Внутреннее строение земли. В центре Земли живут люди? Химический анализ метеоритов

Летом 1971 года молодой геолог по имени Майк Вурхис вел изыскания в заросшей чертополохом местности на востоке Небраски недалеко от его родного городка Орчард. Проходя по дну глубокого оврага, он заметил что-то белевшее наверху в кустарнике и поднялся взглянуть. Там он увидел прекрасно сохранившийся череп молодого носорога, вымытый прошедшими недавно сильными дождями.

А в нескольких метрах от него, как оказалось, находилось самое необычное захоронение ископаемых остатков, когда-либо открытое в Северной Америке: высохший водоем, служивший общей могилой многим десяткам животных - носорогам, зебровидным лошадям, саблезубому оленю, верблюдам, черепахам. Все погибли в результате загадочного катаклизма чуть менее 12 миллионов лет назад, в период, известный в геологии как миоценовый. В те дни Небраска располагалась на обширной жаркой равнине, очень похожей на Серенгети в нынешней Африке. Животных нашли похороненными под вулканическим пеплом трехметровой толщины. Загадка заключалась в том, что в Небраске никогда не было никаких вулканов.

Сегодня открытое Вурхисом место называется Эшфоллским парком захоронений ископаемых животных. Здесь есть новый центр для посетителей и музей с хорошо продуманными экспозициями по геологии Небраски и истории захоронений ископаемых животных. Центр включает лабораторию со стеклянной стеной, через которую посетители могут видеть палеонтологов, занятых очисткой скелетов.

Сначала считали, что животные были погребены живьем, и Вурхис в 1981 году в статье в National Geographic именно так и написал. «В статье место находок названо «Помпеями доисторических животных», - рассказывал он - Названо неудачно, потому что вскоре ученые поняли, что животные погибли не сразу. Все они страдали неким недугом, называемым гипертрофической пульмональной остеодистрофией, который возникает при вдыхании большого количества твердых абразивных частиц, а они, должно быть, вдыхали очень много, потому что на сотни миль вокруг слой пепла достигал толщины в несколько футов». Видимо, они приходили сюда на водопой, ища облегчения, а вместо этого в мучениях гибли. Пепел, видимо, погубил все. Похоронил под собой всю траву, покрыл каждый листок и превратил воду в негодную для питья бурую жижу.

В документальной программе «Горизонт» говорилось, что наличие такого количества пепла в Небраске явилось неожиданностью. На самом же деле о громадных залежах пепла в Небраске было известно давно. На протяжении почти сотни лет его добывали для изготовления хозяйственных чистящих порошков типа «Комет» или «Аякс». Но, как ни странно, никому не приходило в голову поинтересоваться, откуда взялся весь этот пепел.

Вурхис разослал образцы коллегам во все западные штаты с просьбой сообщить, нет ли у них чего-нибудь похожего. Несколько месяцев спустя с ним связался геолог из Геологической службы Айдахо Билл Бонничсен и рассказал, что пепел соответствует вулканическим отложениям у местечка Бруно-Джарбридж на юго-западе Айдахо. Явлением, которое убило животных на равнинах Небраски, было извержение вулкана невиданных ранее масштабов - такое, что покрыло трехметровым слоем пепла территорию на расстоянии за 1600 км от него, на западе Небраски. Оказалось, что под западной частью Соединенных Штатов находился гигантский магматический котел, колоссальный вулканический очаг, катастрофически извергавшийся примерно каждые шестьсот тысяч лет. Последнее такое извержение было чуть больше шестисот тысяч лет назад. Очаг остается на месте. Сегодня мы называем его Йеллоустонским национальным парком.

Мы поразительно мало знаем, что происходит у нас под ногами. Страшно подумать, что Форд стал производить автомобили, а Нобелевский комитет стал присуждать премии за долго до того, как мы узнали, что у Земли есть ядро. Да и идея, что материки плавают по поверхности, как листья кувшинок, стала общепризнанной меньше чем поколение назад. «Как ни странно, - писал Ричард Фейнман, - мы разбираемся в распределении вещества внутри Солнца куда лучше, чем во внутреннем строении Земли».

Расстояние от поверхности до центра Земли равно 6370 км, что не так уж много. Подсчитано, что если выкопать колодец до центра и бросить в него кирпич, то он долетит до дна всего за 45 минут (хотя в этой точке он будет невесомым, поскольку вся тяжесть Земли будет не внизу, а наверху и вокруг). Попытки продвинуться в направлении центра были поистине скромными. В Южной Африке один или два золотых рудника достигают глубины более 3 км, а глубина большинства шахт и рудников на Земле не превышает 400 м. Если бы планета была яблоком, мы бы даже не проткнули бы кожуру. На самом деле мы бы даже не приблизились к этому.

Чуть меньше ста лет назад самые осведомленные ученые умы знали о недрах Земли не намного больше шахтера - а именно, что на какое-то расстояние вы углубляетесь в грунт, а затем упираетесь в твердую породу, и на этом все. Затем в 1906 году ирландский геолог Р. Д. Олдхэм, изучая сейсмограммы землетрясения в Гватемале, заметил, что отдельные ударные волны проникали до определенной точки глубоко в Землю, а потом отражались под углом, словно встречали какое-то препятствие. Отсюда он сделал вывод, что Земля имеет ядро. Тремя годами позже хорватский сейсмолог Андрей Мохоровичич изучал диаграммы землетрясения в Загребе и отметил подобное необычное отклонение, но на меньшей глубине. Он открыл границу между корой и слоем непосредственно под ней, мантией. С тех пор эта зона известна как поверхность Мохоровичича, или, для краткости, Мохо.

