Conocimiento de la Tierra

La Tierra es uno de los ocho planetas del sistema solar, con el nombre internacional de "Gaea". Es el tercer planeta en orden de cercanía al sol. Tiene un satélite natural, la Luna, y los dos forman un sistema de cuerpos celestes, el sistema Tierra-Luna.

La tierra gira de oeste a este y al mismo tiempo gira alrededor del sol. La combinación de la rotación y revolución de la Tierra provoca la alternancia del día y la noche y los cambios en las cuatro estaciones en la Tierra (la velocidad de rotación y revolución de la Tierra es desigual). Al mismo tiempo, debido a los efectos gravitacionales del Sol, la Luna y los planetas cercanos, así como a la influencia de diversos factores como la atmósfera terrestre, los océanos y los materiales internos, la dirección del eje de rotación de la Tierra cambia en el espacio. y dentro de la tierra misma. La fuerza centrífuga inercial generada por la rotación de la Tierra hace que la Tierra esférica se expanda gradualmente desde los polos hacia el ecuador, convirtiéndose en el elipsoide actual ligeramente aplanado con un radio polar unos 21 kilómetros más corto que el radio ecuatorial.

La nave espacial Apolo vio desde la luna que la Tierra está compuesta por una serie de capas concéntricas. El interior de la Tierra tiene estructuras de núcleo (núcleo), manto (manto) y corteza (corteza). En el exterior de la Tierra se encuentran la hidrosfera y la atmósfera, así como la magnetosfera, que forman un hermoso manto que rodea la Tierra sólida.

La Tierra, como planeta, fue creada en la primitiva nebulosa solar hace 5.600 millones de años.

Parámetros básicos de la Tierra:

Radio ecuatorial: ae = 6378136,49 metros

Radio polar: ap = 6356755,00 metros

Radio medio : a = 6371001,00 metros

Aceleración de gravedad ecuatorial: ge = 9,780327 metros/segundo2

Velocidad angular de rotación promedio: ωe = 7,292115 × 10-5 rad/segundo

Achatamiento: f = 0,003352819

Masa: M⊕ = 5,9742 ×1024 kg

Constante de gravedad: GE = 3,986004418 ×1014 m3/s2

Densidad media: ρe = 5,515 g/cm3

Relación de masa del Sol con respecto a la Tierra: S/E = 332946,0

Relación de masa del Sol con respecto al sistema Tierra-Luna: S/(M +E ) = 328900,5

Tiempo de revolución: T = 365,2422 días

Distancia media del sol: A = 1,49597870 × 1011 metros

Velocidad de revolución: v = 11,19 km/ Segundos

Temperatura de la superficie: t = - 30 ~ +45

Presión atmosférica en la superficie: p = 1013,250 milibares

Aceleración de la gravedad en la superficie (ecuador) 978,0 cm/s 2

Aceleración de la gravedad superficial (polar) 983,2 cm/s 2

Periodo de rotación 23 horas, 56 minutos y 4 segundos (tiempo solar medio)

Órbita la mitad de su longitud Diámetro 149597870 kilómetros

Excentricidad orbital 0,0167

Periodo orbital 1 año sidéreo

Ángulo terrestre 23 grados 27 minutos

Estructura terrestre de cada círculo

El área oceánica de la Tierra es de 361.745.300 kilómetros cuadrados

El espesor de la corteza terrestre es de 80,465 kilómetros

La profundidad del manto es de 2808,229 kilómetros

El radio del núcleo de la Tierra es de 3482,525 kilómetros

Superficie: 510.067.866 kilómetros cuadrados

Sólo recientemente la gente tiene una comprensión relativamente clara de su estructura. de la tierra. La Tierra entera no es un cuerpo homogéneo, sino que tiene una estructura esférica evidente. La composición, densidad, temperatura, etc. de cada esfera de la tierra son diferentes. En astronomía, estudiar la estructura interna de la Tierra es de gran importancia para comprender el movimiento, origen y evolución de la Tierra, explorar las estructuras de otros planetas e incluso el origen y evolución de todo el sistema solar.

La esfera terrestre se divide en dos partes: el círculo exterior de la tierra y el círculo interior de la tierra.

