Реферат: Внутреннее строение Земли

Реферат натему:

Внутреннеестроение Земли

Созданиемодели внутреннего строения Земли — одно из самых больших достижений науки XX столетия. Конечно, создавалисьмодели и раньше. Но они основывались на догадках и на сравнительно небольшомколичестве достоверных фактов. Больше было предположений. Нельзя сказать, чтобысегодня все в строении Земли было бы ученым ясно и понятно. Недра таят огромныйзапас загадок. Но в принципе, я думаю, можно сказать, что современная модельуже вряд ли когда-нибудь существенно изменится так, как менялись моделипрошлых, например, веков.

Но какже удалось построить ее ученым? Может быть, люди прорыли шахту до центра землии исследовали каждый метр глубины? Такую работу не то что проделать — представить себе невозможно. Нам бы еще многие годы пришлось гадать о строениинедр, если бы к середине прошлого столетия не наметился новый подход кпроблеме.

Ученыестали рассматривать Землю как физическое тело в целом. Стали изучать физическиепроцессы, которые происходят в твердой, жидкой и газообразной оболочках Земли.Заинтересовались тем, как реагирует наша планета на притяжение Луны с Солнцем,как воздействует на Землю межпланетная среда.

Специалистывплотную занялись изучением химического состава земной коры.

Окончательносформировалась наука геофизика, отдельные разделы которой были заложены еще впрошлые столетия.

Что жевошло в состав геофизики — комплекса физических наук, изучающих нашу планету?Прежде всего — гравиметрия, наука о поле силы тяжести Земли, о том, как этополе изменяется. Именно методы гравиметрии позволили нашим ученым изучить ипостроить сложную фигуру геоида, выяснить строение тех глубинных слоев, кудауже не добраться с помощью шахт и скважин, а также изучить упругие деформации — изменения размеров и формы Земли под воздействием притяжения Луны и Солнца.

Методыгравиметрии сегодня широко применяются для поиска полезных ископаемых, главнымобразом нефти, газа, угля и некоторых рудных тел, плотность которых отличаетсяот плотности прилегающих пород.

Следующийраздел новой науки сейсмология — наука о землетрясениях. Она изучает причины иусловия возникновения этих страшных бедствий, а также то, как распространяютсяволны упругих колебаний в земной толще. Наблюдая распространение этих волн,ученые составили сейсмическую модель внутреннего строения Земли, которой мыпользуемся в настоящее время.

Методысейсмологии, основанные на создании искусственных микроземлетрясений, которыевызывают геологи мирными взрывами, находят тоже применение для поисков полезныхископаемых, а также в инженерно-геологических изысканиях, когда намечают трассыдорог, строят водохранилища и плотины.

Третийраздел самый молодой. Пожалуй, лишь в наше время, уже в самые последние годы,он принял часть исследовательского груза на свою спину. Я имею в виду учение оземном магнетизме. Заложенное еще в начале XVII века, оно недавно вошло равноправным партнером вгруппу наук, занятых изучением глобальных вопросов строения и эволюции Земли.

Сегодняк физике Земли относят еще электрометрию, которая изучает естественное иискусственные электрические поля в Земле; радиометрию — исследующую излучения,испускаемые естественными радиоактивными элементами, содержащимися в горныхпородах, изучающую тепловую историю нашей планеты и современное тепловоесостояние ее недр. Есть и другие отрасли знаний, обслуживающие современнуюнауку о Земле.

Тот, ктовыберет себе в дальнейшем специальность, связанную с изучением нашей планеты,познакомится еще со множеством разделов науки о Земле. Потому что ничто непредставляет для нас такого интереса, как история и жизнь планеты, на котороймы с вами живем.

Пожалуй,изучение внутреннего строения Земли лучше всего определяется именно известнойсказочной формулой, вынесенной в заголовок. Ну в самом деле: ни того, что тамнаходится, ни того, в каком порядке это неизвестное распределяется по недрам,люди не знают. Так на что же надеются?

Правда,у нас уже есть примеры того, как, не объезжая Землю кругом, мудрый Эратосфен измерилпланету. А европейские ученые сумели определить плотность Земли или, инымисловами, «взвесили» планету без весов. Теперь осталось доказать, что плотностьраспределяется именно так, как предполагалось, то есть что в центре Землиимеется тяжелое плотное ядро.

