De meeste van onze kennis over de structuur van de aarde komt uit het bestuderen van aardbevingen. Elke aardbeving zendt golven uit in alle richtingen, zoals het laten vallen van een rots in een meer golven door het water stuurt. Deze aardbevingsgolven worden seismische golven genoemd. Door deze seismische golven te observeren terwijl ze door de aarde reizen, krijgen wetenschappers een idee van de verschillende materialen waar de golven doorheen bewegen.
Er zijn twee soorten seismische golven: S-golven en P-golven. Deze golven gedragen zich anders wanneer ze door verschillende soorten materialen gaan. Net zoals een geluidsgolf zich anders gedraagt als hij door het water gaat in plaats van door de lucht; seismische golven gedragen zich anders wanneer ze door verschillende fasen van materie gaan. Wetenschappers weten dat P-golven door alle soorten materialen gaan, maar S-golven niet door vloeistof.
De aarde bestaat uit verschillende lagen. Elke laag heeft zijn eigen karakteristieke eigenschappen. Wetenschappers denken op twee manieren over de aardlagen na: in termen van chemische samenstelling en in termen van fysieke eigenschappen.
Op basis van de chemische samenstelling kan de aarde worden verdeeld in drie lagen buiten het centrum van de aarde: kern, mantel en korst.
De buitenste vaste laag van de aarde wordt korst genoemd. Het ligt boven de mantel en is de harde buitenste schil van de aarde. De korst is het oppervlak waarop we leven.
De korst is 0-32 KM (0-19,8 mijl). Ten opzichte van de andere lagen is de korst de dunste en de minst dichte laag. Het drijft op de zachtere, dichtere mantel. De korst bestaat uit massief gesteente, maar deze rotsen zijn niet overal ter wereld hetzelfde.
Er zijn twee belangrijke soorten korst:
Oceanische korst is een dunne laag (ongeveer 5 km) die onder de oceanen wordt gevonden. Hoewel het relatief dun is, is het het dichtste type korst en bestaat het uit een metamorf gesteente dat basalt wordt genoemd.
Continentale korst vormt de continenten en rust op de oceanische korst. In vergelijking met oceanische korst is continentale korst dikker (30 km). Continentale korst bestaat uit minder dicht gesteente zoals graniet. Hoewel de continentale korst minder dicht is, is hij veel dikker dan de oceanische korst omdat hij bestaat uit de rotsen die de continenten vormen.
Omdat de aarde van binnen erg heet is, stroomt er een warmtestroom van de kern naar de korst. Dit wordt de convectiestroom genoemd. Deze stroom koelt af naarmate hij dichter bij het aardoppervlak komt. Deze convectiestroom langs de bodem van de korst veroorzaakt het bewegen van de tektonische platen. De constante beweging van de platen wordt platentektoniek genoemd. De beweging van deze platen is erg traag, maar wanneer ze tegen elkaar botsen, veroorzaakt dit een aardbeving. De combinatie van convectiestromen van de mantel en de effecten van de atmosfeer maken de korst ongeveer 0-1598 ° F van het oppervlak tot de bodem van de korst. De korst en de atmosfeer zijn de koelste van alle aardlagen.
De korst is bros van aard. Bijna 1% van het volume van de aarde en 0,5% van de massa van de aarde bestaat uit de korst. De belangrijkste samenstellende elementen van korst zijn Silica (Si) en Aluminium (Al) en daarom wordt het vaak SIAL genoemd.
De discontinuïteit tussen de hydrosfeer en de korst wordt de Conrad-discontinuïteit genoemd.
De laag onder de korst en boven de kern is de mantel. Het is ongeveer 2900 km dik. Bijna 84% van het volume van de aarde en 67% van de massa van de aarde wordt ingenomen door de mantel. De mantel heeft een gemiddelde dichtheid van 4,5 g∕cm 3 . De dichtheid neemt toe met de diepte omdat de druk toeneemt.
