Dünyanın Yapısı - Structure of Earth

Dünyanın Yapısı

Yerin iç yapısı , katı Earth yapısı , ya da sadece Earth yapısı bölen eş merkezli küresel katlara atıfta bulunmaktadır Katı toprak dışında, diğer bir deyişle dünya atmosferinin ve hidrosferde . Dış silikat katı bir kabuk , oldukça viskoz bir astenosfer ve katı manto , akışı Dünya'nın manyetik alanını oluşturan sıvı bir dış çekirdek ve katı bir iç çekirdekten oluşur .

İç yapısının bilimsel anlayış Dünya gözlemlerine dayanır topografya ve batimetri , gözlemleri kaya içinde çıkıntısı ile daha derinliklerinden yüzeyine getirilen numuneler volkan veya volkanik aktivite analizinde sismik dalgalar Dünya geçmesine, ölçümlerinden Dünya'nın yerçekimi ve manyetik alanları ve Dünya'nın derin içinin karakteristik basınç ve sıcaklıklarında kristal katılarla deneyler.

Tanımlar

Ön referans Dünya modeline (PREM) göre Dünya'nın radyal yoğunluk dağılımı.
Ön referans Dünya modeline (PREM) göre Dünya'nın yerçekimi . Dünya'nın iç kısmı için sabit ve doğrusal yoğunluk kullanan yaklaşımlarla karşılaştırma.
Deprem dalgaları ile Dünya'nın içini haritalamak .
Dünya'nın içinin şematik görünümü. 1. kıtasal kabuk – 2. okyanus kabuğu – 3. üst manto – 4. alt manto – 5. dış çekirdek – 6. iç çekirdek – A: Mohorovičić süreksizliği – B: Gutenberg süreksizliği – C: Lehmann–Bullen süreksizliği .

Dünyanın yapısı iki şekilde tanımlanabilir: reoloji gibi mekanik özellikler veya kimyasal olarak. Mekanik olarak litosfer , astenosfer , mezosferik manto , dış çekirdek ve iç çekirdeğe ayrılabilir . Kimyasal olarak Dünya, kabuk, üst manto, alt manto, dış çekirdek ve iç çekirdeğe ayrılabilir. Dünya'nın jeolojik bileşen katmanları, yüzeyin aşağıdaki derinliklerindedir:

Derinlik (km) kimyasal tabaka Derinlik (km) mekanik katman Derinlik (km) PREM Derinlik (km) Genel katman
0–35 Kabuk 0–80 * Litosfer 0-10 0–80 * … Üst kabuk Litosfer 0–35 Kabuk
10–20 … Alt kabuk
20–80 … KAPAK
35-670 üst manto … KAPAK 35 -80* litosferik manto
80–220 astenosfer - 80–220 ? astenosfer 80–220 astenosfer
35-670 220–2.890 mezosferik manto - 220–410 ? ? 220-400 ?
400–600 ... Geçiş bölgesi 400–670 Geçiş bölgesi
35-670 ... Geçiş bölgesi
35-670 600–670 ... Geçiş bölgesi
670–2.890 Alt manto 220–2.890 mezosferik manto 670-770 Alt manto … En üstte 670–2.890 Alt manto
770–2.740 … Orta-alt
2.740–2.890 ... D″ katmanı
2.890-5.150 Dış çekirdek 2.890-5.150 Dış çekirdek 2.890-5.150 Dış çekirdek 2.890-5.150 Dış çekirdek
5.150-6.370 İç çekirdek 5.150-6.370 İç çekirdek 5.150-6.370 İç çekirdek 5.150-6.370 İç çekirdek
*  Derinlik yerel olarak 5 ile 200 km arasında değişmektedir.

  Derinlik yerel olarak 5 ile 70 km arasında değişmektedir.

Dünyanın katmanlaşması, depremler tarafından yaratılan kırılan ve yansıyan sismik dalgaların seyahat süresi kullanılarak dolaylı olarak çıkarılmıştır. Çekirdek, kayma dalgalarının içinden geçmesine izin vermezken, hareket hızı ( sismik hız ) diğer katmanlarda farklıdır. Farklı katmanlar arasındaki sismik hızdaki değişiklikler, bir prizmadan geçerken ışığın bükülmesi gibi, Snell yasası nedeniyle kırılmaya neden olur . Benzer şekilde, yansımalara sismik hızdaki büyük bir artış neden olur ve aynadan yansıyan ışığa benzer.

Kabuk

Yer kabuğunun derinliği 5-70 km (3,1-43,5 mil) arasında değişen ve en dış tabakadır. İnce parçalardır okyanus kabuk (5-10 km) okyanus havzalarında altında yatan ve yoğun (oluşur, mafik ), demir, magnezyum silikat volkanik kaya gibi, bazalt . Daha kalın olan kabuk, daha az yoğun olan ve granit gibi ( felsik ) sodyum potasyum alüminyum silikat kayalarından oluşan kıtasal kabuktur . Yerkabuğundaki kayaçlar iki ana kategoriye ayrılır - sial ve sima (Suess, 1831–1914). Sima'nın Conrad süreksizliğinin (ikinci dereceden bir süreksizlik) yaklaşık 11 km altında başladığı tahmin edilmektedir . En üstteki manto, kabukla birlikte litosferi oluşturur . Kabuk-manto sınırı, fiziksel olarak farklı iki olay olarak gerçekleşir. Birincisi, en yaygın olarak Mohorovičić süreksizliği veya Moho olarak bilinen sismik hızda bir süreksizlik vardır . Moho'nun nedeninin, plajiyoklaz feldispat içeren kayalardan (yukarıda) feldspat içermeyen kayalara (altta) kaya bileşimindeki bir değişiklik olduğu düşünülmektedir . İkinci olarak, okyanus bir kabuk, bir orada kimyasal arasındaki süreksizlik ultramafik kümülatlardan ve tektonize harzburjitler edilmiş Okyanus kabuğunun derin kısımlarından gözlenmiştir, üzerlemiş kıtasal kabuk üzerine gibi korunmuş ofiyolit dizileri .

Şimdi Dünya'nın kabuğunu oluşturan birçok kaya, 100 milyon (1 × 10 8 ) yıldan daha kısa bir süre önce oluşmuş ; bununla birlikte, bilinen en eski mineral taneleri yaklaşık 4,4 milyar (4.4 × 10 9 ) yaşındadır ve bu, Dünya'nın en az 4.4 milyar yıldır katı bir kabuğa sahip olduğunu gösterir.

Örtü

Moho'nun konumunu gösteren dünya haritası .

Dünya'nın mantosu 2.890 km derinliğe kadar uzanır ve onu gezegenin en kalın tabakası yapar. Manto, bir geçiş bölgesi ile ayrılan üst ve alt mantoya bölünmüştür . Mantonun çekirdek-manto sınırına yakın en alt kısmı D″ (D-çift-asal) tabakası olarak bilinir. Basınç manto altındaki ≈140 G Pa (1.4 M, atm ). Manto, üstteki kabuğa göre demir ve magnezyum açısından daha zengin silikat kayalarından oluşur . Katı olmasına rağmen, mantonun aşırı sıcak silikat malzemesi çok uzun zaman dilimlerinde akabilir . Mantonun konveksiyonu , kabuktaki tektonik plakaların hareketini yönlendirir . Isı kaynağı sürücüler bu hareket uranyum, radyoaktif bozunma yenilenen gezegenin oluşumu arta kalan ilkel ısı toryum ve potasyum yerkabuğunun ve manto.

Mantoda daha derinlerde artan basınç nedeniyle, manto içindeki kimyasal değişiklikler de önemli olsa da, alt kısım daha az kolay akar. Mantonun viskozitesi, derinlikle birlikte artan 10 21 ile 10 24 Pa·s arasında değişir . Karşılaştırıldığında, suyun viskozitesi yaklaşık 10 −3 Pa·s ve ziftin viskozitesi 10 7 Pa·s'dir.

