мантийных шлейфов — и эти шлейфы могут вызывать разрушительные супервулканические извержения, когда они всплывают на поверхность.

Ее исследование обнаружило подробные связи между африканской каплей и мантийным плюмом Ла Реюньон (в настоящее время под островом Реюньон, к востоку от Мадагаскара), который спровоцировал волну извержений на территории нынешней Индии 67 миллионов лет назад, нанеся один-два удара. с большим столкновением с астероидом, чтобы убить динозавров.

Другие шлейфы привели к массивным вулканам, которые создали Исландию и продолжают вызывать грохочущую активность под Йеллоустоуном. «Существует высокая корреляция между этими событиями, изменениями климата и массовыми вымираниями людей за последние несколько сотен миллионов лет», — говорит Цехмистренко.

Дым поднимается над вулканом Килауэа на Гавайях, 6 мая 2018 г. USGS / Anadolu Agency / Getty Images

Однако природа мантийных капель остается постоянной загадкой, в основном потому, что сейсмические волны, изученные Цехмистренко и ее коллегами, раскрывают внутреннюю структуру нашей планеты только косвенно. Волны движутся быстрее или медленнее в зависимости от температуры и состава материала, через который они проходят. Затем волны могут быть обнаружены приборами, которые измеряют движение грунта на поверхности, и проанализированы для интерпретации структур, через которые прошли волны.

К сожалению, этот подход не позволяет легко отличить теплый плотный материал от более прохладного и легкого. Это оставляет много места для интерпретации.

Санне Коттаар (Sanne Cottaar), геофизик из Кембриджского университета, которая подробно нанесла на карту капли, считает, что это массивы горных пород с высокой плотностью, которые опустились на дно мантии в начале истории Земли. «Они сидят поверх более горячего ядра и, таким образом, со временем нагреваются. Затем тепло делает их менее плотными », — сказала она в электронном письме.

Капли действуют как крышка на кастрюле — до тех пор, пока тепло от плиты не заставит то, что внутри, закипеть и выплескиваться, иногда катастрофически.

Жизнь на планете-луке

Этот вывод совпадает с новым взглядом Романовича на внутреннюю Землю как на серию перекрывающихся слоев, похожих на луковицу. Ученые представляли мантию как единое целое, медленно взбалтывающееся под воздействием тепла, исходящего от ядра. Они пришли к выводу, что чистая, восходящая и нисходящая циркуляция тянет кору, перемещая континенты и меняя форму океанов.

«В сообществе все больше и больше приходит понимание того, что все не так просто», — говорит Романович. Вместо этого кажется, что каждый слой лука имеет свою историю и эволюцию. Переход на 410 миль связан с резким изменением строения горных пород мантии. В 600-мильной зоне, изученной Романовичем, поднимающиеся перья мантии кажутся изгибающимися и отклоняющимися, как если бы они врезались в стену: «Это еще предстоит понять».

Слои под мантией тоже невероятно сложны.Внешнее ядро ​​представляет собой сплав расплавленного железа, который течет так же легко, как вода в океане. «Он также движется со скоростью, близкой к скорости океана, и является очень турбулентным», — говорит Коттаар.

Эта турбулентность имеет решающее значение, поскольку она генерирует опутывающее планету магнитное поле, которое защищает Землю от солнечных бурь и космической радиации. Что еще менее приятно, это может вызвать внезапную икоту в поле или даже полный разворот.

В самом центре Земли находится внутреннее ядро, железный шар шириной 760 миль.Сейсмические исследования показывают, что он состоит из кристаллов железа, которые удерживаются в твердом состоянии благодаря огромному давлению, даже несмотря на то, что он горячее, чем поверхность Солнца. Это самая молодая крупная структура на планете, которая начала вымерзать из жидкой части ядра менее миллиарда лет назад. Вдобавок к этому внутреннее ядро ​​вращается немного быстрее, чем остальная часть планеты.

«Остается очень много вопросов о структуре внутреннего ядра», — говорит Романович.

Назад к истокам Земли

Конечная цель состоит в том, чтобы связать все луковые слои Земли с тем, как формировалась наша планета, что, в свою очередь, поможет объяснить, как она стала благоприятным для жизни миром, которым он является сегодня.Дэвид Дж. Стивенсон, ученый-планетолог из Калифорнийского технологического института, восходит к моменту 4,5 миллиарда лет назад, когда на Землю ударило планетное тело размером с Марс.

Считается, что обломки, поднятые этим столкновением, образовали Луну, но они также переделали нашу планету.

«Гигантское столкновение могло расплавить или перемешать часть глубин Земли. В результате отделение жидкости от твердого тела и материала ядра от материала мантии создало состояние, которое эволюционировало до того, что мы видим », — говорит Стивенсон.Ядро, сгустки мантии и наслоения могут возникнуть из этого раннего состояния.

Романович хочет больше узнать о внутренней истории нашей планеты, создав Pacific Array, океаническую сеть датчиков движения, которая обеспечит новый способ наблюдения за сейсмическими волнами, проходящими через недра Земли. «Это то, над чем некоторые из нас работали 30 лет», — говорит она. «Он нужен нам, чтобы осветить нижнюю мантию».

Конечная мечта Стивенсона — исследовать спуски в стиле Жюля Верна.В какой-то момент он даже высказал идею создания зонда, который мог бы пройти весь путь к ядру. «Это была шутливая идея, но было бы неплохо иметь что-нибудь, чтобы правильно опробовать мантию», — говорит он. «Я согласен с мнением, что вы не знаете места, пока не пойдете туда. «Ты, конечно, робот».

Хотите больше историй о Земле?

ПОДПИСАТЬСЯ НА НОВОСТНОЙ БЮЛЛЕТЕНЬ MACH И ПОДПИСАТЬСЯ НА NBC NEWS MACH В TWITTER, FACEBOOK И INSTAGRAM.

Землетрясения рисуют картину изнутри Земли

Энди Коглан

(Изображение & двоеточие; Эбру Боздаг, Университет Ниццы-София-Антиполис, и Дэвид Пагмайр, Национальная лаборатория Ок-Ридж)

Подслушивание землетрясений создает картину внутренней части Земли, которая выглядит как кружащиеся цвета внутри мрамора.Этот вид на дно Тихого океана, основанный на моделировании, проведенном Джеруном Тромпом из Принстонского университета и его командой, использует разные цвета для отображения скорости сейсмических толчков, что дает представление о внутренней структуре планеты.

Сейсмические данные позволяют нам составить картину мантии — слоя между корой и внешним ядром Земли — отслеживая судьбу колебаний, создаваемых землетрясениями. Поскольку они движутся медленнее через вязкие материалы, такие как расплавленная магма, чем через твердые породы, анализ сейсмических осадков сотен землетрясений по всему миру позволяет выявить внутренние особенности, такие как месторождения полезных ископаемых, подземные озера, а также движение и форму тектонических плит.

На изображении выше более медленные волны показаны красным и оранжевым. Более быстрые колебания, отмеченные зеленым и синим цветом, вероятно, коррелируют с зонами субдукции, где одна тектоническая плита зарывается под другую.

Хотя это изображение сфокусировано на одном регионе, исследователи стремятся к концу года создать трехмерную карту всей мантии, вплоть до глубины почти 3000 километров.