De discontinuïteit tussen de korst en de mantel wordt de Mohorovich-discontinuïteit of Moho-discontinuïteit genoemd.
De mantel bestaat voornamelijk uit vaste rotsen gemaakt van silicium en magnesium en wordt daarom SIMA genoemd. Diep in de mantel bestaat het gesteente uit magnesium en ijzer. Een andere reden dat de mantel dichter wordt met de diepte, is dat de rotsen op dit niveau ijzer bevatten en ijzer is dichter dan de materialen in de bovenste lagen van de mantel.
De aardmantel heeft verschillende temperaturen op verschillende diepten. De temperatuur van de mantel neemt toe met de diepte. Het varieert van 1598-3992 ° F. De hoogste temperaturen treden op daar waar het mantelmateriaal in contact is met de warmteproducerende kern. De mantel houdt veel warmte vast, die door de mantel wordt gecirculeerd in ruimtes die convectieve cellen worden genoemd. De beweging van warmte kan ervoor zorgen dat de platen van de zeebodem en continenten verschuiven. Gedurende miljoenen jaren kunnen de platen van de aarde behoorlijk bewegen. Wanneer deze verschuivingen snel plaatsvinden, ervaren we aardbevingen.
Deze gestage toename van de temperatuur met de diepte staat bekend als de geothermische gradiënt. De geothermische gradiënt is verantwoordelijk voor verschillende gesteentegedragingen. De verschillende rotsgedragingen worden gebruikt om de mantel in twee verschillende zones te verdelen. Rotsen in de bovenste mantel zijn koel en broos, terwijl rotsen in de onderste mantel heet en zacht zijn, maar niet gesmolten. Rotsen in de bovenmantel zijn broos genoeg om onder spanning te breken en aardbevingen te veroorzaken. Gesteenten in de onderste mantel zijn echter zacht en vloeien wanneer ze worden blootgesteld aan krachten in plaats van te breken.
Het bovenste vaste deel van de mantel en de hele korst vormt de lithosfeer.
De asthenosfeer (tussen 80-200 km) is een zeer stroperig, mechanisch zwak en ductiel, vervormend gebied van de bovenmantel dat net onder de lithosfeer ligt. De asthenosfeer is de belangrijkste bron van magma en het is de laag waarover de lithosfeerplaten/continentale platen bewegen (platentektoniek).
De discontinuïteit tussen de bovenste mantel en de onderste mantel staat bekend als Repetti-discontinuïteit.
Het deel van de mantel dat zich net onder de lithosfeer en asthenosfeer bevindt, maar boven de kern, wordt mesosfeer genoemd.
Het binnenste deel van de aarde is de kern. Dit deel van de aarde ligt ongeveer 2900 km onder het aardoppervlak. De kern wordt van de mantel gescheiden door de discontinuïteit van Guttenberg.
De kern bestaat voornamelijk uit ijzer (Fe) en nikkel (Ni) en wordt daarom ook wel NIFE genoemd. De kern vormt bijna 15% van het volume van de aarde en 32,5% van de massa van de aarde. Het is de dichtste laag van de aarde met een dichtheid variërend van 9,5 tot 14,5 g∕cm 3 .
Na het observeren van de snelheden van P-golven en S-golven, hebben wetenschappers geconcludeerd dat het centrum van de aarde is verdeeld in twee lagen - de buitenste kern en de binnenste kern.
De buitenste kern is een vloeistof omdat de temperatuur hoog genoeg is om de ijzer- en nikkelmetalen te smelten. De buitenste kern begint ongeveer 2900 km onder het oppervlak en is ongeveer 2300 km dik. Omdat de aarde draait, draait de buitenste kern om de binnenste kern en dat veroorzaakt het magnetisme van de aarde. Magnetisme wordt al duizenden en duizenden jaren door zeelieden gebruikt om hun weg op aarde te vinden. Magnetisme beïnvloedt ook deeltjes buiten de atmosfeer van de aarde tot meer dan 60.000 km de ruimte in. De buitenste kern is ongeveer 3992- 9032 ° F. De dichtheid van de buitenste kern ligt tussen 10 g/cm3 en 12,3 g∕ cm3 .
