Struktura Zemlje: Razlika med redakcijama
da Oznake: zamenjano vrnjeno vizualno urejanje |
m vrnitev urejanja uporabnika 84.52.189.147 (pogovor) na zadnjo redakcijo uporabnika Botopol Oznaki: vrnitev SWViewer [1.6] |
||
| Vrstica 1: | Vrstica 1: | ||
[[Slika:Jordens inre-numbers.svg|thumb|right|300px|Notranje plasti Zemlje:<br>1. Notranje jedro<br>2. Zunanje jedro<br>3. Plašč<br>4. Plašč (zgornji del)<br>5. Skorja<br>6. Površje.]] |
[[Slika:Jordens inre-numbers.svg|thumb|right|300px|Notranje plasti Zemlje:<br>1. Notranje jedro<br>2. Zunanje jedro<br>3. Plašč<br>4. Plašč (zgornji del)<br>5. Skorja<br>6. Površje.]] |
||
==tjaz staleker== |
|||
'''Struktura Zemlje''' se nanaša na koncentrične sferične plasti, nad katerimi je najti zunanje sfere oziroma [[ozračje|atmosfero]] in [[hidrosfera|hidrosfero]]. Večino notranjosti [[Zemlja|Zemlje]] sestavljajo [[železo]] in [[silikatne kamnine]], trdne skorje, visoko viskozne astenosfere in trdnega plašča, tekočega zunanjega jedra, katerega tok ustvarja zemeljsko magnetno polje, in trdnega notranjega jedra. |
|||
Znanstveno razumevanje notranje strukture Zemlje temelji na opazovanjih [[topografija|topografije]] in [[batimetrija|batimetrije]], opazovanju [[kamnina|kamnin]] v izdankih, vzorcih, ki so jih [[vulkan]]i ali vulkanska aktivnost prinesli na površje iz večjih globin, analizi [[potres]]nih valov, ki prehajajo skozi Zemljo, meritvah gravitacijskim in magnetnim poljem Zemlje ter poskusi s kristalnimi trdnimi snovmi pri tlakih in temperaturah, značilnih za globoko notranjost Zemlje. |
|||
== Definicija == |
|||
Strukturo Zemlje je mogoče opredeliti na dva načina: z mehanskimi lastnostmi, kot je [[reologija]] ali kemično. Mehansko jo lahko razdelimo na [[litosfera|litosfero]], [[astenosfera|astenosfero]], [[mezosfera|mezosferski]] plašč, [[zemljino zunanje jedro]] in [[Zemljino notranje jedro|notranje jedro]]. Kemično lahko Zemljo razdelimo na skorjo, zgornji plašč, spodnji plašč, zunanje jedro in notranje jedro. |
|||
[[Slika:RadialDensityPREM.jpg|thumb|Porazdelitev radialne gostote Zemlje po preliminarnem referenčnem modelu Zemlje (PREM).<ref name="prem">{{cite journal|author=A.M. Dziewonski, D.L. Anderson|title=Preliminary reference Earth model |journal=Physics of the Earth and Planetary Interiors|year= 1981|volume=25|issue=4|pages=297–356|url=https://www.cfa.harvard.edu/~lzeng/papers/PREM.pdf|doi=10.1016/0031-9201(81)90046-7|issn=0031-9201|bibcode=1981PEPI...25..297D}}</ref>]] |
|||
[[Slika:EarthGravityPREM.svg|thumb|Zemljina gravitacija po predhodnem referenčnem modelu Zemlje (PREM). Primerjava s približki z uporabo konstantne in linearne gostote za notranjost Zemlje.]] |
|||
[[Slika:Earthquake wave paths.svg|thumb|Preslikava notranjosti [[Zemlje]] s potresnimi valovi.]] |
|||
[[Slika:Slice earth.svg|thumb|Shematski pogled na notranjost Zemlje. 1. celinska skorja – 2. oceanska skorja – 3. zgornji plašč – 4. spodnji plašč – 5. zunanje jedro – 6. notranje jedro – A: Mohorovičićeva diskontinuiteta]] – B: [[Gutenbergova diskontinuiteta]] – C: Lehmann-Bullenova diskontinuiteta.]] |
|||
== Oblika == |
|||
{{glavni|Oblika Zemlje}} |
|||
[[Planet]] Zemlja ima obliko [[sferoid]]a, kar pomeni, da ima njen prerez preko polov obliko [[elipsa|elipse]]. Za poenostavljeno geometrično obliko Zemlje se uporablja izraz [[geoid]]. Takšno obliko je Zemlja pridobila zaradi svojega vrtenja, tako je premer, ki povezuje dve točki na [[ekvator]]ju, 43 kilometrov daljši od tistega, ki povezuje [[pol]]a. Največja odklona od tega lika na površju planeta sta [[Mount Everest]] z 8.850 metri nad gladino morja in verjetno [[Marianski jarek]], katerega najgloblja točka leži 10.911 metrov pod gladino. Glede na večji polmer Zemlje na ekvatorju pa je od središča slednje najbolj oddaljen vrh [[Chimborazo]] v [[Ekvador]]ju. Ocenjena masa Zemlje je 5980 [[jotagram]]ov (5,98 × 10<sup>24</sup> kg). |
|||
=== Struktura === |
|||