Конечно,легко сказать, что плотность вещества Земли должна увеличиваться с глубиной, приводитьразные цифры, уверяя, что они получились в результате «теоретических расчетов»,утверждать, что в центре Земли есть плотное ядро… А вот как это все проверить,если никто до центра планеты не добирался да вряд ли и доберется в обозримоевремя? Может быть, Земля вся насквозь состоит из вещества одинаковой плотностии никакого ядра в ней нет?

Есть ухитроумных физиков один способ, позволяющий узнать распределение тяжелых масс втеле по тому, как оно движется. Изобрести этот способ было непросто. Начало емуположил немецкий математик и астроном Фридрих Бессель. В 1844 году он заметил,что в равномерном движении звезды Сириус наблюдаются странные отклонения. Будтокто-то невидимый кружится вокруг звезды и сбивает ее своим притяжением с путито в одну сторону, то в другую. Примерно так же веселый щенок на поводке, бегаявокруг своего хозяина, не дает тому выдерживать строго определенноенаправление. Такой же характер движения наблюдался и у некоторых других звезд.«А не летают ли рядом с ними тяжелые, но невидимые спутники?» — подумалматематик. Но доказать ничего не смог.

Прошловосемнадцать лет. Астрономы построили новые телескопы. И однажды увидели рядомс ярким Сириусом крохотную звездочку, еле заметную в ослепительных лучахглавной звезды. Прав был Бессель — значит, система из звезды со спутникомдвижется в пространстве немножко по другим законам, чем звезда без спутника.Даже если эта последняя и имеет ту же массу.

А вотеще пример. Если вы летали в самолетах, то, наверное, замечали: когдапассажиров немного, стюардессы рассаживают их так, чтобы они не сбивались вкучу, а распределялись, уравновешивая багаж и топливо. И это правильно. Потомучто иначе самолет может потерять равновесие при взлете и упасть. Здесь тожедвижение зависит от распределения масс, но уже внутри одного тела — самолета.

Теперьпредставьте себе, что у вас есть два шара. Размеры их одни и те же. Массы,средние плотности — все точь-в-точь одинаково. Но вы знаете, что первый шаротлит сплошным из одного металла, а у другого тяжелое ядро окружено болеелегкой оболочкой. Снаружи они ничем не отличаются. Как же все-таки выяснить, невскрывая, у какого из них есть ядро.

Воттут-то на помощь и приходит физика. Оказывается, если положить оба шара нанаклонную доску и скатывать их, как на гонках, то один будет всегда чуть-чутьотставать от другого. Это и есть сплошной шар. Его момент инерции больше, чем ушара с тяжелым ядром и легкой оболочкой.

Моментинерции как раз и есть та характеристика, которая зависит от распределения массв системе тел или в одном теле. Зная его, можно судить о том, как устроенотело, не забираясь в его середину.

НашаЗемля тоже не одиночка. Рядом с нею летает Луна. И ученые умеют определятьмоменты инерции подобных систем.

Интересноотметить, что после всех расчетов момент инерции нашей планеты оказался насемнадцать процентов меньше, чем он должен быть у сплошного шара массой иразмерами равного Земле. Значит, у нашей планеты обязательно должно бытьтяжелое ядро.

Ну какне восхититься находчивостью человеческого ума, который нашел решение такой,казалось бы, неразрешимой задачи?!

Какустроена кора Земли

Самыйверхний слой твердой земли ученые назвали корой.Состав коры сложный.Больше всего в ней оказалось кислорода, кремния и алюминия. Потом шли остальныеэлементы, но их значительно меньше. Конечно, газ кислород содержится в коре нев чистом виде. Он входит в состав окислов. Ведь даже обыкновенный песок — этоокисел кремния со всякими добавками. А простая глина — такой же окиселалюминия, но тоже со множеством добавок. Раньше легкоплавкие породы земной корыназывали «сиаль». «Си» от слова силициум — кремний, по-латински, «аль» — от алюминия. Сейчас этот термин устарел.

Состав истроение земли всегда интересовали человечество. Да и неудивительно — ведьименно кора, ее верхний слой обеспечивает человека всем необходимым для жизни.К сожалению, прошли те времена, когда каменный уголь и руду люди добывали прямос поверхности, стоило лишь разворошить чуть-чуть пахотную землю или мох илидругую какую-нибудь почву. Прошло время, когда нефть тугими фонтанами била изскважин, пробуренных на несколько десятков метров. Сейчас, чтобы найти полезныеископаемые, приходится тщательно изучать строение земной' коры и забираться внее все глубже и глубже.

