Građa zemlje. Kemijski sastav Zemlje

Od pamtivijeka su ljudi pokušavali prikazati dijagrami unutarnje strukture Zemlje. Zanimala ih je utroba Zemlje kao skladište vode, vatre, zraka, ali i kao izvor nevjerojatnog bogatstva. Otuda - želja da se prodre misao u dubine Zemlje, gdje je, prema Lomonosovu,

priroda (tj. priroda) zabranjuje ruke i oči.

Prvi dijagram unutarnje strukture Zemlje

Najveći mislilac antike, grčki filozof, koji je živio u 4. stoljeću prije Krista (384.-322.), učio je da unutar Zemlje postoji “središnja vatra” koja izbija iz “planina koje bljuju vatru”. Vjerovao je da vode oceana, prodirući u dubinu Zemlje, ispunjavaju praznine, zatim se voda ponovno uzdiže kroz pukotine, formira izvore i rijeke koje se ulijevaju u mora i oceane. Ovako funkcionira ciklus vode. Prvi dijagram strukture Zemlje Athanasiusa Kirchera (prema gravuri iz 1664.). Od tada je prošlo više od dvije tisuće godina, a tek u drugoj polovici 17. stoljeća - 1664. prvi dijagram unutarnje strukture Zemlje. Njegov autor bio je Athanasius Kircher. Bila je daleko od savršene, ali prilično pobožna, što je lako zaključiti gledajući crtež. Zemlja je bila prikazana kao čvrsto tijelo, unutar kojeg su goleme šupljine bile povezane između sebe i površine brojnim kanalima. Središnja jezgra bila je ispunjena vatrom, a praznine bliže površini bile su ispunjene vatrom, vodom i zrakom. Autor sheme bio je uvjeren da je vatra unutar Zemlje zagrijava i proizvodi metale. Materijal za podzemnu vatru, prema njegovim zamislima, nisu bili samo sumpor i ugljen, već i druge mineralne tvari iz utrobe zemlje. Podzemni tokovi vode stvarali su vjetrove.

Druga shema unutarnje strukture Zemlje

U prvoj polovici 18. stoljeća javlja se drugi dijagram unutarnje strukture Zemlje. Njegov autor bio je woodworth. Iznutra, Zemlja više nije bila ispunjena vatrom, već vodom; voda je stvorila golemu vodenu sferu, a kanali su je povezali s morima i oceanima. Moćna tvrda ljuska, koja se sastoji od slojeva stijena, okružuje tekuću jezgru.
Drugi dijagram strukture Woodworthove zemlje (na temelju gravure iz 1735.).

Slojevi stijena

Kako su formirani i raspoređeni? slojevi stijena, prvi je istaknuo vrsni istraživač prirode Dane Nicholas Stensen(1638-1687). Znanstvenik je dugo živio u Firenci pod imenom Steno, gdje se bavio medicinom. Stensen (Steno) je suprotstavio fantastične poglede autora shema strukture zemlje izravnim opažanjima iz rudarske prakse. Rudari su odavno primijetili pravilan raspored slojeva sedimentnih stijena. Stensen je ne samo ispravno objasnio razlog njihova nastanka, već i daljnje promjene kojima su bili podvrgnuti. Ti su se slojevi, zaključio je, taložili iz vode. U početku je oborina bila mekana, zatim otvrdnula; u početku su slojevi ležali vodoravno, a zatim su pod utjecajem vulkanskih procesa doživjeli značajne pomake, što objašnjava njihov nagib. Ali ono što je bilo točno u odnosu na sedimentne stijene ne može se, naravno, proširiti na sve ostale stijene koje čine zemljinu koru. Kako su nastali? Je li iz vodenih otopina ili iz vatrenih talina? Ovo pitanje je dugo vremena, sve do 20-ih godina XIX stoljeća, privuklo pažnju znanstvenika.

Spor između neptunista i plutonista

Između pristalica vode - Neptunisti(Neptun - starorimski bog mora) i pristaše vatre - plutonisti(Pluton je starogrčki bog podzemlja) opetovano su dolazile do žestokih rasprava. Konačno, istraživači su dokazali vulkansko podrijetlo bazaltnih stijena, a neptunisti su bili prisiljeni priznati poraz.

Bazalt

Bazalt- vrlo česta vulkanska stijena. Često izlazi na površinu zemlje, a na velikim dubinama čini pouzdan temelj. Zemljina kora. Ova pasmina - teška, gusta i tvrda, tamne boje - karakterizirana je stupastom građom u obliku jedinica pet-šest ugljena. Bazalt je izvrstan građevinski materijal. Također je topiv i koristi se za proizvodnju bazaltnih odljevaka. Proizvodi imaju vrijedna tehnička svojstva: vatrostalnost i otpornost na kiseline. Od lijevanog bazalta izrađuju se visokonaponski izolatori, kemijski spremnici, kanalizacijske cijevi itd. Bazalti se nalaze u Armeniji, Altaju i drugim regijama Transbaikalije. Bazalt se od ostalih stijena razlikuje po velikoj specifičnoj težini. Naravno, puno je teže odrediti gustoću Zemlje. I to je potrebno znati kako bismo ispravno razumjeli strukturu globusa. Prva i ujedno dovoljno precizna određivanja gustoće Zemlje napravljena su prije dvjesto godina. Gustoća je uzeta kao prosjek mnogih određivanja jednaka 5,51 g/cm 3 .

Seizmologija

Znanost je unijela značajnu jasnoću u koncept seizmologija proučavanje prirode potresa (od starogrčkih riječi: "seismos" - potres i "logos" - znanost). U tom smjeru treba još puno raditi. Prema slikovitom izrazu najvećeg seizmologa, akademika B. B. Golicina (1861. -1916.),

svi se potresi mogu usporediti s lampionom koji se nakratko upali i osvijetlivši unutrašnjost Zemlje omogući nam da vidimo što se tamo događa.

Uz pomoć vrlo osjetljivih samosnimajućih seizmografa (od već poznatih riječi "seismos" i "grapho" - pišem), pokazalo se da brzina širenja potresnih valova kroz zemaljsku kuglu nije ista: ovisi o gustoća tvari kroz koje se šire valovi. Kroz debljinu pješčenjaka, primjerice, prolaze više od dva puta sporije nego kroz granit. To je omogućilo izvlačenje važnih zaključaka o strukturi Zemlje. Zemlja, na moderna znanstvenih pogleda, može se prikazati kao tri kugle ugniježđene jedna u drugu. Postoji takva dječja igračka: drvena kugla u boji, koja se sastoji od dvije polovice. Ako ga otvorite, unutra je još jedna kuglica u boji, u njoj još manja kuglica i tako dalje.

• Prva vanjska kugla u našem primjeru je Zemljina kora.
• drugo - Zemljina ljuska, odnosno plašt.
• treće - unutarnja jezgra.

Suvremena shema unutarnje strukture Zemlje. Debljina stijenke ovih "kuglica" je različita: vanjska je najtanja. Ovdje treba napomenuti da zemljina kora nije homogeni sloj iste debljine. Konkretno, na području Euroazije varira unutar 25-86 kilometara. Kako seizmičke postaje, tj. stanice koje proučavaju potrese, određuju debljinu zemljine kore duž linije Vladivostok - Irkutsk - 23,6 km; između Sankt Peterburga i Sverdlovska - 31,3 km; Tbilisi i Baku - 42,5 km; Erevan i Grozni - 50,2 km; Samarkand i Chimkent - 86,5 km. Debljina Zemljine ljuske, naprotiv, vrlo je impresivna - oko 2900 km (ovisno o debljini zemljine kore). Ljuska jezgre je nešto tanja - 2200 km. Najdublja jezgra ima polumjer od 1200 km. Podsjetimo da je ekvatorijalni radijus Zemlje 6378,2 km, a polarni 6356,9 km.

Tvar Zemlje na velikim dubinama

Što se događa s tvar zemlje koji čine globus, na velikim dubinama? Dobro je poznato da temperatura raste s dubinom. U rudnicima ugljena u Engleskoj i u rudnicima srebra u Meksiku, toliko je visoka da je nemoguće raditi, unatoč svim vrstama tehničkih uređaja: na dubini od jednog kilometra - preko 30 ° topline! Broj metara koji se trebate spustiti u dubinu Zemlje da bi temperatura porasla za 1° zove se geotermalna faza. Prevedeno na ruski - "stupanj zagrijavanja Zemlje". (Riječ "geotermalno" sastoji se od dvije grčke riječi: "ge" - zemlja i "terme" - toplina, što je slično riječi "termometar".) Vrijednost geotermalnog koraka izražava se u metrima i može se različite (između 20-46) . U prosjeku se uzima na 33 metra. Za Moskvu, prema podacima dubokog bušenja, geotermalni gradijent iznosi 39,3 metra. Najdublja bušotina do sada ne prelazi 12000 metara. Na dubini od preko 2200 metara u nekim se bušotinama već pojavljuje pregrijana para. Uspješno se koristi u industriji. I što možete pronaći ako prodirate sve dalje i dalje? Temperatura će se stalno povećavati. Na određenoj dubini doći će do takve vrijednosti na kojoj bi se sve nama poznate stijene trebale rastopiti. No, da bi se iz toga izvukli ispravni zaključci, potrebno je uzeti u obzir i učinak tlaka koji također neprestano raste kako se približava središtu Zemlje. Na dubini od 1 kilometra tlak ispod kontinenata doseže 270 atmosfera (ispod dna oceana na istoj dubini - 100 atmosfera), na dubini od 5 km - 1350 atmosfera, 50 km - 13 500 atmosfera itd. U središnjem dijelovima našeg planeta tlak premašuje 3 milijuna atmosfera! Naravno, talište će se također mijenjati s dubinom. Ako se, na primjer, bazalt topi u tvorničkim pećima na 1155 °, tada će se na dubini od 100 kilometara početi topiti tek na 1400 °. Prema pretpostavkama znanstvenika, temperatura na dubini od 100 kilometara iznosi 1500°, a zatim, polako raste, samo u središnjim dijelovima planeta doseže 2000-3000°. Kao što pokazuju laboratorijski pokusi, pod utjecajem sve većeg tlaka, čvrste tvari - ne samo vapnenac ili mramor, već i granit - poprimaju plastičnost i pokazuju sve znakove fluidnosti. Ovo stanje materije tipično je za drugu kuglu naše sheme - Zemljinu ljusku. Žarišta rastaljene mase (magme) izravno povezana s vulkanima ograničene su veličine.