Kot preostali planeti [[Osončje|Osončja]] je tudi Zemlja v svoji notranjosti razdeljena na plasti, ki jih je moč ločiti po kemijski in fizikalni sestavi, agregatnem stanju in temperaturi ter mnogih drugih lastnostih. Zunanjo plast predstavlja trdna skorja iz [[silikat]]ov, proti jedru pa ji sledijo viskozni [[zemeljski plašč|plašč]], mnogo manj viskozno [[zemeljsko zunanje jedro|zunanje jedro]] ter trdno [[zemeljsko notranje jedro|notranje jedro]]. [[Magnetno polje]] Zemlje je posledica [[konvekcija|konvekcije]] elektroprevodnega materiala v tekočem zunanjem jedru. |
|||
Od površja Zemlje proti njenemu jedru si tako sledijo: |
|||
* [[litosfera]] (0–60 km, ponekod tudi do 200 km) |
|||
** [[zemeljska skorja|skorja]] (0–35 km, ponekod tudi do 70 km) |
|||
** zgornji predeli plašča (35–60 km) |
|||
* [[Zemljin plašč|plašč]] (35–2890 km) |
|||
** [[astenosfera]] (100–700 km) |
|||
* [[zemeljsko zunanje jedro|zunanje jedro]] (2890–5100 km) |
|||
* [[zemeljsko notranje jedro|notranje jedro]] (5100–6378 km) |
|||
== Notranjost == |
|||
Notranji sloji Zemlje dosegajo temperature med 4.000 in 7.000 kelvinov. Za to potrebna toplota je nastala ob stvaritvi Zemlje, nadalje pa jo ustvarja sevanje [[radioaktivnost|radioaktivnih]] [[kemijski element|elementov]], kot so [[uran]], [[torij]] in [[kalij]]. Pomembnejši vir toplote pa je vsekakor [[Sonce|sončna]] energija, saj toplotni viri iz notranjosti Zemlje ustvarijo le dvajsettisočinko energije v primerjavi s Sončevimi žarki. |
|||
Novonastale [[kamnina|kamnine]] si neprestano utirajo pot na zemeljsko površje skozi [[ognjenik]]e in podoceanske razpoke na razmikajočih se (divergentnih) [[tektonska prelomnica|prelomnicah]] [[tektonska plošča|tektonskih plošč]]. Mnogo izmed teh je starih manj od 100 milijonov let, nekatera najstarejša najdena mineralna zrna pa so nastala pred 4,4 milijarde let, kar kaže na to, da že najmanj toliko časa obstaja trdna skorja. |
|||
Celotno Zemljo glede na vsebnost po masi sestavljajo: |
|||
{| |
|||
| |
|||
* [[železo]] (35,1 % mase planeta) |
|||
* [[kisik]] (28,2 %) |
|||
* [[silicij]] (17,2 %) |
|||
* [[magnezij]] (15,9 %) |
|||
* [[nikelj]] (1,6 %) |
|||
* [[kalcij]] (1,6 %) |
|||
| |
|||
* [[aluminij]] (1,5 %) |
|||
* [[žveplo]] (0,7 %) |
|||
* [[natrij]] (0,25 %) |
|||
* [[Titan (element)|titan]] (0,071 %) |
|||
* [[kalij]] (0,019 %) |
|||
* drugi elementi (0,53 %) |
|||
| |
|||
|} |
|||
=== Skorja === |
|||
{{glavni|Skorja (geologija)}} |
|||
Zemljina skorja sega od 5 do 70 kilometrov<ref>{{navedi novice |url=https://www.zmescience.com/other/science-abc/layers-earth-structure/ |title=What are the layers of the Earth? |date=21 August 2018 |access-date=28 June 2019 |first=Mihai |last=Andrei |work=ZME Science}}</ref> v globino in je najbolj oddaljena plast.<ref>{{navedi novice |url=https://sciencing.com/earths-structure-crust-inner-core-16911.html |title=Earth's Structure From the Crust to the Inner Core |date=25 April 2017 |access-date=28 June 2019 |first=Lisa |last=Chinn |work=Sciencing |publisher=Leaf Group Media}}</ref> Tanki deli so oceanska skorja, ležijo pod oceanskimi bazeni (5–10 km) in so sestavljeni iz gostih (mafičnih) železovega magnezijevega silikata magmatskih kamnin, kot je [[bazalt]]. |
|||
Debelejša skorja je celinska skorja, ki je manj gosta in je sestavljena iz (felzičnih) natrijevih in aluminijevih silikatnih kamnin, kot je [[granit]]. Kamnine skorje spadajo v dve glavni kategoriji – sial (silicij-aluminij) in sima (silicij-magnezij) (Suess, 1831–1914). Ocenjuje se, da se sima začne približno 11 km pod Conradovo diskontinuiteto (diskontinuiteta drugega reda). |
|||
Najvišji plašč skupaj s skorjo tvori litosfero. Mejno območje med zemeljsko skorjo in plaščem je zaznamovano z dvema fizikalno različnima pojavoma. Prvi je [[Mohorovičićeva nezveznost]], sprememba v hitrosti seizmičnih valov. Do te domnevno pride zaradi spremembe sestave kamnin, ki iz [[ortoklaz]]ne z naraščajočo globino preide na takšno brez minerala ortoklaz. Drugi pojav pa je kemijska sprememba, meja med [[ultrabazična kamnina|ultrabazičnimi kamninskimi skladi]] in tektonskimi [[peridotit]]i, ki jo je danes moč zaslediti v slojih, znanih kot [[ofioliti]], katerih material je iz oceanske skorje prešel v kontinentalno. |
|||
