Hầu hết kiến thức của chúng ta về cấu trúc của trái đất đến từ việc nghiên cứu các trận động đất. Mỗi trận động đất đều tạo ra sóng theo mọi hướng giống như cách thả một hòn đá vào hồ sẽ tạo ra sóng trong nước. Những sóng động đất này được gọi là sóng địa chấn. Việc quan sát những sóng địa chấn này khi chúng di chuyển qua trái đất giúp các nhà khoa học hình dung về các vật liệu khác nhau mà sóng di chuyển qua.
Có hai loại sóng địa chấn: sóng S và sóng P. Những sóng này hoạt động khác nhau khi chúng đi qua các loại vật liệu khác nhau. Giống như sóng âm thanh hoạt động khác đi khi nó đi qua nước thay vì không khí; sóng địa chấn hành xử khác đi khi chúng đi qua các pha khác nhau của vật chất. Các nhà khoa học biết rằng sóng P sẽ truyền qua tất cả các loại vật liệu nhưng sóng S sẽ không truyền qua chất lỏng.
Trái đất được làm bằng nhiều lớp. Mỗi lớp có các thuộc tính đặc trưng riêng. Các nhà khoa học nghĩ về các lớp của Trái đất theo hai cách - về thành phần hóa học và về tính chất vật lý.
Dựa trên thành phần hóa học, Trái đất có thể được chia thành ba lớp từ tâm Trái đất ra ngoài: lõi, lớp phủ và lớp vỏ.
Lớp rắn ngoài cùng của Trái đất được gọi là lớp vỏ. Nó nằm trên lớp phủ và là lớp vỏ cứng bên ngoài của Trái đất. Lớp vỏ là bề mặt mà chúng ta đang sống.
Lớp vỏ là 0-32 KM (0-19,8 dặm). So với các lớp khác, lớp vỏ là lớp mỏng nhất và ít đặc nhất. Nó nổi trên lớp phủ mềm hơn, dày đặc hơn. Lớp vỏ được tạo thành từ đá rắn nhưng những loại đá này không giống nhau trên khắp thế giới.
Có hai loại vỏ chính:
Lớp vỏ đại dương là một lớp mỏng (khoảng 5 km) được tìm thấy dưới các đại dương. Mặc dù nó tương đối mỏng nhưng nó là loại vỏ dày đặc nhất và được tạo thành từ một loại đá biến chất gọi là đá bazan.
Lớp vỏ lục địa tạo nên các lục địa và nằm trên lớp vỏ đại dương. So với vỏ đại dương, vỏ lục địa dày hơn (30 km). Lớp vỏ lục địa bao gồm đá ít dày đặc hơn như đá granit. Mặc dù lớp vỏ lục địa ít đậm đặc hơn, nhưng nó dày hơn nhiều so với lớp vỏ đại dương vì nó bao gồm các loại đá tạo nên các lục địa.
Bởi vì bên trong trái đất rất nóng, một dòng nhiệt truyền từ lõi đến lớp vỏ. Đây được gọi là dòng đối lưu. Dòng điện này nguội đi khi nó dâng lên gần bề mặt trái đất hơn. Dòng đối lưu này dọc theo đáy của lớp vỏ gây ra sự di chuyển của các mảng kiến tạo. Sự chuyển động không ngừng của các mảng được gọi là kiến tạo mảng. Chuyển động của các mảng này rất chậm nhưng khi chúng va vào nhau sẽ gây ra động đất. Sự kết hợp của các dòng đối lưu từ lớp phủ và tác động của khí quyển làm cho lớp vỏ có nhiệt độ khoảng 0-1598 °F tính từ bề mặt đến đáy của lớp vỏ. Lớp vỏ và bầu khí quyển là lớp lạnh nhất của trái đất.
Lớp vỏ giòn trong tự nhiên. Gần 1% thể tích và 0,5% khối lượng trái đất được tạo thành từ lớp vỏ. Các nguyên tố cấu thành chính của lớp vỏ là Silica (Si) và Nhôm (Al) và do đó, nó thường được gọi là SIAL.
Sự gián đoạn giữa thủy quyển và lớp vỏ được gọi là sự gián đoạn Conrad.