Так мы начинали получать смутное представление о слоистом внутреннем строении Земли - правда, действительно весьма смутное. Только в 1936 году датчанка Инге Леманн, изучая сейсмограммы землетрясений в Новой Зеландии, обнаружила, что существует два ядра: внутреннее, которое мы ныне считаем твердым, и внешнее (то самое, что обнаружил Олдхэм), которое считается жидким и, как полагают, является очагом магнетизма.

Как раз примерно в то время, когда Леманн, изучая сейсмические волны при землетрясениях, уточняла наши начальные представления о внутреннем строении Земли, двое геологов из компании «Калтекс» в Калифорнии разрабатывали способ сравнивать одно землетрясение с другим. Это были Чарлз Рихтер и Бено Гутенберг, хотя по причинам, не имеющим никакого отношения к справедливости, шкала почти сразу стала известна по имени одного Рихтера. (Рихтер тоже здесь был ни при чем. Будучи скромным человеком, он никогда не называл шкалу своим именем и всегда ссылался на нее как на «шкалу магнитуд».)

Разумеется, шкала - это скорее понятие, чем вещь, произвольная мера колебаний Земли, основанная на измерениях, сделанных на поверхности. Она возрастает экспоненциально, так что землетрясение магнитудой 7,3 в 32 раза мощнее, чем землетрясение магнитудой 6,3, и в 1000 раз мощнее, чем 5,3.

По крайней мере, теоретически у землетрясений не бывает верхней границы, и уж коли так, то и нижней. Шкала просто служит мерой силы, но ничего не говорит о разрушениях. Землетрясение магнитудой 7 глубоко в мантии - скажем, на глубине 650 км, - возможно, не причинит никаких разрушений на поверхности, тогда как значительно более слабое, но на глубине 6–7 км, может вызвать огромные разрушения. Многое также зависит от характера залегания пород, продолжительности землетрясений, частоты и серьезности толчков, следующих за главным толчком, и от физического состояния пораженной землетрясением территории. Из всего этого вытекает, что самыми страшными не обязательно бывают самые сильные землетрясения, хотя сила, несомненно, значит очень много.

Землетрясения - явления довольно обычные. Ежедневно где-нибудь в мире происходит пара землетрясений силой 2 балла и больше - достаточных, чтобы находящиеся поблизости получили приличную встряску.Самыми распространенными типами землетрясений являются те, что возникают в местах встречи двух тектонических плит, как в Калифорнии вдоль разлома Сан-Андреас. По мере того как плиты напирают друг на друга, давление нарастает, пока одна или другая не уступит. Вообще говоря, чем дольше интервал между землетрясениями, тем сильнее сдерживаемое давление и тем больше вероятность, что встряска будет действительно сильной.

Поскольку мы не можем заглянуть внутрь Земли, чтобы узнать, что там находится, приходится прибегать к другим способам, большей частью изучать свойства волн, проходящих через недра. Кое-что можно узнать о мантии по образованиям, называемым кимберлитовыми трубками, в которых формируются алмазы. Происходит следующее: глубоко в недрах Земли случается взрыв, который со сверхзвуковой скоростью выбрасывает на поверхность, по существу, заряд магмы. Явление это абсолютно непредсказуемое. Кимберлитовая трубка может вырваться наружу у вас во дворе, когда вы заняты обычными делами.

Поскольку они вырываются с такой большой глубины - до 200 км, - кимберлитовые трубки выносят на поверхность такие вещества, которые обычно не найдешь на поверхности или вблизи нее: породу, называемую перидотитом, кристаллы оливина и - лишь изредка, в одной трубке из ста, - алмазы. С кимберлитовыми выбросами выходит много углерода, но большая его часть испаряется или превращается в графит. Только время от времени необходимая масса его выбрасывается в сочетании с нужной скоростью и временем остывания, что приводит к образованию алмазов. Именно такие трубки превратили Иоганнесбург в богатейший мировой алмазный центр.

Однако могут существовать другие, еще более крупные трубки, о которых мы не знаем. Геологам известно, что где-то по соседству с северо-восточной частью Индианы имеются свидетельства существования трубки или группы трубок, которые могут быть поистине колоссальными. В разбросанных по всему району местах находили алмазы до 20 карат и даже больше. Но никто не обнаружил их источник. Как отмечает Джон Макфи, он может быть похоронен под ледниковыми отложениями, наподобие мэнсонского кратера в Айове, или находится под Великими озерами.

Итак, что мы знаем о недрах Земли? Очень мало. В целом ученые сходятся во мнении, что мир под нами состоит из четырех слоев - твердой внешней коры, мантии из горячей вязкой породы, жидкого внешнего ядра и твердого внутреннего ядра.

Известно, что на поверхности преобладают силикаты; они относительно легкие и их недостаточно, чтобы обеспечить наблюдаемую среднюю плотность Земли в целом. Следовательно, внутри должно находиться более тяжелое вещество. Известно, что для образования нашего магнитного поля где-то внутри должен существовать плотный пояс металлических элементов в жидком состоянии. Это то, что является общепризнанным. Но почти все сверх того - как взаимодействуют слои, что определяет их поведение, как они поведут себя в будущем - представляется по крайней мере неопределенным, а чаще крайне неопределенным.

