地理

认识地球的结构

大家都知道，地球是个球体，上面遍布着高山、陆地和各种动植物。目前，人们对地球外部的状况已经有了相当程度的了解，但地球内部又是什么样子呢？

早在18世纪，人们就知道了地球的平均密度为5.52克/厘米3，而地球表面岩石的平均密度是2.67克/厘米3，两者相差1倍多。这说明地球内部一定存在着某种重物质，但究竟是什么样的物质，人们还没有办法测量出来。

19世纪中期以后，地震仪的发明成为人类探测地球内部奥秘所迈出的重要一步。

所谓地震仪就是预测地震的仪器。地球物理学家使用地震仪后，经过测量发现，每当发生强烈的地震时，受到巨大冲击的地下岩石会产生弹性震动，并以波的形式向四周传播，这种弹性波就是地震波。地震波分为纵波（P波）和横波（S波）。纵波可以通过固体、液体和气体传播，传播速度较快；横波只能通过固体传播，传播速度较慢。随着所通过物质的性质变化，纵波和横波的传播速度都会发生变化。

利用地震仪探测地球内部奥秘并取得巨大成就的人是前南斯拉夫的地震学家莫霍洛维奇和美国地震学家古登堡。莫霍洛维奇在对萨格勒布地区于1909年10月8日发生的一次强烈地震的研究中发现，地震波在传到地面下33千米处发生了折射现象。而这一地区正是地壳和地壳下面物质的分界面，后人称这一分界面为“莫霍面”。1914年，古登堡发现在地表下面2900千米处，纵波的传播速度突然急剧变慢，横波完全消失，这说明存在着另一个不同物质的分界面，后人称其为“古登堡面”。这样，地球内部以莫霍面和古登堡面为界，由外而内分为地壳、地幔和地核三个圈层。

地球结构剖面图

地球从内到外依次分为地核、地幔和地壳三层。

从地面到莫霍面之间的很薄的一层固体外壳就是地壳层。整个地壳布满了高低不平的岩石，平均厚度为17千米，大陆部分平均厚度33千米，高山地区甚至厚达60～70千米，海洋地壳平均厚度仅有6千米。地壳最薄的地方是距圭亚那海岸1520千米的大西洋底部，只有800多米厚。人们很有可能首先钻穿这里而到达地幔。

地幔是指地壳和地核之间的中间层，是从莫霍面以下到古登堡面以上的一层固体物质。该层可传递横波，其深度从5～70千米以下到2900千米，主要成分为铁镁的硅酸盐类，铁镁含量由上而下逐渐增加。地幔分为上地幔和下地幔，从莫霍面到1000千米深处是上地幔。地下50～250千米是上地幔顶部，这里存在一个软流层，岩浆可能就是发源于此。地下1000～2900千米深处是下地幔。下地幔的温度、压力和密度都比上地幔大，物质状态可能是可塑性固体。地壳和上地幔顶部合起来叫做“岩石圈”，主要由岩石组成。

地球的中心部分是地核，其温度、压力和密度就更高了，物质成分近似于铁镍陨石，又叫“铁镍核心”。按照地震波的传播速度又可分为外核和内核。外核在2900～5000千米深处，物质接近液体；内核在5000千米以下深处。美国科学家做了大量的模拟试验后发现，地核温度从内向外逐渐降低，地球中心的温度大约是6880℃，内外核相交面的温度为6590℃，外核与地幔的相交面的温度是4780℃。此外，地球内核的压力极大，每6.5平方厘米为2200万千克，是地球上海平面大气压的330万倍。

地球的诞生及演化过程

地球的主要成分是铁、氧、镁和硅。此示意图显示了构成地球的各种化学成分的百分比。

近年来，计算机技术的飞速发展为人们认识地球内部提供了很大的帮助。借助大型计算机，研究人员从地面上3000个监测站收集到大量的地震观察情报并对之进行了综合分析，绘制成一张总图，结果发现地核结构与海洋相似，充满了低密度流体，地核表面还布满“山头”和凹凸不平的地带，甚至还发现有一阵铁微粒洒到地核上，仿佛铁雨。

看来，地核并非平淡无奇，而是非常神奇的，有待于我们进一步去认识。