Верхний слой Земли, дающий жизнь обитателям планеты, - всего лишь тоненькая оболочка, покрывающая многокилометровые внутренние пласты. О скрытом строении планеты известно немногим больше, чем о космическом пространстве. Самая глубокая Кольская скважина, пробуренная в земной коре для изучения ее слоев, имеет глубину 11 тысяч метров, но это всего лишь четырехсотая часть расстояния до центра земного шара. Получить представление о происходящих внутри процессах и создать модель устройства Земли может лишь сейсмический анализ.

Внутренние и внешние слои Земли

Строение планеты Земля - это неоднородные слои внутренних и внешних оболочек, которые отличаются по составу и выполняемой роли, но тесно связаны между собой. Внутри земного шара расположены такие концентрические зоны:

• Ядро - радиусом 3500 км.
• Мантия - примерно 2900 км.
• Земная кора - в среднем 50 км.

Внешние слои земли составляют газовую оболочку, которую называют атмосферой.

Центр планеты

Центральная геосфера Земли - это ее ядро. Если поставить вопрос о том, какой слой Земли изучен практически меньше всех, то ответом будет - ядро. Точные данные о его составе, структуре и температуре получить не представляется возможным. Все сведения, которые публикуются в научных трудах, достигнуты путем геофизических, геохимических методов и математических расчетов и представлены широкой публике с оговоркой «предположительно». Как показывают результаты анализа сейсмических волн, земное ядро состоит из двух частей: внутренней и внешней. Внутреннее ядро - наиболее неизученная часть Земли, так как сейсмические волны не достигают его пределов. Внешнее ядро представляет собой массу из раскаленного железа и никеля, с температурой около 5 тысяч градусов, которая постоянно находится в движении и является проводником электричества. Именно с такими его свойствами связывают происхождение магнитного поля Земли. Состав внутреннего ядра, по мнению ученых, более разнообразен и дополнен еще и более легкими элементами - серой, кремнием, возможно, и кислородом.

Мантия

Геосферу планеты, которая соединяет центральный и верхний слои Земли, называют мантией. Именно этот слой составляет около 70 % массы земного шара. Нижняя часть магмы - это оболочка ядра, его внешняя граница. Сейсмический анализ показывает здесь резкий скачок в плотности и скорости продольных волн, что говорит о вещественном изменении состава породы. Состав магмы - смесь тяжелых металлов, в которых преобладают магний и железо. Верхняя часть слоя, или астеносфера, представляет собой подвижную, пластичную, мягкую массу с высокой температурой. Именно это вещество пробивается через земную кору и выплескивается на поверхность в процессе извержения вулканов.

Толщина слоя магмы в мантии от 200 до 250 километров, температура - около 2000 о С. От нижнего шара земной коры мантию отделяет слой Мохо, или граница Мохоровичича, сербского ученого, который определил резкое изменение скорости сейсмических волн в этой части мантии.

Жесткая оболочка

Как называется слой Земли, который является самым твердым? Это - литосфера, оболочка, которая связывает мантию и земную кору, находится она над астеносферой, и зачищает поверхностный слой от ее горячего влияния. Основная часть литосферы входит в состав мантии: из всей толщины от 79 до 250 км, на земную кору приходится 5-70 км, в зависимости от места расположения. Литосфера неоднородна, она разделена на литосферные плиты, которые находятся в постоянном медленном движении, то расходясь, то приближаясь друг к другу. Такие колебания литосферных плит называют тектоническим движением, именно быстрые их толчки вызывают землетрясения, расколы земной коры, выплескивание магмы на поверхность. Перемещение литосферных плит ведет к образованию желобов или возвышенностей, застывшая магма образует горные хребты. Плиты не имеют постоянных границ, они соединяются и разделяются. Территории поверхности Земли, над разломами тектонических плит - это места повышенной сейсмической активности, где чаще, чем в других происходят землетрясения, извержения вулканов, образуются полезные ископаемые. На данное время зафиксировано 13 литосферных плит, самые большие из них: Американская, Африканская, Антарктическая, Тихоокеанская, Индо-Австралийская и Евроазиатская.