Представьтесебя на минутку геологом. Ваша задача — поиск месторождения редкометаллическихруд, например вольфрамовых и молибденовых. Оба металла — важнейшие инезаменимые добавки для высокосортных сталей: вольфрам входит в составвысокопрочных сплавов, а молибден — жаропрочных. Как же ищут руды, содержащиеэти столь необходимые современной промышленности металлы?

Вольфрам- металл тяжелый. Может быть, и руды его более плотные, чем окружающие породы?Если так, то можно применить гравитационную разведку. Найти место, где силатяжести чуть больше, там и рыть. Но вот беда: оба металла — и вольфрам имолибден — содержатся в горных породах в таких небольших количествах, чтопрактически ничем не изменяют их свойств. Нет, гравитационная разведка негодится. Может быть, попробовать магниторазведку? Но горные породы, содержащиевольфрамовые и молибденовые руды, почти не магнитны. И по электрическимсвойствам они слишком мало отличаются от окружающих горных пород. Как же ихискать?

Правда,по имеющемуся опыту, мы знаем, что вольфрамовые и молибденовые месторождениячасто бывают рядом с гранитными массивами. Как же они там оказываются?Попробуем представить себе этот процесс.

Глубокопод земной корой находятся очаги раскаленной магмы. Могучие силы земногодавления сдавливают ее. Бьется горячее земное «варево», ищет, куда быпрорваться. Самый легкий путь — наверх, там давление поменьше. Найдет магматрещинку и, как паста из тюбика, выдавливается, выдавливается. Раздвигаетпороды, уплотняет их, прогревает. Окружает себя как скорлупой. В такой скорлупемагма остывает. А раз остывает — объем ее уменьшается. И вся масса ее как быпроседает. Между гранитом, в который превратилась остывшая магма, и прочнымсводом-скорлупой образуется пористая, трещиноватая область. В нее начинаетпробираться вода. Горячие геотермальные растворы приносят сюда соединения самыхразных металлов, часть из них выпадает в осадки. Год за годом, тысячелетие затысячелетием длится этот процесс. И образуется в пористой области месторождениередких металлов.

Значит,чтобы разведать вольфрам с молибденом, нужно сначала изучить горный район иотыскать гранитные массивы. Затем изучить состав найденных гранитов, посколькуредкие металлы встречаются далеко не во всех. Надо бить шурфы, буритьразведочные скважины. В общем, хлопот предостаточно. Нелегка работагеологоразведчиков.

Большевсего сведений о строении земной коры дал все же сейсмический метод. Я ужерассказывал о том, как под действием землетрясений или мощных взрывов частицыземли сдвигаются, передают свое движение дальше и возникают сейсмические волны.Они, как рентгеновские лучи, «просвечивают» Землю, выявляя ее внутреннеестроение.

В 1909году сербский ученый Андрей Мохоровичич, изучая землетрясение в Загребе,обнаружил слой, отделяющий земную кору от мантии.

Затемчетырнадцать лет спустя австрийский ученый В. Конрад выделил внутри земной корыеще одну границу. Выше нее скорость распространения сейсмических волн равняласьскорости таких колебаний в граните, а ниже — в базальтах. Этот слой илиповерхность назвали «поверхностью Конрада». И ученые договорились считать, чтопод осадочным, сравнительно рыхлым, слоем на глубине 20-25 километров лежатсначала граниты, а за ними, еще глубже, — базальты.

Насамом-то деле, конечно, в «гранитном слое» находятся вовсе не знакомые нам всемграниты, а множество самых разных пород, спрессованных до плотности гранита.Точно так же, как и «базальтовый слой» тоже не состоит из одного лишь базальта.

Такимтрехслойным «пирогом» представляется сегодня материковая или континентальнаякора. И совсем иначе оказалась устроена земная кора, выстилающая океаническоедно. Осадков значительно меньше, чем на суше. И куда-то пропал гранитный слой.Почему? Об этом до сих пор идут горячие споры среди ученых.