Zemljina jezgra

ljuska supstanca Zemljina jezgra viskozan, a u samoj je jezgri, zbog enormnog tlaka i visoke temperature, u posebnom agregatnom stanju. Njegova su nova svojstva po tvrdoći slična svojstvima tekućih tijela, a po električnoj vodljivosti - svojstvima metala. U velikim dubinama Zemlje tvar prelazi, kako kažu znanstvenici, u metalnu fazu, koju još nije moguće stvoriti u laboratoriju.

Kemijski sastav elemenata globusa

Briljantni ruski kemičar D. I. Mendeljejev (1834.-1907.) dokazao je da kemijski elementi predstavljaju skladan sustav. Njihove su kvalitete u međusobnom pravilnom odnosu i predstavljaju uzastopne stupnjeve jedne materije od koje je sagrađena kugla zemaljska.

• Po kemijskom sastavu zemljinu koru uglavnom čine samo devet elemenata od više od stotinu nama poznatih. Među njima prije svega kisik, silicij i aluminij, zatim u manjoj količini, željezo, kalcij, natrij, magnezij, kalij i vodik. Ostali čine samo dva posto ukupne težine svih navedenih elemenata. Zemljina se kora, ovisno o kemijskom sastavu, nazivala sijal. Ova riječ je pokazala da u zemljinoj kori, nakon kisika, prevladava silicij (na latinskom - "silicium", stoga je prvi slog "si") i aluminij (drugi slog je "al", zajedno - "sial").
• U subkortikalnoj membrani primjetan je porast magnezija. Zato se i zove sima. Prvi slog je "si" od silicija - silicij, a drugi - "ma" iz magnezij.
• Vjerovalo se da je središnji dio globusa uglavnom formiran od nikal željezo odatle i naziv - nife. Prvi slog - "ni" označava prisutnost nikla, a "fe" - željezo (na latinskom "ferrum").

Gustoća zemljine kore je prosječno 2,6 g/cm 3 . S dubinom se uočava postupno povećanje gustoće. U središnjim dijelovima jezgre ona prelazi 12 g/cm 3, a bilježe se oštri skokovi, osobito na granici ljuske jezgre iu najdubljoj jezgri. Velika djela o strukturi Zemlje, njenom sastavu i procesima raspodjele kemijskih elemenata u prirodi ostavili su nam izvanredni sovjetski znanstvenici - akademik V.I. Vernadsky (1863-1945) i njegov učenik akademik A.E. Fersman (1883-1945) - talentirani popularizator, autor fascinantnih knjiga - "Zabavna mineralogija" i "Zabavna geokemija".

Kemijska analiza meteorita

Također je potvrđena ispravnost naših ideja o sastavu unutarnjih dijelova Zemlje kemijski analiza meteorita. U nekim meteoritima dominira željezo – tako se zovu željezni meteoriti, u drugima - oni elementi koji se nalaze u stijenama zemljine kore, zbog čega se nazivaju kameni meteoriti.
Pad meteora. Kameni meteoriti su fragmenti vanjskih ljuski raspadnutih nebeskih tijela, a željezni su fragmenti njihovih unutarnjih dijelova. Iako kameni meteoriti izgledom ne liče na naše stijene, oni su po kemijskom sastavu bliski bazaltima. Kemijska analiza željeznih meteorita potvrđuje naše pretpostavke o prirodi središnje jezgre Zemlje.

Zemljina atmosfera

Naše razumijevanje strukture Zemlja bit će daleko od potpune ako se ograničimo samo na njezinu utrobu: Zemlja je prvenstveno okružena zračnom ljuskom - atmosfera(od grčkih riječi: "atmos" - zrak i "sfire" - lopta). Atmosfera koja je okruživala novorođeni planet sadržavala je vodu u budućim oceanima Zemlje u stanju pare. Tlak ove primarne atmosfere bio je stoga viši od sadašnjeg. Kako se atmosfera hladila, potoci pregrijane vode slijevali su se na Zemlju, tlak je postajao niži. Vruće vode stvorile su primarni ocean - vodeni omotač Zemlje, inače hidrosferu (od grčkog "gidor" - voda), (detaljnije:

Zemlja spada u terestričke planete, te za razliku od plinovitih divova poput Jupitera ima čvrstu površinu. Najveći je od četiri zemaljska planeta u Sunčevom sustavu, kako po veličini tako i po masi. Osim toga, Zemlja među ova četiri planeta ima najveću gustoću, površinsku gravitaciju i magnetsko polje. To je jedini poznati planet s aktivnom tektonikom ploča.

Utroba Zemlje podijeljena je na slojeve prema kemijskim i fizikalnim (reološkim) svojstvima, ali za razliku od drugih terestričkih planeta, Zemlja ima izraženu vanjsku i unutarnju jezgru. Vanjski sloj Zemlje je tvrda ljuska koja se uglavnom sastoji od silikata. Od plašta je odvojena granicom s naglim porastom brzina longitudinalnih seizmičkih valova - Mohorovichic površinom. Tvrda kora i viskozni gornji dio plašta čine litosferu. Ispod litosfere nalazi se astenosfera, sloj relativno niske viskoznosti, tvrdoće i čvrstoće u gornjem dijelu plašta.

Značajne promjene u kristalnoj strukturi plašta događaju se na dubini od 410-660 km ispod površine, pokrivajući prijelaznu zonu koja razdvaja gornji i donji plašt. Ispod plašta nalazi se tekući sloj koji se sastoji od rastaljenog željeza s primjesama nikla, sumpora i silicija - jezgra Zemlje. Seizmička mjerenja pokazuju da se sastoji od 2 dijela: čvrste unutarnje jezgre polumjera ~1220 km i tekuće vanjske jezgre polumjera ~2250 km.

