Сведения о строении Земли

Гипотеза "холодного” происхождения

Как уже говорилось, гипотетически Земля произошла из газопылевого протопланетного облака с относительно низкой начальной температурой планеты. Тем не менее допускается, что расплавление Земли возможно на ранней стадии развития за счёт большого выделения на этом этапе радиогенного тепла. При этом дальнейшая история Земли будет соответствовать гипотезе горячего происхождения. Расплавленная Земля дифференцировалась на кору, мантию и железное ядро. В каждой из этих оболочек благодаря выносу тепла конвенцией установилось адиабатическое распределение температуры.

Гипотеза “горячего” происхождения

В этом случае наиболее вероятной начальной температурой в настоящее время следует признать температуру порядка 1000 - 1600°К.

Химический состав и возраст Земли

На основе исследования метеоритов (железных метеоритов или сидеритов и каменных метеоритов или аэролитов (хондритов и ахондритов)) установлено среднее содержание минералов:

46% оливина (Mg,Fe)₂SiO₄ ;

25% пироксенов (Mg,Fe)SiO₃ или

(Ca,Mg,Fe,Al)₂(Al, Si)₂O₆;

11% плагиоклазов NaAlSiO₃ – CaAl₂Si₂O₈

12% железо-никелевой фазы.

В результате подсчёта коэффициента r = Pb²⁰⁷/Pb²⁰⁶ для дочерних изотопов свинца, образованных в результате распада урана между заданным моментом в прошлом и настоящим временем, получаем возраст Земли, близкий к 4.55 млрд. лет.

Радиоактивность

Радиоактивностью называют способность атомов к превращению, которое сопровождается испусканием излучения. При радиоактивном распаде испускается излучение трёх видов: α - , β - и γ - излучения.

Роль радиоактивности: установление возраста пород и как источник тепла в Земле.

Заметную долю тепла, выделяемого в недрах Земли, в настоящее время создают изотопы U²³⁸, U²³⁵, Th²³² и K⁴⁰.

Примем, что скорость генерации тепла определяется хондритовой моделью и равна 21·10^-8 кал/(г ·год); удельную теплоёмкость примем равной 0.3 кал/(г·°С). Тогда (если не принимать во внимание потери тепла) температура Земли за первый млрд. лет должна была повыситься до 700°С. Если всё тепло, выделенное хондритовой Землёй за 4.5 млрд. лет останется целиком в Земле, тогда её средняя температура достигнет лишь 1800°С. Таким образом, вклад долгоживущих радиоактивных изотопов может объяснить только часть начального разогрева Земли. Поэтому, чтобы разогреть Землю до современной температуры, необходимы были и другие источники тепла.

Предполагаемые закономерности изменения массы и объёма Земли

В настоящее время существует довольно много геотектонических гипотез, рассматривающих основные проблемы формирования и развития земной коры. Существуют пять основных геотектонических гипотез: гипотеза контракции, гипотеза дрейфа континентов, гипотеза расширяющейся Земли и две разновидности гипотезы дифференциации.

Все гипотезы, кроме некоторых разновидностей дрейфа континентов, рассматривают в качестве основной причины развития земной коры внутренние физические и физико-химические процессы в недрах планеты, хотя и не исключается некоторая роль внешних факторов как второстепенных воздействий.

Плотностная зональность в строении Земли