El círculo exterior de la Tierra se puede dividir en cuatro capas básicas, a saber, la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera y la litosfera. El círculo interior de la Tierra se puede dividir en tres capas básicas, a saber, el manto, la esfera líquida del núcleo exterior y el núcleo interior sólido. . Además, existe una astenosfera entre el círculo exterior de la Tierra y el círculo interior de la Tierra. Es una capa de transición entre el círculo exterior de la Tierra y el círculo interior de la Tierra. Se encuentra a una profundidad media de. a unos 150 kilómetros bajo tierra. De este modo, toda la Tierra se compone de ocho capas, entre las cuales la litosfera, la astenosfera y el círculo interior de la Tierra constituyen en conjunto la llamada Tierra sólida. La atmósfera, la hidrosfera y la biosfera en el círculo exterior de la Tierra, así como la superficie de la litosfera, se estudian generalmente mediante métodos de observación y medición directa. Actualmente, el círculo interior de la Tierra se estudia principalmente utilizando métodos geofísicos, como la sismología, la gravedad y la inversión de las modernas observaciones geodésicas espaciales de alta precisión. Hay una característica notable en la distribución de las distintas capas de la tierra, es decir, el interior de la tierra sólida y la gran altitud sobre la superficie se distribuyen básicamente paralelas entre sí hacia arriba y hacia abajo, mientras que cerca de la superficie de la tierra , las capas se penetran entre sí o incluso se superponen. Entre ellas, la biosfera tuvo el desempeño más significativo, seguida de la hidrosfera.

Atmósfera

La atmósfera es la esfera de gas más externa del círculo exterior de la Tierra, que rodea los océanos y la tierra. No existe un límite superior exacto para la atmósfera y todavía hay gases finos y partículas elementales a una altitud de 2.000 a 16.000 kilómetros. También hay pequeñas cantidades de aire bajo tierra, en el suelo y en determinadas rocas, que también puede considerarse un componente de la atmósfera. Los principales componentes de la atmósfera terrestre son nitrógeno, oxígeno, argón, dióxido de carbono y gases traza en una proporción inferior al 0,04%. La masa total de los gases atmosféricos terrestres es de aproximadamente 5,136×1021 gramos, lo que equivale a 0,86 millonésimas de la masa total de la Tierra. Debido al efecto de la gravedad, casi todos los gases se concentran a una altitud de 100 kilómetros sobre el suelo, y el 75% de la atmósfera se concentra en la troposfera desde el suelo hasta una altitud de 10 kilómetros. Según las características de distribución de la atmósfera, la troposfera también se puede dividir en estratosfera, mesosfera, termosfera, etc.

Hidrosfera

La hidrosfera incluye océanos, ríos, lagos, pantanos, glaciares y aguas subterráneas. Es un círculo continuo pero irregular. Mirando la Tierra desde una altitud de decenas de miles de kilómetros de la Tierra, se pueden ver las nubes blancas formadas por el vapor de agua en la atmósfera terrestre y el océano azul que cubre la mayor parte de la Tierra, lo que hace que la Tierra sea un "planeta azul". " La masa total de la hidrosfera terrestre es 1,66 × 1024 gramos, que es aproximadamente 1/3600 de la masa total de la Tierra. La masa del agua del océano es aproximadamente 35 veces la del agua terrestre (incluidos ríos, lagos, poros de rocas superficiales y suelo). ). Si no hubiera ondulaciones en la parte sólida de toda la Tierra, el globo estaría cubierto uniformemente por una capa de agua de hasta 2.600 metros de profundidad. La atmósfera y la hidrosfera se combinan para formar el sistema de fluidos en la superficie.

Biosfera

Debido a la existencia de la atmósfera terrestre, la hidrosfera terrestre y los minerales de la superficie, se forma un entorno natural adecuado para la supervivencia biológica bajo las condiciones de temperatura adecuadas en la superficie. tierra. Lo que la gente suele llamar organismos se refiere a objetos vivos, incluidas plantas, animales y microorganismos. Se estima que actualmente existen alrededor de 400.000 especies de plantas, más de 1,1 millones de especies de animales y al menos 100.000 especies de microorganismos. Según las estadísticas, hay entre 500 y 1.000 millones de especies de seres vivos que han sobrevivido a lo largo de la historia geológica. Sin embargo, durante la larga evolución de la Tierra, la mayoría de ellas se han extinguido. Los organismos existentes viven en la parte superior de la litosfera, la parte inferior de la atmósfera y toda la hidrosfera, formando un círculo único en la tierra llamado biosfera. La biosfera es una capa única que existe sólo en la Tierra entre todos los planetas del sistema solar.

Litosfera

La litosfera de la Tierra no se puede observar directamente excepto por su morfología superficial. Se compone principalmente de la corteza terrestre y la parte superior del manto superior en la esfera del manto. Se extiende desde la superficie de la Tierra sólida hacia abajo a través de la primera discontinuidad (superficie de Moho) mostrada por las ondas sísmicas a casi 33 kilómetros. a la astenosfera hasta. El espesor de la litosfera no es uniforme, con un espesor medio de unos 100 kilómetros. Debido a que la litosfera y su morfología superficial están estrechamente relacionadas con la geofísica y la geodinámica modernas, la litosfera es la parte de la tierra sólida más estudiada, detallada y completa en las ciencias terrestres modernas. Dado que el fondo del océano ocupa 2/3 del área total de la superficie terrestre y la cuenca oceánica representa aproximadamente el 45% del área total del fondo del océano, su profundidad promedio del agua es de 4000 a 5000 metros. En la cuenca del océano se distribuyen un gran número de volcanes submarinos. A su alrededor se extienden enormes colinas submarinas.

Por tanto, se puede considerar que la principal morfología superficial de toda la Tierra sólida está compuesta por cuencas oceánicas y plataformas continentales. Su estudio constituye una teoría de la "tectónica global" que está directamente relacionada con la estructura litosférica y la geodinámica.

Astenósfera

En el manto superior, a unos 100 kilómetros por debajo de la superficie terrestre, hay una capa obvia de ondas sísmicas de baja velocidad, propuesta por primera vez por Gutenberg en 1926, llamada astenosfera, que se encuentra en la parte superior del manto superior, la capa B. Debajo del fondo del océano, se ubica por debajo de una profundidad de unos 60 kilómetros, en el área continental se ubica por debajo de una profundidad de unos 120 kilómetros, con una profundidad promedio de unos 60 a 250 kilómetros; Las observaciones e investigaciones modernas han confirmado la existencia de esta astenosfera. Es debido a la existencia de esta astenosfera que el círculo exterior de la Tierra se distingue del círculo interior de la Tierra.

Esfera del manto

Además de una importante discontinuidad (llamada superficie de Moho) a unos 33 kilómetros por debajo de la superficie, las ondas sísmicas se encuentran bajo la astenosfera hasta la interfaz, a una profundidad de unos 2.900 kilómetros dentro de la tierra pertenece al manto. Dado que el núcleo externo de la Tierra es líquido, las ondas sísmicas S en el manto no pueden propagarse a través de esta interfaz en el núcleo externo. La velocidad de la curva de la onda P también disminuye bruscamente en esta interfaz. Esta interfaz fue descubierta por Gutenberg en 1914, por lo que también se la llama superficie de Gutenberg. Forma la interfaz entre la esfera del manto y la esfera de fluido del núcleo externo. Toda la esfera del manto está formada por el manto superior (capa B a una profundidad de 33 a 410 kilómetros, capa C a una profundidad de 410 a 1000 kilómetros, también llamada capa de zona de transición), la capa D′ del manto inferior (una profundidad de 1000 a 2700 kilómetros) y la capa D del manto inferior 〃 capa (profundidad de 2700 ~ 2900 kilómetros). Las investigaciones geofísicas muestran que la capa D" presenta una fuerte heterogeneidad lateral, y su grado de heterogeneidad puede incluso compararse con el de las capas rocosas. No es sólo la capa límite térmica a través de la cual se transfiere el calor del núcleo terrestre al manto, sino también También es muy probable que sea la capa límite térmica entre el núcleo y el manto. Hay capas químicas de diferentes composiciones químicas.

Esfera líquida del núcleo exterior

Debajo del manto se encuentra la llamada esfera líquida del núcleo exterior, que se encuentra a una profundidad de unos 2.900 kilómetros a 5.120 kilómetros bajo la superficie. Todo el círculo líquido del núcleo exterior puede estar compuesto básicamente de líquido con una viscosidad dinámica muy pequeña. La profundidad de 2900 a 4980 kilómetros se denomina capa E, que está completamente compuesta de líquido. La capa de profundidad entre 4980 kilómetros y 5120 kilómetros se llama capa F, que es una delgada capa de transición entre la esfera líquida del núcleo externo y la esfera interna sólida del núcleo.

Círculo interior sólido

Dentro de los ocho círculos de la tierra, el más cercano al centro de la tierra es el llamado círculo interior sólido. Se encuentra entre 5120 y 6371. kilómetros del centro de la tierra, también conocida como capa G. Según la detección e investigación de la velocidad de las ondas sísmicas, se demuestra que la capa G es una estructura sólida. La capa interna de la Tierra no es homogénea. La densidad media de la Tierra es de 5,515 g/cm3, mientras que la densidad de la litosfera terrestre es de sólo 2,6 a 3,0 g/cm3. Por lo tanto, la densidad dentro de la Tierra debe ser mucho mayor y la densidad también cambia significativamente con la profundidad. La temperatura del interior de la Tierra aumenta con la profundidad. Según estimaciones recientes, la temperatura es de 1.300°C a una profundidad de 100 kilómetros, de 2.000°C a una profundidad de 300 kilómetros, de unos 4.000°C en el límite entre el manto y la esfera líquida del núcleo exterior, y la temperatura en el centro de la tierra es de 5500 a 6000° C.

Uno de los nueve planetas del sistema solar. La Tierra no ocupa una posición destacada en el sistema solar y el Sol es simplemente una estrella ordinaria. Pero desde que los humanos se asentaron y vivieron en la tierra, tuvieron que buscar una comprensión más profunda de ella.

Planeta Tierra La Tierra es el tercer planeta en orden de cercanía al sol. Su distancia media al sol es de 149,6 millones de kilómetros. Esta distancia se llama unidad astronómica (A). La órbita de la Tierra es una elipse, con un radio largo de 149.597.870 kilómetros, una excentricidad de 0,0167 y una velocidad media de movimiento orbital de 29,79 kilómetros por segundo.

El radio ecuatorial de la Tierra es de unos 6378 kilómetros, y su radio polar es de unos 6357 kilómetros. La diferencia entre ambos es de unos 21 kilómetros. El radio medio de la Tierra es de aproximadamente 6371 kilómetros. La densidad media de la Tierra es de 5,517 g/cm. La escala y otros parámetros de la tierra se muestran en la tabla.

Forma y tamaño En la antigua China existía la llamada teoría Huntiana del cielo y la tierra. Zhang Heng, de la dinastía Han del Este, escribió en "Notas ilustradas sobre la esfera armilar": "El cuerpo celeste es redondo como una bala y la tierra es amarilla como un pollo... El cielo está envuelto en la tierra y el La cáscara está envuelta en amarillo." El concepto de que la Tierra es redonda ha existido vagamente en la antigüedad. .

En 723, el emperador Xuanzong de la dinastía Tang, junto con Nangong Shuo y otros, seleccionaron 13 lugares en el mismo meridiano en la actual provincia de Henan para medir la longitud de la sombra del solsticio de verano y la altura del Polo Norte, y Descubrió que la longitud de un grado del meridiano era de 351 millas y 80 pasos (unidades Tang de grado y longitud). La escala moderna es la latitud. Un grado tiene 132,3 kilómetros de longitud, lo que equivale al radio de la Tierra de 7.600 kilómetros, aproximadamente un 20% más que el valor moderno. Esta es la estimación más temprana de la escala de la Tierra (los egipcios midieron antes, pero los puntos de observación no están en el mismo meridiano y se desconoce el estándar de contabilidad para las unidades de longitud, por lo que no se puede estimar la precisión).

Las mediciones topográficas precisas solo fueron posibles después de que Newton descubrió la ley de la gravitación universal y el concepto de la forma de la Tierra se fue aclarando gradualmente. La tierra no es una esfera muy regular. Su superficie puede aproximarse bien mediante un elipsoide de revolución con achatamiento moderado. El achatamiento e es la relación entre la diferencia entre los ejes mayor y menor del elipsoide y el eje mayor. Es un parámetro importante que representa la forma de la Tierra. Después de años de mediciones geométricas, mediciones astronómicas e incluso mediciones de satélites terrestres artificiales, sus valores han alcanzado un alto grado de precisión. Este elipsoide no es la superficie real de la Tierra, sino un mejor resumen científico del suelo. Se utiliza como estándar unificado para mediciones geodésicas en todo el mundo, por lo que también se le llama elipsoide de referencia. Según este elipsoide de referencia, el grado medio en el círculo del meridiano es de 111,1 kilómetros y el grado medio en el ecuador es de 111,3 kilómetros. La energía potencial gravitacional es igual en el elipsoide de referencia, por lo que se puede calcular la aceleración gravitacional de cada punto en él. La fórmula es la siguiente:

g0=9.780318 (1+0.0053024sin2j

- 0.0000059sin2j) metros/segundo2, donde g0 es la aceleración de la gravedad cuando la altitud es cero y j es la latitud geográfica. Conociendo la forma de la Tierra, la aceleración de la gravedad y la constante gravitacional G=6.670×10-11 Newton·m2/kg2, podemos calcular que la masa M de la Tierra es 5.976×1027 gramos.

Rotación Debido a la relativa estabilidad de la rotación de la Tierra, la vida humana siempre la ha utilizado como estándar para medir el tiempo. En pocas palabras, el tiempo que tarda la Tierra en girar alrededor del Sol se llama año. y el tiempo que tarda la tierra en dar una vuelta se llama día. Sin embargo, debido a razones externas e internas, la rotación de la Tierra es realmente muy complicada. La complejidad de la rotación de la Tierra se manifiesta en cambios en la dirección del eje de rotación y cambios en la velocidad de rotación, es decir, la duración del día.

Entre los cambios en la dirección del eje de rotación, el más importante es que el eje de rotación precede lentamente alrededor del eje de la eclíptica en el espacio, provocando que la precesión del equinoccio de primavera se mueva hacia el oeste 50.256″ cada año. Este es el resultado de la atracción del Sol y la Luna hacia la parte saliente del ecuador terrestre. En segundo lugar, el cambio de posición del eje de rotación de la Tierra en relación con la Tierra misma provoca cambios de latitud en varios puntos del suelo. Este cambio tiene principalmente dos componentes: uno tiene un ciclo de un año con una amplitud de aproximadamente 0,09 ″, que es causado por cambios estacionales en la atmósfera y el agua del mar, y es una vibración forzada, el otro componente tiene un ciclo de 14 meses; El período, con una amplitud de aproximadamente 0,15 pulgadas, es causado por cambios en el interior de la Tierra. Se llama Oscilación de Zhangdler, que es una vibración libre. También hay algunas vibraciones libres más pequeñas.