Oblik

Oblik Zemlje (geoid) je blizak spljoštenom elipsoidu. Divergencija geoida od elipsoida koji ga aproksimira doseže 100 metara.

Rotacija Zemlje stvara ekvatorijalno izbočenje, pa je ekvatorski promjer za 43 km veći od polarnog. Najviša točka na površini Zemlje je Mount Everest (8848 m nadmorske visine), a najdublja je Marijanska brazda (10 994 m ispod razine mora). Zbog ispupčenja ekvatora najudaljenije točke na površini od središta Zemlje su vrh vulkana Chimborazo u Ekvadoru i planina Huascaran u Peruu.

Kemijski sastav

Masa Zemlje približno je jednaka 5,9736 1024 kg. Ukupan broj atoma koji čine Zemlju je ≈ 1,3-1,4 1050. Sastoji se uglavnom od željeza (32,1%), kisika (30,1%), silicija (15,1%), magnezija (13,9%), sumpora (2,9%), nikla (1,8%), kalcija (1,5%) i aluminija (1,4%) ); preostali elementi čine 1,2%. Zbog segregacije mase, smatra se da se područje jezgre sastoji od željeza (88,8%), malih količina nikla (5,8%), sumpora (4,5%) i oko 1% drugih elemenata. Važno je napomenuti da je ugljik, koji je osnova života, samo 0,1% u zemljinoj kori.

Geokemičar Frank Clark izračunao je da se zemljina kora sastoji od nešto više od 47% kisika. Najčešći minerali koji tvore stijene u zemljinoj kori gotovo su u potpunosti oksidi; ukupni sadržaj klora, sumpora i fluora u stijenama obično je manji od 1%. Glavni oksidi su silicijev dioksid (SiO 2), glinica (Al 2 O 3), željezni oksid (FeO), kalcijev oksid (CaO), magnezijev oksid (MgO), kalijev oksid (K 2 O) i natrijev oksid (Na 2 O ) . Silicij služi uglavnom kao kiseli medij i tvori silikate; priroda svih glavnih vulkanskih stijena povezana je s njim.

Unutarnja struktura

Zemlja, kao i drugi planeti zemaljske grupe, ima slojevitu unutarnju strukturu. Sastoji se od čvrstih silikatnih ljuski (kora, izrazito viskozan omotač) i metalne jezgre. Vanjski dio jezgre je tekući (puno manje viskozan od plašta), dok je unutarnji dio čvrst.

unutarnja toplina

Unutarnja toplina planeta osigurava se kombinacijom preostale topline nakupljanja materije, koja se dogodila u početnoj fazi formiranja Zemlje (oko 20%) i radioaktivnog raspada nestabilnih izotopa: kalija-40 , uran-238, uran-235 i torij-232. Tri od ovih izotopa imaju vrijeme poluraspada preko milijardu godina. U središtu planeta temperature mogu porasti do 6000 °C (10 830 °F) (više nego na površini Sunca), a tlakovi mogu doseći 360 GPa (3,6 milijuna atm). Dio toplinske energije jezgre prenosi se na Zemljinu koru kroz oblake. Perjanice stvaraju žarišta i zamke. Budući da najveći dio topline koju proizvodi Zemlja dobiva radioaktivnim raspadom, na početku Zemljine povijesti, kada rezerve kratkoživućih izotopa još nisu bile iscrpljene, oslobađanje energije našeg planeta bilo je puno veće nego sada.

Većinu energije Zemlja gubi kroz tektoniku ploča, uzdizanje materijala plašta do srednjooceanskih grebena. Posljednja glavna vrsta gubitka topline je gubitak topline kroz litosferu, a većina gubitka topline na ovaj način događa se u oceanu, budući da je tamo zemljina kora mnogo tanja nego ispod kontinenata.

Litosfera

Atmosfera

Atmosfera (od dr.grč. ?τμ?ς - para i σφα?ρα - lopta) - plinoviti omotač koji okružuje planet Zemlju; Sastoji se od dušika i kisika, s tragovima vodene pare, ugljičnog dioksida i drugih plinova. Od svog nastanka značajno se promijenila pod utjecajem biosfere. Pojava kisikove fotosinteze prije 2,4-2,5 milijarde godina pridonijela je razvoju aerobnih organizama, kao i zasićenju atmosfere kisikom i stvaranju ozonskog omotača koji štiti sva živa bića od štetnih ultraljubičastih zraka.

Atmosfera određuje vrijeme na Zemljinoj površini, štiti planet od kozmičkih zraka, a dijelom i od bombardiranja meteorita. Također regulira glavne procese koji stvaraju klimu: kruženje vode u prirodi, kruženje zračnih masa i prijenos topline. Molekule atmosferskih plinova mogu uhvatiti toplinsku energiju, spriječiti je da pobjegne u svemir, čime se podiže temperatura planeta. Ovaj fenomen je poznat kao efekt staklenika. Glavnim stakleničkim plinovima smatraju se vodena para, ugljikov dioksid, metan i ozon. Bez ovog učinka toplinske izolacije, prosječna temperatura Zemljine površine bila bi između -18 i -23°C (dok je zapravo 14,8°C), a život najvjerojatnije ne bi postojao.

