Більшість наших знань про будову Землі отримані завдяки вивченню землетрусів. Кожний землетрус посилає хвилі в усіх напрямках, подібно до того, як скидання каменя в озеро посилає хвилі крізь воду. Ці хвилі землетрусів називають сейсмічними хвилями. Спостереження за цими сейсмічними хвилями, коли вони проходять через землю, дає вченим уявлення про різні матеріали, через які хвилі проходять.
Існує два типи сейсмічних хвиль: S-хвилі та P-хвилі. Ці хвилі поводяться по-різному, коли вони проходять через різні типи матеріалів. Подібно до того, як звукова хвиля поводиться по-іншому, коли вона проходить через воду замість повітря; сейсмічні хвилі поводяться по-різному, коли вони проходять через різні фази речовини. Вчені знають, що P-хвилі поширюються через усі типи матеріалів, але S-хвилі не поширюються через рідину.
Земля складається з кількох шарів. Кожен шар має свої характерні властивості. Вчені розглядають шари Землі двояко – з точки зору хімічного складу та з точки зору фізичних властивостей.
За хімічним складом Землю можна розділити на три шари, розташовані назовні від центру Землі: ядро, мантію та кору.
Зовнішній твердий шар Землі називається корою. Він розташований над мантією і є твердою зовнішньою оболонкою Землі. Кора - це поверхня, на якій ми живемо.
Кора становить 0-32 км (0-19,8 миль). По відношенню до інших шарів кора є найтоншим і найменш щільним шаром. Він плаває на більш м'якій і щільній мантії. Земна кора складається з твердої породи, але ці породи не однакові в усьому світі.
Існує два основних види кори:
Океанічна кора - це тонкий шар (близько 5 км), що знаходиться під океанами. Незважаючи на те, що вона відносно тонка, це найщільніший тип кори і складається з метаморфічної породи, яка називається базальтом.
Континентальна кора складається з континентів і лежить на океанічній корі. Порівняно з океанічною, континентальна кора товщі (30 км). Континентальна кора складається з менш щільних порід, таких як граніт. Незважаючи на те, що континентальна кора менш щільна, вона набагато товща за океанічну, оскільки складається з гірських порід, з яких складаються континенти.
Оскільки Земля дуже гаряча всередині, струм тепла тече від ядра до кори. Це називається конвекційним струмом. Ця течія охолоджується, коли вона піднімається ближче до поверхні землі. Цей конвекційний потік уздовж нижньої частини земної кори викликає рух тектонічних плит. Постійний рух плит називається тектонікою плит. Рух цих плит дуже повільний, але коли вони стикаються одна з одною, це викликає землетрус. Поєднання конвекційних потоків від мантії та впливу атмосфери робить кору приблизно 0-1598 °F від поверхні до дна кори. Кора й атмосфера є найхолоднішими шарами Землі.
Скоринка має крихкий характер. Приблизно 1% об'єму Землі і 0,5% маси Землі складається з земної кори. Основними складовими елементами кори є кремнезем (Si) і алюміній (Al) , тому її часто називають SIAL.
Розрив між гідросферою і земною корою називається розривом Конрада.
Шар під корою і над ядром є мантією. Його товщина приблизно 2900 км. Близько 84% об'єму Землі і 67% маси Землі займає мантія. Мантія має середню щільність 4,5 г/см 3 . Щільність зростає з глибиною, оскільки зростає тиск.
Розрив між корою та мантією називається розривом Мохоровича або розривом Мохо.
Мантія в основному складається з твердих порід, виготовлених із кремнію та магнію, і тому її називають SIMA. Глибоко в мантії породи складаються з магнію та заліза. Ще одна причина того, що мантія стає щільнішою з глибиною, полягає в тому, що породи на цьому рівні містять залізо, а залізо щільніше, ніж матеріали у верхніх шарах мантії.
Мантія Землі на різних глибинах має різну температуру. Температура мантії зростає з глибиною. Вона коливається від 1598-3992°F. Найвищі температури виникають там, де матеріал мантії контактує з ядром, що виділяє тепло. Мантія утримує багато тепла, яке поширюється по мантії в просторах, які називаються конвективними осередками. Рух тепла може спричинити зміщення плит морського дна та континентів. Протягом мільйонів років земні плити можуть рухатися досить сильно. Коли ці зміни відбуваються швидко, ми відчуваємо землетруси.
Це постійне підвищення температури з глибиною відоме як геотермічний градієнт. Геотермічний градієнт відповідає за різну поведінку порід. Різна поведінка порід використовується для поділу мантії на дві різні зони. Гірські породи у верхній мантії прохолодні та крихкі, а гірські породи в нижній мантії гарячі та м’які, але не розплавлені. Гірські породи у верхній мантії досить крихкі, щоб руйнуватися під впливом напруги та викликати землетруси. Однак гірські породи в нижній мантії м’які і під впливом сил течуть, а не руйнуються.
Верхня тверда частина мантії і вся земна кора утворюють літосферу.