Даже видимая нами часть земного шара - кора, и та является предметом довольно громких споров. Почти во всех трудах по геологии говорится, что земная кора достигает от 5 до 10 км под океанами, около 40 км под материками и 65–95 км под крупными горными цепями, но в рамках этих обобщенных данных наблюдается множество озадачивающих отклонений. Кора под горами Сьерра-Невады, например, имеет толщину всего 30–40 км, и никто не знает почему. По всем законам геофизики Сьерра-Невада должна опускаться, словно уходить в зыбучий песок. (Некоторые считают, что, возможно, так оно и есть.)

Как и когда Земля обрела свою кору - вопрос, разделяющий геологов на два больших лагеря: на тех, кто считает, что это произошло внезапно в начале истории Земли, и тех, кто считает, что это происходило постепенно и несколько позднее. Теорию раннего внезапного возникновения в начале 1960-х годов выдвинул Ричард Армстронг из Йельского университета, посвятивший остаток своей научной деятельности борьбе с теми, кто не был с ним согласен. Он умер от рака в 1991 году, но незадолго до смерти «разразился бранью в адрес своих критиков на страницах австралийского геологического журнала, обвинив их в увековечивании вымыслов», писал о нем журнал Earth («Земля») в 1998 году. «Он умер озлобленным», - рассказывал один из его коллег.

Кора и часть наружной мантии вместе называются литосферой (от греческого «lithos», означающего «камень»), которая, в свою очередь, плавает на слое более мягкой породы, называемом астеносферой (от греческих слов, означающих «лишенный силы»). Но подобные термины никогда полностью не отвечают смыслу. Например, говорить, что литосфера плавает на поверхности астеносферы, - значит подразумевать определенную степень плавучести, что не совсем правильно. Подобным же образом неправильно представлять горные породы текучими, наподобие жидкостей на поверхности. Горные породы являются текучими, но лишь в том смысле, в каком текуче стекло. Этого, может быть, не видно глазом, но все стекло на Земле под неослабным влиянием силы тяжести стекает книзу. Выньте из рамы очень старое стекло в окне европейского собора, и оно окажется заметно толще внизу, чем вверху. Вот о такой «текучести» мы ведем речь. Часовая стрелка движется в десять тысяч раз быстрее «текучих» пород мантии.

Движения происходят не только по горизонтали, как перемещаются земные плиты по поверхности, но также вверх и вниз, как поднимаются и опускаются горные породы в вихревом процессе, известном как конвекция. Конвекцию как процесс впервые ввел в оборот эксцентричный граф фон Румфорд в конце восемнадцатого века. Шестьдесят лет спустя английский приходской священник Осмонд Фишер высказал предположение, что содержимое земных недр вполне может быть достаточно текучим, чтобы перемещаться. Но прошло очень много времени, прежде чем его идея обрела поддержку.

Примерно в 1970 году геофизики испытали изрядное потрясение, осознав, что там, внутри, происходят бурные, беспорядочные процессы. Как пишет в своей книге «Нагая Земля: Новая геофизика» Шавна Фогель: «Было похоже на то, будто ученые десятки лет изучали земную атмосферу - тропосферу, стратосферу и так далее, - а потом вдруг узнали о ветре».

С тех пор не утихают споры вокруг того, какой глубины достигает процесс конвекции. Одни говорят, что он начинается на глубине 650 км, другие - глубже 3 тысяч км. Проблема, как заметил Джеймс Трефил, заключается в том, что «имеются две группы данных из двух разных дисциплин, которые невозможно примирить». Геохимики говорят, что некоторые элементы не могут попасть на поверхность планеты из верхней мантии, а должны подняться из более глубоких недр Земли. Поэтому вещества верхней и нижней мантий должны, по крайней мере, периодически смешиваться. Сейсмологи же говорят, что этот тезис не находит подтверждений.

Итак, можно лишь утверждать, что, двигаясь к центру Земли, в какой-то не совсем определенный момент мы покидаем астеносферу и погружаемся в чистую мантию. Если учесть, что мантия составляет 82 % объема Земли и 65 % ее массы, она не удостаивается излишнего внимания, главным образом потому, что интерес ученых, да и вообще читателей лежит либо гораздо глубже (как в случае с магнетизмом), либо ближе к поверхности (землетрясения). Известно, что до глубины примерно 150 км в составе мантии преобладает вид горной породы, известной как перидотит, но чем заполнены остальные 2650 км, точно не известно. Согласно сообщению в журнале Nature, не похоже, чтобы это был перидотит. Ничего больше нам не известно.

Ниже мантии находятся два ядра - твердое внутреннее и жидкое внешнее. Не приходится и говорить, что наши представления о природе этих ядер носят косвенный характер, однако ученые способны сделать некоторые обоснованные предположения. Им известно, что давление в центре Земли весьма высоко - примерно в три с лишним миллиона раз больше, чем на поверхности, - достаточно, чтобы сделать любую породу твердой. Из истории Земли (а также по косвенным признакам) известно, что внутреннее ядро очень хорошо держит тепло. Хотя это лишь чуть более чем предположение, считается, что за четыре с лишним миллиарда лет температура ядра упала не больше чем на 110 градусов Цельсия. Никто точно не знает, насколько горячим является ядро Земли, но оценки колеблются от 4000 до более 7000 градусов Цельсия - это почти так же горячо, как на поверхности Солнца.

Внешнее ядро во многих отношениях изучено еще меньше, хотя все сходятся во мнении, что оно жидкое и что там находится источник магнетизма. В 1949 году Э. С. Буллард из Кембриджского университета выдвинул теорию, согласно которой эта жидкая часть земного ядра вращается таким образом, что, по существу, превращает его в электродвигатель, создающий магнитное поле Земли. Предполагается, что конвекционные потоки жидкости внутри Земли создают эффект наподобие тока в проводах. Что именно происходит - неизвестно, но довольно определенно полагают, что это связано с вращением ядра и с тем фактом, что оно жидкое. Тела, не имеющие жидкого ядра, например Луна и Марс, магнетизмом не обладают.

Известно, что напряженность магнитного поля Земли время от времени меняется: в эпоху динозавров она была в 3 раза выше, чем теперь. Также известно, что в среднем примерно каждые 500 тысяч лет оно меняет полярность, хотя за этим средним скрывается чудовищная степень непредсказуемости. Последняя перемена имела место около 750 тысяч лет назад. Иногда полярность остается неизменной миллионы лет - похоже, самый продолжительный промежуток составлял 37 миллионов лет, - а в другое время полярность менялась всего через 20 тысяч лет. Всего за последние 100 миллионов лет она менялась около 200 раз, и у нас фактически нет никакого представления почему. Факт этот назван «самым большим остающимся без ответа вопросом в геофизической науке».

Возможно, как раз в наши дни мы переживаем смену полярности. Магнитное поле только за последнее столетие ослабло примерно на шесть процентов. Всякое ослабление магнетизма, скорее всего, плохая новость, потому что магнетизм кроме крепления записок к холодильникам и надежной работы компасов играет важнейшую роль в поддержании нашей жизни. Во Вселенной полно опасных космических лучей, которые, не будь магнитной защиты, пронзали бы наши тела, превращая большинство наших ДНК в негодные лоскутья. Когда действует магнитное поле, эти лучи надежно отгоняются от поверхности Земли и собираются в стадо в двух зонах околоземного пространства, названных поясами Ван Аллена. Они также взаимодействуют с частицами в верхних слоях атмосферы, создавая чарующие световые завесы, известные как полярные сияния.

Наша неосведомленность в значительной мере объясняется тем, что ученые традиционно мало заботились о согласованности исследований того, что происходит на поверхности Земли и в ее недрах.

Уже в детском возрасте я из-за своей любознательности задумывался что же у нас там, под ногами. Вот и я узнал о том, что там в глубине Земли, когда по телевизору показали научную программу о строении нашего «голубого шарика». Эта информация тогда шокировала и поразила меня. Мое детское сознание не было готово тогда узнать такую правду. В следующую неделю каждый, начиная от мамы с папой и заканчивая незнакомой тетей на улице, должны были выслушать нотацию о «внутреннем строении Земли». И теперь я попробую шокировать вас, вдруг и вы удивитесь чему ни будь.

Как выглядит "сердце" Земли

Хоть мы и живем в эру большого технологического прогресса и ученые все больше стремятся к звездам, они так до сих пор до конца не изучили нашу родную планету. То, что в «сердце» нашей планеты, всё еще с полной достоверностью не известно. Ну, раз не всё, то что-то же должно быть известно? Не первый век же тут живем. Да, известно и причем довольно многое. Современным ученым с помощью различных расчетов и приборов удалось выяснить, что же у нас под ногами:

• Ядро. Это, можно сказать, сердце Земли. И расположено оно в самом центре – на глубине от 3000 до 6000 километров. Ядро можно условно разделить еще на 2 слоя: внутреннее твердое ядро с гигантской температурой около 5000 градусов и внешнее ядро – вращающиеся потоки никеля и железа, образующие магнитное моле Земли.

• Мантия. Это самая большая часть нашей Земли. Она занимает 80% от всего объема. По большей части она твердая, но находится в постоянном движении. Чем ближе мантия к ядру, тем она жиже. А ближе к земной коре она образует твердые литосферные плиты.
• Земная кора. Самый верхний и самый тонкий слой, толщиной от нескольких километров до нескольких десятков. По сути, это то, по чему мы с вами ходим.

Важность знания о строении Земли

Знать о том, какие слои имеет Земля и из чего они состоят, довольно важно для ученых разных областей.

Сейсмологам нужно для определения и места возможных землетрясений и извержений. Геологам – для нахождения залежей полезных ископаемых и пригодных для строительства мест. Да и просто из любознательности, человека ведь всегда интересует неизведанное.

Планета Земля хранит огромное количество тайн, особое место среди которых занимает загадка о ее внутреннем строении. Самые глубокие шахты, которые сумел создать человек, достигают в длину всего нескольких километров. Несмотря на то что проникнуть внутрь нашей планеты невозможно, ученые сумели составить приблизительную картину ее внутреннего строения.

Что происходит внутри нашей планеты?

Все то, что находится в центре Земли, должно быть в расплавленном и жидком состоянии. Однако в действительности этого не происходит, ведь на каждый 1 см 3 мантии с поверхности земной коры оказывается давление величиной в 13 тонн. Приблизительно таков вес КАМАЗа, груженного асфальтом. Ученые предполагают, что по этой причине мантия и ядро могут находиться в твердом состоянии.

Если бы нашу планету можно было разрезать на две половины, то слои, что находятся в центре Земли, были бы видны нам как несколько круговых слоев. Первый из них - это земная кора. Ее толщина составляет приблизительно от 20 до 50 км. Тип земной коры, называемый континентальным, состоит из гранита. В некоторых местах - например, таких, как Большой Каньон - вода смыла верхний слой земной коры, и гранитный слой стал доступен изучению и наблюдению. На дне океанов также расположена земная кора, однако ее толщина значительно меньше - всего лишь порядка 4,5 км. Состоит она не из гранита, а из базальта.

Мантия - слой, следующий за корой Земли

Если двигаться к центру нашей планеты, то за земной корой будет следовать мантия. Исследователи называют этот слой «наиболее мощным». Толщина мантии достигает 3000 км. Если бы сквозь мантию можно было прорыть туннель, то для того, чтобы проехать из одного его конца в другой на машине со скоростью 80 км./ час, понадобилось бы 36 часов. Однако на самом деле такое путешествие невозможно. Ведь мантия земли является местом, где господствуют огромные температуры и громадное давление. Предположительно, она состоит из свинца, магния и железа, а температура этого слоя достигает 2 тыс. о С. Никто и никогда в действительности не видел мантию - ведь даже эта гигантская температура, по мнению исследователей, увеличивается на 1 о С с продвижением вглубь на каждые 30 метров. Мантия получает большое количество тепла и от ядра, которое имеет даже более высокую температуру.

Ученые на протяжении всей истории развития геологии задавались вопросом о том, что находится в центре земли. Однако до сих пор знания об этой части нашей планеты нельзя назвать исчерпывающими. Достоверно известно, что верхние слои мантии состоят из скальной породы, которая носит название перидотит. В свою очередь, перидотит состоит из множества минералов - оливин, пироксен, а также известный всем ювелирам гранат, использующийся для изготовления украшений.

Центр планеты

Наконец, в самом центре Земли находится ядро. Оно расположено непосредственно под мантией. Его диаметр составляет приблизительно 6400 км. На первый взгляд, изолированное от тепла и солнца ядро Земли должно обладать очень низкой температурой. Однако эта область как раз является местом немыслимого жара. Здесь температура составляет от 2200 до 3300 o С. Ядро Земли - это жидкий, расплавленный металл с примесью серы и кислорода. Эта часть нашей планеты обладает огромной плотностью, ведь она наиболее стиснута всей массой верхних слоев.

Почему металлы, что находятся в центре Земли, имеют такую высокую температуру? Считается, что тепло сохраняется в ядре нашей планеты уже 4,6 млрд лет, с тех пор, как она была образована. Однако большая часть тепла, по мнению геологов, является результатом процессов радиоактивного распада внутри Земли.

Как исследуется структура Земли?

Как же ученым удалось обнаружить все то, что находится в центре Земли, составить представление о ее внутренней структуре? Ведь в действительности ни один прибор не может добраться до центра нашей планеты. Прежде всего, сделать выводы о внутреннем строении нашей планеты стало возможным благодаря изучению вулканических извержений. Из недр Земли во время извержений вырывается горячий газ, расплавленные металлы. Таким образом, ученые смогли понять, что находится в центре земли. Загадка о строении нашей планеты также была разгадана при помощи изучения сейсмической активности.

Изучение сейсмической активности

На глубине порядка 3 тыс. км. сейсмические волны двигаются не так, как на поверхности планеты. Одни могут резко менять направление своего движения, другие - внезапно исчезать. Наталкиваясь на различные по своей твердости образования, сейсмические волны меняют свой характер. При помощи чувствительной аппаратуры ученым удалось воссоздать предполагаемое внутреннее строение нашей планеты. Такие исследования стали возможными только благодаря научному прогрессу, развитию технологий. Когда-то давно человечество было склонно считать, что Земля находится в центре Вселенной, а также является плоской. Однако эти наивные предположения были давно опровергнуты. Сегодня человечество обладает всеми возможностями дальнейшего исследования нашей загадочной планеты, в том числе и ее внутреннего строения.

(урок "Строение земного шара", 6 класс)

Урок географии в 6 классе «Строение земного шара»

Цель урока: формирование представлений о внутреннем строении Земного шара: ядре, мантии, земной коре, литосфере, о способах изучения земных недр.

Задачи:

Образовательные: ознакомить детей с внутренними слоями: земная кора, мантия, ядро; установить сходства и различия в материковой и океанической земной коре; дать понятия: литосфера; дать представление об изучении земной коры.

Развивающие: формировать умения применять полученные знания при решении практических задач, выделять главное из увиденного и услышанного, заполнять таблицы, кластеры-схемы.

Воспитательные:

Воспитывать у учащихся умение работать в малых группах (парах), умения выслушивать ответы одноклассников, анализировать и оценивать их. Формирование у учащихся самостоятельного, ответственного мышления. Воспитание позитивного отношения к ответам одноклассников.

Формы организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная, парная.

Методы обучения: наглядно - иллюстративный, объяснительно иллюстративный, частично - поисковый, практическая работа.

Приемы: Анализ, синтез, умозаключение, обобщение, визуальная формы организации материала.

Оборудование: экран, ноутбук, презентация, карточки с таблицей «Внутреннее строение Земли»

Тип урока: урок изучения нового материала

Ход урока

I. Организационный момент. Рефлексия (1 мин.)

Здравствуйте, ребята. Сегодня к нам пришли гости посмотреть, как у нас проходит урок, как вы занимаетесь. Давайте поздороваемся с ними.

II. Сообщение новой темы. Постановка целей (5 мин.).

Итак, мы с вами переходим к изучению 3 раздела под названием …

А это мы узнаем, выполнив тест «Географическая карта». Вспомним материал прошлого раздела.

