Сейсмические колебания, проходя земной шар насквозь или частично отражаясь от разделов сред с различной плотностью, возвращаются на поверхность Земли, где они регистрируются и изучаются. По полученным данным можно судить о глубинах залегания тех или иных разделов, получать сведения о физических свойствах тех сред, сквозь которые прошли сейсмические волны, и т.д. С этой же целью сейсмологи изучают и землетрясения, которые вызывают упругие колебания естественным путем.
Как оказалось, земной шар внутри, подобно луковице, состоит из нескольких концентрических оболочек, вложенных одна в другую. Наиболее отчетливо выделяются три оболочки (или геосферы), о которых уже упоминалось выше: земная кора (литосфера), мантия и ядро.
Впервые идея о сферическом строении нашей планеты была высказана профессором Геттингенского университета Э. Вихером в 1897 году. В начале XX века австрийский геолог Э. Зюсс предложил выделить пять оболочек Земли, каждой из которых было дано название, исходя из первых букв главенствующих в той или иной оболочке элементов: силициум, алюминий, магний, хром, феррум и никель.
В дальнейшем эти идеи получили научное обоснование. Глубокие скважины и шахты дали геологам возможность изучить верхние слои земной коры. Однако глубина горных выработок пока еще слишком мала. Самая глубокая скважина в мире была пробурена на Кольском полуострове в нашей стране, ее глубина превышает 12 километров. Гораздо меньшую глубину имеют шахты. Максимальная глубина шахты «Ист Рэнд» в Южной Африке достигает только 3428 метров. Если сравнить эти цифры со средним радиусом Земли, то окажется, что даже самая глубокая современная скважина проникает в тело Земли не глубже, чем булавочный укол в толстую кожу бегемота.
Самая верхняя оболочка нашей планеты – земная кора представляет собой весьма тонкое «покрывало», под которым скрыты неспокойные недра Земли. В среднем толщина коры, или, если говорить образно, тонкой пленки, в которую «обернут» земной шар, составляет всего 0,6 процента от длины радиуса Земли.
Земная кора отделяется от нижележащего слоя, как уже говорилось, поверхностью Мохоровича, или сокращенно – границей Мохо. Ниже нее располагается мантия Земли. Плотность вещества мантии выше плотности пород земной коры и колеблется от 3,3 г/см3 в верхней части до 6-9 г/см3 в низах мантии. Некоторые ученые делят мантию на верхнюю и нижнюю (граница между ними лежит на глубине 900 километров).
Верхняя мантия изучена лучше нижней, но и в отношении ее многое еще не совсем ясно. Характерная черта строения верхней мантии – ее расслоенность. Например, на глубине около 100 километров под материками и около 50 километров под океанами находится слой, близкий к плавлению или даже содержащий расплавы составляющего его пород, он носит название астеносферы (слой Гутенберга). Благодаря пластичности астеносферы лежащие выше ее твердые блоки (плиты) земной коры могут скользить по ней.
Нижняя мантия, располагающаяся в интервале глубин от 900 до 2920 километров, характеризуется большой плотностью вещества и большой скоростью распространения упругих колебаний. Дальше располагается только земное ядро.
Самая загадочная геосфера
Как, вероятно, уже догадался читатель, речь пойдет о земном ядре, которое занимает центральную часть Земли, составляя около 17 процентов ее объема и 33 процента массы, и в отношении которого единой точки зрения среди ученых не существует.
Сейсмические данные указывают на сложное строение ядра: оно состоит из двух, а возможно, и более концентрических оболочек с несколько различающимся составом. Пожалуй, наиболее достоверно то, что оно делится на внешнее и внутреннее ядро с промежуточным слоем.
Внешнее ядро (слой Е) заключено в пределах 2900-5000 километров. Его объем 15,16 процентов, а масса 29,8 процента. Ядро хорошо пропускает продольные волны, но поперечные сейсмические волны через них не проходят. На этом основании предполагается, что данный слой находится в расплавленно-жидком состоянии. Косвенным подтверждением является наличие приливных колебаний внутри Земли. Если бы весь земной шар был твердым, то приливные колебания на поверхности Земли проявлялись слабее наблюдаемых.
