书城童书青少年应该知道的物质的形态
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第8章 生活发现——地球内部物态变化

遥远的太空中,随时都有不同物质的转化,在转化的过程中产生出新的物质。这一代代的转变,不断的延续着太空中物质的源远流长。那么,地球上的物质是不是也这样呢?组成地球的不同形态的物质之间又是通过何种方式相互转换的呢?

首先我们要知道,地球是由一个物质分布不均匀的同心球层构成的,这个同心球层有三部分组成,分别是地壳、地幔和地核。传说在1910年,前南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇契意外地发现,在发生地震的时候,当地震波传到地下50千米处时有折射现象发生。这一现象引起了他的兴趣,后来经过研究,他认为发生折射的地带是地壳和地壳下面不同物质之间的分界面。但是,由于当时并没有太多关于这方面的研究,因此人们并没有关注他的这一说法。

1914年,德国地震学家古登堡也发现与此相似的情况。在地下2900千米深的地方,他发现存在着一个不同物质的分界面。但是,到底是什么与什么的分界面,当时并不清楚。随着社会的发展,后来人们发现地球是由不同形态的物质组成的,并且这些不同形态的物质之间具有不同的分界面。所出现的情况和莫霍洛维奇契、古登堡的看法一致。因此,为了纪念他们的成就,人们将这两个面分别命名为“莫霍面”和“古登堡面”。并且还根据这两个面把地球分为地壳、地幔和地核三个圈层。我们能够看到的地球内部分层是由地震波速度分布来定义的。

现在,我们已经知道地球是由地壳、地幔、地核三个圈层组成的。那么,这三个圈层又分别是由哪些物质组成的呢?

首先是地球最外面的一层——地壳,是人类生存和从事各种生产活动的场所。厚度一般在7-33千米(大陆33千米,海洋7千米)左右,整个地壳的平均厚度约为15千米。它可以分为上下两层,一般陆地具有上层,而海洋中的上层基本已经缺失了。上部地壳主要是由花岗岩层组成,下部地壳主要为玄武岩层,它实际上是由多组断裂的、大小不等的块体组成,外部会呈现出高低起伏的形态,这是地壳的厚度不均匀的原因所在。地壳与地球的平均半径相比,仅仅是它薄薄的一层表皮而已。

其次是地幔,介于地壳和地核之间的部分,平均厚度为2870千米左右,是地球内部体积、质量最大的一层。它也可以分为上下两层,分界面约在1000千米的地方。地幔主要由致密的造岩物质构成,一般认为地幔的上层顶部存在一个软流层。据地质学家推测,这一软流层是由于放射元素大量集中,蜕变放热将岩石熔融后形成的,很有可能是岩浆的发源地,所以将地壳和软流圈以上的地幔部分统称为岩石圈;地幔下层温度、压力和密度都比上层的要大得多,存在于这一层的物质呈现出可塑性固态。

最后是地核,它是地球的中心部分为,半径在3473千米左右。根据物质形态的不同,还可以将它分为外地核、过渡层和内地核三层。外地核的厚度约2080千米左右,构成它的物质主要是液态的,具有流动性;过渡层的厚度约140千米;内地核是一个半径在1250千米左右的球心,组成它的物质是固态的,主要由铁、镍等金属元素构成的,因此又被称为“铁镍核心”。地核的温度和压力都比较的高,估计温度在5000℃以上,压力在1.32亿千帕左右,密度每立方厘米约为13克。