杏鑫登录注册_洋葱、桃子和鸡蛋,地球更像哪个?
我们“地球是圆的”,我猜你的爸爸妈妈或者老师一定给你讲过这个知识。“好奇怪,我看到的地面明明是平的呀,怎么会是球体呢?”难道你就没有产生过这个疑问吗?别着急,我们人类也不是一开始就发现地球是圆的,也是经历了由“地平说”到“地圆说”的过程。
古代人由于视野和活动范围的限制,视野所及之处大都是平的,天空像一口巨大的锅扣在地面上,故有“天圆如张盖、地方如棋局”的说法。后来,人们根据太阳、月亮的形状,推测地球也应该是一个球体,于是就有了“地球”的概念。
15世纪以后,地理大发现拓宽了人类的视野,科学革命的兴起,彻底改变了人类历史的进程。1519年-1522年,葡萄牙航海家麦哲伦率领的船队首次实现了人类环球航行,他沿着一个方向出发,一直往前走,最终还是回到了起点,这个壮举,证明了地球就是圆的。
20世纪后,人类搭乘飞船进入了太空,从太空观察地球时,可以清晰地看到地球是一个不断自转的蔚蓝色球体。
太空中看地球
看见了地球外形的人类,并不知足,他们想把地球拆开,看看地球里面,到底是什么样子。
在试图拆开地球的过程中,人类也充满了各种想象。地球内部会不会跟洋葱一样,是均匀地分层状态,可以一层一层地剥开。还是像一个多汁的水蜜桃,外面软软的,中间有一个硬核。或者像一个鸡蛋,有薄薄的硬壳,有柔软的一层,还有核心的一层?
然而探索地球内部的结构并不是一件容易的事情。最初的时候,人类就想,干脆挖一个洞吧,如果能把地球挖穿,也就不难理解地球内部都是什么样了。在比较浅的深度下,这种方式是可以实现的,但是伴随着深度的增加,钻洞的难度也随之增加。目前,世界上最深的钻井能达到的深度为12.3千米。该怎么理解这个深度呢?地球上最高的珠穆朗玛峰高达8848.86米。哇,这么看来,深度够深了吧?!遗憾的是,这仅仅是地表到地心距离的1/500。通过挖洞一探地球的内部结构是不可能了,那到底怎么探测地球的内部结构呢?
科学家发现,许多大地震的强度大到足以使地震波一直在地球内部传播,甚至在地球的另一端也能检测到地震波的存在。其实地震波的行为类似于对人体成像的医用X射线。这些大地震提供了一种“透视”地球的有效手段,并提供大量数据来解释地球的内部结构。
地震波中的纵波、横波在不同介质中的传播速度不同,由于地球不是均匀的,其内部成分和结构复杂,所以地震波在地球内部不是沿着直线传播的;地震波通过地球内部时通常会发生反射、折射,进而反映地球内部不同圈层的界线,地震波从一层传播到另一层时,曲线会发生弯曲等。这些地震波的行为可用来确定地球的内部圈层结构。
既然地球是一个球体,那么我们的地球是像洋葱、桃子,还是鸡蛋呢?通过接收、研究地震波,人类将地球分为三个圈层结构:地壳、地幔和地核。
地球的圈层结构
在地球内部,有个很重要的界面,叫“莫霍面”。为什么起这个名字呢?这是因为在分析1909年10月8日克罗地亚地震时, 莫霍洛维奇先生发现在地球内部地表以下56公里的地方地震波的传播速度变快了,此处将地球的地壳和地幔分开,后来人们为了纪念莫霍洛维奇先生,故称此界面“莫霍面”。“莫霍面”以上的部分便为地壳。
地壳是地球相对较薄的外壳,我们都知道,我们的地球有陆地和海洋,所以地壳也分为大陆地壳(简称陆壳)和大洋地壳(简称洋壳)。通过探测,我们发现洋壳的厚度较薄,平均约为7千米,是由玄武岩组成。相比之下,陆壳较厚,平均厚度约为33千米,在某些山区可达70多千米,例如喜马拉雅山脉。与成分单一的洋壳不同,大陆地壳包含许多类型的岩石,如泥岩、灰岩、花岗岩、闪长岩、片麻岩、大理岩等等。伴随着深度的增加,地球内部的温度和压力增大,在“莫霍面”附近,地球内部的温度可达400-1000摄氏度,但岩石仍为固体。
“莫霍面”以下,“古登堡面”以上的部分为地幔。那么何为“古登堡面”呢?聪明的你一定猜到了,是不是“古登堡”发现了这个面。是的!美籍学者古登堡在研究地震波传播时发现,地震波从莫霍面向下,到地下2900公里处纵波速度由13.64公里/秒,突然降为8.1公里/秒,而横波由7.3公里/秒至此完全消失。地幔大约占据了地球体积的85%。地幔延伸的深度大约为2900千米。
上地幔从地壳底部开始一直延伸到深度约为660千米的位置。上地幔又分为两个部分。上地幔顶部是刚性岩石圈的一部分,下部是较软的软流圈,软流圈呈部分熔融的状态,就像我们平时喝的疙瘩汤,在这一层,P波速度减小。岩石圈包括整个地壳及上地幔,形成地球相对较冷的刚性外壳。岩石圈的平均厚度大约为100千米,但是在古老的大陆,岩石圈的厚度可超过250千米。
由于压力的不断增大,下地幔岩石强度逐渐增强。尽管强度增强了,但下地幔的岩石仍具有一些流动能力。在“古登堡”面,地球内部的温度已经达到3700摄氏度。
刚我们已经提到,“古登堡”面以上是地幔,所以地幔和地核的分界面是“古登堡”面。“古登堡”面以下,直至地心,我们称为地核。通常,我们人类认为地核的成分是铁镍合金,并伴随有少量的氧、硅及经常与铁结合形成化合物的元素。地核分为具有不同物理强度的两个部分,外核是液态圈层,铁在该层运动产生了地球磁场。内核是一个巨大的球体,尽管内核的温度非常高,但是由于地心存在巨大的压力,所以内核中的铁是固体。地幔内部的温度更高,到地核,温度已经到达了4500摄氏度。
回到最初的问题上来,洋葱,桃子和鸡蛋,地球到底像哪一个呢?先说答案,我觉得地球更像是一个鸡蛋,蛋壳为地壳,蛋清为地幔,蛋黄为地核。因为这是非常好的对应关系。
结论也许不重要,重要的是,让你在类比的过程中,更加了解这个蔚蓝色的、不停自转的星球。小朋友们,你们感觉地球像什么呢?
(第五届“保护地球 精彩地质”科普作品大赛优秀作品)