地球内部的地幔温度可达多少度

第二节　地球的结构

给你一个西瓜，你首先看到它有绿色带花纹的外皮，如果你还想知道它里头是什么样的，那么你可以找一把刀把它切开，你能看见它有红色的瓜瓤、黑色的瓜子。

但对于地球，情况便不这么简单了。固然，我们能看见地球表面是什么样，就像看一个西瓜一样清楚，但当我们想知道地球深处是什么样时，我们不能像切西瓜一样把地球切开，甚至我们钻不出一个深度超过几千米的孔。我们无法取出地球深处物质的样品，因而也无法直接研究地球内部的结构，只有另外寻找新的途径了。

而到目前为止，最有效的途径是分析地震波。地震虽然会对人类造成极大破坏，但却为地理学家们带来了地球内部的信息。另一种获得地震波的方法是人工制造爆炸来产生“地震”。地震波按其振动方向与传播方向的关系可划分为横波和纵波：振动方向和传播方向一致的称为纵波，而传播方向垂直于振动方向的称为横波，横波不能在液态物质中传播，而纵波若是遇到坚硬的内核，就会被反射回来。根据对地震波分析的结果，推测地球内部结构大致是这样的：

地震波在地球表面的一层平均厚约35公里的岩层内较均匀地传播。这层较为均匀的岩层就叫地壳。地壳厚度非常不均匀。在海沟深处的地壳只有1公里左右，而我国青藏高原地壳厚达60—70公里。地壳主要由轻岩石构成，上层为花岗闪花岩，下层为玄武岩，在海洋下面为橄榄岩。岩石的平均密度为2600～3000千克/米³，只及地球平均密度的一半左右。地壳是对人类最重要的一层。一切生物均生活于地壳层上。各种地质活动，如板块漂移、地震、火山等活动均发生在地壳。人类利用的所有矿产资源也都是取之于地壳。

地震波在穿越地壳之后有明显的变化，这说明地壳下面物质特性有改变。我们将地壳下约2900公里厚的一层物质称作地幔。地幔和地壳分界面叫莫霍洛维奇间断面。地幔成分是岩石。在地幔上部，岩石为固态的，温度约1300℃左右。越靠近地心深处，温度越高，压力越大。到了地幔中下部，地幔物质就成为可塑性的物质。地幔物质中含有放射性的钾40、铀、钍等元素。这些元素不断衰变释放能量，致使地幔产生对流。在英霍洛维奇面以下的1000公里的地幔称作上地幔。上地幔的对流是产生板块相对运动、板块俯冲、碰撞及地震、火山的原因。1000公里至2900公里的地幔称作下地幔。下地幔也会产生对流。

地幔以下的部分就是地核。地核外面的一层横波不能通过，所以它是液态的。但地核内部一层，即内核却是固态的，因为地核深处压力、密度都很大。外核深约2900公里到4980公里，而内核从4980公里深处一直延伸到地心。地壳、地幔的密度都小于地球的平均密度，这说明地核的密度将很大。据计算，地核密度高达13000千克/米³，比铅还要大。地心温度高达6880K，比太阳表面温度还高，压力为350万个大气压。另外，根据地层CT扫描的结果来看，内核并不是平滑的，也有高山和深谷，类似于地表。这给地球物理学、灾害学和地磁学等许多领域的研究提供了重要信息。

在了解地球内部的结构之后，你就会知道著名的科幻小说家儒勒·凡尔纳的《地心游记》是多么的不现实了。别说单凭主人公的徒步旅行，就是用今天最先进的技术，也无法抵抗住地心的高温和高压。

在看完地球内部结构之后，让我们再来看看地球在另一个方向上的模样。

从空中看来，地球是一颗蓝色的星球。这是由于它的表面有3/4被海洋所覆盖。海洋对整个地球的生态、气候、物质循环都起着决定性作用。海洋中有丰富的资源，除了鱼、虾等海产食品以外，在近海大陆架中还有丰富的石油和天然气。英国就是由于在北海打出了石油，从而由一个贫油国一跃而变为石油大国，在几千米深的海洋中，蕴藏有大量的宝藏——锰结核。锰结核中含有铁、锌、锰、铬等十几种金属。目前世界各国均竞相研究深海采矿技术，以开发锰结核。