Donji dio atmosfere sadrži oko 80% svoje ukupne mase i 99% sve vodene pare (1,3-1,5 1013 tona), taj sloj se naziva troposfera. Njegova debljina varira i ovisi o tipu klime i godišnjim dobima: na primjer, u polarnim područjima iznosi oko 8-10 km, u umjerenom pojasu do 10-12 km, au tropskim ili ekvatorijalnim područjima doseže 16-16 km. 18 km. U ovom sloju atmosfere temperatura pada u prosjeku za 6 °C za svaki kilometar kako se krećete prema gore. Iznad je prijelazni sloj, tropopauza, koji odvaja troposferu od stratosfere. Temperatura je ovdje u rasponu od 190-220 K.

Stratosfera- sloj atmosfere, koji se nalazi na nadmorskoj visini od 10-12 do 55 km (ovisno o vremenskim uvjetima i godišnjim dobima). Ne čini više od 20% ukupne mase atmosfere. Ovaj sloj karakterizira pad temperature do visine od ~25 km, nakon čega slijedi porast na granici s mezosferom do gotovo 0 °C. Ta se granica naziva stratopauza i nalazi se na visini od 47-52 km. Stratosfera sadrži najveću koncentraciju ozona u atmosferi, koji štiti sve žive organizme na Zemlji od štetnog ultraljubičastog zračenja Sunca. Intenzivna apsorpcija sunčevog zračenja od strane ozonskog omotača uzrokuje brz porast temperature u ovom dijelu atmosfere.

Mezosfera nalazi se na visini od 50 do 80 km iznad Zemljine površine, između stratosfere i termosfere. Od ovih slojeva odvojena je mezopauzom (80-90 km). Ovo je najhladnije mjesto na Zemlji, temperatura ovdje pada do -100 °C. Na ovoj se temperaturi voda u zraku brzo smrzava, ponekad tvoreći noćne oblake. Mogu se promatrati odmah nakon zalaska sunca, ali najbolja vidljivost se stvara kada je od 4 do 16 ° ispod horizonta. Većina meteorita koji uđu u zemljinu atmosferu izgori u mezosferi. S površine Zemlje promatraju se kao zvijezde padalice. Na nadmorskoj visini od 100 km postoji uvjetna granica između zemljine atmosfere i svemira - Karmanova linija.

NA termosfera temperatura brzo raste do 1000 K, to je zbog apsorpcije kratkovalnog sunčevog zračenja u njemu. Ovo je najduži sloj atmosfere (80-1000 km). Na visini od oko 800 km prestaje porast temperature, jer je ovdje zrak vrlo razrijeđen i slabo upija sunčevo zračenje.

Ionosfera uključuje zadnja dva sloja. Molekule se ovdje ioniziraju pod djelovanjem sunčevog vjetra i dolazi do polarne svjetlosti.

Egzosfera- vanjski i vrlo razrijeđeni dio zemljine atmosfere. U tom sloju čestice mogu prevladati drugu kozmičku brzinu Zemlje i pobjeći u svemir. To uzrokuje spor, ali stabilan proces koji se naziva disipacija (raspršenje) atmosfere. U svemir bježe uglavnom čestice lakih plinova: vodik i helij. Molekule vodika, koje imaju najmanju molekularnu težinu, mogu lakše doseći izlaznu brzinu i pobjeći u svemir bržom brzinom od ostalih plinova. Vjeruje se da je gubitak redukcijskih sredstava, poput vodika, bio nužan uvjet za mogućnost održive akumulacije kisika u atmosferi. Stoga je sposobnost vodika da napusti Zemljinu atmosferu možda utjecala na razvoj života na planetu. Trenutačno se većina vodika koji ulazi u atmosferu pretvara u vodu bez napuštanja Zemlje, a gubitak vodika nastaje uglavnom zbog uništavanja metana u gornjoj atmosferi.

Kemijski sastav atmosfere

Na površini Zemlje osušeni zrak sadrži oko 78,08% dušika (po volumenu), 20,95% kisika, 0,93% argona i oko 0,03% ugljičnog dioksida. Volumna koncentracija komponenata ovisi o vlažnosti zraka - sadržaju vodene pare u njemu, koji se kreće od 0,1 do 1,5% ovisno o klimi, godišnjem dobu, terenu. Na primjer, pri 20°C i 60% relativne vlažnosti zraka (prosječna vlažnost zraka u prostoriji ljeti), koncentracija kisika u zraku iznosi 20,64%. Preostale komponente čine ne više od 0,1%: to su vodik, metan, ugljični monoksid, sumporni oksidi i dušikovi oksidi i drugi inertni plinovi, osim argona.

Također u zraku uvijek postoje čvrste čestice (prašina - to su čestice organskih materijala, pepeo, čađa, pelud itd., na niskim temperaturama - kristali leda) i kapljice vode (oblaci, magla) - aerosoli. Koncentracija čestica opada s nadmorskom visinom. Ovisno o godišnjem dobu, klimi i terenu, koncentracija aerosolnih čestica u sastavu atmosfere varira. Iznad 200 km glavna komponenta atmosfere je dušik. Na visinama iznad 600 km prevladava helij, a od 2000 km vodik ("vodikova korona").

Biosfera

Biosfera (od dr. grč. βιος - život i σφα?ρα - kugla, lopta) je skup dijelova zemljinih ljuski (lito-, hidro- i atmosfere) koji nastanjuju živi organizmi, pod njihovim je utjecajem i zauzeti produktima njihove životne aktivnosti . Biosfera je Zemljina ljuska naseljena živim organizmima i transformirana od njih. Počeo se formirati prije 3,8 milijardi godina, kada su se prvi organizmi počeli pojavljivati ​​na našem planetu. Obuhvaća cijelu hidrosferu, gornji dio litosfere i donji dio atmosfere, odnosno nastanjuje ekosferu. Biosfera je ukupnost svih živih organizama. Dom je nekoliko milijuna vrsta biljaka, životinja, gljiva i mikroorganizama.

Biosferu čine ekosustavi, koji uključuju zajednice živih organizama (biocenoza), njihova staništa (biotop), sustave veza koji međusobno izmjenjuju materiju i energiju. Na kopnu su razdvojeni uglavnom zemljopisnom širinom, nadmorskom visinom i razlikama u oborinama. Kopneni ekosustavi smješteni na Arktiku ili Antarktiku, na velikim nadmorskim visinama ili u izrazito suhim područjima, relativno su siromašni biljkama i životinjama; vrhunac raznolikosti vrsta u ekvatorijalnim prašumama.

Zemljino magnetsko polje

Zemljino magnetsko polje u prvoj aproksimaciji je dipol, čiji se polovi nalaze u blizini geografskih polova planeta. Polje tvori magnetosferu koja skreće čestice sunčevog vjetra. Akumuliraju se u radijacijskim pojasevima - dva koncentrična područja u obliku torusa oko Zemlje. U blizini magnetskih polova te čestice mogu "ispasti" u atmosferu i dovesti do pojave aurore.

Prema teoriji "magnetskog dinama", polje se stvara u središnjem području Zemlje, gdje toplina stvara protok električne struje u jezgri tekućeg metala. To pak stvara magnetsko polje oko Zemlje. Konvekcijska gibanja u jezgri su kaotična; magnetski polovi pomiču se i povremeno mijenjaju polaritet. To uzrokuje preokrete u Zemljinom magnetskom polju, koji se u prosjeku događaju nekoliko puta svakih nekoliko milijuna godina. Posljednja inverzija dogodila se prije otprilike 700 000 godina.

Magnetosfera- područje prostora oko Zemlje, koje nastaje kada tok nabijenih čestica Sunčevog vjetra skrene sa svoje izvorne putanje pod utjecajem magnetskog polja. Na strani okrenutoj Suncu njegov pramčani udar debeo je oko 17 km i nalazi se na udaljenosti od oko 90 000 km od Zemlje. Na noćnoj strani planeta, magnetosfera se proteže u dugački cilindrični oblik.

Kada se visokoenergetske nabijene čestice sudare sa Zemljinom magnetosferom, pojavljuju se pojasevi zračenja (Van Allenovi pojasevi). Polarne svjetlosti nastaju kada solarna plazma dospije u Zemljinu atmosferu u blizini magnetskih polova.

Utroba Zemlje vrlo je tajanstvena i praktički nedostupna. Nažalost, još uvijek ne postoji takav aparat s kojim možete prodrijeti i proučavati unutarnju strukturu Zemlje. Istraživači su otkrili da trenutno najdublji rudnik na svijetu ima dubinu od 4 km, a najdublja bušotina nalazi se na poluotoku Kola i iznosi 12 km.

Međutim, još uvijek postoje određene spoznaje o dubinama našeg planeta. Znanstvenici su seizmičkom metodom proučavali njegovu unutarnju strukturu. Osnova ove metode je mjerenje vibracija tijekom potresa ili umjetnih eksplozija proizvedenih u utrobi Zemlje. Tvari različite gustoće i sastava propuštale su kroz sebe vibracije određenom brzinom. To je omogućilo mjerenje te brzine uz pomoć posebnih instrumenata i analizu dobivenih rezultata.

Mišljenje znanstvenika

Istraživači su otkrili da naš planet ima nekoliko ljuski: zemljinu koru, plašt i jezgru. Znanstvenici vjeruju da je prije otprilike 4,6 milijardi godina počelo raslojavanje utrobe Zemlje i nastavlja se raslojavati do danas. Po njihovom mišljenju, sve teške tvari spuštaju se u središte Zemlje, spajajući se s jezgrom planeta, dok se lakše tvari podižu i postaju zemljina kora. Kada prestane unutarnje raslojavanje, naš planet će se pretvoriti u hladan i mrtav.

Zemljina kora

To je najtanja ljuska planeta. Njegov udio je 1% ukupne mase Zemlje. Ljudi žive na površini zemljine kore i iz nje izvlače sve što je potrebno za preživljavanje. U zemljinoj kori na mnogo mjesta nalaze se rudnici i bunari. Njegov sastav i struktura proučavaju se pomoću uzoraka prikupljenih s površine.

Plašt

Predstavlja najopsežniju ljusku zemlje. Njegov volumen i masa su 70 - 80% cijelog planeta. Plašt je čvrst, ali manje gust od jezgre. Što je plašt dublje, to su njegova temperatura i tlak veći. Plašt ima djelomično otopljeni sloj. Uz pomoć ovog sloja, krutine se kreću do jezgre zemlje.

