Что находится внутри Земли?

Отрезание слоев

Если бы вы могли разрезать Землю на две части, вы увидите четыре основных слоя:

Корка: внешний слой. Это тонкий слой: пропорционально тоньше кожа яблока. Море корка составляет около 7 км. Континентальная кора в среднем составляет 35 км. Это кажется много, но Земля имеет 12,742 км в поперечнике.

Мантия: под корой, толщиной около 2,900 км. Она состоит из горячего, плотного скального материала. Верхняя мантия частично плавится и медленно течет: как густая мёд, нагреваясь на плите. Эта протекающая зона называется астеносфера.

Внешний ядро: слой жидкого железа и никеля, толщиной около 2,200 км. Оно такое горячее (4,500–5,500°C), что металл плавится. Протекающий металл генерирует магнитное поле Земли.

Внутреннее ядро: твердая шарика из железа и никеля в самом центре, с радиусом около 1,220 км. Это самая горячая часть Земли: более 5,400°C, горячее поверхность Солнца.

Разбитая Ложка

Разбитое Яйцо

Корка Земли не является непрерывной. Она разбита на примерно 15 основных тектонических плит (и многие меньшие) которые вставлены друг в друга, как разбитое яйцо.

Эти плиты не тонкие: они включают кору и верхнюю часть мантии, вместе называемую литосферой. Литосфера жесткая, 70–150 км в толщину, и она плавает на более мягком, частично плавящемся астеносфере под ней.

Некоторые плиты несут континенты (континентальные плиты). Некоторые несут морское дно (океанические плиты). Многие несут и то, и другое.

Самая большая плита - Тихоокеанская Плита, которая почти полностью океаническая. Вы, вероятно, сидите на Североамериканской Плите, которая простирается от Срединного хребта до западного побережья Соединенных Штатов.

Что заставляет их двигаться?

Конвекция: Двигатель

Глубоко в мантии, горная порода возле ядра очень горячая. Горячий камень менее плотный, поэтому он поднимается. Когда он приближается к поверхности, он охлаждается, становится более плотным и опять погружается вниз. Это создает медленное, циркулярное движение, называемое конвективным течением.

Think of a pot of water heating on a stove: water at the bottom heats up, rises, cools at the surface, and sinks again. The mantle does the same thing: except with rock, and incredibly slowly.

Эти конвективные течения тянут тектонические плиты, как объекты, движущиеся по медленно перемещающейся конвейерной ленте.

Процесс медленный: плиты движутся от 2 до 15 сантиметров в год, но за миллионы лет они полностью изменяют поверхность всего одного планеты.

Три типа границ

Где сходятся плиты

Самый драматический геолог на Земле происходит там, где сходятся плиты: на их границах. Есть три типа:

Разъединительные границы: плиты расходятся. Магма поднимается из мантии, чтобы заполнить разрыв, создавая новую кору. Срединно-Атлантический хребет - это разъединительная граница, идущая по середине Атлантического океана. Исландия расположена прямо на нем: вы можете стоять прямо на границе между Северо-Американской Плитой и Евразийской Плитой.

Сжатие границы: плиты движутся друг к другу. Когда океаническая плита сталкивается с континентальной плитой, более плотная океаническая плита погружается под нее в процессе, называемом субдукцией. Когда две континентальные плиты сталкиваются, ни одна из них не субдукционирует: они сгибаются вверх в горные хребты. Гималаи образовались таким образом, когда Индийская Плита врезалась в Евразийскую Плиту.

Трансформационные границы: плиты скользят параллельно друг другу горизонтально. Сан-Андреасовы разломы в Калифорнии - это трансформационная граница, где Тихоокеанская Плита и Северо-Американская Плита скользят друг относительно друга. Это производит частые землетрясения.

Рост гор

Гималаи: столкновение на медленном ходу

Примерно 50 миллионов лет назад, Индийская Плита: которая двигалась с геологически быстрой скоростью на север, врезалась в Евразийскую Плиту.

Ни одна из плит не могла субдуктировать под другую, потому что обе были континентальной корой: толстой, плавающей и слишком легкой, чтобы затонуть.

