Откуда ученым узнать о разных слоях Земли, если они не могут туда попасть?

Земля проводит сейсмические волны – когда происходит землетрясение, станции все дальше и дальше от землетрясения видят S- и P-волны, распространяющиеся через все более глубокие слои. Измеряя время прихода волн, можно определить их скорость как функцию глубины. Есть явные свидетельства существования нескольких слоев земли, которые преломляют волны и ниже которых скорости различаются. Это немного похоже на то, как если бы вы держали книгу под столом, пока друг (мягко) постучал по другому концу стола. Если вы внимательно прислушиваетесь к звуку (то есть положив ухо на верхнюю часть стола), звук заметно меняется, если большая книга прижата к нижней части стола. Вы также можете попытаться понять, как определить, намотан ли мяч для гольфа, заполнен жидкостью или твердым, – не глядя на него.

Ученые узнают о слоях глубоко в земной коре, изучая, как сейсмические волны проходят через Землю. Если где-то произойдет землетрясение, сейсмографы во многих местах зафиксируют это. Глядя на время прибытия основного набора волн и на то, как частоты волн расположены внутри набора, ученые могут узнать о плотности и других свойствах слоев. Относительные различия во времени прихода сейсмических волн S и P на нескольких регистрирующих станциях говорят ученым о различных скоростях движения этих волн, что, в свою очередь, дает информацию о плотности материала, из которого состоит слой, и о толщине слоя. слой идет в нескольких направлениях.

Если вы выровняете металлический стержень и деревянный дюбель, ударьте по одному концу каждого молотком и прижмите ухо к другому концу. Достигает ли звуковая волна другого конца каждого стержня одновременно? Если вы можете найти стержни одного размера, но из разных металлов (или, может быть, попробовать водопроводные и электрические трубы, которые вы, вероятно, найдете из стали, меди и, возможно, гальванизированного алюминия), ударьте по одному концу каждого из них молотком. Они звонят на одинаковых частотах? Почему или почему нет?

Ученые могут сказать это, наблюдая сейсмические волны, которые регистрируются по всей поверхности земли от далеких землетрясений. Сейсмические волны отражаются (отражаются) слоями разной плотности, и они преломляются (изгибаются), когда входят в слои разной плотности. Некоторые из них вообще не проходят через жидкость (S-волны). Ученые наблюдали за землетрясениями и изучали фазы сейсмических волн, приходящих на разные станции, в течение – хм, ну, я точно не знаю – но определенно, по крайней мере, последние 75 лет, используя все более и более сложное оборудование. Сейсмологи смотрят на маленькие покачивания, которые делают ручки на бумаге, подключенные к сейсмометрам, каждый раз, когда волна землетрясения в любой точке мира проходит под их станцией. Именно изучая многие из этих сейсмических записей в течение многих лет и объединив все наши знания, мы смогли разработать рабочую модель того, из чего состоит внутренняя часть Земли, где границы между слоями различных плотность и состав лгут, и почему землетрясения случаются именно там.

Чтобы смоделировать, как сейсмологи «слушают» землетрясения, вы можете попросить друга постучать по большому столу, а вы положить ухо на стол на другом конце. Мы помещаем в землю чувствительные инструменты, которые действуют как уши, чтобы мы могли обнаруживать сейсмические волны от далеких землетрясений.

Отличный вопрос! Ученые используют волны для изучения различных слоев земли. Обычно они используют сейсмические волны, которые возникают в результате землетрясений или ядерных испытаний. Сейсмические волны изгибаются, ускоряются, замедляются или даже отражаются, когда проходят через слои земли. Различные типы материалов (жидкие или твердые, жесткие и более мягкие) определяют скорость волн. Изгиб волн происходит на границах слоя. Итак, ученые изучают путь и скорость этих волн через землю, чтобы расшифровать границы и материалы, из которых состоят слои.

Ученые знают о слоях земли, посылая звуковые волны через землю. Поскольку слои разной плотности (см. Предыдущий вопрос) позволят звуковым волнам проходить через них по-разному, мы можем изучать звуковые волны, чтобы понять слои земли.

Что ж, мы не можем туда поехать, вы совершенно правы! Мы ограничены глубокими шахтами (менее мили), а также глубоким бурением (около 10 миль при МАКСИМАЛЬНОМ уровне!) … но сейсмические волны, возникающие при землетрясении, на самом деле распространяются по всей Земле !! Следовательно, изучая скорость, с которой эти волны проходят через землю, мы можем сделать вывод о толщине плотности и общих характеристиках (составе) земли как функции глубины. Когда мы это делаем, мы обнаруживаем, что 33% земли – это металлическое железо, а остальная часть – силикатные материалы (горные породы).

Геологам уже около 100 лет известно, что Земля состоит из четырех слоев; кора, мантия, внешнее ядро ​​и внутреннее ядро.

Ученые до сих пор спорят о составе этих слоев и о том, как каждый слой взаимодействует с другими слоями. Мы даже не знаем, как образовались слои, но у нас есть некоторые теории.

Поскольку мы не можем попасть в центр Земли, нам придется искать ответы иначе.

Именно так поступил геолог по имени Андрия Мохоровичич. В 1909 году он обнаружил, что волны землетрясений у поверхности движутся медленнее, чем волны землетрясений, проходящие через недра Земли. Он также заметил, что P-волны (первичная, первая и самая сильная), прошедшие через недра Земли, не проходили по прямой линии. Эти волны что-то искривляли или отклоняли!

Ученый знал, что волны всех видов движутся быстрее и прямее через более плотные и твердые объекты.

Таким образом, Мохоровичич пришел к выводу, что внешний слой, или кора, был сделан из менее плотного материала (камня), а следующий слой, мантия, был намного плотнее. Это могло бы объяснить, почему волны землетрясения медленнее перемещались через кору.

Итак, глядя на сейсмические волны от землетрясений, ученые узнали о коре и мантии, но они также узнали о внешнем и внутреннем ядре.

Чтобы сделать это, вы должны посмотреть на волны другого типа, S (вторичные волны), которые также возникают в результате землетрясения. Эти S-волны медленнее.

Бено Гутенберг, немецкий геолог, полагал, что Внешнее ядро ​​должно быть сделано из жидкости, потому что более медленные S-волны не могли пройти через этот слой и фактически «отскакивали» и отклонялись на много градусов от курса.

Четвертый слой, внутреннее ядро, состоит из очень, очень горячих металлов (железо и никель) с таким большим давлением, что металлы не текут как жидкость, а вынуждены колебаться на месте, как твердое тело.

Волны землетрясений, достигающие этого слоя, движутся с наибольшей скоростью, потому что волны проходят через твердые тела быстрее, чем через газы и жидкости.

Так мы узнаем, что должны быть разные слои. В противном случае поведение различных сейсмических волн не имело бы смысла.

Avatar

Myles Ortiz

Myles is working as the Writer for Hang Tong Printing. He loves to provide our readers with the latest Tech News before anywhere else.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *