Wewnętrzna struktura Ziemi może być badana dość szczegółowo (do kilku kilometrów w głąb żelazo-niklowego rdzenia) za pomocą wykrywania fal sejsmicznych. Te dwa typy fal fizycznych - podłużnych i poprzecznych propagują z różnymi prędkościami, uzyskując odzwierciedlenie na powierzchni Ziemi w inny sposób. Żeby pokazać właściwości tych rodzajów fal doświadczalnie można użyć sprężyny Slinky (Karwasz et al. 2005).
Wnętrze (środek) Ziemi jest nazywane rdzeniem. Jego wymiary są nietypowe dla tego, co zazwyczaj zwykliśmy nazwać rdzeniem - promień rdzenia Ziemi jest mniej więcej w połowie promienia planety. Rdzeń składa się z żelaza i niklu, produkty końcowych reakcji jądrowych (przed wybuchem) w prasłońcu (patrz więcej na temat reakcji jądrowych w Karwasz & Więcek, 2012). Prędkości fal podłużnych wskazują, że prawdopodobnie zawiera także kilka lżejszych pierwiastków, być może krzem. Niestety nie można powtórzyć w laboratorium wytwarzania stopu nikiel-żelazo-krzem, gdyż nie potrafimy wytworzyć tak dużych ciśnień, więc nie wiadomo dokładnie, jaka struktura krystalograficzna znajduje się we wnętrzu Ziemi. Można porównać strukturę Ziemi do owoców awokado - duży twardy rdzeń, miękki płaszcz i cienka, mocna skóra ("skorupa"), patrz rysunek. 8b.
Miękki, półpłynny płaszcz jest unikalny wśród planet Układu
Słonecznego. Właściwa równowaga między ciepłem pochodzącym z wnętrza
(około 20 TW) i z rozpadów promieniotwórczych (następne 20 TW) uranu,
toru i potasu (tlenki, krzemiany) w płaszczu zapewnia stały przepływ
energii. Dzięki niej powierzchnia po ponad 4,5 miliardów lat płyty
kontynentalne są nadal w ciągłym ruchu. Negatywnym tego efektem są
trzęsienia ziemi i skały, które w facie płynnej wydzielają CO2 do
atmosfery, a tym samym wzmagają efekt cieplarniany (patrz na przykł.
Karwasz i Służewski, 2013).
Pionowe ruchy konwekcyjne wewnątrz płaszcza pokazujemy przy użyciu tzw
lampy lawy, patrz rysunek. 8b
Dwie ciecze o
różnych współczynnikach rozszerzalności cieplnej, podgrzewane są od
dołu. Cieplejsza ciecz unosi się ku górze, a po oziębieniu opada na
dół, tak, jak lawa wewnątrz wulkanu.
Na powyższym
zdjęciu pokazujemy akwarium podgrzewane od dołu. Stopiony wosk porusza
się na powierzchni. Tafle wosku zderzają się ze dobą tworząc wzgórza,
góry i doliny.
Płyty
kontynentalne będą poruszać się przez kolejne setki milionów lat. Jak
wynika z niedawnego modelowania komputerowego, w ciągu najbliższych 50
milionów lat Ameryka i Eurazja zderzą się ze sobą na biegunie
północnym.
Płyty oceaniczne
są cieńsze, ale cięższe, kontynentalne są grubsze, ale lekkie,
jak lodowe kry pokryte śniegiem na Bałtyku (niektóre z nich są grubsze, pokryte
śniegiem, inne ledwo unoszą się na powierzchni morza).
Tekst: GK
WWW: KS