Внутреннее строение и история геологического развития Земли

Земля — третья по порядку от Солнца планета, удаленная от него на 150 млн км. Вращение Земли вокруг своей оси с периодом 23 ч 56 мин и 4,1 с обеспечивает смену дня и ночи, а обращение вокруг Солнца с периодом 365,24 суток при наклоне оси Земли к плоскости эклиптики (66° 33' 22") вызывает смену времен года. Земля имеет форму геоида. Средний радиус Земли составляет 6371 км. Земля обладает магнитным полем, напряженность которого убывает от магнитных полюсов к магнитному экватору от 0,7 до 0, 42 эрстед. Магнитные полюсы Земли не совпадают с ее географическими полюсами. Существование магнитного поля Земли объясняется конвективными движениями электропроводящего вещества в ее жидком ядре.

Согласно современным представлениям недра Земли разделяются на три основные области: кору, мантию и ядро. Основные типы земной коры — океанический и материковый. Океаническая кора с учетом слоя воды достигает толщины 10 км и состоит из базальта. Материковая кора имеет толщину в несколько десятков километров в горных районах и состоит из гранита и базальта. Мантией называется силикатная оболочка Земли, расположенная в интервале глубин от 35 до приблизительно 3000 км. Ядро Земли состоит из двух частей. Внешнее ядро представляет собой жидкость и состоит из смеси серы и железа. Внутреннее ядро твердое, оно состоит из железоникелевого сплава. Граница между внутренним и внешним ядрами находится на глубине 5000 км. В состав Земли входят многие другие элементы, в том числе радиоактивные, которые выделяют тепло за счет радиоактивного распада.

В современных моделях Земли также выделяют литосферу — наружную зону, включающую в себя кору и верхнюю зону мантии. Литосфера расколота на 8-9 больших плит, по границам которых расположено большинство очагов землетрясений. Под жесткой литосферой расположен слой повышенной текучести, в нем температура вещества мантии близка к температуре плавления. Из-за малой вязкости этого слоя он подобен океану, на котором плавают плиты литосферы.

Согласно современным космогоническим представлениям Земля образовалась около 4,6 миллиарда лет назад из протопланетного облака. Предполагается, что Земля образовалась из скопления холодных твердых частиц, выпадавших из газопылевой туманности и слипавшихся под действием взаимного притяжения. По мере роста планеты она стала разогреваться за счет выделения теплоты в ходе протекания реакций радиоактивного распада вещества. Считается, что в результате дифференциации вещества Земли под действием ее гравитационного поля и радиоактивного нагрева возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам оболочки, или геосферы, Земли. Более тяжелый материал сформировал ядро, состоящее из железа с примесью никеля и серы. В мантии оказались несколько более легкие элементы. Считается, что мантия состоит в основном из оксидов алюминия, железа, титана и кремния. Кора в свою очередь состоит из еще более легких силикатов.

Максимальный возраст наиболее древних горных пород примерно равен 3,75 миллиарда лет. Геологическая история Земли делится на два периода, или зона: докембрий, длившийся 4 миллиарда лет, и фанерозой — последние 570 миллионов лет. Докембрийский зон подразделяют, в свою очередь на 2 эры: архей (окончился 3,5 миллиарда лет назад) и протерозой (продолжавшийся от архея до фанерозоя). Фанерозой подразделяется на три эры: палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую.
Возраст горных пород определяется с помощью радиометрии. Радиометрия основана на изучении скорости распада радиоактивных элементов периодической системы. Радиоактивность можно рассматривать как естественные часы во Вселенной. Атомы радиоактивных элементов распадаются, испуская лучи, и становятся атомами других элементов. Это превращение происходит медленно, непрерывно и, самое главное, с постоянной скоростью. Каждый радиоактивный элемент имеет свою скорость распада. В большинстве случаев горная порода, содержащая радиоактивный элемент, содержит и продукт его распада. Например, радиоактивный рубидий превращается в стронций, и оба они, как правило, находятся в одной и той же породе. Сравнивая в ней относительные количества обоих элементов, можно определить, сколько времени рубидий находился в этой породе.

К важнейшим событиям геологической истории относят мощную метеоритную бомбардировку Земли, которая произошла 3,5-4 миллиарда лет назад, а также произошедший приблизительно 670 миллионов лет назад распад Пан- геи — материка, объединявшего в то время все известные сегодня континенты, за исключением Антарктиды.