Země má obecně řečeno čtyři vrstvy: pevnou kůru na vnější straně, plášť a jádro – rozdělené na vnější a vnitřní jádro.
Kůra
Kůra je vše, co můžeme přímo vidět a studovat. Nejtenčí vrstva Země, zemská kůra, měří v průměru ještě asi 40 km a její hloubka se pohybuje od 5 do 70 km (~3-44 mil). V měřítku planety je to však méně než slupka jablka.
Existují dva typy zemské kůry: kontinentální a oceánská. Oceánská kůra se nachází na dně oceánů nebo pod kontinentální kůrou; je obecně tvrdší a hlubší a skládá se z hustších hornin, jako je čedič, zatímco kontinentální kůra obsahuje horniny žulového typu a sedimenty. Kontinentální kůra je na pevnině silnější.
Korá není jedna pevná věc, ale je rozdělena na několik tektonických desek. Tyto tektonické desky nejsou nehybné, ale jsou v relativním pohybu jedna vůči druhé. V závislosti na vzájemném vztahu a geologickém prostředí existují tři typy hranic tektonických desek: konvergentní (pohybující se jedna k druhé), divergentní (vzdalující se od druhé) a transformační (pohybující se do stran).
Tyto desky „plují“ na měkkém, plastickém svrchním plášti.
Plášť
Plášť sahá do hloubky 2 890 km, takže je nejtlustší vrstvou Země. Tvoří asi 84 % objemu Země. Vše, co o plášti víme, známe nepřímo, protože žádnému lidskému výzkumu se nepodařilo proniknout za zemskou kůru. Většinu věcí, které o plášti víme, známe ze seismologických studií (o tom později).
Plášť se také dělí na několik vrstev, a to na základě seismologických vlastností. Svrchní plášť sahá od místa, kde končí zemská kůra, až do vzdálenosti asi 670 km. I když je tato oblast považována za viskózní, můžete ji také považovat za tvořenou horninou – přesněji řečeno horninou zvanou peridotit. Pod ní se nachází spodní plášť, který se rozprostírá od 670 do téměř 2900 km pod povrchem.
Je již v podstatě přijato, že plášť není v ustáleném stavu, ale spíše ve stavu neustálého pohybu. Probíhá zde všeobecná konvektivní cirkulace, kdy horký materiál stoupá směrem k povrchu a chladnější materiál se dostává hlouběji. Obecně se má za to, že tato konvekce vlastně řídí cirkulaci deskové tektoniky v zemské kůře.
Většina zemětřesení vzniká na povrchu, v zemské kůře; při odlivu a přílivu desek vzniká napětí, a když se toto napětí uvolní nebo když se něco zlomí, vznikne zemětřesení. Zemětřesení však mohou vznikat i v plášti a při těchto tlacích se o zlomu a lámání nedá vůbec mluvit. V subdukčních oblastech, kde jedna rovina prochází pod druhou, byla pozorována zemětřesení v hloubce až 670 km. Mechanismus kolem těchto zemětřesení není dosud dobře znám, ale jednou z teorií je, že některé minerály přecházejí z jednoho stavu do druhého a mění přitom svůj objem. Tato změna objemu může vést k zemětřesení.
K pochopení pláště se však stále více přibližujeme – i když se tam nedostaneme. V poslední době se vědci přiblížili k napodobení vysoké teploty/tlaku v plášti a počítačové modely na vysoké úrovni také odhalují některá jeho tajemství.
Jádro
Někdy hovoříme o jádru jako o jedné věci, ačkoli vnitřní jádro a vnější jádro jsou zásadně odlišné – nejsou to vrstvy téže věci. „Pevné“ vnitřní jádro má poloměr ~1 220 km, zatímco „tekuté“ vnější jádro sahá až do poloměru ~3 400 km.
Počkat, kdybychom nemohli jít do pláště, jak bychom mohli vědět, že jedno je pevné a druhé ne? No, stejně jako předtím je odpověď stejná: seismické vlny (už tam skoro jsme).
Vnitřní jádro
Teploty a tlaky vnitřního jádra jsou naprosto extrémní, přibližně 5 400 °C a 330 až 360 gigapascalů (3 300 000 až 3 600 000 atm).
Obecně se má za to, že vnitřní jádro roste velmi pomalu – jak jádro chladne, stále více vnějšího jádra tuhne a stává se součástí vnitřního jádra. Domníváme se, že rychlost ochlazování je velmi nízká, asi 100 stupňů Celsia za miliardu let. Předpokládá se však, že i tento pomalý růst má významný vliv na vytváření magnetického pole Země působením dynama v tekutém vnějším jádře.
Dosti zajímavé je, že vnitřní jádro se zdá být asymetrické na linii východ-západ. Existuje model, který tuto asymetrii vysvětluje tavením na jedné straně a krystalizací na straně druhé. Tato anomálie pravděpodobně také ovlivňuje magnetické pole Země a vytváří asymetrii na krystalizující straně.
Vnější jádro
Vnější jádro je tekutina s nízkou viskozitou (asi desetkrát vyšší než viskozita tekutých kovů na povrchu) – „tekutina“ je poněkud nevhodný termín. Protože má velmi nízkou viskozitu, je snadno deformovatelná a tvárná. Je místem prudké konvekce. Předpokládá se také, že trpí velmi prudkými konvekčními proudy – hej, a hádejte co? Roztáčení vnějšího jádra a jeho relativní pohyb je zodpovědný za magnetické pole Země.
Nejžhavější část vnějšího jádra je ve skutečnosti žhavější než vnitřní jádro; teploty mohou dosahovat až 6 000° Celsia (10 800° Fahrenheita) – stejně žhavé jako povrch Slunce.
Jak víme o zemských vrstvách
Vidíme jen velmi malé zlomky zemské kůry, která sama o sobě představuje malý zlomek naší planety – jak tedy můžeme vědět všechny tyto věci?
No, nejlepším zdrojem informací, které máme, jsou seismické vlny. Když dojde k zemětřesení, uvolní se tlakové vlny, které se pak šíří po celé planetě. Tyto vlny s sebou nesou informace z vrstev, kterými procházejí – včetně pláště a jádra. Studiem šíření vln Studiem šíření vln Zemí se můžeme dozvědět o fyzikálních vlastnostech zemského nitra. Některé vlny se například šíří pouze pevným prostředím, zatímco jiné se šíří jak pevným, tak kapalným prostředím – mohou tedy ukázat, zda je některá vrstva pevná, nebo ne. Seismické vlny odebírají vzorky úzkých úseků zemského nitra, takže můžeme také izolovat informace, které nesou; analýzou několika zemětřesení zaznamenaných na několika seismických stanicích můžeme vytvořit analýzu oblasti podobnou počítačovému skenu.
Paprsky se ohýbají a odrážejí na základě vlastností prostředí, kterým procházejí, a rychlost vlny je také ovlivněna prostředím.
Moderní simulace v laboratoři navíc ukázaly, jak se při těchto teplotách a tlacích pravděpodobně chovají minerály, a máme také nepřímé gravitační a magnetické informace, stejně jako studie magmatu a krystalů nalezených na povrchu – většina informací však pochází z globální seismologie. Je prostě úžasné, že aniž bychom se k ní byť jen přiblížili, můžeme vědět tolik o vrstvách Země.
.