Выполняют задание в маршрутном листе, заполняют таблицу, выбирая буквы с правильными ответами. Слайд 2.

Взаимопроверка ответов. Оценивание.

При правильном выборе ответов у вас получится тема следующего раздела. ГИДРОСФЕРА

1. На плане местности указан именованный масштаб «в 1 см - 6 м». Какой численный масштаб ему соответствует?

А) 1:6 В) 1:6000

Б) 1:60 Г) 1:600

2. Условная линия на географической карте, разделяющая Землю на Северное и Южное полушарие, называется:

В) Северным тропиком К) нулевым меридианом

Б) Южным тропиком И) экватором

3. Длина окружности Земли по экватору:

А) 4400 км И) 400000 км

Д) 40000 км Г) 40040 км

4. Географическая долгота бывает:

М) северной и южной О) южной и восточной

Б) северной и западной Р) западной и восточной

5. От экватора отсчитывается:

С) западная и восточная долгота

Т) северная и южная долгота

В) западная и восточная широта

О) северная и южная широта

6. Методом качественного фона на карте можно изобразить:

С) глубину океана Д) реки

В) города И) месторождения полезных ископаемых

7. Азимут направления на северо-восток составляет:

У) 0° Ф) 45°

П) 90° Г) 295°

8. Превышение одной точки земной поверхности над другой называется:

А) рельефом М) абсолютной высотой

Л) изогипсой Е) относительной высотой

9. Изогипсы - это линии равных:

А) глубин Ж) температур

Р) высот У) скоростей

10. Чем гуще расположены на карте изогипсы, тем склон:

П) выше К) длиннее

А) круче У) ровнее

0-1 ошибки - «5»

2-3 ошибки - «4»

4-5 ошибки - «3» Слайд 3

А что такое глобус?

Сегодня мы с вами это узнаем и разберемся, какое строение имеет наша Земля внутри.. Итак, какая же тема урока у нас сегодня? (предлагают варианты тем урока) .

Тема урока - «СТРОЕНИЕ ЗЕМНОГО ШАРА». Слайд 4

Запись темы урока и даты в тетрадь.

Исходя из темы сформулируйте цель урока.

Просмотрев текст в учебнике разбейте его на части.

Итак, изучать данную тему мы будем по следующему плану:

1) Внутреннее строение Земли;

2) Изучение недр Земли;

3) Литосфера.

III. Изучение нового материала (22 мин)

1) Строение земного шара

Сейчас мы с вами прочитаем по ролям рассказ «Конфета Земля» (распределение ролей) Слайд 5

Вася : Коля, Коля! - вбежал в комнату Вася, - мне такая идея в голову пришла!

Коля : Какая, Вась?

Вася : Земля ведь как шар, да? - уточнил Вася.

Коля : Ну да...

Вася : Значит, если мы будем копать Землю насквозь, то окажемся в другом месте, так?

Коля : Точно! - обрадовался Коля, - Пойдём скорее к бабушке, спросим, где у нас лопата лежит.

Вася : Побежали!

Коля : Баааааабушка!

Бабушка : Что, Коленька?

Коля : Бабушка, где у нас лопата лежит?

Бабушка : В сарае, Коленька. А зачем вам лопата? - ответила бабушка.

Коля : Мы хотим Землю прорыть, авось куда-нибудь да попадём, - радостно сказал Коля.

Бабушка улыбнулась и спросила:

Бабушка : Вы хотя бы знаете, как она устроена?

Вася : А чего там знать, - ответил Вася, - земля землёй - что может быть проще!

Бабушка : А нет. Не всё так просто - ответила бабушка.

Коля : А как? Бабушка, расскажи, пожалуйста. Ну, пожаааалуйста! - начал упрашивать бабушку Коля.

Бабушка : Ну ладно, ладно - согласилась бабушка, и начала свой рассказ.

Бабушка : Земля похожа на конфету: в центре орешек - ядро, потом идёт сливочная начинка - это мантия, а сверху шоколадная глазурь - это земная кора. Расстояние только отсюда до центра ядра больше 6 000 км, а вы хотите насквозь, - усмехнулась бабушка.

Коля : Значит, всё отменяется, - расстроился Коля...

Вася : Дааа, хорошо бы такую конфету, - мечтательно сказал Вася.

- Подведение итогов рассказа

Работа с рисунком «С чем можно сравнить Землю» Слайд 6.

Сравнивать планету можно с яйцом, персиком, вишней, арбузом? В чем сходство?

Скорлупа, кожица - земная кора; белок, мякоть - мантия; ядрышко, белок - ядро. Земля имеет послойное строение.

Работа с учебником. Заполнение таблицы. Парная работа (письменно). Слайд 7

Используя материал учебника (стр.57 §9), заполнить в таблице «Внутреннее строение Земли» пропуски (ячейки). Парная работа (взаимопроверка). Выставление оценок в оценочный лист.

Внутреннее строение Земли

Слайд 8.

Самооценивание. Выставление отметки в оценочный лист

Физминутка

Слова, расклеенные по классу: + 6000°С, ядро,+3°С, мантия, земная кора, 5-10 км., материковая

1) Какова температура ядра?

2) На сколько градусов увеличивается температура земной коры на каждые 100 м?

3) Оболочка Земли, состоящая главным образом из железа.

4) Мощность этого слоя Земли составляет 2900 км.

5) Верхний слой Земли?.

6) Какая земная кора состоит из 3 слоев?

7) Какова мощность океанической земной коры?