Lớp bên dưới lớp vỏ và bên trên lõi là lớp phủ. Nó dày khoảng 2900 km. Gần 84% thể tích và 67% khối lượng của trái đất là do lớp phủ chiếm giữ. Lớp phủ có khối lượng riêng trung bình là 4,5g∕cm 3 . Mật độ tăng theo độ sâu vì áp suất tăng.
Sự gián đoạn giữa lớp vỏ và lớp phủ được gọi là sự gián đoạn Mohorovich hoặc sự gián đoạn Moho.
Lớp phủ chủ yếu bao gồm đá rắn làm từ silic và magiê, do đó nó được gọi là SIMA. Sâu trong lớp phủ, đá bao gồm magiê và sắt. Một lý do khác khiến lớp phủ dày đặc hơn theo chiều sâu là đá ở tầng này chứa sắt và sắt đặc hơn vật liệu ở các lớp trên của lớp phủ.
Lớp phủ của trái đất có nhiệt độ khác nhau ở các độ sâu khác nhau. Nhiệt độ của lớp phủ tăng theo độ sâu. Nó dao động từ 1598-3992°F. Nhiệt độ cao nhất xảy ra khi vật liệu lớp phủ tiếp xúc với lõi sinh nhiệt. Lớp phủ giữ lại rất nhiều nhiệt, được lưu thông khắp lớp phủ trong các không gian được gọi là tế bào đối lưu. Sự chuyển động của nhiệt có thể làm dịch chuyển các mảng của đáy biển và các lục địa. Trải qua hàng triệu năm, các mảng của trái đất có thể di chuyển khá nhiều. Khi những thay đổi này diễn ra nhanh chóng, chúng ta trải qua động đất.
Sự gia tăng nhiệt độ đều đặn này theo độ sâu được gọi là gradient địa nhiệt. Độ dốc địa nhiệt chịu trách nhiệm cho các hành vi khác nhau của đá. Các hành vi khác nhau của đá được sử dụng để phân chia lớp phủ thành hai khu vực khác nhau. Đá ở lớp phủ trên mát và giòn, trong khi đá ở lớp phủ dưới thì nóng và mềm nhưng không nóng chảy. Đá ở lớp phủ trên đủ giòn để có thể bị vỡ khi chịu sức ép và tạo ra động đất. Tuy nhiên, đá ở lớp phủ dưới mềm và chảy khi chịu tác dụng của lực thay vì bị vỡ.
Phần rắn trên cùng của lớp phủ và toàn bộ lớp vỏ tạo thành Thạch quyển.
Thiên quyển (trong khoảng 80-200 km) là một vùng có độ nhớt cao, yếu về cơ học và dễ uốn, biến dạng của lớp phủ trên nằm ngay bên dưới thạch quyển. Tầng mềm là nguồn magma chính và nó là lớp mà các mảng thạch quyển/mảng lục địa di chuyển trên đó (kiến tạo mảng).
Sự gián đoạn giữa lớp phủ trên và lớp phủ dưới được gọi là Sự gián đoạn Repetti.
Phần của lớp phủ nằm ngay bên dưới thạch quyển và quyển mềm nhưng bên trên lõi được gọi là quyển trung quyển .
Phần bên trong của Trái đất là lõi. Phần này của Trái đất nằm dưới bề mặt Trái đất khoảng 2900 km. Lõi được tách ra khỏi lớp phủ bởi tính không liên tục của Guttenberg.
Lõi bao gồm chủ yếu là sắt (Fe) và niken (Ni) và do đó nó còn được gọi là NIFE . Lõi chiếm gần 15% thể tích Trái đất và 32,5% khối lượng Trái đất. Đây là lớp dày đặc nhất của Trái đất với mật độ nằm trong khoảng từ 9,5 đến 14,5g∕cm 3 .
Sau khi quan sát tốc độ của sóng P và sóng S, các nhà khoa học đã kết luận rằng tâm trái đất được chia thành hai lớp – lõi ngoài và lõi trong.
Lõi ngoài là chất lỏng vì nhiệt độ đủ cao để làm tan chảy kim loại sắt và niken. Lõi ngoài bắt đầu cách bề mặt khoảng 2900 km và dày khoảng 2300 km. Do Trái đất quay, lõi ngoài quay quanh lõi trong và điều đó gây ra từ tính của Trái đất. Từ tính đã được các thủy thủ sử dụng để tìm đường trên Trái đất hàng nghìn hàng nghìn năm. Từ trường cũng ảnh hưởng đến các hạt bên ngoài bầu khí quyển của Trái đất lên tới hơn 60.000 km vào không gian. Lõi ngoài có nhiệt độ khoảng 3992- 9032 °F. Mật độ của lõi ngoài nằm trong khoảng từ 10 g/cm3 đến 12,3 g∕cm 3 .
Lõi bên trong là 5150 km (3200 dặm) bên dưới bề mặt trái đất. Người ta vẫn phải đi thêm khoảng 1300 km (808 dặm) để đến trung tâm. Nhiệt độ ở lõi bên trong là khoảng 5000 – 6000 °C (9032 – 10832 °F). Nó được làm từ cùng vật liệu với lõi ngoài nhưng do áp suất cao nên lõi bên trong rắn chắc. Ở đây, áp suất cực lớn, được tạo ra bởi trọng lượng của các lớp đá bên trên, đủ mạnh để ép chặt các nguyên tử lại với nhau và ngăn chặn trạng thái lỏng. Áp suất cao này và các kim loại dày đặc ở lõi làm cho mật độ của nó là 13g∕cm 3 .
Sự gián đoạn giữa lõi trên và lõi dưới được gọi là Sự gián đoạn Lehmann.
Trái đất cũng được chia thành các lớp dựa trên các đặc tính vật lý, chẳng hạn như lớp đó là rắn hay lỏng.
Năm lớp vật lý là thạch quyển, astheno, mesosphere, lõi ngoài và lõi trong.
1. Thạch quyển - Lớp đá rắn ngoài cùng được tìm thấy trên bề mặt Trái đất là thạch quyển. Nó bao gồm cả lớp vỏ và chất rắn, phần trên cùng của lớp phủ. Nó tương đối ít đậm đặc hơn các lớp vật chất khác của Trái đất. Thạch quyển bị chia cắt thành các mảng gọi là mảng kiến tạo.
2. Astheno quyển – Astheno quyển được tìm thấy bên dưới thạch quyển và nó là lớp của một lớp phủ yếu hoặc mềm làm bằng đá rắn di chuyển rất chậm. Nó nằm bên dưới thạch quyển. Các mảng kiến tạo di chuyển trên đỉnh quyển mềm.
3. Tầng trung lưu - Phần bên dưới, chắc của lớp phủ được gọi là tầng trung lưu. Đá ở tầng trung lưu chảy chậm hơn đá ở tầng mềm. Tầng trung lưu dày đặc hơn nhiều so với tầng mềm.
4. Lõi ngoài - Lõi ngoài là lớp chất lỏng của lõi Trái đất. Lõi ngoài nằm bên dưới lớp phủ và bao quanh lõi trong.
5. Lõi bên trong - Lõi bên trong là trung tâm đặc, đặc của hành tinh chúng ta. Lõi bên trong kéo dài từ đáy của lõi ngoài đến tâm Trái đất.
Thạch quyển và quyển mềm không giống như lớp vỏ và lớp phủ. Lớp vỏ và lớp phủ là các lớp cấu tạo của Trái đất. Thạch quyển và astheno quyển là các lớp vật chất. Thạch quyển bao gồm lớp vỏ và phần rắn, ngoài cùng của lớp phủ. Lớp vỏ mỏng hơn thạch quyển và chứa vật liệu đá giàu silica và ít đậm đặc hơn nhiều so với vật liệu đá ở các lớp khác của Trái đất. Astheno quyển là một lớp bán rắn nằm giữa thạch quyển rắn và quyển trung lưu.
Thiên quyển không phải là một chất lỏng. Vật liệu đá tạo nên thiên quyển có tính dẻo, nghĩa là nó có thể bị kéo giãn ra một cách từ từ. Thiên quyển mềm dẻo do sức nóng dữ dội của bên trong Trái đất. Khi vật liệu đá ở phần dưới của quyển mềm được làm nóng, nó sẽ tăng lên từ từ. Khi nó tăng lên, nó bắt đầu nguội đi và chìm xuống. Do đó, vật liệu đá trong quyển mềm lưu thông trong các tế bào đối lưu khổng lồ. Các tế bào đối lưu này gây ra chuyển động mảng kiến tạo. Các mảng thạch quyển nằm trên quyển mềm, được mang theo khi quyển mềm chảy chậm. Sự chuyển động của các mảng thạch quyển gây ra động đất và núi lửa.
