Геологический толковый словарь - земля

— третья планета солнечной системы. Обращается вокруг Солнца по орбите с эксцентриситетом 0,0167, на среднем расстоянии 149,5 • 104 км, с периодом 365,2564 звездных суток, скорость движения по орбите 29,76 км/сек, собственное вращение — прямое, период 23 часа 56 4,0905", ось вращения составляет с плоскостью эклиптики угол в 66° 33 15,2", медленно меняющийся вследствие прецессии оси вращения; положение оси вращения осложняется также явлением нутации и чандлеровским движением.

З. получает от Солнца энергию в количестве 1,7•1024 эрг/сек (5,4•1031 эрг/год); около половины этой энергии непосредственно отражается. Масса Земли 5,975•1027 г., она составляет массы Солнца; средняя плотность s ср 5,52 г/см3. Масса приблизительно стабильна. З. имеет сложную форму геоида, приближенно апроксимируемого эллипсоидом вращения; существующее предположение о трехосности земного эллипсоида с достоверностью не установлено: направление большой экваториальной оси определяется с угловым разбросом более 60°. Возможно, эти изменения радиуса характеризуют крупную волну геоида. Имеются данные (Гейсканен, 1957) об асимметрии эллипсоидов для северного и южного полушарий З. В зависимости от ряда предположений о распределении силы тяжести на поверхности З., могут быть приняты апроксимирующие эллипсоиды с несколько разл. параметрами. В настоящее время употребляются: эллипсоид Красовского (1942), параметры которого как лучшего приближения подтверждаются совр. исследованиями, в т. ч. с помощью спутников, принятый в СССР и социалистических странах, Международный (1924) и Международный Астрономический (1964). Основные параметры З. по эллипсоиду Красовского: радиус экватора 6378,245 км, полярный радиус 6356,863 км; сжатие ; средний радиус 6371,110 км; момент инерции З. относительно оси вращения 8104•1043 г/см2; величина нормального значения силы тяжести g 0 = 978,049 (1 + 0,0053029 sin j — 0,0000059 sin2 2j ), где j — широта точки. З. имеет центрально-симметричное строение и состоит из нескольких геосфер. Магнитосфера — обл. околоземного пространства, где напряженность земного электромагнитного поля превышает напряженность внешних электромагнитных полей; имеет сложную, непостоянную по конфигурации форму и наличие магнитного шлейфа.

Атмосфера (А.) общая высота которой около 1300 км, имеет слоистое строение с диффузными границами; делится на тропосферу (высота 0—18 км на экваторе и 0—10 км у полюсов: содер. 79% общей массы А.), стратосферу (16—80 км; 20% массы А.) и ионосферу (80—900 км; 0,5% массы А.); внешняя часть ионосферы — пояс диссипации (900—1300 км), переходящий в межзвездную среду. Слои атмосферы являются сфероидами с a , значительно превышающими a твердой З. Гидросфера — прерывистая водно-ледяная оболочка, расположенная между атмосферой и твердой земной корой, представляющая собой совокупность океанов, морей, поверхностных континентальных вод и ледяных покровов.

Гипотезы происхождения атмосферы и гидросферы сводятся к двум основным типам: 1) первородный, остаточный характер гравитационно дифференцировавшейся исходной материи и 2) вторичное происхождение в процессе выплавления и дегазации вещества мантии. Земная кора является наиболее неоднородной геосферой. Ее полный вертикальный разрез трехслоен.

Выделяются: осад., гранитный и базальтовый слои; последние два разделяются границей Конрада. Горизонтальная неоднородность проявляется в изменении мощи, слоев коры, их физ. и хим. свойств, в обилии механических нарушений. За нижнюю границу коры большинство исследователей принимают границу Мохоровичича (М).

Представление о внутренних геосферах составляется по геофиз. данным, по аналогии с метеоритными телами, по данным экспериментальных исследований свойств вещества при больших давлениях и температурах, путем экстраполяции этой информации и по теоретическим построениям. Впервые теоретическое выделение в З. метал. ядра и каменной оболочки по плотностям и по аналогии с метеоритами было сделано Вихертом (1897).

Первое общее представление о внутреннем строении З. по сейсмическим данным дано Олдгемом в 1960 г. Совр. представление о внутреннем строении З. (Гутенберг, Джеффрис, Буллен, Буллард, Голицын, Саваренский, Молоденский, Магницкий) по сейсмическим данным и теоретическим расчетам плотности: под корой (слой А) до глубины 2900 км залегает эффективно твердая мантия З.