Številne kamnine, ki zdaj sestavljajo zemeljsko skorjo, so nastale pred manj kot 100 milijoni (1×108) leti; vendar so najstarejša znana mineralna zrna stara približno 4,4 milijarde (4,4 × 109) let, kar kaže, da ima Zemlja trdno skorjo že vsaj 4,4 milijarde let.<ref>[http://spaceflightnow.com/news/n0101/14earthwater/ Breaking News | Oldest rock shows Earth was a hospitable young planet]. Spaceflight Now (2001-01-14). Retrieved on 2012-01-27.</ref> |
|||
=== Plašč === |
|||
{{glavni|Plašč (geologija)}} |
|||
Ta sloj Zemlje sega v globine do 2890 km. Na dnu plašča se pritiski gibljejo okoli 140 GPa.<ref>{{navedi novice |url=https://www.forbes.com/sites/trevornace/2016/01/16/layers-of-the-earth-lies-beneath-earths-crust/ |title=Layers Of The Earth: What Lies Beneath Earth's Crust |first=Trevor |last=Nace |date=16 January 2016 |access-date=28 June 2019 |magazine=Forbes}}</ref> Plašč je razdeljen na zgornji in spodnji plašč<ref>{{cite journal |url=https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/mantle/ |title=Mantle |first=Jeannie |last=Evers |date=11 August 2015 |access-date=28 June 2019 |journal=National Geographic |publisher=National Geographic Society}}</ref>, ki sta ločena s prehodno cono. Najnižji del plašča poleg meje jedro-plašč je znan kot D″ (D-dvojni prvotni) sloj.<ref name="DDoublePron">{{navedi novice |url=http://www.sciencemag.org/news/2004/03/d-layer-demystified |title=''D'' Layer Demystified |publisher=American Association for the Advancement of Science |magazine=Science News |date=24 March 2004 |access-date=5 November 2016 |last=Krieger |first=Kim}}</ref> Tlak na dnu plašča je ≈140 GPa (1,4 Matm).<ref>{{cite journal |url=https://www.unr.edu/Documents/science/mackay/coring%20the%20earth.pdf |title=Coring the Earth |first=Rachel |last=Dolbier |journal=W. M. Keck Earth Science and Mineral Engineering Museum |publisher=University of Nevada, Reno |pages=5 |access-date=28 June 2019 |archive-date=2015-09-07 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150907215534/http://www.unr.edu/Documents/science/mackay/coring%20the%20earth.pdf |url-status=dead }}</ref> |
|||
Glede na skorjo, ki prekriva plašč, ima ta visoko vsebnost železa in [[magnezij]]a v svojih pretežno [[silikatne kamnine|silikatnih kamninah]]. Plašč ni trden, pač pa zaradi visokih temperatur visoko viskozen oziroma židek, zaradi česar obstajajo počasni tokovi, ki v dolgih časovnih razmikih mešajo snovi. Ta konvekcija je med drugim vzrok premikanju [[tektonska plošča|tektonskih plošč]] na površju Zemlje. Talilna temperatura in viskoziteta substance sta odvisni od pritiska, ki se vrši na slednjo; tako sta zaradi naraščajočega pritiska v smeri proti jedru vse večji. Sicer viskoznost plašča meri med 1021 in 1024 [[paskal-sekunda|Pa·s]], kar je v primerjavi z židkostjo vode (10<sup>−3</sup> Pa·s) ali drevesne smole (107 Pa·s) veliko, posledica pa je izjemno počasno gibanje snovi.<ref>{{cite journal |first1=Uwe |last1=Walzer |first2=Roland |last2=Hendel |first3=John |last3=Baumgardner |author3-link= |archive-url=https://web.archive.org/web/20060826020002/http://www.chemie.uni-jena.de/geowiss/geodyn/poster2.html |title=Mantle Viscosity and the Thickness of the Convective Downwellings |url=http://www.chemie.uni-jena.de/geowiss/geodyn/poster2.html |archive-date=26 August 2006 |access-date=28 June 2019 |journal=Los Alamos National Laboratory |publisher=Universität Heidelberg}}</ref> |
|||
Odgovor na vprašanje, zakaj je plašč skorajda trden, zunanje jedro tekoče, notranje jedro pa zopet trdno, se skriva prav v razmerjih med tališči različnih plasti (železovo-nikljevo jedro, silikatna plašč in skorja) ter tamkajšnjo temperaturo in pritiskom. Površino zaznamujejo dovolj nizke temperature, da železovo-nikljeve zmesi in silikati ostanejo v trdnem agregatnem stanju. Povečajo pa se v zgornjih slojih plašča, kar v povezavi z razmeroma nizkim tlakom povzroča taljenje kamnin, katerih židkost je majhna, tj. so dobro tekoče. Večina plašča pa se nahaja v globinah, kjer povečan pritisk ne dovoli utekočinjenosti, že zelo visoke temperature tako uspejo napraviti snov le židko, ne pa tudi tekočo. Naslednji sloj, zunanje jedro, je kot omenjeno sestavljen pretežno iz železa in niklja, ki imata nizko tališče; tako je zunanje jedro tekoče kljub izjemnim pritiskom. Ti pa se v samem središču Zemlje oziroma notranjem jedru povečajo do te mere, da ne omogočijo niti talitve železa kljub temperaturi med 6.000 in 7.000 kelvinov. |