我们在讲到一个地方的高度时，常采用“海拔”这个词，可见，人们已认为海平面是很平的，把它当作一个基准了。其实，海平面也并非想象的那么平。通过对卫星资料的综合分析发现，这个“海平面”在北极高出10米，而在南极却又凹进去20多米，这使得地球的形状略呈梨形。另外，水平面的高度随经度不同也有很大差异，最多可达180米。

地表的陆地和海洋都被一层厚厚的大气所包住。这层大气是由于地球的引力作用而聚集起来的气体所组成的。大气的主要化学成分为：氮（N₂）占78%；氧（O₂）占21%；氩（A₂）将近1%，二氧化碳（CO₂）约0.35%，除此之外还有其他微量的惰性气体。这些气体总质量达5.3×10¹⁸千克。它们当中90%的分布于地表上15公里以内，99.9%在地表上50公里以内。地球大气可延伸到2000公里以上，但那里的大气已非常稀薄了。

大气由下到上依次可分为对流层、平流层和电离层。

对流层是紧靠地表的一层大气。它的厚度随纬度、季节及其他条件的变化而变化，在赤道地区约16—18公里，中纬度约10～12公里，两极仅为7—8公里。一般说来，对流层在夏季比冬季厚一些。对流层中大气温度主要来自地面的辐射，因此它的温度随高度增加几乎是直线下降，每上升150米，气温下降1℃。大气中的水分大多数集中于对流层。风、云、雨、雪和雷电等自然现象均发生在这一层。

从对流层顶部到离地面约80公里处称为平流层。平流层又称同温层。该层大气很少对流，主要是水平流动。平流层的温度变化范围有三个：从对流层顶部到35公里高处，温度几乎保持在－50℃不变；35～60公里的一层，气温逐渐升高，可达－10～20℃；从60到80公里这一层，气温又骤然降低，到平流顶层降到－70℃。平流层中含有浓度很低（约十万分之一）的臭氧。别小看这一点点臭氧，它对于地面上的生物可是至关重要的。它能强烈吸收太阳光中的紫外线，使我们免受其害。近年来，由于人类向大气中释放了氟利昂一类的物质，致使臭氧层遭到破坏。在南极上空和青藏高原上空均发现了臭氧洞。这一问题已受到越来越多的关注。

平流层大气稳定清洁，能见度高，水汽含量少，是高空飞行的理想场所。一些机载天文台和探空火箭、探空气球也多在这一层进行工作。

在离地面80～500公里高处，大气已十分稀薄。由于受太阳辐射（主要是紫外线和X射线）的作用，气体被电离，产生了大量离子和自由电子，从而形成电离层。电离层的温度随高度增加而增加，从－70℃增至1100℃。

许多有趣的天文现象都发生在电离层，如极光、流星等。另外，电离层对无线电短波通信十分重要，因为它能反射短波。借助于电离层，用一台20瓦的发射机就能让全球都收到你所发出的无线电信号。

由于有一个巨大的铁质核，地球和地球附近的空间存在着磁场。地球磁场的分布类似于一个棒形磁体。这个“磁棒”的北极位于地球南极附近，而南极则位于地球北极附近。地球磁场并非一成不变的。古地磁研究表明，每隔50万～100万年，地球的磁场将倒转一次。迄今为止，地磁已发生过数十次倒转了。许多生物，特别是海洋中的生物是靠地磁场来辨别方向的，因此有的科学家推测，地磁场改变时产生的混乱是导致许多物种灭绝的原因之一。

地磁场将影响带电粒子的运动。太阳风及宇宙射线中的粒子进入地磁场后，在磁力线作用下做回旋运动，使带电粒子被拘禁于一定区域内。这一区域叫高空辐射带，又称范·艾伦带。这些带电离子在太阳风的作用下大量流出，从而形成一个美丽的像慧星一样的尾巴。宇航员可以从空间站中欣赏到这一美景。