Земная кора

По сравнению с другими слоями, земная кора - самый тонкий и хрупкий пласт из всей земной поверхности. Слой, в котором живут организмы, который наиболее других насыщен химическими веществами и микроэлементами, составляет всего 5 % общей массы планеты. Земная кора на планете Земля имеет две разновидности: континентальная или материковая и океаническая. Материковая кора более твердая, состоит из трех пластов: базальтового, гранитного и осадочного. Океаническое дно составляют базальтовый (основной) и осадочный слои.

• Базальтовые породы - это магматические окаменения, самые плотные из пластов земной поверхности.
• Гранитный слой - отсутствует под океанами, на суше может приближаться к толщине в несколько десятков километров гранитных, кристаллических и других подобных пород.
• Осадочный пласт образовался в процессе разрушения горных пород. В нем местами содержатся залежи полезных ископаемых органического происхождения: каменный уголь, поваренная соль, газ нефть, известняк, мел, соли калия и другие.

Гидросфера

Характеризуя слои поверхности Земли нельзя не упомянуть о жизненно важной водяной оболочке планеты, или гидросфере. Водный баланс на планете поддерживают океанические воды (основная водяная масса), подземные воды, ледники, материковые воды рек, озер и других водоемов. 97 % всей гидросферы приходится на соленую воду морей и океанов, и лишь 3 % - пресная питьевая вода, из которой основная масса находится в ледниках. Ученые предполагают, что количество воды на поверхности со временем будет увеличиваться за счет глубинных шаров. Гидросферные массы находятся в постоянном кругообороте, переходят из одного состояния в другое и тесно взаимодействуют с литосферой и атмосферой. Гидросфера оказывает большое влияние на все земные процессы, развитие и жизнедеятельность биосферы. Именно водяная оболочка стала средой для зарождения жизни на планете.

Почва

Самый тонкий плодородный слой Земли под названием почва, или грунт, вместе с водяной оболочкой имеет самую большую значимость для существования растений, животных и человека. Возник этот шар на поверхности в результате размывания горных пород, под действием органических процессов разложения. Перерабатывая остатки жизнедеятельности, миллионы микроорганизмов создали слой перегноя - самый благоприятный для посевов всевозможных наземных растений. Один из важных показателей высокого качества почвы - плодородие. Самыми плодородными считаются почвы с равным содержанием песка, глины и гумуса, или суглинки. Глинистые, каменистые и песчаные почвы относятся к наименее пригодным для земледелия.

Тропосфера

Воздушная оболочка Земли вращается вместе с планетой и неразрывно связана со всеми процессами, происходящими в земных пластах. Нижняя часть атмосферы через поры проникает глубоко в тело земной коры, верхняя постепенно соединяется с космосом.

Слои атмосферы Земли неоднородны по своему составу, плотности и температуре.

На расстоянии 10 - 18 км от земной коры простирается тропосфера. Эта часть атмосферы нагревается от земной коры и воды, поэтому с высотой становится все холоднее. Понижение температуры в тропосфере происходит приблизительно на полградуса каждые 100 метров, и в наивысших точках достигает от -55 до -70 градусов. Эта часть воздушного пространства занимает самую значительную долю - до 80 %. Именно здесь формируется погода, собираются бури, облака, формируются осадки и ветры.

Высокие слои

• Стратосфера - озоновый слой планеты, который поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца, не давая ему погубить все живое. Воздух в стратосфере разрежен. Озон сохраняет стабильную температуру в этой части атмосферы от - 50 до 55 о С. В стратосфере незначительная часть влаги, поэтому облака и осадки для нее не характерны, в отличие от значительных по скорости воздушных течений.
• Мезосфера, термосфера, ионосфера - воздушные слои Земли над стратосферой, в которых наблюдается снижение плотности и температуры атмосферы. Слой ионосферы - место возникновения свечения заряженных газовых частиц, которые именуют полярным сиянием.
• Экзосфера - сфера рассеивания газовых частиц, размытая граница с космосом.