Los cambios en la velocidad de rotación provocan cambios en la duración del día. Hay tres categorías principales: los cambios a largo plazo se están desacelerando, lo que hace que la duración del día aumente de 1 a 2 milisegundos cada cien años, lo cual es el resultado de la fricción de las mareas; los cambios estacionales pueden hacer que la duración del día cambie hasta 0,6 milisegundos; que es causado por factores meteorológicos;

Los cambios irregulares a corto plazo, que pueden cambiar la duración del día hasta en 4 milisegundos, son el resultado de cambios en el interior de la Tierra.

Morfología de la superficie y movimiento de la corteza terrestre La morfología de la superficie de la Tierra es extremadamente compleja, con montañas onduladas, vastas cuencas oceánicas y estructuras de diversas escalas.

Las diversas formas en la superficie terrestre no son causadas principalmente por fuerzas externas sino que se originan por los movimientos tectónicos de la corteza terrestre. Existen al menos las siguientes suposiciones sobre las causas del movimiento de la corteza terrestre: ① La contracción o expansión de la Tierra. Muchos geocientíficos creen que la Tierra se ha ido enfriando y contrayendo, provocando enormes pliegues y fracturas en los estratos. Sin embargo, las observaciones muestran que el calor que fluye fuera de la tierra es de la misma magnitud que el calor generado dentro de la Tierra debido a la desintegración de materiales radiactivos. También hay argumentos de que la Tierra se está expandiendo. Esta cuestión está actualmente indecisa. ②Isostasis de la corteza terrestre. A cierta profundidad debajo de la corteza terrestre, la carga por unidad de área tiende a ser igual. La enorme diferencia de altura sobre el terreno está regulada por el flujo lateral de material a gran profundidad.

③ Hipótesis de la tectónica de placas: la capa rocosa más superior de la Tierra, que tiene entre 80 y 90 kilómetros de espesor, está compuesta por varias placas enormes. La interacción y el movimiento relativo de estas placas producen todos los fenómenos geotectónicos en la Tierra. Aún no está claro de dónde viene la fuerza impulsora del movimiento de las placas, pero mucha gente cree que la convección de materiales dentro de la Tierra juega un papel decisivo.

Propiedades electromagnéticas El campo geomagnético no apunta hacia el sur. Fue registrado en el "Mengxi Bi Tan" de China en el siglo XI. La declinación geomagnética varía de un lugar a otro. La forma del verdadero campo geomagnético es muy compleja. Tiene cambios temporales significativos, y la mayor amplitud de cambio alcanza varias milésimas o más del campo geomagnético total. Los cambios se pueden dividir en de largo y de corto plazo. Los cambios a largo plazo provienen del movimiento de la materia dentro de la Tierra; los cambios a corto plazo provienen de los movimientos de las mareas en la ionosfera y de los cambios en la actividad solar. En el campo geomagnético, el llamado campo geomagnético básico se obtiene después de eliminar los cambios a corto plazo mediante un promedio estadístico u otros métodos. Utilizando el método de análisis armónico esférico, se puede demostrar que más del 99% del campo geomagnético básico se origina en el subsuelo, y la parte equivalente a la función armónica esférica de primer orden representa aproximadamente el 80%. un campo dipolo, y su coordenada del Polo Norte es 78,5° de latitud norte, 69,0° de longitud oeste. Los cambios a corto plazo se dividen en dos categorías: cambios tranquilos y cambios perturbadores. Los cambios silenciosos ocurren con frecuencia, son relativamente regulares y tienen un período determinado, y la intensidad cambiante del campo magnético puede alcanzar decenas de nanómetros. Los cambios perturbadores son a veces globales, con una amplitud máxima de varios miles de nanómetros, y se denominan tormentas magnéticas.

El campo magnético básico no está completamente fijo. La imagen de la intensidad del campo magnético se desplaza hacia el oeste entre 0,2° y 0,3° cada año, lo que se denomina deriva hacia el oeste. Esto indica que la generación del campo geomagnético puede ser el resultado del flujo de materiales dentro de la tierra. Ahora se cree generalmente que el núcleo de la Tierra está compuesto principalmente de hierro y níquel (que también contiene una pequeña cantidad de elementos ligeros), un fluido conductor, y que se genera corriente cuando un conductor se mueve en un campo magnético. Este acoplamiento de fluidos electromagnéticos produce el efecto de un motor autoexcitante, generando así el campo geomagnético. Esta es actualmente la hipótesis más aceptada sobre el origen del campo geomagnético.

Cuando el magma se enfría en el campo geomagnético y se solidifica formando roca, es magnetizado por el campo geomagnético y retiene un poco de magnetismo permanente, lo que se llama remanencia térmica. La mayoría de las rocas ígneas son magnéticas y están orientadas en la misma dirección que el campo geomagnético cuando se formaron las rocas. La posición de los polos magnéticos de la Tierra en el momento de la formación de las rocas se puede determinar a partir de diferentes muestras de rocas de la misma edad. Sin embargo, las posiciones de los polos geomagnéticos determinadas por muestras de rocas de diferentes épocas geológicas son diferentes. Esto proporciona una fuerte evidencia a favor de la hipótesis de la deriva continental. También se ha descubierto que la dirección de magnetización de las rocas formadas en determinadas épocas geológicas es exactamente opuesta a la dirección del campo geomagnético moderno. Esto se debe a que el campo geomagnético se ha invertido muchas veces desde la formación de la Tierra. Según la hipótesis del origen del campo geomagnético de los motores autoexcitados, esta dirección inversa es comprensible. Los cambios a corto plazo en el campo geomagnético pueden inducir corrientes subterráneas, que a su vez provocan campos magnéticos inducidos en el suelo. La corriente subterránea está relacionada con la conductividad eléctrica de los materiales subterráneos, por lo que a partir de ella se puede estimar la distribución de la conductividad eléctrica dentro de la tierra. Sin embargo, el cálculo es complejo y la solución no es sencilla. El consenso que se puede obtener ahora es que la conductividad aumenta con la profundidad y aumenta rápidamente cerca de una profundidad de 60 a 100 kilómetros. A una profundidad de 400 a 700 kilómetros, la conductividad cambia significativamente, lo que equivale a la capa de transición (también llamada capa C) del manto.

Temperatura y energía La energía de radiación que recibe la Tierra del sol es de unos 10 julios por año, pero la mayor parte se irradia de regreso al espacio y sólo una parte muy pequeña penetra en las profundidades subterráneas poco profundas. El gradiente de temperatura subterráneo poco profundo es de aproximadamente 1 ℃ por cada 30 metros, pero varía mucho de un lugar a otro. El flujo de calor se puede calcular a partir del gradiente de temperatura y la conductividad térmica de la roca. El valor medio global del calor que fluye desde el suelo es de aproximadamente 6,27 microjulios/cm segundo, y la energía térmica total que fluye desde el suelo es de aproximadamente 10,032×1020 julios/año.

Parte de la energía del interior de la Tierra proviene de los elementos radiactivos uranio, torio y potasio contenidos en las rocas. Su contenido en las rocas se ha revisado constantemente en los últimos años. Algunas personas estiman que la energía liberada cada año por los elementos radiactivos de larga duración en la Tierra es de aproximadamente 9,614×1020 julios, lo que es muy similar al flujo de calor del suelo. La estimación es extremadamente aproximada y contiene muchos factores desconocidos. Otra fuente de energía es la energía potencial gravitacional cuando se formó la Tierra, asumiendo que la Tierra se formó por la acumulación de materia difusa en el sistema solar. Se estima que esta parte de energía es de 25×1032 julios, pero durante el proceso de acumulación, una gran parte de la energía desaparece en el espacio exterior de la Tierra. Una pequeña parte, alrededor de 1×1032 julios, se acumula como energía elástica. los materiales terrestres debido a la compresión adiabática de la tierra.

Suponiendo que la Tierra fuera inicialmente bastante uniforme cuando se formó, y luego evolucionó hacia la estructura en capas actual, esto liberaría una parte de la energía potencial gravitacional, estimada en aproximadamente 2×1030 julios. Esto conducirá a un calentamiento de la Tierra. La Tierra gira cada vez más despacio. Desde la formación de la Tierra, la pérdida de energía rotacional se estima en unos 1,5×1031 Julios, y también hay energía liberada por erupciones volcánicas y terremotos, pero sus magnitudes son mucho menores.

El gradiente de temperatura cerca del suelo no se puede extrapolar por debajo de una profundidad de decenas de kilómetros. El mecanismo de transferencia de calor en las profundidades subterráneas es extremadamente complejo. La estimación de la distribución de la temperatura dentro de la Tierra basándose en la teoría de la conducción del calor a menudo no produce resultados fiables. Pero la temperatura a determinadas profundidades de la Tierra se puede estimar basándose en consideraciones de otros fenómenos geofísicos. Los resultados son los siguientes: ① A una profundidad de 100 kilómetros, la temperatura es cercana al punto de fusión de la roca, alrededor de 1100 a 1200°C ② A una profundidad de 400 kilómetros y 650 kilómetros, la roca sufre un cambio de fase; , y la temperatura es de aproximadamente 1500 °C y 1200 °C respectivamente 1900 ℃; ③ En el límite entre el núcleo y el manto, la temperatura está por encima del punto de fusión del hierro, pero por debajo del punto de fusión del material del manto, aproximadamente 3700 ℃; ④ En el límite entre el núcleo externo y el núcleo interno, la profundidad es de 5100 kilómetros y la temperatura es de aproximadamente 4300 ℃. Se estima que la temperatura en el centro de la Tierra es similar a esta.