2) Изучение недр Земли.

Слайд 9

Геологические методы - основанные на изучении обнажений горных пород, разрезов шахт и рудников, буровых скважин, дают возможность судить о строении приповерхностной части земной коры. Самая глубокая в мире скважина на Кольском полуострове, уже достигла глубины более 12 км при проектной глубине до 15 км. В вулканических областях по продуктам извержения вулканов можно судить о составе вещества на глубинах 50-100 км.

В целом же глубинное внутреннее строение Земли изучается главным образом геофизическими методами . Одним из важнейших методов является сейсмический (греч. «сейсмос» - трясение) метод, основанный на изучении естественных землетрясений и «искусственных землетрясений», вызываемых взрывами или ударными вибрационными воздействиями на земную кору.

Просмотр видеофрагмента «Изучение недр Земли» Слайд-видео 10

3) Литосфера

Ребята, а что такое литосфера? Найдите в тексте на стр. 60 определение слову «Литосфера» и выпишите в тетрадь.

Литосфера: «литос» - камень, «сфера» - шар. Это твердая, каменная оболочка Земли, состоящая из земной коры и верхней части мантии.

Запись определения в тетрадь

IV. Закрепление (7 мин).

1) «Найди соответствия»

Самооценка: 0 ошибок - «5», 1 ошибка - «4», 2 ошибки - «3»

2) Заполни пропуски

В центре Земли находится ядро, радиус которого примерно равен 3,5 тыс. км, а температуры соответствуют 6000°С. Наибольшей по объёму внутренней оболочкой является мантия, температура которой 2000 °С. В её верхней части выделяется твердый слой, который вместе с земной корой образует твёрдую оболочку земли — литосферу. Земная кора подразделяется на два основных типа: материковая и океаническая. Под материками земная кора толще, чем под океанами и имеет 3 слоя.

Проверяем, зачитывая ответы поочередно

Самооценка: 0-1 ошибка - «5», 2-3 ошибки - «4», 4- 5 ошибок - «3»

2) Кластер Слайд 11.

Ключевая фраза - Строение земного шара

Групповая работа.

V. Заключительная часть (5 мин)

1. Домашнее задание : &9, составить к нему интеллект-карту Слайд 12.

2. Рефлексия

Технологическая карта урока

Предмет: география

Тема урока: «Строение земного шара»

Тип урока: урок усвоения новых знаний

Цель урока: формирование представлений о внутреннем строении Земного шара: ядре, мантии, земной коре, литосфере, о способах изучения земных недр.

Технология проведения урока: развитие критического мышления, технология смыслового чтения

Здесь будет файл: /data/edu/files/y1451934151.docx (технологическая карта урока)

Внутреннее строение Земли

Человеку давно хотелось узнать, что находится в глубине Земли. Но узнать это не так?то легко и просто. Наука еще не изобрела такой аппарат, в котором человек мог бы проникнуть в глубокие недра планеты и исследовать их. Пока что людям удалось проникнуть внутрь Земли на столь незначительное расстояние, которое подобно укусу жалом комара «внутренностей» человека.

В связи с этим нашим ученым приходится судить о строении земных недр по косвенным признакам, так как, для того чтобы пробурить скважину или шахту глубиной всего лишь в несколько километров, нужно затратить многие месяцы, а то и годы дорогостоящего труда. Вот и приходится специалистам исследовать внутренность Земли с помощью геофизических методов: сейсмического, гравиметрического и магнитометрического.

Первый из них наиболее важен и является основным. Суть его заключается в том, что на поверхности Земли искусственно (например, путем взрыва) создают упругие колебания - сейсмические волны, которые имеют определенные особенности при прохождении земных недр: в плотной среде скорость этих волн возрастает, в рыхлой - резко снижается, а в жидкостях- некоторые из них вообще не распространяются.

Сейсмические волны делятся на объемные и поверхностные. Объемные волны - продольные и поперечные - представляют собой упругие волны сжатия и упругие волны сдвига. Отметим, что объемные волны в упругой Земле распространяются так же, как световые лучи в оптических средах. Объемные волны, в отличие от поверхностных, пронизывают все тело нашей планеты, то есть они в буквальном смысле слова «просвечивают» Землю и, подобно рентгеновскому анализу, выявляют внутреннее ее строение.

Поверхностные волны, как и объемные, бывают двух типов. Различаются они по виду деформации. В первом случае она чисто сдвиговая, а во втором - как сдвиговая, так и объемная. Скорости поверхностных волн обнаруживают зависимость от длины или частоты волны. Это свойство поверхностных волн используют для изучения структуры наружных слоев Земли.

Эти рисунки демонстрируют основные современные представления о строении Земли и глобальных процессах, происходящих в ее недрах.

На этой схеме Земля «разрезана», как арбуз, из нее вырезан ломтик. Вверху - слой атмосферы, далее - земная кора, внизу она ограничена так называемой границей Мохоровичича. Затем - мантия (верхняя и нижняя); внешняя (жидкая) часть земного ядра и, наконец, твердая, внутренняя, часть ядра. Земная кора вместе с верхней частью мантии образует так называемую литосферу, глубже лежит пластичная астеносфера.

Сейсмические колебания, проходя земной шар насквозь или частично отражаясь от разделов сред с различной плотностью, возвращаются на поверхность Земли, где они регистрируются и изучаются. По полученным данным можно судить о глубинах залегания тех или иных разделов, получать сведения о физических свойствах тех сред, сквозь которые прошли сейсмические волны, и т. д. С этой же целью сейсмологи изучают и землетрясения, которые вызывают упругие колебания естественным путем.