Так что кору завертелось, изогнулось и было поднято вверх. Сотрясение создало Гималаи, включая Эверест, высшая точка на Земле, высотой 8849 метров.

И столкновение еще не закончено. Индийская Плита продолжает врезаться в Азию примерно на 1 сантиметр в год, и Гималаи все еще растут.

Огненное кольцо

Где возникают катастрофы

Если вы нарисуете все основные землетрясения и извержения вулканов на карте, узор сразу станет очевидным: они сосредоточены вдоль границ плит.

Самый яркий пример - Огненное кольцо: кольцевая зона вокруг Тихого океана, где Тихоокеанская Плита встречается с несколькими другими плитами. Около 75% всех активных вулканов мира и 90% всех землетрясений происходят вдоль Огненного кольца.

Это не случайно. Землетрясения происходят, когда плиты внезапно скользят друг относительно друга, освобождая накопленное напряжение. Вулканы возникают там, где магма находит путь на поверхность: часто в субдукционных зонах, где затонувшая плита плавится, и горячая жидкость поднимается.

Шкала Рихтера измеряет магнитуду землетрясения: выделяемую энергию. Каждое увеличение на целых число в 32 раза больше энергии. Землетрясение магнитудой 7 высвобождает около 1000 раз больше энергии, чем землетрясение магнитудой 5.

Почему границы?

Соединение точек

Внутри тектонической плиты относительная стабильность. Камень твердый, плита движется как единое целое, и нет причин для коры чтобы треснуть или плавиться.

Но на границах плиты размалываются, отрываются или сталкиваются. Там стресс накапливается, кора трескается, и магма находит пути к побегу.

Представьте, что это стекло: в середине оно крепкое, но края и углы - это где образуются трещины.

Как Мы Знаем?

Доказательства Весь вокруг

Вегенер предложил идею дрейфа континентов в 1912 году, но не мог объяснить механизм. Современные доказательства подтвердили его мнение много раз:

Распространение ископаемых: идентичные ископаемые остатки Mesosaurus (водное рептилия) найдены в Бразилии и Западной Африке, но нигде больше. Оно не могло проплыть через Атлантику. Континенты должны были быть соединены.

Совпадение горных пород: горные хребты в Шотландии идеально сочетаются с Аппалачскими горами на востоке Соединенных Штатов, когда континенты возвращаются в исходное положение. То же горные породы, то же возраст, то же образование: разделенные океаном.

Осколки ото льда: древние следы ото льда найдены в Африке, Индии, Южной Америке и Австралии, все указывают на один ледник, расположенный в центре Антарктиды: точно там, где континенты были бы в Пангее.

Измерения GPS: сегодня мы можем измерять движение плит прямо с помощью спутников GPS. Северная Америка удаляется от Европы примерно на 2,5 см в год. Мы можем наблюдать это в реальном времени.

Будущая Земля

Куда Мы Идём?

Если плиты продолжат двигаться с текущими скоростями, геологи могут предсказать, где континенты будут находиться в будущем.

В течение примерно 250 миллионов лет континенты ожидаются снова столкнуться в новое суперконтинент. Ученые дали ему разные названия: Пангея Ультима, Амасия или Новопангея: в зависимости от модели, которую они используют.

Атлантический океан закроется. Африка сойдется с Европой. Австралия дрейфует на север в Юго-Восточную Азию.

Это уже случалось. Пангея не была первым суперконтинентом: их было несколько, уходящих на миллиарды лет назад. Цикл разрыва и воссоединения занимает примерно 400-500 миллионов лет. Геологи называют это циклом суперконтинента.

Что Вы запомните?

Общий контекст

Земля не является статичной. Это динамичный, вращающийся планета: тонкая кора, плавая на море медленно движущегося камня.

Все связано: конвекционные течения управляют движением плит; границы плит производят землетрясения, вулканы и горы; свидетельства написаны в ископаемых остатках, камня и GPS данных.

Альфред Вегенер увидел кусочки пазла сто лет назад. Мир потребовал десятилетия, чтобы присоединиться к нему. Сегодня тектоника плит является одним из самых мощных рамок во всем научном мире: она объясняет все от того, почему Япония испытывает землетрясения, до того, почему вы можете найти раковины моллюсков на горных вершинах.