كيف يعرف العلماء بنية باطن الأرض؟

من المقبول على نطاق واسع أن باطن الأرض يتكون من عدة طبقات: القشرة والعباءة واللب. نظرًا لأنه يسهل الوصول إلى القشرة ، فقد تمكن العلماء من إجراء تجارب عملية لتحديد تكوينها ؛ الدراسات التي أجريت على الوشاح واللب الأبعد لها فرص محدودة أكثر ، لذلك يعتمد العلماء أيضًا على تحليلات الموجات الزلزالية والجاذبية ، بالإضافة إلى الدراسات المغناطيسية.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

يمكن للعلماء تحليل القشرة الأرضية مباشرة ، لكنهم يعتمدون على التحليلات السيزمية والمغناطيسية لفحص باطن الأرض.

في حالة حدوث اضطراب في القشرة ، من السهل رؤية طبقات من المواد المختلفة التي استقرت وضغطت. يتعرف العلماء على الأنماط الموجودة في هذه الصخور والرواسب ، ويمكنهم تقييم تكوين الصخور و عينات أخرى مأخوذة من أعماق مختلفة من الأرض أثناء التنقيب الروتيني والدراسات الجيولوجية في مختبر. لقد أمضى مركز الأبحاث الأساسية للمسح الجيولوجي بالولايات المتحدة الأربعين عامًا الماضية في جمع نواة الصخور ومستودعات القطع وجعل هذه العينات متاحة للدراسة. يتم الاحتفاظ بنوى الصخور ، وهي أقسام أسطوانية يتم جلبها إلى السطح ، والعقل (جزيئات شبيهة بالرمال) لإعادة التحليل المحتملة حيث تسمح التكنولوجيا المحسنة بإجراء دراسة أكثر تعمقًا. بالإضافة إلى التحليلات المرئية والكيميائية ، يحاول العلماء أيضًا محاكاة الظروف العميقة تحت قشرة الأرض عن طريق تسخين العينات وضغطها لمعرفة كيف تتصرف في ظل هذه الظروف. تأتي المزيد من المعلومات حول تكوين الأرض من دراسة النيازك ، والتي توفر معلومات حول الأصل المحتمل لنظامنا الشمسي.

من المستحيل الحفر إلى مركز الأرض ، لذلك يعتمد العلماء على الملاحظات غير المباشرة للمادة الكاذبة تحت السطح من خلال استخدام الموجات الزلزالية ومعرفتهم بكيفية انتقال هذه الموجات أثناء وبعد هزة أرضية. تتأثر سرعة الموجات الزلزالية بخصائص المادة التي تمر بها الموجات ؛ صلابة المادة تؤثر على سرعة هذه الموجات. يمكن أن يشير قياس الوقت الذي تستغرقه موجات معينة للوصول إلى مقياس الزلازل بعد وقوع زلزال إلى خصائص معينة للمواد التي واجهتها الأمواج. عندما تواجه الموجة طبقة ذات تركيبة مختلفة ، فإنها ستغير الاتجاه و / أو السرعة. هناك نوعان من الموجات الزلزالية: موجات P ، أو موجات الضغط ، والتي تمر عبر كل من السوائل والمواد الصلبة ، وموجات S ، أو موجات القص التي تمر عبر المواد الصلبة وليس السوائل. تعتبر موجات P هي الأسرع بين الموجتين ، وتوفر الفجوة بينهما تقديراً للمسافة إلى الزلزال. تشير الدراسات الزلزالية من عام 1906 إلى أن اللب الخارجي سائل واللب الداخلي صلب.

تمتلك الأرض مجالًا مغناطيسيًا ، والذي يمكن أن يكون بسبب مغناطيس دائم أو جزيئات مؤينة تتحرك في وسط سائل في باطن الأرض. لا يمكن أن يوجد مغناطيس دائم في درجات الحرارة العالية الموجودة في مركز الأرض ، لذلك خلص العلماء إلى أن اللب سائل.

تمتلك الأرض أيضًا مجال جاذبية. أعطى إسحاق نيوتن اسمًا لمفهوم الجاذبية واكتشف أن الجاذبية تتأثر بالكثافة. كان أول من حسب كتلة الأرض. باستخدام قياسات الجاذبية مع كتلة الأرض ، قرر العلماء أن باطن الأرض يجب أن يكون أكثر كثافة من القشرة. مقارنة كثافة الصخور البالغة 3 جرام لكل سنتيمتر مكعب وكثافة المعادن البالغة 10 جرام لكل سنتيمتر مكعب بكثافة الأرض متوسط ​​الكثافة 5 جرام لكل سنتيمتر مكعب مكن العلماء من تحديد احتواء مركز الأرض فلز.