Жердің физикалық қасиеттері мен құрылымы

Жердің ішкі құрылысы барлық уақытта адамзатты қызықтырған және атам заманнан осы күнге дейін көп ғалымдар зерттеп келеді.

Осыған қарамай жердің ішкі құрылысы туралы нақтылы, анық мәліметтер жеткіліксіз. Жердің құрылысын білу және үйрену ғылым мен практикада маңызы зор.

Жер құрылысы концентрикалық, ол ядро және концентрикалық қабық немесе геосферадан құралған болып оның тығыздығы жер бетінен орталыққа қарай артып барады.

Жердің сыртқы геосфера қабықшасы қалыңдығы 20 000 км болған ауа қабықшасынан тұратын атмосфера. Атмосфера үш қабықшадан тұрады: тропосфера, стратосфера, және ионосфера.

Т р о п о с ф е р а – жерге ең жақын қабат, оның қалыңдығы орташа 10-12км. Тропосферада газ массасының 90% - мен су буы толығымен осы қабатта. Жер бетінен қашықтаған сайын температура төмендей бастайды. 10-12 км жоғарыда температура -55⁰С. Бұл қабатта бұлттар пайда болып, ауаның жылы қозғалысы топтала бастайды.

С т р а т о с ф е р а – тропосферадан кейінгі қабат, оның биіктігі 80-90 км –дейін созылады. Стратосфера биіктігінің 30-35 км-де озон бар жерде температура +55⁰С. Ал биіктіктің 80-90 км-де температура қайтадан төмендеп -60-90⁰С жетеді.

И о н о с ф е р а – бұл ауаның ең жоғарғы бөлігі, болып 20 000 км биіктіктен кейін планетааралық бостыққа жалғасады. Зерттеулер соны көрсетеді, ионосфераның 225 км биіктік қабатында температураның көтерілуін анықтаған.

Г и д р о с ф е р а – бұл Жердің сулы қабаты, қабығы. Оған Арктика және Антарктиданың мұздары, барлық өзендер, көлдер, теңіз және мұхиттар кіреді. Гидросфераның сулары жер асты суымен тығыз байланысты. Гидросфераның өзгешелігі жердің басқа геосфералары сияқты тұтас емес. Бұл барлық жер бетінің 70.8% құрайды. Гидросфераның орташа тереңдігі 3.75км, ең үлкен тереңдік 11км - жетеді. (Филиппин шұңқырлығы).

Жердің сыртқы қатты геосферасы литосфера немесе жер қыртысы деп аталады.

Қазіргі күнде жердің қатты қабығы әртүрлі әдістермен 15-20 км-ге дейін зерттелген. Материкті құрайтын литосфераның томпақ төбеліктеріне жер қыртысының үштен бір бөлігі тура келеді. Материктің ең биік нүктесі бұл Гималай тауындағы Эверест шыңы. Оның биіктігі 8880м. Материктің орташа томпақтығы су бетінен 0.7км биік.

Литосфераны әртүрлі жыныстар мен минералдар құрайды. Литосфераның 16км тереңдікке дейінгі химиялық басым құрамы төмендегі элементтерден тұрады (академик А.П.Виноградовтың анықтамасы бойынша):

Оттегі – 46,8% Натрий – 2,6%

Кремний – 27,3% Калий – 2,6%

Алюминий – 8,7% Титан – 0,6%

Темір – 5,1% Сутегі – 0,15%

Кальций – 3,6% Фосфор – 0,08%

Магний – 2,7 % Көміртегі – 0,1%

Химиялық қалған элементтері жер қыртысының 0,5 % құрайды.

Сонымен литосфераның құрамында, әртүрлі тау жыныстарын құрайтын басым көпшілігі оттегі, кремний, алюминий, темір және кальцийден тұрады.

Атмосфера, гидросфера және литосфералар арасында тығыз байланыстар болғандықтан, жер қыртысының сыртқы қабығының құрылысы, құрамы елеулі өзгерісте болады.

Литосфераның үстіңгі шөгінді қабатында гранитті және базальтты қабықшалар ерекшеленіп тұрады.

Г р а н и т т і қ а б ы қ ш а н ы ң -ең үлкен қалыңдығы қазіргі заман тауларының (жоталардың) астында болып (мысалы Памир, Альпы таулары), ең аз қалыңдығы немесе жоқ есебінде мұхиттардың, ойпаттарының (Атлант, Үнді мұхиттары) түбінде ұшырайды. Гранитті қабаттың тығыздығы 2,6-2,7 г/см³ болып, ол гранит жыныстарынан тұрады.

Б а з а л ь т т ы қ а б ы қ – бұл тікелей гранитті қабықтың астында жайғасқан. Оның қалыңдығы материкті тегістікте 30 км-дейін жетеді. Базальтты қабықтың тығыздығы 2,8-2,9 г/см³ болып, оның құрамының негізі базальт және басқалардан құралып, кремний қышқылы болса аз мөлшерді құрайды.

Литосфераның астында перидотитты қабық жатады, оның құрамында кремний қышқылы өте аз мөлшерде болады, керек болса базальт қабатындағы кремний қышқылы мөлшеріндей. Оның тығыздығы жоғарғы жағында 3,2-3,4 г/см³, төменінде 4-4,5 г/см³.

П е р и д о т и т т ы қ а б ы қ 1200 км тереңдікке дейін тарқалып жер шарының барлық жерін қамтиды. Одан төменде 2900 км тереңдікке дейін аралық қабық жатады. Аралық қабықтың тығыздығы 5,3-6,5 г/см³. Академик А.Е. Ферсман бұл қабатты рудалы геосфера деп атаған. Бұл қабатты үлкен мөлшерде темір мен никель сияқты таза металдар құрайды.

Жердің ішкі орталық бөлігі немесе ядро деп аталатын бөлігі 2900 км тереңдіктен басталып жердің орталығына (центріне) дейін барады немесе 6370 км тереңдікке дейін.

Сонымен, орталық ядроның радиусы шамамен 3500 км болып, оның тығыздығы 9-10 г/см³, ең орталықта 11,0 г/см³.

Қазіргі болжаулар бойынша жердің ядросында температура 2000-2500⁰С аралығында өзгереді.

Ядроның үлкен температурасы мен қысымының арқасында ондағы заттар тұтқыр – серпімділік жағдайға, ал физикалық қасиеттері бойынша сұйықтыққа жақын.