Существует пять основных слоев Земли: кора, верхняя мантия, нижняя мантия, жидкое внешнее ядро и твердое внутреннее ядро. Кора - это самый тонкий внешний слой Земли, на котором располагаются континенты. За ним следует мантия - самый толстый слой нашей планеты, который делится на два слоя. Ядро также разделяется на два слоя - жидкое внешнее ядро и твердое сферическое внутреннее ядро. Существует несколько способов создать модель слоев Земли. Самые простые и распространенные варианты - трехмерная модель из ваяльной глины, пластилина либо теста для лепки или плоское изображение на бумаге.

Что вам понадобится

Модель из теста для лепки

• 2 стакана муки
• 1 стакан крупной морской соли
• 4 чайные ложки виннокислого калия
• 2 столовые ложки растительного масла
• 2 стакана воды
• Кастрюля
• Деревянная ложка
• Пищевые красители: желтый, оранжевый, красный, коричневый, зеленый и голубой (если у вас нет какого-либо цвета, используйте те, что есть)
• Леска или зубная нить

Бумажная модель

• 5 листов плотной бумаги или тонкого картона (коричневый, оранжевый, красный, голубой и белый)
• Циркуль или трафарет с кругами 5 различных диаметров
• Клей-карандаш
• Ножницы
• Большой лист картона

Модель из пенопласта

• Большой пенопластовый шар (диаметром 13–18 см)
• Карандаш
• Линейка
• Длинный зазубренный нож
• Акриловые краски (зеленая, голубая, желтая, красная, оранжевая и коричневая)
• Кисточка
• 4 зубочистки
• Скотч
• Маленькие полоски бумаги

Шаги

Модель из теста

Для изготовления трехмерной модели потребуется купить ваяльную глину или пластилин либо приготовить тесто для лепки. В любом случае нужно семь цветов: два оттенка желтого, оранжевый, красный, коричневый, зеленый и голубой. Готовить тесто своими руками рекомендуется под присмотром родителей.

Приготовьте тесто для лепки. Если вы купили ваяльную глину или пластилин, пропустите этот шаг. Смешайте все ингредиенты (мука, соль, виннокислый калий, масло и вода) до однородной массы, без комков. Затем переложите смесь в кастрюлю и нагревайте на слабом огне, постоянно помешивая. В процессе нагрева тесто загустеет. Когда тесто начнет отставать от стенок кастрюли, снимите кастрюлю с конфорки и дайте остыть до комнатной температуры.

• Остывшее тесто необходимо замесить в течение 1–2 минут.
• Данный шаг рекомендуется выполнять под присмотром родителей.
• Крупные кристаллы соли будут по-прежнему заметны в тесте - это нормально.

1. Разделите тесто на семь шариков разного размера и добавьте красители. Сначала сделайте два небольших шарика размером с мячик для гольфа. Далее сделайте два шарика среднего размера и три крупных шарика. Используйте несколько капель пищевого красителя для каждого шарика в соответствии со следующим списком. Вымесите каждый кусок теста для равномерного распределения цвета.

   • два маленьких шарика: зеленый и красный;
   • два средних шарика: оранжевый и коричневый;
   • три крупных шарика: два оттенка желтого и голубой.

2. Заверните красный шарик в оранжевое тесто. Вы будете создавать модель Земли от внутреннего слоя к внешним слоям. Красный шарик будет представлять внутреннее ядро. Оранжевое тесто - это внешнее ядро. Слегка сплющите оранжевый шарик, чтобы получилось обернуть тестом красный шарик.

   • Вся модель должна быть сферической, чтобы походить на форму Земли.

3. Заверните получившуюся сферу в два желтых слоя. Следующий слой - это мантия, которой соответствует желтое тесто. Мантия является наиболее широким слоем планеты Земля, поэтому заверните внутреннее ядро в два толстых слоя желтого теста разных оттенков.

   • Раскатайте тесто необходимой толщины и оберните вокруг шарика, аккуратно соединив со всех сторон, чтобы получить единый слой.