Jezgra

To je središte zemlje. Ima vrlo visoku temperaturu (3000 - 4000 o C) i tlak. Jezgra se sastoji od najgušćih i najtežih tvari. To je otprilike 30% ukupne mase. Čvrsti dio jezgre pluta u svom tekućem sloju, stvarajući tako zemljino magnetsko polje. Zaštitnik je života na planetu, štiti ga od kozmičkih zraka.

Nefikcijski film o oblikovanju našeg svijeta

	·

Koliko često, u potrazi za odgovorima na naša pitanja o tome kako svijet funkcionira, gledamo u nebo, sunce, zvijezde, gledamo daleko, daleko stotine svjetlosnih godina u potrazi za novim galaksijama. Ali, ako pogledate pod svoje noge, onda se pod vašim nogama nalazi cijeli jedan podzemni svijet od kojeg se sastoji naš planet – Zemlja!

Utroba zemlje ovo je isti tajanstveni svijet pod našim nogama, podzemni organizam naše Zemlje, na kojem živimo, gradimo kuće, postavljamo ceste, mostove i već tisućama godina razvijamo teritorije našeg rodnog planeta.

Ovaj svijet su tajne dubine utrobe Zemlje!

Zemljina struktura

Naš planet spada u terestričke planete, a kao i ostali planeti sastoji se od slojeva. Površinu Zemlje čini čvrsti omotač zemljine kore, dublje se nalazi izuzetno viskozan omotač, au središtu se nalazi metalna jezgra koja se sastoji od dva dijela, vanjski je tekući, unutarnji čvrsti .

Zanimljivo je da su mnogi objekti svemira toliko dobro proučeni da svaki školarac zna za njih, svemirske letjelice se šalju u svemir udaljene stotine tisuća kilometara, ali još uvijek ostaje nemoguć zadatak popeti se u najdublju utrobu našeg planeta, pa što nalazi se ispod površine Zemlje i dalje ostaje velika misterija.

Naš planet ima nekoliko ljuski, treći je od Sunca i nalazi se na petom mjestu po veličini. Pozivamo vas da bolje upoznate naš planet, da ga proučavate u rubrici. Da bismo to učinili, analizirat ćemo svaki njegov sloj zasebno.

Školjke

Poznato je da Zemlja ima tri ljuske:

• Atmosfera.
• Litosfera.
• Hidrosfera.

Čak i po imenu lako je pogoditi da je prvi zračnog podrijetla, drugi je tvrda ljuska, a treći je voda.

Atmosfera

Ovo je plinoviti omotač našeg planeta. Njegova je posebnost što se proteže tisućama kilometara iznad razine tla. Njegov sastav mijenja isključivo čovjek i to ne na bolje. Koje je značenje atmosfere? To je, takoreći, naša zaštitna kupola, koja štiti planet od raznih svemirskih ostataka, koji u većoj mjeri izgaraju u ovom sloju.

Štiti od štetnog djelovanja ultraljubičastog zračenja. Ali, kao što znate, postoje oni koji su se pojavili isključivo kao rezultat ljudske aktivnosti. Zahvaljujući ovoj školjci imamo ugodnu temperaturu i vlažnost. Širok izbor živih bića također je njezina zasluga. Pogledajmo strukturu u slojevima. Istaknimo najvažnije i najznačajnije od njih.

Troposfera

Ovo je donji sloj, on je najgušći. Upravo sada ste u njemu. Proučavanjem ovog sloja bavi se geonomija, znanost o građi Zemlje. Njegova gornja granica varira od sedam do dvadeset kilometara, pri čemu je sloj širi što je temperatura viša. Ako razmotrimo strukturu Zemlje u dijelu na polovima i na ekvatoru, tada će se značajno razlikovati, na ekvatoru je mnogo šira.

Što je još važno reći o ovom sloju? Tu se odvija ciklus vode, nastaju ciklone i anticiklone, stvara se vjetar, općenito se odvijaju svi procesi vezani uz vrijeme i klimu. Vrlo zanimljivo svojstvo koje vrijedi samo za troposferu, ako se dignete stotinjak metara, temperatura zraka će pasti za oko jedan stupanj. Izvan ove ljuske, zakon djeluje upravo suprotno. Između troposfere i stratosfere postoji jedno mjesto gdje se temperatura ne mijenja - tropopauza.

Stratosfera

Budući da razmatramo podrijetlo i strukturu Zemlje, ne možemo preskočiti sloj stratosfere, čije ime u prijevodu znači “sloj” ili “pod”.

U tom sloju lete putnički brodovi i nadzvučne letjelice. Imajte na umu da je zrak ovdje vrlo rijedak. Temperatura se mijenja s usponom od minus pedeset šest do nule, to se nastavlja do same stratopauze.

Ima li tamo života?

Koliko god paradoksalno zvučalo, ali 2005. godine otkriveni su oblici života u stratosferi. Ovo je svojevrsni dokaz teorije o podrijetlu života na našem planetu, donesen iz svemira.

Ali možda se radi o mutiranim bakterijama koje su se popele na takve rekordne visine. Kakva god bila istina, jedno je iznenađujuće: ultraljubičasto ni na koji način ne šteti bakterijama, iako su one te koje umiru.