Estructura Interna La estructura estratificada de la Tierra se divide básicamente por la velocidad de propagación de las ondas sísmicas (P y S). En las capas superiores de la Tierra existen importantes heterogeneidades laterales: el espesor de la corteza continental y la corteza oceánica son muy diferentes y el agua de mar sólo cubre 2/3 del suelo.

Durante un terremoto, la fuente del terremoto irradia dos tipos de ondas sísmicas, ondas longitudinales P y ondas transversales S. Cada uno de ellos se propaga a diferentes velocidades y llega a diferentes lugares del terreno en diferentes momentos. Si se registran en el suelo los cambios en el tiempo de propagación de P y S con la distancia desde el epicentro, se pueden estimar las velocidades de propagación υp y υs de las ondas sísmicas a diferentes profundidades subterráneas.

Las capas internas de la Tierra están definidas por la distribución de la velocidad de las ondas sísmicas. Bajo el agua del mar, la capa superior de la Tierra se llama corteza y tiene un espesor de unas decenas de kilómetros. La parte debajo de la corteza que mira directamente al núcleo se denomina colectivamente manto. Hay muchas capas dentro del manto. El límite entre la corteza y el manto es una discontinuidad obvia, llamada interfaz M o interfaz Moho. Debajo de la interfaz, la velocidad no cambia mucho hasta una profundidad de unos 80 kilómetros. Esta parte se llama capa de roca. Más abajo, la velocidad no cambia mucho y esta parte se llama capa de cobertura. Más abajo, la velocidad disminuyó significativamente y no volvió a aumentar hasta una profundidad de unos 220 kilómetros. Esta parte se llama zona de baja velocidad. La profundidad por debajo de hasta 2891 kilómetros se llama manto inferior. El límite entre el núcleo y el manto es una discontinuidad muy obvia. Al entrar en el núcleo de la Tierra, la onda S desaparece, por lo que el núcleo exterior de la Tierra es líquido. A una profundidad de 5149,5 kilómetros, la onda S apareció nuevamente y entró en el núcleo de la Tierra.

La distribución de las dos constantes elásticas, la presión y la aceleración gravitacional dentro de la Tierra, se puede calcular a partir de la distribución de la velocidad y la densidad de la Tierra. En el manto, la aceleración gravitacional g cambia muy poco y sólo disminuye a cero hacia el centro de la Tierra después de pasar el límite entre el núcleo y el manto. La presión en el límite entre el núcleo y el manto es de 1,36 megabares y en el núcleo es de 3,64 megabares.

Composición material interna La distribución de velocidades y densidad de las ondas sísmicas son una condición limitante para la composición material del interior de la tierra. El núcleo de la Tierra está compuesto aproximadamente en un 90% por una aleación de hierro y níquel, pero también contiene aproximadamente un 10% de una sustancia más ligera, posiblemente azufre u oxígeno; Todavía existen opiniones divergentes sobre la composición mineral del manto terrestre. Los minerales rocosos de la corteza terrestre se forman por la diferenciación de los materiales del manto. La actividad volcánica y las erupciones de material del manto indican que el principal mineral del manto es la peridotita. Los datos de velocidad de las ondas sísmicas muestran que existe un gran gradiente en la velocidad de las ondas a profundidades de 400, 500 y 500 kilómetros. Esto puede explicarse como resultado de cambios de fase mineral. A una profundidad de 400 kilómetros, el olivino se transforma en una estructura de espinela, mientras que el piroxeno se funde en granate. A una profundidad de 500 kilómetros, el piroxeno también se descompone en estructuras de espinela y metacuarzo. A una profundidad de 650 kilómetros, estos minerales tienen estructuras de perovskita y óxido. En los 200 kilómetros más profundos del manto inferior, la densidad del material aumenta significativamente. Aún es tema de debate si esta región está enriquecida en elementos de hierro.

Origen y evolución El origen y evolución de la tierra son en realidad el origen y evolución del sistema solar. Las primeras hipótesis se dividieron principalmente en dos escuelas principales: la escuela gradualista representada por Kant y Laplace y la escuela catastrófica representada por G.L.L.

Los gradualistas creen que el sistema solar se formó mediante el enfriamiento gradual de gas en rotación a alta temperatura; los catastrofistas creen que el sistema solar se creó por la colisión o atracción cercana de dos o tres estrellas aquí y allá. Las primeras hipótesis intentaban principalmente explicar algunos hechos astronómicos, como la regularidad de las órbitas planetarias y las diferencias entre los planetas interiores y exteriores. Distribución del momento angular en el sistema solar, etc. Al explicar plenamente los hechos observacionales anteriores, ambos grupos encontraron dificultades insuperables.