Çekirdek

Dünya'nın dış çekirdeği, yaklaşık 2.400 km (1.500 mil) kalınlığında ve Dünya'nın katı iç çekirdeğinin üzerinde ve mantosunun altında yer alan çoğunlukla demir ve nikelden oluşan bir sıvı tabakasıdır . Dış sınırı, Dünya yüzeyinin 2.890 km (1.800 mi) altındadır. İç çekirdek ve dış çekirdek arasındaki geçiş, Dünya yüzeyinin yaklaşık 5.150 km (3.200 mi) altında bulunur. Dünyanın iç çekirdeği, Dünya gezegeninin en içteki jeolojik katmanıdır . Öncelikle bir olduğunu katı top bir ile yarıçap % 20 hakkındadır 1,220 yaklaşık km (760 mil) ait Dünya'nın yarıçapı veya% 70 Ay 'ın yarıçap.

Dünyanın ortalama yoğunluğu 5,515  g / cc 3. . Çünkü yüzey malzemesinin ortalama yoğunluğu sadece3.0 gr / cm ' 3 , malzemelerin Dünya çekirdek içinde mevcut olduğu daha yoğun sonucuna gerekir. Bu sonuç, 1770'lerde gerçekleştirilen Schiehallion deneyinden beri bilinmektedir . Charles Hutton , 1778 raporunda, Dünya'nın ortalama yoğunluğunun , yüzey kayalarının yoğunluğu kadar olması gerektiği sonucuna vardı ve Dünya'nın iç kısmının metalik olması gerektiği sonucuna vardı. Hutton, bu metalik kısmın Dünya çapının yaklaşık %65'ini kapladığını tahmin etti. Hutton'ın Dünya'nın ortalama yoğunluğuna ilişkin tahmini hala yaklaşık %20 çok düşüktü.4.5 g / cm ' 3 . Henry Cavendish , 1798'deki burulma dengesi deneyinde bir değer buldu.5.45 g / cc 3 Modern değerin% 1 içinde,. Sismik ölçümler, çekirdeğin ≈1.220 km yarıçaplı "katı" bir iç çekirdek ve bunun ötesinde ≈ 3.400 km yarıçapa kadar uzanan sıvı bir dış çekirdek olmak üzere iki kısma ayrıldığını göstermektedir . Yoğunluklarıdır 9.900 ve 12.200 kg / arasında 3 dış çekirdek ve 12,600-13,000 kg / 3 iç çekirdekte.

İç çekirdek 1936'da Inge Lehmann tarafından keşfedildi ve genellikle esas olarak demir ve bir miktar nikelden oluştuğuna inanılıyor . Bu katman, kesme dalgalarını (enine sismik dalgalar) iletebildiği için katı olmalıdır. Deneysel kanıtlar zaman zaman çekirdeğin mevcut kristal modelleriyle tutarsız olmuştur. Diğer deneysel çalışmalar, yüksek basınç altında bir tutarsızlık göstermektedir: çekirdek basınçlarında elmas örs (statik) çalışmaları, şok lazer (dinamik) çalışmalarından yaklaşık 2000 K daha düşük erime sıcaklıkları verir. Lazer çalışmaları plazma oluşturur ve sonuçlar, iç çekirdek koşullarının kısıtlanmasının, iç çekirdeğin katı mı yoksa katı yoğunluğuna sahip bir plazma mı olduğuna bağlı olacağını düşündürür. Bu aktif bir araştırma alanıdır.

Yaklaşık 4,6 milyar yıl önce Dünya'nın oluşumunun ilk aşamalarında, erime, gezegensel farklılaşma adı verilen bir süreçte (ayrıca bakınız demir felaketi ) daha yoğun maddelerin merkeze doğru batmasına neden olurken, daha az yoğun malzemeler kabuğa göç edecekti . Bu nedenle çekirdeğin büyük ölçüde demirden (%80), nikel ve bir veya daha fazla hafif elementten oluştuğuna inanılırken , kurşun ve uranyum gibi diğer yoğun elementler ya önemli olamayacak kadar nadirdir ya da daha hafif elementlere bağlanma eğilimindedir. elementler ve böylece kabukta kalır (bkz. felsik malzemeler ). Bazıları, iç çekirdeğin tek bir demir kristali şeklinde olabileceğini iddia etti .