4. Далее раскатайте и оберните вокруг модели коричневый слой. Коричневое тесто будет изображать земную кору, самый тонкий слой планеты. Раскатайте коричневое тесто, чтобы получить тонкий слой, а затем оберните вокруг шарика аналогично предшествующим слоям.

5. Добавьте мировой океан и континенты. Заверните земной шар в тонкий слой голубого теста. Это последний слой нашей модели. Океан и континенты являются частью коры, поэтому их не следует рассматривать как отдельные слои.

   • Наконец, придайте зеленому тесту примерную форму континентов. Прижмите их к океану, расположив так, как на глобусе.

6. Разрежьте шар пополам зубной нитью. Поместите шар на стол и натяните нить над центральной частью сферы. Представьте на модели воображаемый экватор и держите нить над этим местом. Разрежьте шар нитью пополам.

   • На двух половинках будет виден четкий поперечный разрез слоев Земли.

7. Обозначьте каждый слой. Сделайте небольшие флажки для каждого слоя. Оберните полоску бумаги вокруг зубочистки и зафиксируйте скотчем. Сделайте пять флажков: кора, верхняя мантия, нижняя мантия, внешнее ядро и внутреннее ядро. Вставьте каждый флажок в соответствующий слой.

   • Теперь у вас есть две половинки Земли, поэтому можно использовать половинку с флажками для демонстрации слоев планеты, а вторую с океаном и континентами - как вид сверху.

8. Соберите интересные факты для каждого слоя. Найдите сведения о составе и толщине каждого слоя. Укажите информацию о плотности и присутствующих температурах. Сделайте краткий отчет или инфографику, чтобы дополнить трехмерную модель необходимыми пояснениями.

   Бумажная модель

   Модель из пенопласта

   1. Подготовьте необходимые материалы. В данной модели используется сфера из пенопласта в виде Земли, четвертая часть которой вырезана, чтобы можно было рассмотреть внутреннее устройство планеты. Разрез следует выполнять под присмотром родителей.

      • Все материалы и принадлежности можно найти дома или в магазине товаров для творчества.

   2. Прочертите круги вдоль горизонтального и вертикального центра шара из пенопласта. Нужно вырезать примерно четверть пенопластового шара. В этом вам помогут круги, разделяющие шар на горизонтальную и вертикальную половины. Идеальная точность не обязательна, но старайтесь придерживаться центра.

      • Удерживайте линейку в центральной части.
      • Удерживайте карандаш на месте над линейкой.
      • Попросите друга поворачивать шар по горизонтали, пока вы будете держать карандаш и следить за тем, чтобы линия проходила по центру.
      • Прочертив полный круг, повторите процедуру по вертикали.
      • В результате вы получите две линии, которые делят шар на четыре равные части.

   3. Вырежьте четверть шара. Две пересекающиеся линии будут разделять шар на четыре части. Вам необходимо вырезать одну четверть с помощью ножа. Настоятельно рекомендуем выполнять это действие под присмотром родителей.

      • Расположите шар таким образом, чтобы одна из линий была направлена точно вверх.
      • Поместите нож поверх линии и аккуратно разрезайте возвратно-поступательными движениями, пока не достигнете центра шара (горизонтальная линия).
      • Переверните шар так, чтобы теперь вверх была направлена горизонтальная линия.
      • Аккуратно разрезайте, пока не достигнете центра шара.
      • Осторожно пошевелите вырезанную четверть, чтобы она отделилась от пенопластового шара.

Как часто в поисках ответов на свои вопросы, о том, как устроен мир, мы смотрим вверх на небо, солнце, звезды, заглядываем далеко-далеко за сотни световых лет в поисках новых галактик. А ведь, если посмотреть под ноги, то под ногами существует целый подземный мир из которого состоит наша планета - Земля!

Недра Земли это тот самый загадочный мир под ногами, подземный организм нашей Земли, на которой мы живем, строим дома, прокладываем дороги, мосты и многие тысячи лет осваиваем территории родной планеты.

Этот мир - тайные глубины недр Земли!

