Jakie są trzy różnice między górnym i dolnym płaszczem?

Ziemia jest dynamiczną planetą. Składa się z warstw: skorupy, płaszcza i rdzenia. Sam płaszcz jest ciekawą strefą, z różnicami między górnym i dolnym płaszczem. Pomaga poznać definicję górnego i dolnego płaszcza, wraz z ich różnicami, aby lepiej zrozumieć geologiczne zachowanie Ziemi.

TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)

Płaszcz jest warstwą wnętrza Ziemi między skorupą lub powierzchnią a najbardziej wewnętrznym jądrem. Górny i dolny płaszcz różnią się od siebie położeniem, temperaturą i ciśnieniem.

Być może pamiętasz, jak robiłeś model Ziemi w szkole podstawowej z gliny. Ten model miałby wycięcie, prawdopodobnie pokazujące trzy różne warstwy: skorupę, płaszcz i rdzeń. Jednak prawdziwa natura wewnętrznego składu Ziemi jest bardziej złożona.

Najbardziej zewnętrzna, cienka warstwa, zwana skorupą, jest domem życia na Ziemi. Chodzi o powierzchnię, po której chodzisz, o góry i inne krajobrazy, które widzisz. Choć ta warstwa może wydawać się rozległa, skorupa stanowi tylko około 1 procent planety.

Płaszcz znajduje się pod skorupą. Ten region stanowi około 84 procent powierzchni Ziemi. Skorupa i część górnego płaszcza poruszają się w wyniku konwekcji ciepła we wnętrzu Ziemi. Nazywa się to tektoniką płyt. Ten ruch płyt tektonicznych powoduje trzęsienia ziemi i tworzy góry. Ciepło powstaje w wyniku radioaktywnego rozpadu pierwiastków w głębi Ziemi. Z czasem ta konwekcyjna akcja zmieniła układ kontynentów. Stopniowe unoszenie się i opadanie materii w płaszczu może wywołać magmę poprzez wybuchające wulkany. Pomiędzy górnym płaszczem a rdzeniem znajduje się dolny płaszcz.

Poniżej dolnego płaszcza rdzeń stanowi centrum Ziemi i zawiera głównie żelazo i nikiel. Jego najbardziej zewnętrzna warstwa jest płynna, ale jej najbardziej wewnętrzna warstwa jest stała z powodu niewiarygodnego ciśnienia. Uważa się, że ten rdzeń obraca się szybciej niż inne warstwy planety. Przypuszcza się, że składa się on głównie z żelaza, ale nowe odkrycia ujawniają dziwne zachowanie minerałów. Naukowcy uważają, że źródło ziemskich pól magnetycznych powstaje w wyniku konwekcyjnego działania stopionego jądra zewnętrznego, które może wypierać płynące prądy elektryczne.

Definicja górnego płaszcza to po prostu warstwa tuż pod skorupą ziemską. Skład płaszcza składa się głównie z krzemianów stałych. Są jednak obszary, które są stopione. Dlatego mówi się, że górny płaszcz jest lepki, o właściwościach zarówno stałych, jak i plastycznych. Górny płaszcz wraz ze skorupą tworzy tzw. litosferę. Litosfera ma grubość około 120 mil lub 200 kilometrów. To tutaj istnieją płyty tektoniczne. Poniżej litosfery znajdziesz astenosferę. Litosfera zasadniczo ślizga się po astenosferze jako seria płyt tektonicznych. Głębokość górnego płaszcza waha się od 250 do 410 mil (403 do 660 km). Na tej głębokości skała może upłynnić się w magmę. Magma następnie unosi się w wyniku konwekcji, a gdy się rozprzestrzenia, tworzy skorupę dna oceanu. Ta głównie krzemianowa magma zawiera również rozpuszczony dwutlenek węgla. Ta kombinacja powoduje topnienie skał w niższych temperaturach niż bez dwutlenku węgla.

Definicja dolnego płaszcza to obszar wewnątrz Ziemi, który znajduje się pod górnym płaszczem. Na tym poziomie panuje znacznie większe ciśnienie niż w górnym płaszczu, więc dolny płaszcz jest mniej lepki. Sam dolny płaszcz stanowi około 55 procent objętości Ziemi. Dolny płaszcz ma około 410 do 1796 mil (lub 660 do 2891 km) głębokości. Jej górne partie, tuż pod górnym płaszczem, tworzą strefę przejściową. Granica rdzeń-płaszcz jest zdefiniowana w najgłębszym punkcie dolnego płaszcza. Skład dolnego płaszcza składa się z bogatego w żelazo perowskitu, minerału krzemianowego ferromagnezji, który jest najobficiej występującym minerałem krzemianowym na Ziemi. Ale naukowcy uważają teraz, że perowskit istnieje w różnych stanach w zależności od temperatury i ciśnienia w dolnym płaszczu. Dolny płaszcz doświadcza niezwykłych nacisków, które wpływają na zachowanie minerałów. Na przykład jedna faza perowskitu nie zawierałaby żelaza, inna możliwa faza byłaby bogata w żelazo i miałaby strukturę heksagonalną. Nazywa się to perowskitem fazy H. Naukowcy kontynuują badania potencjalnie egzotycznych, nowych minerałów głęboko w dolnym płaszczu. Najwyraźniej region ten zapowiada intrygujące nowe odkrycia w nadchodzących latach.