Изчего состоит мантия

Точноэтого не знает никто! Добыть кусочек вещества из глубоких недр — нет болеезаветной мечты у геологов. Сколько бы нерешенных задач сразу получило решение.Но… до этого пока далеко. Пока лишь по косвенным признакам можно обсуждатьвозможный состав и строение вещества мантии.

Долгоевремя основным материалом мантии считался оливин — хорошо знакомый многимжелтовато-зеленый, оливковый, а то и коричневый минерал, входящий в составпочти всех самых тяжелых горных пород земли, когда-либо изливавшихся из недрземных расплавленной магмой.

Изоливина же в основном состоят и каменные метеориты, прилетающие к нам на Землюиз космического пространства. Некоторые ученые считают, что это остаткистроительного материала, из которого образовались планеты, в том числе и нашаЗемля.

В 1936году известный английский физик и видный общественный деятель Джон Берналлпредположил, что в глубине земных недр в условиях высоких температур и давленийкристаллики оливина сдавливаются, атомы переупаковываются и должны получатьсякристаллы другой, большей плотности. Аналогичную идею высказал в то же время ипрофессор Ленинградского горного института Владимир (Вартан) НикитовичЛодочников. Он считал, что все физические свойства материи, находящейся вглубине Земли, должны изменяться.

Ученыестали испытывать оливин в лабораториях. Кубики желто-зеленого минераласдавливали и нагревали, снова нагревали и опять сдавливали. Очень подходилоливин под давлением по сейсмическим характеристикам к веществу мантии, но…При давлениях, соответствовавших глубине примерно четыреста километров, онразрушался. Значит, из него могла состоять только верхняя и частично средняямантия. А что же входит в состав нижней?

Русский геофизикВ.А. Магницкий и американский ученый Ф. Берч выдвинули гипотезу о том, что поддействием гигантских давлений и температур сложные силикатные соединения (в томчисле и оливин) распадаются на простые окислы кремния, магния, железа, но вболее плотной упаковке.

В этобыло трудно поверить. Ведь кристаллическая решетка минералов — первоосноваматерии. Неужели простым давлением и повышением температуры можно ееизменить?..

В 1958году австралийский ученый А. Рингвуд вместе со своими коллегами заключилобразцы оливина в могучий пресс и, нагрев их до температуры примерно в тысячуградусов, сдавил до ста тысяч бар. Результат оказался удивительнейшим. Еслирассмотреть кристаллик обычного оливина под электронным микроскопом, а потомпостроить модель упаковки его ионов кислорода, то получится ровная шестиграннаяпризмочка. Примерно такая нарисована на рисунке. Но после опытов Рингвудаматериал полностью перестраивался. Длинная призмочка с ионами кислорода в узлахпревращалась в плотный приземистый кубик, соответствовавший кристаллическойструктуре твердой шпинели. Значит, прав был Берналл, говоря о возможности такихпревращений, правы были Лодочников, Магницкий и Берч.

На одномиз международных симпозиумов по геофизике, состоявшемся в 1963 году, советскиеспециалисты показали зарубежным коллегам небольшие темные кристалликинепонятного вещества. Никто из геологов не мог определить, что это такое. Вродебы кварц, а вместе с тем и не кварц. Очень уж плотен и тяжел. Оказалось,все-таки кварц, только побывавший в условиях сильного сжатия и высокойтемпературы. Его получили советские ученые С.М. Стишов и С.В. Попова влаборатории Института физики высоких давлений. По имени одного из своих творцовновый минерал получил и название — стишовит.

Интереснойоказалась находка стишовита в естественных условиях.

Американцыотыскали его в кратере Аризоны, где он образовался в момент мощного удараприлетевшего метеорита о Землю.

Получалось,что вещества, из которых сложены верхние слои мантии, могут составлять и нижниеее этажи. Но при этом кристаллы под действием высоких давлений и температурпереходят из одного вида в другие.

Такиепревращения, когда вещество из одного состояния переходит в другое, напримервода переходит из пара в жидкость, а из жидкости в лед, называются фазовымипревращениями или фазовыми переходами. Эти переходы, по-видимому, играют оченьбольшую роль и значение в процессах, происходящих в глубоких недрах. Онипомогают сегодня ученым представить себе не только состав нижней мантии, но иядра Земли.