, характеризующаяся общим возрастанием скорости продольных (Vp) и поперечных (Vs) упругих воли и плотности (s ). Поверхность мантии неоднородна, о чем свидетельствуют вариации значений Vp, Vs, и s . По характеру прохождения сейсмических волн выделяются три обл. (слоя) — В, С, D — верхняя , средняя и нижняя мантии (рядом исследователей обл.

B и C объединяются в верхнюю мантию З.). Обл. В распространяется до глубины 60—250 км и отличается небольшими градиентами изменения Vp, Vs, и s . Внутри обл. по понижению Vp, Vs (на 0,1—0,5 км/сек) выделяется слой Гутенберга (астеносфера , волновод ), залегающий под континентами на глубине 100—200 км и под океанами — на 50—60 км.

В ряде р-нов, преимущественно в переходных зонах, обнаружено несколько астеносферных горизонтов. По отсутствию Vs устанавливается наличие локальных очагов жидкой магмы. Природа астеносферы интерпретируется влиянием повышения температуры, преобладающим над повышением давления, или переходом вещества из кристаллического состояния в аморфное.

Область C (средняя мантия) распространяется до глубин 800 ~ 950 км, характеризуется максимальными градиентами роста Vp до 11 км/сек и Vs до 6,2 км/сек. Плотность возрастает до ~ 4,5 г/см3. Большинство исследователей интерпретируют обл. C как обл. фазовых превращений. Обл. D (нижняя мантия) фиксируется до глубины 2900 км и характеризуется медленным увеличением Vp до 13,6; Vs до 7,3 км/сек; и плотности до ~ 5,9 г/см3, объясняемым общим нарастанием давления и переходом к плотнейшим упаковкам соединений.

На глубине ~ 2800 км условно намечается обл. некоторого падения скоростей, обусловленного взаимодействием этой зоны с поверхностью ядра. В ядре З. (R » 3500 км) выделяется внутреннее ядро (R » 1300 км.), переходная зона и внешнее ядро. Прохождение Vs, через ядро не установлено; величина Vp на границе внешнего ядра падает скачком до величины ~ 8,1 км/сек; во внешнем ядре отмечается постепенное возрастание Vp до 10,7 км/сек (на глубине около 4700 км); на границе внутреннего ядра (переходная обл.

) величина Vp быстро возрастает до 11,2 км/сек и далее, во внутреннем ядре, остается постоянной, независимой от глубины. На границе ядра плотность возрастает скачком. Данные о величинах плотности внутри ядра разноречивы. Большинство моделей дают изменение о внутри ядра от ~ 10 до ~ 12 г/см3. Есть модели, дающие в центре З. a » 20 г/см3. Большинство исследователей предполагают, что обл.

внешнего ядра находится в жидком состоянии, внутреннего — в твердом. Наиболее распространенные гипотезы о веществе ядра: 1) представлено преимущественно соединениями Fe; 2) однородно с веществом мантии, но находится в метал. фазе. Сила тяжести в коре и мантии З. незначительно возрастает с глубиной, достигая максимума на границе ядра (в среднем в коре и мантии равна 1000 см/сек2); далее быстро убывает; в центре равна нулю.

Давление внутри З. возрастает постепенно: на границе ядра Р » (1,3 — 1,4) • 103 кбар, в центре ~(3,5 ± 0,5) • 103 кбар. Температурный режим — обл. наибольших предположений и экстраполяции в физике З. (зависит от начальной T0, принятой гипотезы происхождения, предполагаемого количества радиоактивного вещества в недрах и др.). Предполагается (Гутенберг, Любимова) на глубинах 0—400 км быстрое возрастание T от 0 до ~ 1700— 1800° C, далее медленное увеличение до 2500—3000° С на границе внутреннего ядра.

Возраст З. оценивается изотопными методами в пределах ~ 6•109—4,2•109 лет, что незначительно отличается от предполагаемого возраста Солнца и Вселенной. Основные принимаемые в настоящее время гипотезы происхождения З. могут быть сведены к гипотезам “горячего” образования, предполагающим родственность материи планет и Солнца и общность их развития (Лаплас, Фесенков, Хойл), и “холодного” происхождения путем аккумуляции частиц, захваченных гравитационным полем Солнца (Шмидт).

Средний хим. сост. земного шара впервые предположительно вычислил П. Н. Чирвинский (1911), который дал его клар-ковый и атомный состав впервые в мире не только в вес. %, но и в атом. %. Им было выяснено, что сумма атомов кислорода и сумма атомов всех металлов и кремния относятся как 3 : 2, в то время как число атомов кремния равняется сумме атомов всех металлов.

Г. И. Мартынова. .