|||
=== Notranje in zunanje jedro === |
|||
{{glavni|Zemeljsko notranje jedro|Zemeljsko zunanje jedro}} |
|||
Povprečna gostota Zemlje je 5515 kg/m³, zaradi česar je ta najgostejši planet Osončja. Glede na to, da se gostota površinskih snovi giblje okoli 3000 kg/m³, gre sklepati, da so najbolj gosti materiali zbrani v zemeljskem jedru. Do takšnih zaključkov vodijo tudi študije [[seizmologija|seizmologije]]. |
|||
V najzgodnejših fazah obstoja Zemlje okoli 4,5 milijarde let nazaj je gibanje staljenih snovi v notranjosti ([[planetarna diferenciacija]]) povzročila potonitev gostejših materialov v središče ter dvigovanje manj gostih v smer proti površini. Posledica tega je pretežno [[železo|železna]] sestava (80 %) jedra, skupaj z [[nikelj|nikljem]] in posameznimi drugimi elementi z manjšimi deleži; preostali gosti elementi, kot sta [[svinec]] in [[uran]], pa so zelo redki, ali pa se vežejo na lažje elemente, ki se zadržujejo v skorji. |
|||
Seizmične meritve so pokazale razslojenost jedra na notranji in zunanji del. Notranje ima polmer okrog 1220 km, zunanje pa ga obkroža do polmera 3480 km. Trdno notranje jedro je najverjetneje sestavljeno pretežno iz železa in manj niklja; pri tem obstajajo tudi nekatere trditve, da bi ga utegnil predstavljati en sam železov [[kristal]]. Leta 1936 ga je odkrila [[Inge Lehmann]]. Celotno notranje jedro obdaja visoko tekoče zunanje jedro, katerega sestavini sta verjetno ravno tako železo in nikelj, pa tudi manjši deleži drugih elementov. Na splošno velja domneva, da konvekcija prevodnih snovi v zunanjem jedru skupaj z rotacijo Zemlje povzroča [[Zemljino magnetno polje]]. Za vzdrževanje slednjega naj bi bilo notranje jedro namreč prevroče (glej [[Curiejeva temperatura]]), a po možnosti služi stabilizaciji tega. |
|||
Poskusi geofizikov iz leta 2005 naj bi pričali o tem, da se notranje jedro Zemlje vrti nekoliko hitreje od preostalega dela; in sicer se glede na površje letno zavrti za 0,3–0,5°. |
|||
== Zunanjost == |
|||
{{glavni|Zemeljsko površje}} |
|||
=== Hidrosfera === |
|||
{{glavni|Hidrosfera}} |
|||
Zemlja v sončnem sistemu predstavlja edini planet, ki na svoji površini premore tekočo [[voda|vodo]]. Ta prekriva 71 % celotnega površja, in sicer v 97 % slana voda. Svetovne vode so porazdeljene med pet [[ocean]]ov, ki obdajajo sedem [[celina|celin]]. Celotna masa hidrosfere je približno 1,4 × 10<sup>21</sup> kg ali okoli 0,023 % skupne mase Zemlje. |
|||
Planet Zemlja se sicer nahaja onstran zunanje meje orbite okoli Sonca, v kateri so temperature v prostoru ([[vesolje|vesolju]]) dovolj visoke za obstoj utekočinjene vode, zato bi brez [[toplogredni učinek|toplogrednega učinka]] voda na Zemljini površini zmrznila. Več paleontoloških dokazov bi lahko pričalo o tem, da je v daljni preteklosti, nekoliko po kolonizaciji oceanov z [[modrozelene bakterije|modrozelenimi bakterijami]], prišlo do izjemno trdovratne ledene dobe in zmanjšanega učinka tople grede, zaradi česar so vsi Zemljini oceani morebiti v celoti zmrznili za 10 do 100 milijonov let v dogodku, imenovanem ''[[Snežna Zemlja]]'' (Snowball Earth). |
|||
Na nekaterih drugih planetih osončja, kot za primer [[Venera]], molekule vode v plinskem stanju razkraja Sončevo [[ultravijolična svetloba|ultravijolično]] sevanje, ki [[ionizacija|ionizira]] [[vodik]], v takšni obliki pa ga nato odnese [[sončni veter]]. Ta postopek je počasen, a vztrajen; je vsebina ene izmed hipotez, ki razlagajo neobstoj vode na površju Venere. [[Kisik]] v odsotnosti vodika reagira s snovmi na površini in je vezan v trdne minerale. Zemlja se takšnemu učinku lahko izogne zaradi sicer tanjšajoče se plasti [[ozon]]a, ki v [[stratosfera|stratosferi]] visoko nad površjem vsrka veliko množino energije ultravijoličnih žarkov. Svoj zaščitni vpliv ima tudi [[magnetosfera]], ki varuje [[ionosfera|ionosfero]] pred neposrednim odnašanjem [[ion]]ov, ki bi ga povzročil sončni veter. |
|||
Kroženje voda ne poteka le na površini planeta, pač pa tudi med zunanjimi in notranjimi sferami. Tako [[vulkan]]i neprenehoma izločajo vodne hlape in [[vodna para|paro]] iz notranjosti, vanjo pa sestavine vode (vodik in kisik) potujejo z ugrezanjem npr. [[apnenec|apnenca]] skozi proces [[tektonika plošč|tektonike plošč]]. Pričakovati je, da minerali v Zemljinem plašču vsebujejo desetkrat toliko vode, kot je sestavlja vse svetovne oceane skupaj, a bo večina te vode tamkaj ostala. |
|||
=== Atmosfera === |
|||
{{glavni|Ozračje}} |
|||
Ozračne plasti okoli Zemlje so razmeroma debele, saj najbolj redke plasti zraka segajo do okoli 1000 kilometrov visoko nad površino planeta. Atmosfera sestoji iz 78 % [[dušik]]a, 21 % [[kisik]]a, 1 % [[argon]]a ter sledi več drugih plinov, med drugim [[ogljikov dioksid|ogljikovega dioksida]] in [[vodna para|vodne pare]]. Atmosfera se vede kot blažilec vpliva Sonca na Zemljo. Struktura zemeljske atmosfere je nestabila in uravnavana s pomočjo biosfere. Veliko večino prostega dvoatomnega kisika (O<sub>2</sub>) proizvajajo rastline s pomočjo sončnega sevanja. Brez teh bi se ozračni kisik skozi geološko zgodovino navezal na elemente na Zemljini površini in se tako nahajal le v [[mineral]]ih. Iz tega gre sklepati, da je prosti kisik v atmosferi znamenje življenja. |
|||
Atmosfero sestavlja več slojev, in sicer [[troposfera]], [[stratosfera]], [[mezosfera]], [[termosfera]] in [[eksosfera]]. Debelina teh slojev je odvisna od svoje lokacije, pa tudi od sezonskih dejavnikov. Skupna masa atmosfere je ocenjena na 5,1 × 10<sup>18</sup> kg oziroma 0,9 milijoninke celotne mase Zemlje. |
|||
== Sklici == |
|||
{{sklici|2}} |
|||
==Literatura== |
|||
{{refbegin}} |
|||
* {{cite journal|last=Drollette|first=Daniel |date=October 1996 |title=A Spinning Crystal Ball |url=https://archive.org/details/sim_scientific-american_1996-10_275_4/page/28|journal=Scientific American |volume=275 |number=4 |pages=28–33|doi=10.1038/scientificamerican1096-28 |bibcode=1996SciAm.275d..28D }} |
|||
* {{cite journal|last=Kruglinski |first=Susan |title=Journey to the Center of the Earth |journal=Discover |date=June 2007 |url=http://discovermagazine.com/2007/jun/journey-to-the-center-of-the-earth |access-date=9 July 2016}} |
|||
* {{cite journal|last=Lehmann |first=I |year=1936 |title=Inner Earth |journal=Bur. Cent. Seismol. Int. |volume=14 |pages=3–31}} |
|||
* {{navedi knjigo|last1=Wegener|first1=Alfred|title=The origin of continents and oceans|url=https://archive.org/details/originsofcontine0000unse|url-access=registration|date=1966|publisher=Dover Publications|location=New York|isbn=978-0-486-61708-4}} |
|||
{{refend}} |
|||
==Zunanje povezave== |
|||
{{Commons category|Structure of the Earth}} |
{{Commons category|Structure of the Earth}} |
||
* {{YouTube|BsKyEckDRbo|Down To The Earth's Core (HD)}} |
|||
* |
|||
* [https://www.bbc.co.uk/programmes/b05s3gyv The Earth's Core] |
|||
{{Zemlja}} |
{{Zemlja}} |
||
Redakcija: 21:19, 15. april 2024
1. Notranje jedro
2. Zunanje jedro
3. Plašč
4. Plašč (zgornji del)
5. Skorja
6. Površje.
Struktura Zemlje se nanaša na koncentrične sferične plasti, nad katerimi je najti zunanje sfere oziroma atmosfero in hidrosfero. Večino notranjosti Zemlje sestavljajo železo in silikatne kamnine, trdne skorje, visoko viskozne astenosfere in trdnega plašča, tekočega zunanjega jedra, katerega tok ustvarja zemeljsko magnetno polje, in trdnega notranjega jedra.
Znanstveno razumevanje notranje strukture Zemlje temelji na opazovanjih topografije in batimetrije, opazovanju kamnin v izdankih, vzorcih, ki so jih vulkani ali vulkanska aktivnost prinesli na površje iz večjih globin, analizi potresnih valov, ki prehajajo skozi Zemljo, meritvah gravitacijskim in magnetnim poljem Zemlje ter poskusi s kristalnimi trdnimi snovmi pri tlakih in temperaturah, značilnih za globoko notranjost Zemlje.
Definicija
Strukturo Zemlje je mogoče opredeliti na dva načina: z mehanskimi lastnostmi, kot je reologija ali kemično. Mehansko jo lahko razdelimo na litosfero, astenosfero, mezosferski plašč, zemljino zunanje jedro in notranje jedro. Kemično lahko Zemljo razdelimo na skorjo, zgornji plašč, spodnji plašč, zunanje jedro in notranje jedro.