Земля- современная модель

Что жележит в основе современных представлений о внутреннем строении Земли? Как нистранно, но эти основы можно разделить по стародавнему обычаю на три группы — три «кита». Прежде всего представление о составе нашей планеты дает лава,вылившаяся из недр через жерла вулканов и трещины. В большинстве случаев онаимеет базальтовый состав. И геологи так ее и называют — базальтовая лава. Крометого, мы доподлинно знаем о существовании больших гранитных массивов вдокембрийских толщах коры.

Второй«кит» тоже «вещественный». Это прилетающие к нам из космоса метеориты. Ведь поидее они должны быть из того же первичного вещества, из которого слепился ивесь земной шар. Подавляющее большинство космических гостей состоит из плотнойгорной породы — темно-зеленого перидотита и из железа.

Наконец,третий «кит» — скачкообразное изменение скоростей распространения сейсмическихволн внутри Земли. Оно позволяет предположить, что так же скачкообразноменяется и плотность вещества внутри нашей планеты, нарастая с глубиной.

Все этозаставляет нас предположить, что внутреннее строение Земли очень сложно. Ачтобы изучать сложные объекты, в науке уже давно пользуются приближеннымимоделями. То есть более или менее простыми и наглядными картинами, которыепримерно соответствуют имеющимся знаниям.

Вгеофизике под моделью Земли понимают как бы разрез нашей планеты. На нем должнобыть ясно видно, как меняются такие важные свойства земных недр, как плотность,давление, скорость распространения сейсмических волн, температура, ускорениесилы тяжести, электропроводность и так далее.

Считается,что первые шаги в построении реальной модели внутреннего строения нашейпланеты, с учетом всей имеющейся геофизической информации, накопленной за многолет, сделали американские геофизики Адамс и Вильямсон в 1923 году. Однакосейсмологи в те годы еще не могли дать достаточно точных значений для скоростейупругих колебаний. И потому работа американцев страдала многими неточностями.

Исправитьнедостатки и уточнить скорости взялись два крупнейших геофизика тридцатых годов.С одним из них мы уже встречались, когда разговор шел о гипотезах происхожденияЗемли. Это Гарольд Джефрис, профессор Кембриджского университета в Англии.Другой — Бено Гутенберг, немецкий ученый, эмигрировавший из фашистской Германииза океан.

Целыхдесять лет продолжалась их работа. Результаты, достигнутые Джефрисом иГутенбергом, позволили австралийскому геофизику Буллену, стажировавшемуся уДжефриса, построить новую модель Земли, в которой он ввел удобное разделение назоны.

Ивсе-таки к началу пятидесятых годов классический период в геофизике,опиравшийся в основном на методы механики, закончился. В Советском Союзе и вСША появились работы В.А. Магницкого и Ф. Берча, применивших для геофизическихцелей современные методы физики твердого тела и физики высоких давлений. Я ужерассказывал немного об их опытах и выводах. В результате была построенасовременная модель оболочки Земли, которая включает в себя литосферу и верхниеслои мантии.

Выможете ее увидеть на рисунке-графике с пояснительными надписями. Постарайтесьпризвать на помощь свое воображение, чтобы за скромной линией графика увидетьсложность строения и буйство стихий внутри планеты. Конечно, я понимаю, чтографик не столь нагляден и не так красив, как гравюры прошлых веков. Но у негоесть одно неоспоримое преимущество перед последними: он намного правдоподобнее.На приведенном рисунке вы видите сейсмическую модель Земли, то естьотображающую изменения плотности вещества недр. Но такие же модели можнопостроить и для других свойств планеты.

А теперьнесколько слов объяснения. Прежде всего под жесткой корой — литосферой, плитыкоторой мы сравнивали с громадными льдинами-айсбергами, плавающими на «океанеподкорового вещества», примерно с семидесятикилометровой глубины начинаетсяновый, неизвестный слой. В нем скорость распространения сейсмических волн резкопадает. Это — астеносфера. Кое-где местами в ней располагаются первичныемагматические очаги вулканов. Там плавится и кипит базальтовая магма, котораяпотом по трещинам и вулканическим каналам поднимается на поверхность.Температура этих очагов очень близка к температуре плавления глубинноговещества мантии. И потому они увеличивают вязкость всего подкорового вещества.

Конечно,астеносферу можно назвать текучей лишь в сравнении с каменными монолитами.Невероятно медленно движется нечто, что составляет подкоровый слой, перетекая сместа на место.

