Строение Земли

Вокруг земного ядра (центральной части планеты) расположены концентрические слои, или оболочки, каждая из которых характеризуется соответствующим составом и свойствами вещества.

Внешняя газовая оболочка Земли — атмосфера — не имеет верхней резкой границы и постепенно переходит в космическое пространство. В атмосфере сосредоточено только около одной миллиардной части массы Земли.

Гидросфера занимает большую часть площади нашей планеты. Ее средняя толщина, или мощность, составляет 3790 м, а масса 1,4х10¹⁸ т. Это соответствует 1/800 части общего объема планеты.

Твердая земная кора ограничена сверху атмосферой и гидросферой, а снизу поверхностью мантии Земли. Ее средняя мощность достигает 33 км. Масса коры составляет 0,8% общей массы Земли, а ее плотность изменяется в пределах 2,7 — 2,9 г/см³. Кора сложена твердыми горными породами.

Ниже, до глубины 2900 км, располагается мантия Земли. Мантия Земли разделяется на верхнюю до глубины 950 км и нижнюю до 2900 км, характеризуется более однородным строением и непрерывным (по мере углубления) возрастанием плотности вещества от 3,5 до 5,6 г/см³, а также повышением температуры. На долю мантии приходится 41% массы Земли.

В пределах верхней мантии Земли, не превышающей глубину 410 км, обнаружен слой, характеризующийся своеобразным состоянием вещества, менее вязким и более пластичным, чем выше- и нижележащие слои Земли. Этот слои менее плотных "размягченных" горных пород, называемый астеносферой, рассматривается как слой относительно подвижного состояния вещества, что обусловлено его частичным плавлением.

Астеносфера (от греч. asthenes — слабый и сфера), слой пониженной твердости, прочности и вязкости в верхней мантии Земли. Расположен на глубинах около 100 км под континентами и около 50 км под дном океана; нижняя его граница находится на глубинах 250 — 350 км. Не исключена прерывистость слоя. Предполагается, что в пределах астеносферы, в связи с низким пределом текучести, происходит медленное перетекание масс в горизонтальном направлении под влиянием неравномерной нагрузки со стороны земной коры. Наличие астеносферы объясняется высоким геотермическим градиентом, высокой температурой вещества астеносферы, близкой к температуре плавления, и процессами релаксации. В пределах астеносферы лежат обычно очаги питания вулканов и осуществляется перемещение подкорковых масс, которые сопровождаются изменением формы залегания, объема, внутренней структуры и взаимного расположения тел горных пород. Эти изменения происходят под действием глубинных сил Земли, порождающие в земной коре условия местного направленного или всестороннего растяжения, сжатия или сдвига, так называемые тектонические процессы.

Земная кора и часть верхней мантии, расположенной выше астеносферы, образуют единый жесткий слой, называемый литосферой. Литосфера (греч. litos — камень) — это внешняя твердая оболочка земного шара, состоящая из двух слоев: верхнего из осадочных пород с гранитом и нижнего — базальта. Она имеет сложное строение и меняется как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях.. Горные породы, слагающие литосферу, в одних местах залегают горизонтально, а в других собраны в складки, разбиты глубокими трещинами, и соседние блоки часто смещены друг относительно друга. Системы трещин нередко служат путями проникновения из глубин в литосферу магматических расплавов и рудоносных растворов. Литосфера по существу является своеобразной геосферой, отделенной от остальной части мантии активным поясом астеносферы.

Земная кора имеет среднюю толщину (мощность) 33 км и состоит из твердых каменных масс (минералов и горных пород). По своему составу и мощности она неодинакова в различных ее частях. Раздел между корой и ниже расположенной мантией Земли был установлен югославским ученым А. Мохоровичем и назван по его имени (раздел Мохоровича). Ниже этого раздела (границы) плотность вещества увеличивается до 3,3 г/см³.

Ядро Земли располагается в центральной части планеты на глубинах более 2900 км. Его радиус составляет около 3500 км, а плотность — около 12,3 г/см³,. а температура — порядка 4000—5000°С.

Кроме отмеченных выше оболочек земли, закономерно сменяющих друг друга от верхних границ атмосферы к центру Земли, выделяется биосфера, которую также называют сферой жизни.

Все геологически обозримое время жизнь на Земле развивалась как взаимосвязанная совокупность организмов, обеспечивающая непрерывный поток элементов в биогенном обмене веществ на поверхности нашей планеты. Высшим уровнем организации жизни на нашей планете является биосферный.

Биосферой (греч. bios — жизнь, sphaira — шар) называют ту часть земного шара, в пределах которой существует жизнь, представляющую собой оболочку Земли, состоящую из атмосферы, гидросферы и верхней части литосферы,, которые взаимно связаны сложными биохимическими циклами миграции вещества и энергии. Верхний предел жизни биосферы ограничен интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей; нижний — высокой температурой земных недр (свыше 100⁰С). Крайних пределов ее достигают только низшие организмы — бактерии. В.И. Вернадский, создатель современного учения о биосфере, подчеркивал, что биосфера включает в себя собственно "живую пленку" Земли (сумму населяющих Землю в каждый данный момент живых организмов, "живое вещество" планеты) и область "былых сфер", очерченную распределением на Земле биогенных осадочных пород. Таким образом, биосфера — это специфическим образом организованное единство всего живого и минеральных элементов. Взаимодействие между ними проявляется в потоках энергии и вещества за счет энергии солнечного излучения. Биосфера является самой крупной (глобальной) экосистемой Земли — областью системного взаимодействия живого и косного вещества на планете. По определению В.И. Вернадского, "пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни".