地心 -地球的中心部位

地心

地心,地核的俗稱,地球的中心部分,半徑約3480千米。

  • 中文名稱
    地心
  • 外文名稱
    the earth's core
  • 意    義
    地球的中心部位;地層內部。
  • 拼    音
    dì xīn

基本信息

地心

dì xīn

地球的中心部位;地層內部。

the earth's core

地核俗稱,地球的中心部分,半徑約3480千米,其物理性質與周圍的地幔地殼有明顯不同。

Geocenter

地球質心簡稱。地球參考系的原點定義在包括固體地球、大氣和海洋的共同質量中心。

地心又分為內地心與外地心兩部份。地球內部越接近地心,溫度越高,地心點的溫度據科學家推測約為攝氏6000度。

那麽,地心裏面是什麽?

目前認為:地心主要由鐵、鎳元素組成外地核的物質為液態內地核現在科學家認為是固態結構。

關于地球深處具體是什麽物質,處于什麽狀態,科學界還眾說紛紜,難下結論。

地心介紹

地球內部從古登堡面起,一直到地球中心,稱之為地核地核的質量佔整個地球質量的31. 5%,體積佔整個地球體積的16. 2%。根據地震波的變化情況,發現地核也有外核、核心之別。內、外核的分介面,大約在5155千米處。因地震波的橫波不能穿過外核,所以一般推測外核是由鐵、鎳、矽等物質構成的熔融態或近于液態的物質組成。液態外核會緩慢流動,故有人推測地球磁場的形成可能與它有關。由于縱波在核心存在,所以核心可能是固態的。關于核心的物質構成,學術界有不少爭議,許多人認為,主要是由鐵和鎳組成。但究竟是何物,這一切都還有待于進一步探索、證明。此外,內外核也不是截然分開的。有的學者認為,在內外核之間,還存在一個不大不小的"過渡層",深度在地下4980~5120公裏之間。地核密度很大,即使最堅硬的金剛石,在這裏也會被壓成黃油那樣軟。這裏的溫度可達4000~6000℃。

地核:是地球的核心部分,主要由鐵、鎳元素組成半徑為3480千米。地核又分為外地核內地核兩部分。外地核的物質為液態。外地核深2900km至5000km,內地核深5100km至6371km。 地核是地球的核心。從下地幔的底部一直延伸到地球核心部位,距離約為3473千米。據科學觀測分析,地核分為外地核、過渡層和內地核三個層次。外地核的厚度為1742千米,平均密度約10.5克/釐米x釐米x釐米,物質呈液態 。過渡層的厚度隻有515千米,物質處于由液態向固態過渡狀態。內地核厚度1 216千米,平均密度增至12.9克/釐米x釐米x釐米,主要成分是以鐵、鎳為主的重金屬,所以又稱鐵鎳核。

從質量上看,地核佔地球總質量的16%,地幔佔83%,而與人們關系最密切的地殼,僅佔1%而已。地核(Core)位于地球的最內部。半徑約有3470 km,高密度,平均每立方釐米重12克。溫度非常高,約有4000~6000℃。它可再分為核心和外核。由地震波的傳送可知,外核是融熔的。從源自其他行星核心的鐵隕石來推測,地核也是由鐵和鎳組成。地球磁場自激發電機理論,也需要一個液態金屬外核的存在才能成立。至于核心,則極有可能是固態鐵。

地核的總質量為1.88e21噸,佔整個地球質量的31.5%,體積佔整個地球的16.2% 。地核體積比太陽系中的火星還要大。由于地核處于地球的最深部位,受到的壓力比地殼地幔部分要大得多。在外地核部分,壓力已達到136萬個大氣壓,到了核心部分便增加到360萬個大氣壓了。

這樣大的壓力,人們在地球表面是很難想象的。科學家作過一次試驗,在每平方釐米承受1770噸壓力的情況下,最堅硬的金剛石會變得像黃油那樣柔軟。

地核內部不僅壓力大,而且溫度也很高,估計可高達2 000-5 000℃,物質的密度平均在10?6克/釐米x釐米x釐米之間。在這種高溫、高壓和高密度的情況下,人們平常所說的"固態"或"液態"概念,已經不適用了。因為地核內的物質既具有鋼鐵那樣的"鋼性",又具有像白蠟、瀝青那樣的"柔性"(可塑性)。這種物質不僅比鋼鐵還堅硬十幾倍,而且還能慢慢變形而不會斷裂。

地核內部這些特殊情況,即使在實驗室裏也很難模擬,所以人們對它了解得還很少。但有一點科學家是深信不疑的:地球內部是一個極不平靜的世界,地球內部的各種物質始終處于不停息的運動之中。有的科學家認為,地球內部各層次的物質不僅有水準方向的局部流動,而且還有上下之間的對流運動,隻不過這種對流的速度很小,每年僅移動1 釐米左右。有的科學家還推測,地核內部的物質可能受到太陽和月亮的引力而發生有節奏的震動。

地心假說

有幾個關于地心的假說:

液態地核說

主張地核是由密度9.0~11.5克/立方公分的物質在地核內部特殊高溫與高壓下所組成的。壓力估計從液態地核最上部份的每平方公分1550噸到地心約3875噸。溫度比較不確定,但從深礦坑得知溫度會隨深度而升高,而根據岩石的導熱率地質學家估計(相當粗略的)液態地核的溫度約是攝氏5千度(木星中心可能高達攝氏5萬度)。

兩種物質說

矽酸鹽地函和鎳-鐵地核(如同蛋白和蛋黃一樣的組成),他們並認為早期的地球必為液態,後來則可能包含兩種互不溶解的液體。矽酸鹽液體較輕,浮在上方並將熱輻射到太空而冷卻。底下的鐵熔液則被上層隔絕未能直接暴露出來,釋熱很慢,所以可能到目前仍為液體。當然也並非所有科學家都接受地球有液態階段的說法。美國化學家尤瑞(Harold Clayton Urey)特別堅持地球一直都是固態的。他駁斥說,巨大固態地球的鐵核仍能由鐵的緩慢分離而形成;即使現在,鐵還可能以1秒5萬噸的速率從地函遷移到地核中去。

水晶說

地心由一塊巨大水晶組成。此學說的確存在過,並且被拍成科幻電影,但由于缺乏事實依據,目前似乎被否定。

地心之謎

眾所周知,地球有地殼地幔地核三個部分組成,然而這種認識應當說是很膚淺的。因為按照目前的科學技術水準,人類的鑽井深度不過三五千米,而最深的勘探井(在科利斯半島)也隻有12千米。地球的半徑足有6300千米,對比這些數位,我們會發現,我們所觸摸到的地球,實際就像吃蘋果時用刀子劃開的果皮,僅限于薄薄的一層。那麽再往地下是什麽?地球內部乃至中心究竟為何物?這是千百年來始終令人困惑不解的一個謎。

原始水準地層原始水準地層

然而人類並非對地球一無所知,智慧的人類根據地球的運動變化,不斷向地球深處去尋找問題的答案。

地球的火山活動告訴我們,地下熾熱的岩漿,人們根據流到地球表面的岩漿,把地下的岩漿分成含矽酸鹽較多的酸性岩漿和含矽酸鹽較少的鹼性岩漿。但岩漿來自地下並不是很深的地方,至多不過幾百千米。那麽,更深的地下是什麽呢?

人們註意到了這樣一種現象:火山噴出的熔岩的溫度隨著深度而增高。根據溫度隨深度增加的速度來計算,地心的溫度竟達100000℃左右。在這樣高的溫度下,即使地心具有極高的壓力,任何物質也都會變為氣體狀態。于是許多研究者提出了"氣態地核說"。

但是許多學者認為這一學說是建立在鑽井勘探資料和火山資料的基礎上的,據此得出"地心溫高"的結論是不可信的。10世紀末,人們通過重力測量求出地球密度為5.52克/釐米。它比地表任何岩石的密度都大許多,因此推想地球內部一定有密度更大的東西。

19世紀中期到20世紀初期,對地震波的研究,為人們探索地球內部的奧秘提供了一個好幫手。第一個利用地震儀探索地球內部奧秘的是南斯拉夫的地震學家莫霍洛維奇。1909年10月8日,南斯拉夫的薩格勒發生了一次強烈地震,莫霍洛維奇在研究這次地震的各項資料時,發現地震波傳播的速度在地表下面33千米處存在一個不連續的跳躍,說明在這一深度上下物質密度相差很大。後來,科學家們確證這個球面是地殼地幔的分介面,並以莫霍洛維奇的名字來命名,稱為"莫霍洛維奇面",簡稱"莫霍面"。1914年,地震專家古登堡在探測遠方地震所發出的地震波時,又發現地表下面2900千米處,地震波的傳播速度也發生了急劇改變。這裏是地幔地核的分介面,地質學上稱作"古登堡面"。

通過進一步的研究,人們知道了地幔的物質具有固態特征,它的上部由二氧化矽24%~45%的超基性岩組成,性質類似橄欖岩,因此被稱為橄欖層;同時,它有含有豐富的矽和鎂元素,所有又被稱為矽鎂層。

1936年,丹麥地質學家萊曼對地核中傳播的地震波速度進行了更精確的測量,又發現地核可分為核心和外核兩部分,內外核的分界處在地表下5100千米處。外核中地震波橫波不能通過,人們推測它為液態的。而到了核心,橫波有重新出現,說明它是固態的。由于地震波在整個地核中的傳播速度與它在高下狀態下的鐵中傳播速度相等,人們很自然地想到地核可能是由高壓狀態下的鐵、鎳物質構成的。

近年來又有人提出地球有個"黃金核" 的說法,根據此觀點的人測算,以鐵、鎳為主要成分的地核(其半徑3473千米)中,黃金的平均含量是地殼平均含量的600多倍,地核中的黃金總量竟多達500億千克。

然而,並非所有的學者都同意抗訴觀點,又先後有人提出了"金屬氫地核說"、"金屬氫化合物地核說"、"鐵硫地核說"、"鐵矽地核說"、"鐵氧地核說"等等。當然,所有這些學說都是人類用智慧對地球內部情形的間接"窺視",人們無法直接用肉眼去證實這些說法,所以地球中心為何物仍是一個謎。

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