Строение Земли

Наша планета относится к планетам земной группы, и так же, как и другие планеты, состоит из слоёв. Поверхность Земли состоит из твердой оболочки земной коры, глубже находится крайне вязкая мантия, а в центре расположено металлическое ядро, которое состоит из двух частей, внешняя - жидкая, внутренняя - твердая.

Интересно, многие объекты Вселенной настолько хорошо изучены, что о них знает каждый школьник, в космос на далекие сотни тысяч километров отправляются космические аппараты, но в самые глубинные недра нашей планеты по прежнему забраться остается непосильной задачей, поэтому то что находится под поверхностью Земли по прежнему остается большой загадкой.

Наш дом

Планета, на которой мы живём, используется нами абсолютно во всех сферах нашей жизнедеятельности: мы строим не ней свои города и жилища; употребляем в пищу плоды растений, растущих на ней; используем в своих целях природные ресурсы, добываемые из её недр. Земля - это источник всех благ, доступных нам, наш родной дом. Но мало кто знает, что собой представляет строение Земли, в чём его особенности и чем оно интересно. Для людей, специально интересующихся данным вопросом, написана эта статья. Кто-то, прочитав её, освежит в памяти уже имеющиеся знания. А кто-то, возможно, узнает то, о чём не имел ни малейшего представления. Но прежде чем перейти к разговору о том, что характеризует внутренние строение Земли, стоит немного сказать и о самой планете.

Вкратце о планете Земля

Земля - третья от Солнца планета (перед ней находится Венера, за ней - Марс). Расстояние от Солнца - около 150 млн. км. Относится к группе планет, называемой "земной группой" (также к ней относят Меркурий, Венеру и Марс). Её масса составляет 5,98*10 27 , а объём равен 1,083*10 27 см³. Скорость движения по орбите равна 29,77 км/с. Полный оборот вокруг Солнца Земля совершает за 365,26 суток, а полный оборот вокруг собственной оси - за 23 часа 56 минут. На основании научных данных учёные сделали вывод, что возраст Земли приблизительно 4,5 миллиарда лет. Планета имеет форму шара, но очертания её иногда меняются вследствие неизбежных внутренних динамических процессов. Химический состав подобен составу остальных планет из земной группы - в нём преобладают кислород, железо, кремний, никель и магний.

Строение Земли

Земля состоит из нескольких составляющих - это ядро, мантия и земная кора. Обо всём понемногу.

Земная кора

Это верхний слой Земли. Именно его активно использует человек. И изучен данный слой лучше всех. В нём находятся залежи горных пород и минералов. Состоит он из трёх слоёв. Первый - осадочный. Представлен более мягкими горными породами, образовавшимися в результате разрушения твёрдых, отложениями остатков растений и животных, осаждениями различных веществ на дне мирового океана. Следующий слой - гранитный. Он образован из застывшей магмы (расплавленного вещества земных глубин, заполняющего трещины в коре) в условиях давления и высоких температур. Также этот слой содержит разные минералы: алюминий, кальций, натрий, калий. Как правило, данный слой отсутствует под океанами. После гранитного слоя идёт базальтовый, состоящий в основном из базальта (горной породы глубинного происхождения). В этом слое больше кальция, магния и железа. Данные три слоя содержат в себе все полезные ископаемые, которые использует человек. Толщина земной коры колеблется от 5 км (под океанами) до 75 км (под материками). Кора Земли составляет примерно 1% от общего её объёма.

Мантия

Находится под корой и окружает ядро. Составляет 83% от общего объёма планеты. Разделяется мантия на верхнюю (на глубине 800-900 км) и нижнюю (на глубине 2900 км) части. Из верхней части образуется магма, о которой мы упоминали выше. Состоит мантия из плотных силикатных пород, в которых содержатся кислород, магний и кремний. Также на основе сейсмологических данных, учёные пришли к заключению, что в основе мантии существует попеременно прерывающийся слой, состоящий из гигантских континентов. А они, в свою очередь, могли сформироваться в результате смешивания пород самой мантии с веществом ядра. Но ещё одним вариантом является то, что эти области могут представлять дно древних океанов. Нот это уже детали. Далее геологическое строение Земли продолжается ядром.

