La maggior parte delle nostre conoscenze sulla struttura della terra deriva dallo studio dei terremoti. Ogni terremoto emette onde in tutte le direzioni, come quando una roccia cade in un lago emette onde attraverso l'acqua. Queste onde sismiche sono chiamate onde sismiche. Osservare queste onde sismiche mentre viaggiano attraverso la terra dà agli scienziati un'idea dei diversi materiali attraverso i quali si muovono le onde.
Esistono due tipi di onde sismiche: le onde S e le onde P. Queste onde si comportano diversamente quando attraversano diversi tipi di materiali. Proprio come un'onda sonora si comporta diversamente quando attraversa l'acqua invece che l'aria; le onde sismiche si comportano diversamente quando attraversano diverse fasi della materia. Gli scienziati sanno che le onde P viaggeranno attraverso tutti i tipi di materiali, ma le onde S non viaggeranno attraverso i liquidi.
La Terra è composta da diversi strati. Ogni strato ha le sue proprietà caratteristiche. Gli scienziati pensano agli strati della Terra in due modi: in termini di composizione chimica e in termini di proprietà fisiche.
Sulla base della composizione chimica, la Terra può essere divisa in tre strati verso l'esterno dal centro della Terra: nucleo, mantello e crosta.
Lo strato solido più esterno della Terra è chiamato crosta. Si trova sopra il mantello ed è il duro guscio esterno della Terra. La crosta è la superficie su cui viviamo.
La crosta è 0-32 KM (0-19,8 miglia). Rispetto agli altri strati, la crosta è lo strato più sottile e meno denso. Galleggia sul mantello più morbido e denso. La crosta è costituita da roccia solida ma queste rocce non sono le stesse in tutto il mondo.
Esistono due tipi principali di crosta:
La crosta oceanica è uno strato sottile (circa 5 km) che si trova sotto gli oceani. Anche se è relativamente sottile, è il tipo di crosta più denso ed è costituito da una roccia metamorfica chiamata basalto.
La crosta continentale costituisce i continenti e poggia sulla crosta oceanica. Rispetto alla crosta oceanica, la crosta continentale è più spessa (30 km). La crosta continentale è costituita da roccia meno densa come il granito. Anche se la crosta continentale è meno densa, è molto più spessa della crosta oceanica perché è costituita dalle rocce che compongono i continenti.
Poiché la terra è molto calda all'interno, una corrente di calore fluisce dal nucleo alla crosta. Questa è chiamata corrente di convezione. Questa corrente si raffredda man mano che sale più vicino alla superficie della terra. Questa corrente di convezione lungo il fondo della crosta provoca lo spostamento delle placche tettoniche. Il movimento costante delle placche è chiamato tettonica a placche. Il movimento di queste placche è molto lento ma quando si scontrano provoca un terremoto. La combinazione delle correnti di convezione dal mantello e gli effetti dell'atmosfera rendono la crosta di circa 0-1598 °F dalla superficie al fondo della crosta. La crosta e l'atmosfera sono gli strati più freddi della terra.
La crosta è di natura fragile. Quasi l'1% del volume terrestre e lo 0,5% della massa terrestre sono costituiti dalla crosta. I principali elementi costitutivi della crosta sono la silice (Si) e l'alluminio (Al) e quindi viene spesso definita SIAL.
La discontinuità tra l'idrosfera e la crosta è definita discontinuità di Conrad.
Lo strato sotto la crosta e sopra il nucleo è il mantello. Ha uno spessore di circa 2900 km. Quasi l'84% del volume terrestre e il 67% della massa terrestre è occupato dal mantello. Il mantello ha una densità media di 4.5g∕cm 3 . La densità aumenta con la profondità perché la pressione aumenta.
La discontinuità tra la crosta e il mantello è chiamata Discontinuità di Mohorovich o Discontinuità di Moho.
Il mantello è costituito principalmente da rocce solide a base di silicio e magnesio, e quindi è definito SIMA. Nel profondo del mantello, le rocce sono costituite da magnesio e ferro. Un altro motivo per cui il mantello diventa più denso con la profondità è che le rocce a questo livello contengono ferro e il ferro è più denso dei materiali negli strati superiori del mantello.
Il mantello terrestre ha temperature diverse a diverse profondità. La temperatura del mantello aumenta con la profondità. Va da 1598-3992 ° F. Le temperature più elevate si verificano dove il materiale del mantello è in contatto con il nucleo che produce calore. Il mantello trattiene molto calore, che viene fatto circolare in tutto il mantello in spazi chiamati celle convettive. Il movimento del calore può causare lo spostamento delle placche del fondo marino e dei continenti. Nel corso di milioni di anni, le placche della terra possono muoversi parecchio. Quando questi cambiamenti avvengono rapidamente, sperimentiamo terremoti.
Questo costante aumento della temperatura con la profondità è noto come gradiente geotermico. Il gradiente geotermico è responsabile dei diversi comportamenti delle rocce. I diversi comportamenti della roccia sono utilizzati per dividere il mantello in due zone diverse. Le rocce nel mantello superiore sono fredde e fragili, mentre le rocce nel mantello inferiore sono calde e morbide ma non fuse. Le rocce nel mantello superiore sono abbastanza fragili da rompersi sotto stress e produrre terremoti. Tuttavia, le rocce nel mantello inferiore sono morbide e scorrono se sottoposte a forze invece di rompersi.
La parte solida superiore del mantello e l'intera crosta costituiscono la litosfera.
