Temperatura litosfery Ziemi

Teoria płyt tektonicznych uczy, że Ziemia jest podzielona na warstwy zwane skorupą, płaszczem i jądrem, a kontynenty i baseny oceaniczne składają się z różnych rodzajów skorupy. Powierzchnia składa się z gigantycznych płyt, które poruszają się bardzo powoli; jednak ten ruch nie kończy się na dnie skorupy. Zamiast tego zatrzymuje się w strefie wewnątrz płaszcza. Skały powyżej tej strefy, w tym skorupa i górna część płaszcza, nazywane są litosferą.

Ziemia składa się z czterech głównych warstw. Na powierzchni znajduje się cienka, chłodna warstwa bardzo zróżnicowanych skał, które tworzą skorupę, o średniej grubości około 30 kilometrów (18,6 mil). Płaszcz tworzy warstwę minerałów krzemianowych o grubości około 2900 kilometrów (1800 mil) pod skorupą. W centrum znajduje się rdzeń, który w rzeczywistości składa się z dwóch warstw: zewnętrzny rdzeń ze stopionego metalu około 2250 kilometrów (1400 mil) grubości i solidnego metalowego rdzenia o promieniu około 1220 kilometrów (800 mil). Zarówno rdzeń stały, jak i płynny to głównie żelazo plus nikiel, siarka i niewielkie ilości innych pierwiastków.

Płaszcz stanowi około 84 procent objętości Ziemi, a skorupa stanowi kolejny 1 procent. Rdzeń zajmuje pozostałe 15 proc.

Naukowcy ziemscy dzielą płaszcz na górny i dolny, umieszczając granicę na głębokości około 670 kilometrów (416 mil). Dzielą górne kilkadziesiąt kilometrów płaszcza na dwie części na podstawie tego, jak zachowują się skały pod wpływem naprężeń, tj. gdy są pchane lub ciągnięte. Najwyższa warstwa płaszcza ma tendencję do pękania pod wpływem naprężeń, podczas gdy warstwa tuż pod nią jest wystarczająco miękka, aby się zginać. Łamanie się nazywa się „łamliwym” odkształceniem: łamany ołówek jest kruchym odkształceniem. Dolna warstwa reaguje na naprężenia odkształceniem „ciągliwym” lub „plastycznym”, jak tubka pasty do zębów lub bryłka modeliny.

Naukowcy nazywają część górnego płaszcza, która wykazuje odkształcenia plastyczne, astenosferą, a połączenie skorupy i płytszego, bardziej kruchego płaszcza - litosferą. Granica między dwiema warstwami waha się od kilku kilometrów pod powierzchnią w oceanicznych centrach rozprzestrzeniania się do około 70 kilometrów (44 mil) pod centrami kontynentów.

Naukowcy szacują, że stały stop niklowo-żelazowy w centrum Ziemi ma temperaturę w zakresie od 5000 do 7000 stopni Celsjusza (około 9000 do 13 000 stopni Fahrenheita). Zewnętrzny, płynny rdzeń jest chłodniejszy; ale dno płaszcza jest nadal wystawione na temperatury od około 4000 do 5000 stopni Celsjusza (7200 do 9000 stopni Fahrenheita). Ta temperatura jest więcej niż wystarczająco wysoka, aby stopić skały płaszcza, ale bardzo wysokie ciśnienie uniemożliwia ich przekształcenie się w ciecz. Zamiast tego najgorętsze skały płaszcza wznoszą się bardzo, bardzo powoli ku powierzchni. W tym samym czasie najchłodniejsze skały w górnym płaszczu opadają w kierunku jądra. Ten ciągły ruch tworzy super wolne prądy krążące w płaszczu.

Skały w litosferze pozostają stałe, unoszące się na bzdurnych lub częściowo stopionych skałach w astenosferze. Dna płyt tektonicznych znajdują się na granicy między astenosferą a litosferą, a nie dno skorupy i to właśnie plastyczna natura astenosfery umożliwia płytom tektonicznym ruszaj się.

Litosfera nie ma określonej temperatury. Zamiast tego temperatura zmienia się wraz z głębokością i lokalizacją. Na powierzchni temperatura jest zbliżona do średniej temperatury powietrza w miejscu. Temperatura wzrasta wraz z głębokością aż do szczytu astenosfery, gdzie temperatura wynosi około 1280 stopni Celsjusza (2336 stopni Fahrenheita).

Tempo zmian temperatury wraz z głębokością nazywa się gradientem geotermalnym. Gradient jest wyższy – temperatura rośnie szybciej wraz z głębokością – w basenach oceanicznych, gdzie litosfera jest cienka. Na kontynentach gradient jest niski, ponieważ skorupa i litosfera są grube.