– B: Gutenbergova diskontinuiteta – C: Lehmann-Bullenova diskontinuiteta.]]
Oblika
Planet Zemlja ima obliko sferoida, kar pomeni, da ima njen prerez preko polov obliko elipse. Za poenostavljeno geometrično obliko Zemlje se uporablja izraz geoid. Takšno obliko je Zemlja pridobila zaradi svojega vrtenja, tako je premer, ki povezuje dve točki na ekvatorju, 43 kilometrov daljši od tistega, ki povezuje pola. Največja odklona od tega lika na površju planeta sta Mount Everest z 8.850 metri nad gladino morja in verjetno Marianski jarek, katerega najgloblja točka leži 10.911 metrov pod gladino. Glede na večji polmer Zemlje na ekvatorju pa je od središča slednje najbolj oddaljen vrh Chimborazo v Ekvadorju. Ocenjena masa Zemlje je 5980 jotagramov (5,98 × 1024 kg).
Struktura
Kot preostali planeti Osončja je tudi Zemlja v svoji notranjosti razdeljena na plasti, ki jih je moč ločiti po kemijski in fizikalni sestavi, agregatnem stanju in temperaturi ter mnogih drugih lastnostih. Zunanjo plast predstavlja trdna skorja iz silikatov, proti jedru pa ji sledijo viskozni plašč, mnogo manj viskozno zunanje jedro ter trdno notranje jedro. Magnetno polje Zemlje je posledica konvekcije elektroprevodnega materiala v tekočem zunanjem jedru.
Od površja Zemlje proti njenemu jedru si tako sledijo:
- litosfera (0–60 km, ponekod tudi do 200 km)
- skorja (0–35 km, ponekod tudi do 70 km)
- zgornji predeli plašča (35–60 km)
- plašč (35–2890 km)
- astenosfera (100–700 km)
- zunanje jedro (2890–5100 km)
- notranje jedro (5100–6378 km)
Notranjost
Notranji sloji Zemlje dosegajo temperature med 4.000 in 7.000 kelvinov. Za to potrebna toplota je nastala ob stvaritvi Zemlje, nadalje pa jo ustvarja sevanje radioaktivnih elementov, kot so uran, torij in kalij. Pomembnejši vir toplote pa je vsekakor sončna energija, saj toplotni viri iz notranjosti Zemlje ustvarijo le dvajsettisočinko energije v primerjavi s Sončevimi žarki.
Novonastale kamnine si neprestano utirajo pot na zemeljsko površje skozi ognjenike in podoceanske razpoke na razmikajočih se (divergentnih) prelomnicah tektonskih plošč. Mnogo izmed teh je starih manj od 100 milijonov let, nekatera najstarejša najdena mineralna zrna pa so nastala pred 4,4 milijarde let, kar kaže na to, da že najmanj toliko časa obstaja trdna skorja.
Celotno Zemljo glede na vsebnost po masi sestavljajo:
Skorja
Zemljina skorja sega od 5 do 70 kilometrov[2] v globino in je najbolj oddaljena plast.[3] Tanki deli so oceanska skorja, ležijo pod oceanskimi bazeni (5–10 km) in so sestavljeni iz gostih (mafičnih) železovega magnezijevega silikata magmatskih kamnin, kot je bazalt.
Debelejša skorja je celinska skorja, ki je manj gosta in je sestavljena iz (felzičnih) natrijevih in aluminijevih silikatnih kamnin, kot je granit. Kamnine skorje spadajo v dve glavni kategoriji – sial (silicij-aluminij) in sima (silicij-magnezij) (Suess, 1831–1914). Ocenjuje se, da se sima začne približno 11 km pod Conradovo diskontinuiteto (diskontinuiteta drugega reda).
Najvišji plašč skupaj s skorjo tvori litosfero. Mejno območje med zemeljsko skorjo in plaščem je zaznamovano z dvema fizikalno različnima pojavoma. Prvi je Mohorovičićeva nezveznost, sprememba v hitrosti seizmičnih valov. Do te domnevno pride zaradi spremembe sestave kamnin, ki iz ortoklazne z naraščajočo globino preide na takšno brez minerala ortoklaz. Drugi pojav pa je kemijska sprememba, meja med ultrabazičnimi kamninskimi skladi in tektonskimi peridotiti, ki jo je danes moč zaslediti v slojih, znanih kot ofioliti, katerih material je iz oceanske skorje prešel v kontinentalno.