Laboratuvar koşullarında bir demir-nikel alaşımı numunesi, 2 elmas uç ( elmas örs hücresi ) arasında bir mengene içinde tutularak ve daha sonra yaklaşık 4000 K'ye ısıtılarak çekirdek benzeri basınçlara maruz bırakıldı . Numune, x-ışınları ile gözlemlendi ve Dünya'nın iç çekirdeğinin kuzeyden güneye uzanan dev kristallerden oluştuğu teorisini güçlü bir şekilde destekledi.

Sıvı dış çekirdek, iç çekirdeği çevreler ve nikel ile karıştırılmış demirden ve eser miktarda daha hafif elementlerden oluştuğuna inanılır.

Bazıları çekirdeğin en iç kısmının altın , platin ve diğer siderofil elementlerle zenginleştiğini öne sürdü .

Dünya'nın bileşimi, belirli kondrit göktaşlarınınkiyle ve hatta Güneş'in dış kısmındaki bazı elementlerle güçlü benzerlikler taşır . 1940 gibi erken bir tarihte, Francis Birch de dahil olmak üzere bilim adamları, Dünya'nın Dünya'yı etkilediği gözlemlenen en yaygın göktaşı türü olan sıradan kondritler gibi olduğu öncülü üzerine jeofizik inşa ettiler. Bu , son derece sınırlı kullanılabilir oksijen altında oluşan ve Dünya'nın çekirdeğine karşılık gelen alaşım kısmında kısmen veya tamamen var olan belirli normal oksifil elementlere yol açan daha az bol bulunan enstatit kondritleri yok sayar.

Dinamo teorisi , Coriolis etkisi ile birlikte dış çekirdekteki konveksiyonun, Dünya'nın manyetik alanına yol açtığını öne sürüyor . Katı iç çekirdek sabit bir manyetik alan tutmak için çok sıcaktır (bakınız Curie sıcaklığı ) ama muhtemelen sıvı dış çekirdek tarafından üretilen manyetik alanı stabilize etmek için hareket eder. Dünya'nın dış çekirdeğindeki ortalama manyetik alanın, yüzeydeki manyetik alandan 50 kat daha güçlü olan 25 Gauss (2.5 mT) ölçtüğü tahmin edilmektedir.

Son kanıtlar, Dünya'nın iç çekirdeğinin gezegenin geri kalanından biraz daha hızlı dönebileceğini ileri sürdü; 2005 yılında bir jeofizik ekibi, Dünya'nın iç çekirdeğinin yılda yaklaşık 0,3 ila 0,5 derece daha hızlı döndüğünü tahmin etti. Ancak, 2011'deki daha yeni çalışmalar bu hipotezi desteklemedi. Çekirdeğin diğer olası hareketleri salınımlı veya kaotik olabilir.

Dünya'nın sıcaklık gradyanı için mevcut bilimsel açıklama , gezegenin ilk oluşumundan kalan ısının, radyoaktif elementlerin bozunmasının ve iç çekirdeğin donmasının bir birleşimidir .

Yığın

Dünya'nın yerçekimi tarafından uygulanan kuvvet , kütlesini hesaplamak için kullanılabilir . Gökbilimciler, yörüngedeki uyduların hareketini gözlemleyerek Dünya'nın kütlesini de hesaplayabilirler . Dünyanın ortalama yoğunluğu , tarihsel olarak sarkaçları içeren gravimetrik deneylerle belirlenebilir . Dünya'nın kütlesi yaklaşık6 × 10 24  kg .

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar

Dünyanın Yapısı Vikikitap'ın de Media ile ilgili Dünya'nın Yapısı Wikimedia Commons