Вы,наверное, знакомы с варом — черной густой смолой, которая применяется встроительном деле. Вар легко колется на куски. Значит, он твердый. Но оставьтеего на долгое время в покое — и кусок растечется лужей, которая будет так жеколоться. Вещество астеносферы еще более вязкое, чем вар, но и оно способноперетекать из одного места в другое. Только очень медленно.

Примернос двухсотпятидесятого километра глубины скорость распространения сейсмическихволн снова начинает расти. Здесь уже давление в недрах так велико, чтотемпература плавления сдавленного вещества повышается. Вещество мантиипостепенно уплотняется, и скорости упругих колебаний в нем растут. Но растутмедленно, будто накапливают силы. Потом вдруг резкий скачок! Ученые полагают,что здесь начинается зона фазовых переходов, о которых я вам тоже рассказывал.Здесь оливин превращается в более твердую шпинель.

И сновас глубиной идет плавное нарастание скоростей до зоны нового скачка — второйзоны фазовых переходов. Может быть, там происходит распад силикатов на окислы.Мы уже упоминали о стишовите, можно представить себе также уплотненные окислы идругих элементов — железа, алюминия. А может быть, и наоборот, основныепородообразующие минералы оболочки Земли переходят в более сложные структуры.Пока об этом ученые спорят. Но дальше, начиная с глубин в семьсот километров,скорости распространения сейсмических волн снова плавно нарастают под влиянием всеувеличивающегося давления вышележащих слоев. И так происходит до самой границыс ядром Земли.

Ядро — это совсем особый вопрос и совершенно специфическая область земных недр.

О ядре ио наших современных представлениях о нем я хотел бы вам рассказать отдельно.

Изчего состоит ядро Земли

Идей остроении ядра Земли было высказано бесчисленное множество. Дмитрий ИвановичСоколов — русский геолог и академик — говорил, что вещества внутри Землираспределяются, словно шлак и металл в плавильной печи.

Этообразное сравнение не раз получало подтверждение. Ученые внимательно изучалиприлетавшие из космоса железные метеориты, считая их осколками ядра распавшейсяпланеты. Значит, и у Земли ядро должно состоять из тяжелого железа,находящегося в расплавленном состоянии.

В 1922году норвежский геохимик Виктор Мориц Гольдшмидт выдвинул идею общегорасслоения вещества Земли еще в ту пору, когда вся планета находилась в жидкомсостоянии. Он это вывел по аналогии с металлургическим процессом, изученным насталелитейных заводах. «В стадии жидкого расплава, — говорил он, — веществоЗемли разделилось на три несмешивающихся жидкости — силикатную, сульфидную иметаллическую. При дальнейшем остывании эти жидкости образовали главныеоболочки Земли — кору, мантию и железное ядро!»

Однакоближе к нашему времени идея «горячего» происхождения нашей планеты все большеуступала «холодному» творению. И в 1939 году Лодочников предложил другуюкартину формирования недр Земли. К этому времени уже была известна идея фазовыхпереходов вещества. Лодочников предположил, что фазовые изменения вещества сувеличением глубины усиливаются, в результате чего вещество разделяется наоболочки. При этом ядро вовсе не обязательно должно быть железным. Оно можетсостоять из переуплотненных силикатных пород, находящихся в «металлическом»состоянии. Эта идея была подхвачена и развита в 1948 году финским ученым В.Рамзеем. Получалось, что хоть ядро Земли и имеет иное физическое состояние, чеммантия, но причин считать его состоящим именно из железа нет никаких. Ведьпереуплотненный оливин мог быть столь же тяжелым, как и металл...

Такпоявились две исключающие друг друга гипотезы о составе ядра. Одна — развитаяна основе идей Э. Вихерта о железо-никелевом сплаве с небольшими добавкамилегких элементов в качестве материала ядра Земли. И вторая — предложенная В.Н.Лодочниковым и развитая В. Рамзеем, гласящая о том, что состав ядра неотличается от состава мантии, но вещество в нем находится в особо плотномметаллизированном состоянии.

Чтобырешить, в чью сторону должна склониться чаша весов, ученые многих стран ставилив лабораториях опыты и считали, считали, сравнивая результаты своих расчетов стем, что показывали сейсмические исследования и лабораторные эксперименты.