Nauka sejsmologii pomaga zrozumieć wewnętrzną strukturę Ziemi. Dane z sejsmologii mogą dostarczyć danych o głębokości, ciśnieniu i temperaturze płaszcza oraz wynikających z nich zmian minerałów. Naukowcy mogą badać charakterystykę płaszcza poprzez prędkość fali sejsmicznej po trzęsieniach ziemi. Fale te poruszają się szybciej w gęstszym materiale, gdzie występuje większa głębokość i ciśnienie. Mogą badać zmiany właściwości sprężystych płaszcza na granicach zwanych nieciągłościami sejsmicznymi. Nieciągłości sejsmiczne reprezentują nagłe skoki prędkości fal sejsmicznych na granicy. Tam, gdzie w płaszczu można znaleźć perowskit, występuje nieciągłość sejsmiczna oddzielająca dolny płaszcz od górnego. Dzięki tym różnym metodom, a także eksperymentom laboratoryjnym i symulacjom, możliwe jest porównanie i skontrastowanie dwóch górnych warstw płaszcza. Istnieją trzy wyraźne różnice między górnym i dolnym płaszczem.

Pierwszą różnicą między górnym a dolnym płaszczem jest ich lokalizacja. Górny płaszcz przylega do skorupy tworząc litosferę, podczas gdy dolny płaszcz nigdy nie styka się ze skorupą. W rzeczywistości stwierdzono, że górny płaszcz zawiera łzy w niektórych obszarach, takich jak indyjska płyta tektoniczna, której zderzenie z azjatycką płytą tektoniczną spowodowało wiele niszczycielskich trzęsień ziemi. Te rozdarcia występują w wielu miejscach w górnym płaszczu. Obszary skorupy nad tymi łzami są narażone na więcej ciepła płaszcza niż inne obszary, a w tych obszarach, w których skorupa jest cieplejsza, trzęsienia ziemi nie są tak powszechne. Dowody z badań sugerują, że skorupa i górny płaszcz w południowym Tybecie są ze sobą silnie powiązane. Takie informacje mogą pomóc w ocenie ryzyka trzęsienia ziemi.

Temperatura jest jedną z różnic między dwiema górnymi warstwami płaszcza. Temperatury górnego płaszcza wahają się od 932 do 1652 stopni Fahrenheita (lub 500 do 900 stopni Celsjusza). Natomiast temperatura dolnego płaszcza sięga ponad 7230 stopni Fahrenheita lub 4000 stopni Celsjusza.

Ciśnienie to jedna wielka różnica między górnym a dolnym płaszczem. Lepkość górnego płaszcza jest większa niż lepkość dolnego płaszcza. Dzieje się tak, ponieważ w górnym płaszczu panuje mniejsze ciśnienie. Nacisk dolnego płaszcza jest znacznie większy. W rzeczywistości ciśnienie w dolnym płaszczu waha się od 237 000 razy ciśnienie atmosferyczne do nawet 1,3 miliona razy ciśnienie atmosferyczne! Podczas gdy temperatura w dolnym płaszczu jest znacznie wyższa i może stopić skały, większe ciśnienie zapobiega znacznemu topnieniu.

Ważne jest, aby zbadać charakterystykę warstw Ziemi, aby lepiej zrozumieć, jak ich interakcja wpływa na życie na powierzchni. Lepsza znajomość górnego i dolnego płaszcza może pomóc w ryzyku trzęsienia ziemi. Geolodzy mogą dowiedzieć się więcej o lepkości topniejących skał i ich charakterystyce pod wpływem wzrastającego ciśnienia i głębokości. Zrozumienie warstw Ziemi pomaga również w określeniu, w jaki sposób powstała Ziemia. Podczas gdy ludzie nie potrafią jeszcze zbadać głębin Ziemi tak jak mórz i kosmosu, naukowcy umożliwiają przewidywanie egzotycznych właściwości górnego i dolnego płaszcza.