地球的内部结构到底是怎么样的?

地球的内部结构到底是怎么样的?
地球的内部结构到底是怎么样的?

地球的内部结构到底是怎么样的?
地球内部的一部分能源来自岩石所含的放射性元素铀、钍、钾.它们在岩石中的含量近年来总在不断地修正,有人估计地球现在每年由长寿命的放射性元素所释放的能量约为9.614×1020焦耳,与地面热流很相近,不过这种估计是极其粗略的,含有许多未知因素.另一种能源是地球形成时的引力势能,假定地球是由太阳系中的弥漫物质积聚而成的.这部分能量估计有25×1032焦耳,但在积聚过程中有一大部分能量消失在地球以外的空间,有一小部分,约为1×1032焦耳,由于地球的绝热压缩而积蓄为地球物质的弹性能.假设地球形成时最初是相当均匀的,以后才演变成为现在的层状结构,这样就会释放出一部分引力势能,估计约为2×1030焦耳.这将导致地球的加温.地球是越转越慢的.地球自形成以来,旋转能的消失估计大约有1.5×1031焦耳,还有火山喷发和地震释放的能量,但其数量级都要小得多.
地面附近的温度梯度不能外推到几十千米深度以下.地下深处的传热机制是极其复杂的,由热传导的理论去估计地球内部的温度分布,常得不到可信的结果.但根据其他地球物理现象的考虑,地球内部某些特定深度的温度是可以估计的.结果如下：①在100千米的深度,温度接近该处岩石的熔点,约为1100～1200℃；②在400千米和650千米的深度,岩石发生相变,温度各约在1500℃和1900℃；③ 在核幔边界,温度在铁的熔点之上,但在地幔物质的熔点之下,约为3700℃；④在外核与内核边界,深度为5100千米,温度约为4300℃,地球中心的温度,估计与此相差不多.
内部结构 地球的分层结构基本上是按地震波（P和S）的传播速度划分的.地球上层有显著的横向不均匀性：大陆地壳和海洋地壳的厚度大不相同,海水只覆盖着2／3的地面.
地震时,震源辐射出两种地震波,纵波P和横波S.它们各以不同的速度向四围传播经过不同的时间到达地面上不同的地点.若在地面上记录到P和S的传播时间随震中距离的变化,就可以推算地下不同深度地震波的传播速度υp和υs.
地球内部的分层就是由地震波速度分布定义的,在海水之下,地球最上层叫做地壳,厚约几十千米.地壳以下直对地核,这部分统称为地幔.地幔内部又有许多层次.地壳与地幔的边界是一个明显的间断面,称为M界面或莫霍界面.界面以下约到会80千米的深度,速度变化不大,这部分叫做盖层.再往下,速度变化不大,这部分叫做盖层.再往下,速度明显降低,直到约220千米深度才又回升.这部分叫低速带.以下直到2891千米深度叫做下地幔.核幔边界是一个极明显的间断面.进入地核,S波消失,所以地球外核是液体.到了5149.5千米的深度,S波又出现,便进入了地球内核.
由地球的速度和密度的分布可以计算出地球内部的两个弹性常数、压力和重力加速度的分布.在地幔中,重力加速度g的变化很小,只是过了核幔边界才向地心递减至零.在核幔边界处的压力为1.36兆巴,在地心处为3.64兆巴.
内部物质组成 地震波的速度和密度分布对于地球内部的物质组成是一个限制条件.地球核有约90%是由铁镍合金组成的,但还含有约法三章10%的较轻物质；可能是硫或氧.关于地幔的矿物组成,现在还存在分歧意见.地壳中的岩石矿物是由地幔物质分异而成的.火山活动和地幔物质的喷发表明地幔的主要矿物是橄榄岩.地震波速度的数据表明在内400、500、和谐500千米的深度,波速的梯度很大 .这可解释为矿物相变的结果.在内400千米的深处,橄榄石相变为尖晶石的结构,而辉石则熔入石榴石.在家500千米的深度,辉石也分解为尖晶石和超石英的结构.在先650千米深度下,这些矿物都为钙钛矿和氧化物结构.在下地幔最下的200千米中,物质密度有显著增加.这个区域有无铁元素的富集还是一个有争论的问题.
起源和演化 地球的起源和演化问题实际上也就是太阳系的起源和演化问题.早期的假说主要分两大派：以康德和拉普拉斯为代表的渐变派和以G.L.L.布丰为代表的灾变派.渐变派认为太阳系是由高温的旋转气体逐渐冷却而成的；灾变派主张太阳系是由此及彼2个或3个恒星发生碰撞或近距离吸引而产生的.早期的假说主要企图解释一些天文事实,如行星轨道的规律性,内行星和外行星的区别.太阳系中角动量的分布等.在全面解释上述观测事实时,两派都遇到不可克服的因难.