Основные характеристики Земли

1) Ускорение силы тяжести у поверхности - 9,82 м/с², у основания нижней мантии максимально - 10,37 м/с², на глубине 5000 км - 4,52 м/с², на глубине 6000 км - 1,26 м/с² , в центре - 0.

2) Средняя плотность Земли: 5,5 г/см³. Плотность горных пород с глубиной в мантии и ядре увеличивается: 2,4-3 г/см³ -горные породы земной коры, при переходе от мантии к ядру от 9,7-10 г/см3, во внешнем ядре 12,5 -13 г/см³.

3) Магнитное поле

Земля представляет собой гигантский магнит с силовым полем вокруг. Современные магнитные полюса расположены вблизи географических, но не совпадают с ними.

Магнитное поле Земли в течение геологической истории менялось. Происхождение главного магнитного поля Земли объясняет динамометрическая концепция Френкеля-Эльзассера: магнитное поле возникает в результате действия системы электрических токов, вызванных сложными конвективными движениями в жидком внешнем ядре при вращении Земли. На общий фон магнитного поля накладывается влияние горных пород, содержащих ферромагнитные соединения Исследования остаточной намагниченности позволили установить, что магнитное поле Земли испытывало инверсию в ходе геологической истории.

Остаточная намагниченность горных пород, содержащих ферромагнитные материалы, ориентировано как магнитное поле Земли в период образования этих пород.

Шкалу магнитных инверсий используют для сопоставления толщ горных пород и определения их возраста (эти методы относятся к методам исследования литосферы (шкала инверсий).

4) Тепловое поле Земли.

Выделяются 2 источника тепла для Земли: солнце и недра.

Солнце прогревает Землю на глубину 28-30 метров.

На некоторой глубине от поверхности располагается пояс постоянной температуры, равной средней годовой температуре данной местности.

Например, для Москвы этот пояс проходит на глубине 2 м, температура 4,2 ^оС. Для Парижа - температура среднегодовая - 11,83 ^оС, глубина - 28 м.

Установлено, что ниже этого пояса температура с глубиной возрастает. Это вызвано тепловым потоком, поступающим из недр Земли (шахты, рудники, пещеры).

Среднее значение внутреннего теплового потока 1,4-1,5 мккалл/см²×с. Колебания теплового потока зависят от подвижности земной коры, интенсивности внутренних процессов. Для гор характерны значительные колебания теплового потока. Для большей части океанов этот поток такой же, как на материковых равнинах. В пределах рифтовых долин срединно-океанских хребтов поток увеличивается в 5-7 раз.

Источники внутренней тепловой энергии:

- распад радиоактивных элементов (уран, торий, калий и пр.);

- гравитационная дифференциация с перераспределением материала по плотности в мантии и ядре, которое сопровождается выделением теплоты.

Для характеристики увеличения температуры с глубиной используют геотермический градиент – нарастание температуры в ^оС на единицу глубины.Средний градиент 30 ^оС/км.

Крайние значения диапазона температур различаются до 25 раз и более. Причина – различие во внутренней активности земной коры и теплопроводности горных пород.

Минимальный - на устойчивых древних участках земной коры.

Максимальный - в подвижных зонах океанов и континентов.

Расчёт температур основан на данных о тепловом потоке, теплопроводности горных пород.

Наибольший термический градиент – 150 ^оС/км в штате Аригон (США).

Наименьший термический градиент – 6 ^оС/км в южной Африке.

Температура в ядре составляет от 4000 до 5000 ^оС.

На границах между мантией и ядром 3700 ^оС.

Между внутренним и внешним 4300 ^оС.

5) Агрегатное состояние вещества Земли

- вещество литосферы находится в твердом кристаллическом состоянии, т.к. температуры при существующем давлении не достигают точки плавления. Однако внутри земной коры имеется низкоскоростные линзы, напоминающие астеносферу.

- вещество астеносферы пребывает в аморфном стекловидном состоянии, а 10% даже в расплавленном.

- вещество мантии находится в эффективно твёрдом состоянии.

- в нижней мантии вещество находится в кристаллическом состоянии (т.к. давление препятствует плавлению).

- во внешнем ядре вещество находится в жидком состоянии.

- во внутреннем ядре вещество твёрдое.

6) Химический и минеральный состав Земли

О составе Земли судят, прежде всего, по метеоритам (т.к. из этого вещества образовались планеты). Среди них выделяют:

- каменные (97,7% всех находок);

- железокаменные (1,3%);

- железные (остальное).

Поэтому предполагают, что в составе Земли преобладает Fe (30-36% вещества), O₂ (29-31%), Si (14-15%), Mg (13-16%). Единицы процентов составляют S, Ni, Al, Ca, а все остальные меньше 1%.