Астеносфера (між 80-200 км) є високов'язкою, механічно слабкою та пластичною, деформуючою областю верхньої мантії, яка лежить безпосередньо під літосферою. Астеносфера є основним джерелом магми, і це шар, над яким рухаються літосферні/континентальні плити (тектоніка плит).
Розрив між верхньою та нижньою мантією відомий як розрив Репетті.
Частина мантії, яка знаходиться трохи нижче літосфери та астеносфери, але над ядром, називається мезосферою.
Внутрішньою частиною Землі є ядро. Ця частина Землі знаходиться приблизно на 2900 км нижче поверхні Землі. Ядро відокремлене від мантії розривом Гуттенберга.
Ядро складається в основному із заліза (Fe) і нікелю (Ni), тому його також називають NIFE . Ядро становить майже 15% об'єму Землі і 32,5% маси Землі. Це найщільніший шар Землі, його щільність коливається від 9,5 до 14,5 г/см 3 .
Після спостереження за швидкостями Р-хвиль і S-хвиль вчені дійшли висновку, що центр Землі розділений на два шари – зовнішнє ядро та внутрішнє ядро.
Зовнішнє ядро є рідиною, оскільки температура достатньо висока, щоб розплавити метали заліза та нікелю. Зовнішнє ядро починається приблизно на 2900 км під поверхнею і має товщину приблизно 2300 км. Оскільки Земля обертається, зовнішнє ядро обертається навколо внутрішнього ядра, і це спричиняє магнетизм Землі. Магнетизм використовувався моряками, щоб знайти дорогу на Землі протягом тисяч і тисяч років. Магнетизм також впливає на частинки поза атмосферою Землі на відстані понад 60 000 км у космос. Зовнішнє ядро має приблизно 3992-9032 °F. Щільність зовнішнього ядра становить від 10 г/см3 до 12,3 г/ см3 .
Внутрішнє ядро знаходиться на глибині 5150 кілометрів (3200 миль) під земною поверхнею. Щоб дістатися до центру, доведеться проїхати ще близько 1300 кілометрів (808 миль). Температура у внутрішньому ядрі становить близько 5000-6000 °C (9032-10832 °F). Він виготовлений із тих самих матеріалів, що й зовнішнє ядро, але через високий тиск внутрішнє ядро тверде. Тут величезний тиск, створюваний вагою гірських порід, досить сильний, щоб щільно скупчувати атоми один до одного і перешкоджати рідкому стану. Цей високий тиск і щільні метали в ядрі роблять його щільність 13 г/см 3 .
Розрив між верхнім ядром і нижнім ядром називається розривом Лемана.
Землю також поділяють на шари на основі фізичних властивостей, наприклад, твердий чи рідкий шар.
П'ять фізичних шарів - це літосфера, астеносфера, мезосфера, зовнішнє ядро та внутрішнє ядро.
1. Літосфера . Зовнішній шар твердої породи, що знаходиться на поверхні Землі, є літосферою. Він включає як кору, так і тверду, саму верхню частину мантії. Він відносно менш щільний, ніж інші фізичні шари Землі. Літосфера розділена на частини, які називаються тектонічними плитами.
2. Астеносфера – астеносфера розташована під літосферою і являє собою шар слабкої або м’якої мантії з твердої породи, яка рухається дуже повільно. Він розташований під літосферою. Тектонічні плити рухаються поверх астеносфери.
3. Мезосфера . Потужна нижня частина мантії називається мезосферою. Порода в мезосфері тече повільніше, ніж порода в астеносфері. Мезосфера значно щільніша за астеносферу.
4. Зовнішнє ядро . Зовнішнє ядро — це рідкий шар ядра Землі. Зовнішнє ядро лежить під мантією і оточує внутрішнє ядро.
5. Внутрішнє ядро - Внутрішнє ядро є твердим, щільним центром нашої планети. Внутрішнє ядро тягнеться від нижньої частини зовнішнього ядра до центру Землі.
Літосфера і астеносфера - це не те саме, що кора і мантія. Кора і мантія є композиційними шарами Землі. Літосфера і астеносфера є фізичними шарами. Літосфера включає земну кору і тверду, зовнішню частину мантії. Земна кора тонша за літосферу і містить гірський матеріал, багатий кремнеземом, і набагато менш щільний, ніж гірський матеріал в інших шарах Землі. Астеносфера - напівтвердий шар між твердою літосферою і мезосферою.
Астеносфера не є рідиною. Гірський матеріал, з якого складається астеносфера, є пластичним, тобто його можна повільно розтягувати. Астеносфера є пластичною через інтенсивне нагрівання надр Землі. Оскільки гірський матеріал у нижній частині астеносфери нагрівається, він повільно піднімається. Піднімаючись, він починає остигати і знову опускатися. Таким чином, гірський матеріал в астеносфері циркулює у величезних конвекційних осередках. Ці конвекційні комірки викликають рух тектонічних плит. Літосферні плити, які спираються на астеносферу, переносяться вздовж, коли астеносфера повільно тече. Рух літосферних плит викликає землетруси та виверження вулканів.
