Як підрахували вміст хімічних елементів в Землі?
Як підрахували вміст хімічних елементів в Землі?
Зовнішні оболонки нашої планети і навіть космічний простір вивчено краще, ніж внутрішню будову Землі. Проте, багаторічні дослідження дали нам уявлення про те, з яких шарів і речовин складається планета. Розглянемо хімічний склад Землі і методи, якими користуються вчені.
Хімічний склад і структура Землі
Земля неоднорідна, оскільки вченим вдалося виділити кілька шарів, що відрізняються за фізичними, а також хімічним параметрам. Вона належить до планет земної групи (розташованим у внутрішній області Сонячної системи).
Структура Землі в масштабі
Структура за хімічними параметрами:
- земна кора;
- мантія (верхня і нижня);
- ядро (зовнішнє і внутрішнє).
Цікавий факт: товщина земної кори під водами – 5-10 км, а під материками – 35-45 км.
Структура за фізичними параметрами:
- літосфера;
- астеносфера;
- мезосфера;
- ядро.
У масі планети переважає залізо (32,1%), кисень (30,1%), кремній (15,1%), магній (13,9%), а також сірка, нікель, кальцій, алюміній. Частка інших речовин становить близько 1,2%.
Товщина шарів Землі
Ядро (центр планети) відрізняється високою щільністю. Воно складається переважно із заліза і нікелю. Внутрішня частина тверда, а зовнішня – рідка. За попередніми припущеннями, радіус внутрішнього ядра – 1200 км, а зовнішнього – приблизно 2200 км.
Мантія – самий товстий шар. В її складі переважають силікатні породи з великою кількістю заліза, магнію. Речовина тверде, незважаючи на температуру – всьому виною високий тиск. Лише деякі шари мантії відрізняються в'язкістю і пластичністю.
Цікаво: Як і з чого роблять ковбасу? Опис, фото і відео
Океанічна і материкова кора разюче відрізняються властивостями і складом. Океанічна кора утворюється в основному базальтом – залізо-магнієвої силікатної породою. Материкова складається з кисню, кремнію, алюмінію та інших речовин.
Як визначили, з яких елементів складається Земля?
Вивчення хімічного складу Землі можна розділити на дві групи. В першу входять породи, хімічний склад яких вже відомий. Визначити, в якому відношенні представлені ті чи інші речовини на всій планеті, вчені можуть на підставі геологічних досліджень і даних.
Сейсмографи використовують для виявлення і реєстрації сейсмічних хвиль всіх типів
З поширеними речовинами все набагато простіше, але також існує таке поняття, як рідкоземельні елементи. Це група з 18 елементів, які рідко зустрічаються в земній корі. Всі вони є металами, наприклад, скандій, Тулій, лантан і ін. Так як рідкоземельні елементи розсіяні по всій планеті, їх частку в масі розраховують за середніми даними.
Цікавий факт: самим рідкісним на Землі є радіоактивний елемент астат (At). Спочатку його синтезували штучним шляхом і тільки після цього виявили в природі. Зміст астату в земній корі – не більше 1 грама.
Що стосується складу глибоких шарів планети, то сучасні технології все ще не дають можливості вивчити їх безпосередньо. Для досліджень вченим доступна лише мала частина земної кори, товщиною близько 10 км, не кажучи вже про недосяжності мантії.
Тому залишається лише будувати гіпотези і визначати внутрішню будову Землі за непрямими ознаками. Для цього використовуються топографічні, гравіметричні (пов'язані з силою тяжіння) дані. Досліджується підводний рельєф Світового океану в цілому і окремих його складових.
Цікаво: Чому бетон не застигає в бетономішалці?
В геології трапляються оголення гірських порід, які виявляються на поверхні в ході різних процесів, природних і техногенних. В результаті вулканічної активності відбувається підйом порід з великих глибин – вони стають доступними для вивчення в первозданному вигляді.
Ще один метод – аналіз сейсмічних хвиль, що проходять крізь Землю. Найчастіше це робиться штучним шляхом за допомогою потужного вибуху на поверхні. Спеціальні прилади та датчики відзначають, наскільки швидко утворилися коливання поширюються по земній корі.
Кольська надглибока свердловина до закриття
Дізнатися внутрішню будову намагаються і шляхом буріння надглибоких свердловин. Найглибшої (серед мають наукове значення) вважається Кольська свердловина в Мурманської області. Вона занесена в Книгу рекордів Гіннеса. Буріння завершено в 1991 році на глибині 12 262 м. В даний час свердловина закрита, але влада має намір зробити її туристичним об'єктом.
Якщо хімічний склад гірських порід відомий, то зміст тих чи інших елементів встановлюється на підставі геологічних даних. Внутрішня будова Землі визначено гіпотетично за рахунок різних спостережень, аналізу гірських порід, сейсмологічних хвиль, надглибокого буріння та інших методів.