De binnenkern bevindt zich 5150 kilometer (3200 mijl) onder het aardoppervlak. Men zou nog ongeveer 1300 kilometer (808 mijl) meer moeten reizen om het centrum te bereiken. De temperatuur in de binnenkern is ongeveer 5000 – 6000 °C (9032 – 10832 °F). Het is gemaakt van dezelfde materialen als de buitenkern, maar door de hoge druk is de binnenkern solide. Hier is een enorme druk, geproduceerd door het gewicht van de bovenliggende rotsen, sterk genoeg om de atomen stevig tegen elkaar aan te drukken en de vloeibare toestand te voorkomen. Deze hoge druk en de dichte metalen in de kern maken de dichtheid 13g∕cm 3 .
De discontinuïteit tussen de bovenste kern en de onderste kern wordt Lehmann-discontinuïteit genoemd.
De aarde is ook verdeeld in lagen op basis van fysieke eigenschappen, zoals of de laag vast of vloeibaar is.
De vijf fysieke lagen zijn de lithosfeer, asthenosfeer, mesosfeer, buitenste kern en binnenste kern.
1. Lithosfeer - De buitenste laag van vast gesteente die aan het aardoppervlak wordt gevonden, is de lithosfeer. Het omvat zowel de korst als de vaste stof, het bovenste deel van de mantel. Het is relatief minder dicht dan de andere fysieke lagen van de aarde. De lithosfeer is verdeeld in stukken die tektonische platen worden genoemd.
2. Asthenosfeer - De asthenosfeer bevindt zich onder de lithosfeer en het is de laag van een zwakke of zachte mantel gemaakt van massief gesteente die heel langzaam beweegt. Het bevindt zich onder de lithosfeer. Tektonische platen bewegen bovenop de asthenosfeer.
3. Mesosfeer - Het sterke, onderste deel van de mantel wordt de mesosfeer genoemd. Het gesteente in de mesosfeer stroomt langzamer dan het gesteente in de asthenosfeer. De mesosfeer is veel dichter dan de asthenosfeer.
4. Buitenkern - De buitenkern is de vloeibare laag van de aardkern. De buitenste kern ligt onder de mantel en omringt de binnenste kern.
5. Binnenkern - De binnenkern is het solide, dichte centrum van onze planeet. De binnenste kern strekt zich uit van de onderkant van de buitenste kern naar het centrum van de aarde.
De lithosfeer en asthenosfeer zijn niet hetzelfde als de korst en de mantel. De korst en mantel zijn compositorische lagen van de aarde. De lithosfeer en asthenosfeer zijn fysieke lagen. De lithosfeer omvat de korst en het vaste, buitenste deel van de mantel. De korst is dunner dan de lithosfeer en bevat gesteente dat rijk is aan silica en veel minder dicht is dan het gesteente in de andere lagen van de aarde. De asthenosfeer is een halfvaste laag tussen de vaste lithosfeer en de mesosfeer.
De asthenosfeer is geen vloeistof. Steenmateriaal waaruit de asthenosfeer bestaat, is ductiel, wat betekent dat het langzaam kan worden uitgerekt. De asthenosfeer is kneedbaar vanwege de intense hitte van het binnenste van de aarde. Terwijl gesteente in het onderste deel van de asthenosfeer wordt verwarmd, stijgt het langzaam. Naarmate het stijgt, begint het af te koelen en weer te zinken. Zo circuleert rotsmateriaal in de asthenosfeer in enorme convectiecellen. Deze convectiecellen veroorzaken beweging van tektonische platen. Lithosferische platen die op de asthenosfeer rusten, worden meegevoerd terwijl de asthenosfeer langzaam stroomt. De beweging van lithosferische platen veroorzaakt aardbevingen en vulkanen.