Številne kamnine, ki zdaj sestavljajo zemeljsko skorjo, so nastale pred manj kot 100 milijoni (1×108) leti; vendar so najstarejša znana mineralna zrna stara približno 4,4 milijarde (4,4 × 109) let, kar kaže, da ima Zemlja trdno skorjo že vsaj 4,4 milijarde let.[4]
Plašč
Ta sloj Zemlje sega v globine do 2890 km. Na dnu plašča se pritiski gibljejo okoli 140 GPa.[5] Plašč je razdeljen na zgornji in spodnji plašč[6], ki sta ločena s prehodno cono. Najnižji del plašča poleg meje jedro-plašč je znan kot D″ (D-dvojni prvotni) sloj.[7] Tlak na dnu plašča je ≈140 GPa (1,4 Matm).[8]
Glede na skorjo, ki prekriva plašč, ima ta visoko vsebnost železa in magnezija v svojih pretežno silikatnih kamninah. Plašč ni trden, pač pa zaradi visokih temperatur visoko viskozen oziroma židek, zaradi česar obstajajo počasni tokovi, ki v dolgih časovnih razmikih mešajo snovi. Ta konvekcija je med drugim vzrok premikanju tektonskih plošč na površju Zemlje. Talilna temperatura in viskoziteta substance sta odvisni od pritiska, ki se vrši na slednjo; tako sta zaradi naraščajočega pritiska v smeri proti jedru vse večji. Sicer viskoznost plašča meri med 1021 in 1024 Pa·s, kar je v primerjavi z židkostjo vode (10−3 Pa·s) ali drevesne smole (107 Pa·s) veliko, posledica pa je izjemno počasno gibanje snovi.[9]
Odgovor na vprašanje, zakaj je plašč skorajda trden, zunanje jedro tekoče, notranje jedro pa zopet trdno, se skriva prav v razmerjih med tališči različnih plasti (železovo-nikljevo jedro, silikatna plašč in skorja) ter tamkajšnjo temperaturo in pritiskom. Površino zaznamujejo dovolj nizke temperature, da železovo-nikljeve zmesi in silikati ostanejo v trdnem agregatnem stanju. Povečajo pa se v zgornjih slojih plašča, kar v povezavi z razmeroma nizkim tlakom povzroča taljenje kamnin, katerih židkost je majhna, tj. so dobro tekoče. Večina plašča pa se nahaja v globinah, kjer povečan pritisk ne dovoli utekočinjenosti, že zelo visoke temperature tako uspejo napraviti snov le židko, ne pa tudi tekočo. Naslednji sloj, zunanje jedro, je kot omenjeno sestavljen pretežno iz železa in niklja, ki imata nizko tališče; tako je zunanje jedro tekoče kljub izjemnim pritiskom. Ti pa se v samem središču Zemlje oziroma notranjem jedru povečajo do te mere, da ne omogočijo niti talitve železa kljub temperaturi med 6.000 in 7.000 kelvinov.
Notranje in zunanje jedro
Povprečna gostota Zemlje je 5515 kg/m³, zaradi česar je ta najgostejši planet Osončja. Glede na to, da se gostota površinskih snovi giblje okoli 3000 kg/m³, gre sklepati, da so najbolj gosti materiali zbrani v zemeljskem jedru. Do takšnih zaključkov vodijo tudi študije seizmologije.
V najzgodnejših fazah obstoja Zemlje okoli 4,5 milijarde let nazaj je gibanje staljenih snovi v notranjosti (planetarna diferenciacija) povzročila potonitev gostejših materialov v središče ter dvigovanje manj gostih v smer proti površini. Posledica tega je pretežno železna sestava (80 %) jedra, skupaj z nikljem in posameznimi drugimi elementi z manjšimi deleži; preostali gosti elementi, kot sta svinec in uran, pa so zelo redki, ali pa se vežejo na lažje elemente, ki se zadržujejo v skorji.
Seizmične meritve so pokazale razslojenost jedra na notranji in zunanji del. Notranje ima polmer okrog 1220 km, zunanje pa ga obkroža do polmera 3480 km. Trdno notranje jedro je najverjetneje sestavljeno pretežno iz železa in manj niklja; pri tem obstajajo tudi nekatere trditve, da bi ga utegnil predstavljati en sam železov kristal. Leta 1936 ga je odkrila Inge Lehmann. Celotno notranje jedro obdaja visoko tekoče zunanje jedro, katerega sestavini sta verjetno ravno tako železo in nikelj, pa tudi manjši deleži drugih elementov. Na splošno velja domneva, da konvekcija prevodnih snovi v zunanjem jedru skupaj z rotacijo Zemlje povzroča Zemljino magnetno polje. Za vzdrževanje slednjega naj bi bilo notranje jedro namreč prevroče (glej Curiejeva temperatura), a po možnosti služi stabilizaciji tega.
Poskusi geofizikov iz leta 2005 naj bi pričali o tem, da se notranje jedro Zemlje vrti nekoliko hitreje od preostalega dela; in sicer se glede na površje letno zavrti za 0,3–0,5°.
Zunanjost
Hidrosfera
Zemlja v sončnem sistemu predstavlja edini planet, ki na svoji površini premore tekočo vodo. Ta prekriva 71 % celotnega površja, in sicer v 97 % slana voda. Svetovne vode so porazdeljene med pet oceanov, ki obdajajo sedem celin. Celotna masa hidrosfere je približno 1,4 × 1021 kg ali okoli 0,023 % skupne mase Zemlje.
Planet Zemlja se sicer nahaja onstran zunanje meje orbite okoli Sonca, v kateri so temperature v prostoru (vesolju) dovolj visoke za obstoj utekočinjene vode, zato bi brez toplogrednega učinka voda na Zemljini površini zmrznila. Več paleontoloških dokazov bi lahko pričalo o tem, da je v daljni preteklosti, nekoliko po kolonizaciji oceanov z modrozelenimi bakterijami, prišlo do izjemno trdovratne ledene dobe in zmanjšanega učinka tople grede, zaradi česar so vsi Zemljini oceani morebiti v celoti zmrznili za 10 do 100 milijonov let v dogodku, imenovanem Snežna Zemlja (Snowball Earth).
Na nekaterih drugih planetih osončja, kot za primer Venera, molekule vode v plinskem stanju razkraja Sončevo ultravijolično sevanje, ki ionizira vodik, v takšni obliki pa ga nato odnese sončni veter. Ta postopek je počasen, a vztrajen; je vsebina ene izmed hipotez, ki razlagajo neobstoj vode na površju Venere. Kisik v odsotnosti vodika reagira s snovmi na površini in je vezan v trdne minerale. Zemlja se takšnemu učinku lahko izogne zaradi sicer tanjšajoče se plasti ozona, ki v stratosferi visoko nad površjem vsrka veliko množino energije ultravijoličnih žarkov. Svoj zaščitni vpliv ima tudi magnetosfera, ki varuje ionosfero pred neposrednim odnašanjem ionov, ki bi ga povzročil sončni veter.
Kroženje voda ne poteka le na površini planeta, pač pa tudi med zunanjimi in notranjimi sferami. Tako vulkani neprenehoma izločajo vodne hlape in paro iz notranjosti, vanjo pa sestavine vode (vodik in kisik) potujejo z ugrezanjem npr. apnenca skozi proces tektonike plošč. Pričakovati je, da minerali v Zemljinem plašču vsebujejo desetkrat toliko vode, kot je sestavlja vse svetovne oceane skupaj, a bo večina te vode tamkaj ostala.
Atmosfera
Ozračne plasti okoli Zemlje so razmeroma debele, saj najbolj redke plasti zraka segajo do okoli 1000 kilometrov visoko nad površino planeta. Atmosfera sestoji iz 78 % dušika, 21 % kisika, 1 % argona ter sledi več drugih plinov, med drugim ogljikovega dioksida in vodne pare. Atmosfera se vede kot blažilec vpliva Sonca na Zemljo. Struktura zemeljske atmosfere je nestabila in uravnavana s pomočjo biosfere. Veliko večino prostega dvoatomnega kisika (O2) proizvajajo rastline s pomočjo sončnega sevanja. Brez teh bi se ozračni kisik skozi geološko zgodovino navezal na elemente na Zemljini površini in se tako nahajal le v mineralih. Iz tega gre sklepati, da je prosti kisik v atmosferi znamenje življenja.
Atmosfero sestavlja več slojev, in sicer troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera in eksosfera. Debelina teh slojev je odvisna od svoje lokacije, pa tudi od sezonskih dejavnikov. Skupna masa atmosfere je ocenjena na 5,1 × 1018 kg oziroma 0,9 milijoninke celotne mase Zemlje.
Sklici
- ↑ A.M. Dziewonski, D.L. Anderson (1981). »Preliminary reference Earth model« (PDF). Physics of the Earth and Planetary Interiors. 25 (4): 297–356. Bibcode:1981PEPI...25..297D. doi:10.1016/0031-9201(81)90046-7. ISSN 0031-9201.
- ↑ Andrei, Mihai (21. avgust 2018). »What are the layers of the Earth?«. ZME Science. Pridobljeno 28. junija 2019.
- ↑ Chinn, Lisa (25. april 2017). »Earth's Structure From the Crust to the Inner Core«. Sciencing. Leaf Group Media. Pridobljeno 28. junija 2019.
- ↑ Breaking News | Oldest rock shows Earth was a hospitable young planet. Spaceflight Now (2001-01-14). Retrieved on 2012-01-27.
- ↑ Nace, Trevor (16. januar 2016). »Layers Of The Earth: What Lies Beneath Earth's Crust«. Forbes. Pridobljeno 28. junija 2019.
- ↑ Evers, Jeannie (11. avgust 2015). »Mantle«. National Geographic. National Geographic Society. Pridobljeno 28. junija 2019.
- ↑ Krieger, Kim (24. marec 2004). »D Layer Demystified«. Science News. American Association for the Advancement of Science. Pridobljeno 5. novembra 2016.
- ↑ Dolbier, Rachel. »Coring the Earth« (PDF). W. M. Keck Earth Science and Mineral Engineering Museum. University of Nevada, Reno: 5. Arhivirano iz prvotnega spletišča (PDF) dne 7. septembra 2015. Pridobljeno 28. junija 2019.
- ↑ Walzer, Uwe; Hendel, Roland; Baumgardner, John. »Mantle Viscosity and the Thickness of the Convective Downwellings«. Los Alamos National Laboratory. Universität Heidelberg. Arhivirano iz prvotnega spletišča dne 26. avgusta 2006. Pridobljeno 28. junija 2019.
Literatura
- Drollette, Daniel (Oktober 1996). »A Spinning Crystal Ball«. Scientific American. 275 (4): 28–33. Bibcode:1996SciAm.275d..28D. doi:10.1038/scientificamerican1096-28.
- Kruglinski, Susan (Junij 2007). »Journey to the Center of the Earth«. Discover. Pridobljeno 9. julija 2016.
- Lehmann, I (1936). »Inner Earth«. Bur. Cent. Seismol. Int. 14: 3–31.
- Wegener, Alfred (1966). The origin of continents and oceans. New York: Dover Publications. ISBN 978-0-486-61708-4.
Zunanje povezave