Как оказалось, земной шар внутри, подобно луковице, состоит из нескольких концентрических оболочек, вложенных одна в другую. Наиболее отчетливо выделяются три оболочки (или геосферы), о которых уже упоминалось выше: наружная земная кора (литосфера), мантия, составляющая 83 % объема Земли и 67 % массы нашей планеты, и ядро в середине.

При переходе из одной геосферы в другую скорости сейсмических волн на поверхности их раздела изменяются скачком. Поверхность, отделяющая кору от мантии, называется обычно поверхностью или границей Мохоровичича (сокращенно ее называют «мохо» или «поверхность М»).

Впервые идея о сферическом строении нашей планеты была высказана профессором Гёттингенского университета Э. Вихером в 1897 году. В начале XX столетия австрийский геолог Э. Зюсс предложил выделить пять оболочек Земли, каждой из которых было дано название, исходя из первых букв, главенствующих в той или иной оболочке элементов: силициум, алюминий, магний, хром, феррум и никель.

В дальнейшем эти идеи получили научное обоснование. Глубокие скважины и шахты дали геологам возможность изучить лишь верхние слои земной коры. Однако глубина горных выработок пока еще слишком мала. Самая глубокая скважина в мире была пробурена на Кольском полуострове в нашей стране, ее глубина немногим превышает 12 километров. Гораздо меньшую глубину имеют используемые ныне шахты. Максимальная глубина одной из самых глубоких шахт - «Ист Рэнд» в Южной Африке - достигает только 3428 метров. Если сравнить эти цифры со средним радиусом Земли, то окажется, что даже самая глубокая современная скважина проникает в тело Земли не глубже, чем булавочный укол в толстую кожу бегемота.

Если мы с вами, уважаемые читатели, взглянем на земной глобус, то прежде всего нам бросится в глаза, что суша и вода собраны в обширные пространства: суша - в материки, вода - в океаны. Правда, в океанах мы обнаруживаем острова, а на суше озера. Но это не нарушает общей картины. Проведенные исследования показали, что разделение земной поверхности на материки и океаны совсем не случайно, а зависит, как оказывается, от строения земной коры.

Дело в том, что материковая кора устроена иначе и отличается по толщине, а также по своему строению от океанической. Если отнести к материкам всю площадь, занимаемую сплошной материковой корой, то такие материки будут значительно больше наблюдаемых нами на глобусе. Оказывается, что мелкие моря и заливы и просто прибрежные морские зоны глубиной до 200 метров (а иногда и больше) - это все части материков, лишь временно залитые морем. Они называются шельфом. На шельфах, например, находятся моря Белое, Азовское, Восточно - Сибирское, Гудзонов залив и т. д.

Океаническая кора, наоборот, занимает не все пространство океанов, поскольку она расположена только там, где глубина моря превышает… 4 километра. Остальная площадь Земли покрыта корой промежуточного типа. В целом вся земная кора занимает около 1 % по объему и около 0,5 % по массе.

Самая верхняя оболочка нашей планеты - земная кора (слой А) - представляет собой весьма тонкое «покрывало», под которым скрыты неспокойные недра Земли. В среднем толщина коры или, если говорить образно, тонкой пленки, в которую «обернут» земной шар, составляет всего 0,6 % от длины радиуса Земли.

Земная кора отделяется от нижележащего слоя, как уже говорилось, поверхностью Мохоровичича. Эта поверхность повторяет рельеф земной поверхности в перевернутом виде, то есть как бы отраженной в горизонтальном зеркале. Ниже нее располагается мантия Земли, самая верхняя часть (слой В) которой, непосредственно находящаяся под корой, называется субстратом. Плотность вещества мантии выше плотности пород земной коры и колеблется от 3,3 г/см 3 в верхней части до 6–9 г/см 3 в низах мантии. Некоторые ученые делят мантию на верхнюю и нижнюю (граница между ними лежит на глубине 900 километров).

Верхняя мантия изучена лучше нижней, но и в отношении ее многое еще не совсем ясно. Характерная черта строения верхней мантии - ее расслоенность. Например, на глубине около 100 километров под материками и около 50 километров под океанами находится слой, близкий к плавлению или даже содержащий расплавы составляющих его пород, он носит название астеносферы (слой Гутенберга). Благодаря пластичности астеносферы, что буквально можно перевести как «слабая сфера», лежащие выше нее твердые блоки (плиты) земной коры могут скользить по ней.

Расплавленная магма, которая питает земные вулканы, образуется только в отдельных местах в коре или приходит туда из отдельных очагов (карманов), расположенных в субстрате или астеносфере, а может быть, и несколько глубже. Твердость верхней мантии подтверждается еще тем, что в ней (как и в коре) наблюдаются очаги землетрясений, которые находятся на глубине до 700 километров. Глубже землетрясений вообще не бывает.

Вся остальная часть верхней мантии под астеносферой называется слоем Голицына (слоем С). В то же время нижняя мантия (слой D), располагающаяся в интервале глубин от 900 до 2920 километров, характеризуется большой плотностью вещества и большой скоростью распространения упругих колебаний. Дальше располагается только земное ядро.

Глава XII Строение Космоса На настоящей ступени эволюции возможно только приблизительное указание на несколько точек в обширном начертании космического плана, где наша планета играет свою маленькую роль. Под «космосом» здесь подразумевается система, которая, исходя от