Ozonski omotač i mezosfera

Proučavajući strukturu Zemlje u presjeku, možemo primijetiti dobro poznati ozonski omotač. Kao što je ranije spomenuto, on je naš štit od ultraljubičastog zračenja. Da vidimo odakle je došao. Čudno, ali stvorili su ga sami stanovnici planeta. Znamo da biljke proizvode kisik koji nam je potreban za disanje. Diže se kroz atmosferu, kada se susreće s ultraljubičastim zračenjem, reagira, kao rezultat, ozon se dobiva iz kisika. Jedna stvar je iznenađujuća: ultraljubičasto je uključeno u proizvodnju ozona i štiti stanovnike planete Zemlje od njega. Osim toga, kao rezultat reakcije, atmosfera oko se zagrijava. Također je vrlo važno znati da ozonski omotač graniči s mezosferom, izvan njega života nema i ne može ga biti.

Što se tiče sljedećeg sloja, on je manje proučavan, jer se ovim prostorom mogu kretati samo rakete ili zrakoplovi s raketnim motorima. Temperatura ovdje doseže minus sto četrdeset stupnjeva Celzijusa. Kada proučavate strukturu Zemlje u dijelu, ovaj sloj je najzanimljiviji za djecu, jer zahvaljujući njemu vidimo fenomene poput pada zvijezda. Zanimljiva je činjenica da dnevno na Zemlju padne i do stotinu tona kozmičke prašine, no ona je toliko mala i lagana da može trajati i do mjesec dana da se slegne.

Vjeruje se da ta prašina može uzrokovati kišu, slično emisijama od nuklearne eksplozije ili vulkanskog pepela.

Termosfera

Pronaći ćemo ga na visini od osamdeset pet do osam stotina kilometara. Posebnost je visoka temperatura, ali zrak je vrlo razrijeđen, to je ono što osoba koristi prilikom lansiranja satelita. Molekule zraka jednostavno nisu dovoljne da zagriju fizičko tijelo.

Termosfera je izvor sjevernog svjetla. Vrlo važno: sto kilometara je službena granica atmosfere, iako nema očitih znakova. Let preko ove linije nije nemoguć, ali vrlo težak.

Egzosfera

Uzimajući u obzir u odjeljku, vidjet ćemo ovu ljusku kao posljednju vanjsku. Nalazi se na nadmorskoj visini većoj od osam stotina kilometara iznad zemlje. Ovaj sloj karakterizira činjenica da atomi mogu lako i nesmetano letjeti u prostranstva svemira. Vjeruje se da atmosfera našeg planeta završava ovim slojem, visine od oko dvije do tri tisuće kilometara. Nedavno je otkriveno sljedeće: čestice koje su pobjegle iz egzosfere formiraju kupolu, koja se nalazi na visini od oko dvadeset tisuća kilometara.

Litosfera

Ovo je čvrsta ljuska Zemlje, ima debljinu od pet do devedeset kilometara. Poput atmosfere, stvaraju je tvari koje se oslobađaju iz gornjeg plašta. Vrijedno je obratiti pozornost na činjenicu da se njegovo formiranje nastavlja do danas, uglavnom se događa na dnu oceana. Osnovu litosfere čine kristali nastali nakon hlađenja magme.

Hidrosfera

Ovo je vodena ljuska naše zemlje, vrijedno je napomenuti da voda pokriva više od sedamdeset posto cijelog planeta. Sva voda na Zemlji obično se dijeli na:

• Svjetski ocean.
• površinske vode.
• Podzemna voda.

Ukupno, na planeti Zemlji ima više od 1300 milijuna kubičnih kilometara vode.

Zemljina kora

Dakle, kakva je struktura zemlje? Ima tri komponente: atmosferu, litosferu i hidrosferu. Pogledajmo kako izgleda Zemljina kora. Unutarnju strukturu Zemlje predstavljaju sljedeći slojevi:

• Kora.
• Geosfera.
• Jezgra.

Osim toga, Zemlja ima gravitacijska, magnetska i električna polja. Geosfere se mogu nazvati: jezgra, plašt, litosfera, hidrosfera, atmosfera i magnetosfera. Razlikuju se po gustoći tvari koje ih čine.

Jezgra

Imajte na umu da što je sastavna tvar gušća, to je bliža središtu planeta. Odnosno, može se tvrditi da je najgušća materija našeg planeta jezgra. Kao što znate, sastoji se od dva dijela:

• Unutarnji (čvrsti).
• Vanjski (tekući).

Ako uzmemo cijelu jezgru, tada će polumjer biti otprilike tri i pol tisuće kilometara. Unutrašnjost je čvrsta jer je veći pritisak. Temperatura doseže četiri tisuće stupnjeva Celzijusa. Sastav unutarnje jezgre je misterij za čovječanstvo, ali postoji pretpostavka da se sastoji od čistog nikalnog željeza, ali njegov tekući dio (vanjski) sastoji se od željeza s nečistoćama nikla i sumpora. Tekući dio jezgre nam objašnjava prisutnost magnetskog polja.

Plašt

Kao i jezgra, sastoji se od dva dijela:

• Donji plašt.
• Gornji plašt.

Materijal plašta može se proučavati zahvaljujući snažnim tektonskim uzdizanjima. Može se tvrditi da je u kristalnom stanju. Temperatura doseže dvije i pol tisuće stupnjeva Celzijusa, ali zašto se ne topi? Zahvaljujući snažnom pritisku.

Samo je astenosfera u tekućem stanju, dok litosfera pluta u ovom sloju. Ima nevjerojatnu osobinu: kod kratkih opterećenja je čvrst, a kod dugih je plastičan.