L'astenosfera (tra 80 e 200 km) è una regione altamente viscosa, meccanicamente debole e duttile, deformante del mantello superiore che si trova appena sotto la litosfera. L'astenosfera è la principale fonte di magma ed è lo strato su cui si muovono le placche litosferiche/continentali (tettonica a placche).
La discontinuità tra il mantello superiore e il mantello inferiore è nota come Discontinuità di Repetti.
La parte del mantello che si trova appena sotto la litosfera e l'astenosfera ma sopra il nucleo è chiamata mesosfera.
La parte interna della Terra è il nucleo. Questa parte della Terra si trova a circa 2900 km sotto la superficie terrestre. Il nucleo è separato dal mantello dalla Discontinuità di Guttenberg.
Il nucleo è composto principalmente da ferro (Fe) e nichel (Ni) e per questo è chiamato anche NIFE . Il nucleo costituisce quasi il 15% del volume terrestre e il 32,5% della massa terrestre. È lo strato più denso della Terra con una densità compresa tra 9,5 e 14,5 g∕cm 3 .
Dopo aver osservato le velocità delle onde P e delle onde S, gli scienziati hanno concluso che il centro della Terra è diviso in due strati: il nucleo esterno e il nucleo interno.
Il nucleo esterno è un liquido perché la temperatura è abbastanza alta da fondere i metalli ferro e nichel. Il nucleo esterno inizia a circa 2900 km sotto la superficie ed è spesso circa 2300 km. Poiché la Terra ruota, il nucleo esterno ruota attorno al nucleo interno e questo provoca il magnetismo terrestre. Il magnetismo è stato utilizzato dai marinai per trovare la loro strada sulla Terra per migliaia e migliaia di anni. Il magnetismo influenza anche le particelle al di fuori dell'atmosfera terrestre fino a più di 60.000 km nello spazio. Il nucleo esterno è di circa 3992-9032 °F. La densità del nucleo esterno è compresa tra 10 g/cm3 e 12,3 g∕cm 3 .
Il nucleo interno si trova a 5150 chilometri (3200 miglia) sotto la superficie terrestre. Bisognerebbe ancora percorrere circa 1300 chilometri (808 miglia) in più per raggiungere il centro. La temperatura nel nucleo interno è di circa 5000 – 6000 °C (9032 – 10832 °F). È realizzato con gli stessi materiali del nucleo esterno ma, a causa dell'elevata pressione, il nucleo interno è solido. Qui, una tremenda pressione, prodotta dal peso delle rocce sovrastanti, è abbastanza forte da ammassare strettamente gli atomi e impedire lo stato liquido. Questa alta pressione ei metalli densi al centro rendono la sua densità 13g∕cm 3 .
La discontinuità tra il nucleo superiore e il nucleo inferiore è chiamata Discontinuità di Lehmann.
La Terra è anche divisa in strati basati su proprietà fisiche, ad esempio se lo strato è solido o liquido.
I cinque strati fisici sono la litosfera, l'astenosfera, la mesosfera, il nucleo esterno e il nucleo interno.
1. Litosfera - Lo strato più esterno di roccia solida che si trova sulla superficie terrestre è la litosfera. Comprende sia la crosta che il solido, la parte più alta del mantello. È relativamente meno denso degli altri strati fisici della Terra. La litosfera è divisa in pezzi chiamati placche tettoniche.
2. Astenosfera - L'astenosfera si trova sotto la litosfera ed è lo strato di un mantello debole o morbido fatto di roccia solida che si muove molto lentamente. Si trova sotto la litosfera. Le placche tettoniche si muovono sopra l'astenosfera.
3. Mesosfera - La forte parte inferiore del mantello è chiamata mesosfera. La roccia nella mesosfera scorre più lentamente della roccia nell'astenosfera. La mesosfera è molto più densa dell'astenosfera.
4. Nucleo esterno - Il nucleo esterno è lo strato liquido del nucleo terrestre. Il nucleo esterno si trova sotto il mantello e circonda il nucleo interno.
5. Nucleo interno - Il nucleo interno è il centro solido e denso del nostro pianeta. Il nucleo interno si estende dal fondo del nucleo esterno al centro della Terra.
La litosfera e l'astenosfera non sono la stessa cosa della crosta e del mantello. La crosta e il mantello sono strati compositivi della Terra. La litosfera e l'astenosfera sono strati fisici. La litosfera comprende la crosta e la parte solida più esterna del mantello. La crosta è più sottile della litosfera e contiene materiale roccioso ricco di silice ed è molto meno denso del materiale roccioso negli altri strati della Terra. L'astenosfera è uno strato semisolido tra la litosfera solida e la mesosfera.
L'astenosfera non è un liquido. Il materiale roccioso che costituisce l'astenosfera è duttile, il che significa che può essere allungato lentamente. L'astenosfera è duttile a causa dell'intenso calore dell'interno della Terra. Man mano che il materiale roccioso nella parte inferiore dell'astenosfera viene riscaldato, sale lentamente. Man mano che sale, inizia a raffreddarsi e ad affondare di nuovo. Pertanto, il materiale roccioso nell'astenosfera circola in enormi celle di convezione. Queste celle di convezione provocano il movimento delle placche tettoniche. Le placche litosferiche che poggiano sull'astenosfera vengono trasportate mentre l'astenosfera scorre lentamente. Il movimento delle placche litosferiche provoca terremoti e vulcani.