Desde mediados de la década de 1940, la gente ha ido inclinando gradualmente la opinión de que el sistema solar se originó a partir de polvo sólido de baja temperatura. Entre los primeros defensores se encontraban Weizsäcker, Schmitt y Yuri. Creen que los planetas no se forman por la solidificación de gases a alta temperatura, sino por la acumulación de materiales sólidos en polvo con bajas temperaturas.

Cuando se formó la tierra, fue básicamente la acumulación de una mezcla de diversos objetos pétreos, polvo y gases. Se estima que la temperatura media inicial de la Tierra no será más de 1000°C superior a la del pasado. La temperatura de la Tierra aumenta gradualmente debido a la desintegración de elementos radiactivos de larga vida y la liberación de energía potencial gravitacional. Cuando la temperatura excede el punto de fusión del hierro, el elemento hierro en la tierra primitiva pasó a un estado líquido y, debido a su alta densidad, fluyó hacia el centro de la tierra, formando así el núcleo de la tierra. La temperatura en el interior de la Tierra continúa aumentando, provocando el derretimiento local del manto, provocando la diferenciación química y favoreciendo la formación de la corteza.

Tanto los océanos como la atmósfera no estaban presentes cuando se formó la tierra, sino que eran secundarios. Porque la tierra primitiva no pudo haber mantenido la atmósfera y el agua. Los océanos son el resultado del calentamiento y la divergencia dentro del interior de la Tierra. La atmósfera original se emitía desde el interior de la tierra y era reductora. No fue hasta la aparición de las plantas verdes que el oxígeno libre se acumuló paulatinamente en la atmósfera, formando paulatinamente la atmósfera actual durante un largo período de tiempo geológico (ver Origen de la Tierra).

Edad La edad de la Tierra, si se define como el tiempo desde la formación de la Tierra original hasta el presente, puede determinarse mediante isótopos radiactivos contenidos en rocas y minerales. Sin embargo, al hacerlo, sigue siendo inevitable hacer algunas suposiciones sobre el estado inicial de la Tierra. Basándose en análisis precisos de isótopos de plomo en minerales rocosos y meteoritos, actualmente se acepta generalmente que la edad de la Tierra es de unos 4.600 millones de años. .

La atmósfera es la capa de gas más externa del círculo exterior de la Tierra, que rodea los océanos y la tierra. No existe un límite superior exacto para la atmósfera y todavía hay gases finos y partículas elementales a una altitud de 2.000 a 16.000 kilómetros. También hay pequeñas cantidades de aire bajo tierra, en el suelo y en determinadas rocas, que también puede considerarse un componente de la atmósfera. Los principales componentes de la atmósfera terrestre son nitrógeno, oxígeno, argón, dióxido de carbono y gases traza en una proporción inferior al 0,04%. La masa total de los gases atmosféricos terrestres es de aproximadamente 5,136×1021 gramos, lo que equivale a 0,86 partes por millón de la masa total de la Tierra. Debido al efecto de la gravedad, casi todos los gases se concentran a una altitud de 100 kilómetros sobre el suelo, y el 75% de la atmósfera se concentra en la troposfera desde el suelo hasta una altitud de 10 kilómetros. Según las características de distribución de la atmósfera, la troposfera también se puede dividir en estratosfera, mesosfera, termosfera, etc.

Nuestro hogar - La Tierra

¿Cuál es la forma de la Tierra? ¿De dónde es ella? Hace ya 1,7 millones de años, el ser humano tenía hermosos ensueños sobre su patria, la Tierra, y tejía numerosas y coloridas leyendas. En la antigua China, existía la historia de la creación del mundo por Pangu. Cuando la mitología griega antigua contaba la historia de la creación del mundo, se decía que el universo nació del caos y el primer dios que apareció fue Gaia. , el dios de la tierra. El cielo, la tierra y los océanos nacieron de ella, por eso la gente la llama respetuosamente "Madre Tierra".

La Tierra ya es una estrella de longevidad de 5.000 años. Se originó en "Pangu" cuando abrió el cielo y dividió la tierra. Hace unos 5.000 años, el cielo y la tierra estaban conectados y evolucionaron gradualmente, y aparecieron varias criaturas diferentes. El radio ecuatorial promedio de la Tierra es de 6378,14 kilómetros, 21 kilómetros más largo que el radio polar.

La estructura interna de la Tierra se puede dividir en tres capas: corteza, manto y núcleo. Bajo la influencia de la gravedad terrestre, una gran cantidad de gas se acumula alrededor de la Tierra, formando una envoltura, que es la atmósfera terrestre.

La Tierra es como una peonza, gira continuamente de oeste a este a lo largo de su eje de rotación. Su período de rotación es de 23 horas, 56 minutos y 4 segundos, lo que equivale aproximadamente a 24 horas. Al mismo tiempo, la Tierra también gira alrededor del Sol. Su órbita es elíptica y el diámetro semimayor de su órbita alcanza los 149.597.870 kilómetros. Una revolución tarda 365,25 días, que es un año.