Széles körben elfogadott, hogy a Föld belseje több rétegből áll: a kéregből, a palástból és a magból. Mivel a kéreg könnyen hozzáférhető, a tudósok gyakorlati kísérleteket végezhettek annak összetételének meghatározására; a távolabbi paláston és magon végzett vizsgálatok korlátozottabb lehetőségekkel rendelkeznek, ezért a tudósok a szeizmikus hullámok és a gravitáció elemzésére, valamint a mágneses vizsgálatokra is támaszkodnak.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A tudósok közvetlenül elemezhetik a Föld kérgét, de a föld belsejének vizsgálatához szeizmikus és mágneses elemzésekre támaszkodnak.
Laboratóriumi kísérletek kőzeteken és ásványokon
Ahol a kéreg megzavarodott, könnyen láthatók a különböző anyagok rétegei, amelyek leülepedtek és tömörültek. A tudósok felismerik ezeknek a kőzeteknek és üledékeknek a mintáit, és kiértékelhetik a kőzetek összetételét és a Föld különböző mélységeiből vett egyéb minták a rutinszerű ásatások és geológiai vizsgálatok során labor. Az Egyesült Államok Geológiai Felmérésének Alapkutató Központja az elmúlt 40 évet azzal töltötte, hogy egy kőzetmagot és dugványtárolót felhalmozott, és ezeket a mintákat tanulmányi célokra rendelkezésre bocsátotta. A kőzetmagokat, amelyek hengeres részek kerülnek a felszínre, és a dugványokat (homokszerű részecskék) tartják a potenciális újbóli elemzéshez, mivel a technológia fejlesztése lehetővé teszi az alaposabb tanulmányozást. A vizuális és kémiai elemzések mellett a tudósok a földkéreg mélyén lévő körülményeket is megpróbálják szimulálni melegítéssel és minták összeszorításával, hogy lássák, hogyan viselkednek ilyen körülmények között. További információk a Föld összetételéről a meteoritok tanulmányozásából származnak, amelyek információkat szolgáltatnak Naprendszerünk valószínű eredetéről.
Szeizmikus hullámok mérése
Lehetetlen a föld közepére fúrni, ezért a tudósok az anyag hazudásának közvetett megfigyelésére támaszkodnak szeizmikus hullámok felhasználásával és annak ismeretével, hogy ezek a hullámok hogyan haladnak az an és alatt földrengés. A szeizmikus hullámok sebességét befolyásolják azok az anyagok tulajdonságai, amelyeken a hullámok áthaladnak; az anyag merevsége befolyásolja e hullámok sebességét. A földrengés után bizonyos hullámok szeizmométerhez jutásának időtartamának mérése megmutathatja az anyagok azon tulajdonságait, amelyekkel a hullámok találkoztak. Ha egy hullám más összetételű réteggel találkozik, akkor az irányt és / vagy a sebességet megváltoztatja. A szeizmikus hullámoknak két típusa van: P-hullámok vagy nyomáshullámok, amelyek folyadékokon és szilárd anyagokon egyaránt átjutnak, és S-hullámok, vagy nyíróhullámok, amelyek szilárd anyagokon mennek keresztül, de folyadékok nem. A P hullámok a kettő közül a gyorsabbak, és a köztük lévő rés becslést ad a földrengés távolságától. Az 1906-os szeizmikus vizsgálatok azt mutatják, hogy a külső mag folyékony és a belső mag szilárd.
Mágneses és gravitációs bizonyítékok
A Föld mágneses mezővel rendelkezik, ami akár állandó mágnesnek, akár ionizált molekuláknak köszönhető, amelyek folyékony közegben mozognak a Föld belsejében. A Föld közepén található magas hőmérsékleten állandó mágnes nem létezhet, ezért a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a mag folyékony.
A Föld gravitációs mezővel is rendelkezik. Isaac Newton nevet adott a gravitáció fogalmának, és felfedezte, hogy a gravitációt a sűrűség befolyásolja. Ő számította ki elsőként a föld tömegét. A gravitációs méréseket a Föld tömegével kombinálva a tudósok megállapították, hogy a Föld belsejének sűrűbbnek kell lennie, mint a kéreg. Összehasonlítva a kőzetek 3 gramm / köbcentiméter sűrűségét és a fémek 10 gramm / köbcentiméter sűrűségét a Föld átlagos sűrűsége 5 gramm / köbcentiméter lehetővé tette a tudósok számára annak megállapítását, hogy a Föld közepe tartalmaz-e fém.