Ядро

Образование ядра объясняют тем, что в ранний исторический период Земли вещества с наибольшей плотностью (железо и никель) осели в центр и образовали ядро. Оно является наиболее плотной частью, представляющей строение Земли. Делится на расплавленное внешнее ядро (толщиной примерно 2200 км) и твёрдое внутреннее (диаметром примерно 2500 км). Составляет 16% от всего объёма Земли и 32% от всей её массы. Его радиус равен 3500 км. То, что происходит внутри ядра, мало поддаётся представлению - здесь температура свыше 3000°С и колоссальное давление.

Конвекция

Тепло, которое было накоплено за время образования Земли, и по сей день выделяется из её глубин по мере того, как охлаждается ядро и распадаются радиоактивные элементы. Не выходит оно на поверхность лишь благодаря тому, что есть мантия, породы которой имеют прекрасную теплоизоляцию. Но это тепло приводит в движение само вещество мантии - сначала раскалённые породы поднимаются вверх от ядра, а затем, охлаждаясь ею, снова возвращаются. Этот процесс называется конвекцией. Её результатом являются извержения вулканов и землетрясения.

Магнитное поле

Расплавленное железо, находящееся во внешнем ядре, обладает циркуляцией, которая создаёт электрические токи, порождающие магнитное поле Земли. Оно распространяется в космические дали и создаёт вокруг Земли магнитную оболочку, которая отражает потоки солнечного ветра (заряженных частиц, выбрасываемых Солнцем) и защищает живые существа от смертельных излучений.

Откуда данные

Вся информация получается с помощью различных геофизических методов. На поверхности Земли сейсмологами (учёными, изучающими колебания Земли) устанавливаются сейсмологические станции, где регистрируются любые колебания земной коры. Наблюдая за активностью сейсмических волн в разных точках Земли, мощнейшие компьютеры воспроизводят картину того, что происходит в глубинах планеты аналогично тому, как рентген ”просвечивает” тело человека.

В заключение

Мы лишь немного поговорили о том, каково строение Земли. На самом деле изучать данный вопрос можно очень долго, т.к. он полон нюансов и особенностей. Для этой цели и существуют сейсмологи. Остальным же достаточно иметь о её строении общую информацию. Но ни в коем случае нельзя забывать о том, что планета Земля - это наш дом, без которого не было бы и нас. И относиться к ней нужно с любовью, уважением и заботой.

Определение 2

Гидросфера – водная оболочка поверхности планеты, состоящая из всех водоемов, которые существуют на Земле.

Толщина этой водной оболочки на разных участках различна. Средняя глубина составляет $3,8$ км, а максимальная – $11$ км. Гидросфера является мощной геологической силой, которая осуществляет круговорот, как воды, так и других веществ.

Еще одна новая оболочка возникает с появлением жизни на Земле – это биосфера . Термин был введен Э. Зюссом ($1875$).

Определение 3

Биосфера – это та часть оболочек Земли, в которых живут различные организмы.

Границы этой оболочки связаны с наличием условий, необходимых для нормальной жизнедеятельности, поэтому её верхняя часть ограничивается интенсивностью ультрафиолетового излучения, а нижняя – температурой до $100$ градусов.

Замечание 3

Биосфера считается высшей экосистемой Земли, потому что представляет собой совокупность всех биогеоценозов.

Появление человека на Земле привело к возникновению антропогенных факторов, которые с развитием цивилизации усиливались и привели к возникновению специфической оболочки – ноосферы . Впервые этот термин был введен Э. Леруа ($1870-1954$) и Т.Я. де Шарденом ($1881-1955$).

Ноосфера является высшей стадией эволюции биосферы, и тесно связана с развитием человеческого общества. Это сфера взаимодействия общества и природы. В границах этого взаимодействия определяющим фактором становится разумная человеческая деятельность.

Замечание 4

Ноосфера представляет собой часть биосферы , развитие которой направляется разумом человека.