Jaké jsou vrstvy Země?

Země má obecně řečeno čtyři vrstvy: pevnou kůru na vnější straně, plášť a jádro – rozdělené na vnější a vnitřní jádro.

Vrstvy Země

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.

Hlavní tektonické desky.

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

Konvekce v plášti.

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.

Tento obrázek ukazuje výpočet pro tepelnou konvekci v zemském plášti. Barvy bližší červené jsou horké oblasti a barvy bližší modré jsou studené oblasti.

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.

Obrázek prostřednictvím Artinaid

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?

Šíření seismických vln. Všimněte si, jak vlny mění svou trajektorii na hlavní hranici.

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.

.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.