Вшестидесятых годах специалисты окончательно пришли к выводу: гипотезаметаллизации силикатов, при давлениях и температурах, господствующих в ядре, неподтверждается! Более того, проделанные исследования убедительно доказывали,что в центре нашей планеты должно содержаться не меньше восьмидесяти процентоввсего запаса железа… Значит, все-таки ядро Земли — железное? Железное, да несовсем. Чистый металл или чистый металлический сплав, сжатые в центре планеты,были бы слишком тяжелы для Земли. Следовательно, нужно предположить, чтовещество внешнего ядра состоит из соединений железа с более легкими элементами — с кислородом, алюминием, кремнием или серой, которые больше всегораспространены в земной коре. Но с какими из них конкретно? Это неизвестно.

И вотрусский ученый Олег Георгиевич Сорохтин предпринял новое исследование.Попробуем проследить в упрощенном виде ход его рассуждений. Основываясь напоследних достижениях геологической науки, советский ученый делает вывод, что впервый период образования Земля была скорее всего более или менее однородной.Все ее вещество примерно одинаково распределялось по всему объему.

Однакосо временем более тяжелые элементы, например железо, стали опускаться, таксказать, «тонуть» в мантии, уходя все глубже к центру планеты. Если это так,то, сравнивая молодые и старые горные породы, можно в молодых ожидать меньшеесодержание тяжелых элементов, того же железа, широко распространенного ввеществе Земли.

Изучениедревних лав подтвердило высказанное предположение. Однако чисто железным ядроЗемли быть не может. Для этого оно слишком легкое.

Что жеявилось спутником железа на его пути к центру? Ученый перепробовал множествоэлементов. Но одни плохо растворялись в расплаве, другие оказывалисьнесовместимы. И тогда у Сорохтина возникла мысль: не был ли спутником железасамый распространенный элемент — кислород?

Правда,расчеты показывали, что соединение железа с кислородом — окись железа — вродебы легковата для ядра. Но ведь в условиях сжатия и нагрева в недрах окисьжелеза тоже должна претерпеть фазовые изменения. В условиях, существующихвблизи центра Земли, лишь два атома железа способны удержать один атомкислорода. Значит, плотность полученной окиси станет больше...

И сноварасчеты, расчеты. Но зато каково удовлетворение, когда полученный результатпоказал, что плотность и масса земного ядра, построенного из окиси железа,претерпевшей фазовые изменения, дает точно ту величину, которую требуетсовременная модель ядра!

Вот она — современная и, пожалуй, самая правдоподобная за всю историю ее поисков модельнашей планеты. «Внешнее ядро Земли состоит из окиси одновалентной фазы железа Fe2О, а внутреннее ядро — из металлического железа илисплава железа с никелем, — пишет в своей книге Олег Георгиевич Сорохтин. — Переходный слой F между внутренними внешним ядром можно считать состоящим из сернистого железа — троиллита FeS».

Всоздании современной гипотезы о выделении ядра из первичного вещества Землипринимают участие многие выдающиеся геологи и геофизики, океанологи исейсмологи — представители буквально всех отраслей науки, изучающей планету.Процессы тектонического развития Земли, по мнению ученых, будут продолжаться внедрах еще довольно долго, по крайней мере впереди у нашей планеты есть ещепара миллиардов лет. Лишь после этого необозримого срока Земля остынет ипревратится в мертвое космическое тело. Но что к этому времени будет?..

Скольколет насчитывает человечество? Миллион, два, ну, два с половиной. И за этот сроклюди не только поднялись с четверенек, приручили огонь и поняли, как извлекатьэнергию из атома, они послали человека в космос, автоматы на другие планетыСолнечной системы и освоили ближний космос для технических нужд.

Исследование,а затем и использование глубоких недр собственной планеты — программа, котораяуже стучится в дверь научного прогресса.

Литература

1. Аки К., Ричардс П. Количественнаясейсмология. – М, 1983.

2. Буллен К. Введение в теоретическуюсейсмологию. — М., 1966.

3. Джеффрис Г. Земля, еепроисхождение, история и строение. – М., 1999.

4. Жарков В.Н. Внутреннее строениеЗемли и планет. — М.,1983.

5. Магницкий В.А. Внутреннее строениеи физика Земли. – М., 2002.

6. Пузырев Н.Н. Методы и объектысейсмических исследований. — Новосибирск, 1997.

7. Саваренский Е.Ф. Сейсмическиеволны. — М., 2003.