地球的内部是怎样的世界?在古代,由于缺少现代科学知识,人们想象出阴森可怕的阴曹地府和十八层地狱,这当然很荒诞。但地球内部情况究竟如何,人们至今仍是不甚了解。一百多年前,法国科幻大师儒勒·凡尔纳把地球比作一团硕大无朋的奶酪,里面布满了弯弯曲曲的坑道和大大小小的洞穴。他在《地心旅行记》中,讲述一位教授与其侄儿(还有一名冰岛的向导)从冰岛的一个火山口进入到地心区域的故事,这一行3人在地球内部遇到了暴风雨的袭击,球形闪电几乎使他们葬身地穴。在旅行中,他们遇见了许多奇兽怪物,穿越过密密层层的蘑菇森林,飘泊在地下的大海,还发现了人类祖先的累累白骨……最后,是一次火山爆发,把他们喷出地表,落在意大利的一个岛屿上,结束了两个月九死一生的探险生涯。
可惜,凡尔纳描写的并不是事实。如今,了解地球的“五脏六腑”即地下情况的办法之一是直接钻洞。但通过钻洞的方法只能了解部分地壳情况,无法将洞钻到地球内部最深处。目前,最深的洞不过14千米。这与地球半径6 378千米相比,就好比蚊子在大象肚皮上叮了一小口而已。
要想知道地球内部,比较可靠的方法是借助“地震波”。天然地震及人工地震,都会产生地震波,地震波在地球内部的传播情况取决于物质的性质。因此,人们可以从其传播情况来探讨地球内部的物质组成和结构。现在一般认为,地球内部构造大致分三层:地壳、地幔和地核,而每层间都是不连续的,彼此之间有个“间断面”。
地壳是地球的表层,相当于人的“皮肤”。大陆地壳平均厚度为35千米,大洋地壳平均厚度为7千米。在地表以下,随着深度每增加100米,温度可升高3℃。到地壳深层,温度增加的速度变慢。地壳最深处的温度一般不会超过1 000℃。虽然地壳的体积仅占地球的1%,而质量占比更小,只有0.4%,但对于地球生物而言,地壳却是至关重要的。它为人类和生物界提供了适于生存的生态环境,还为人们贡献了矿产和宝藏。
地壳以下即是地幔。地幔是地球的主要部分,厚度约为2 860千米,其体积和质量分别占地球的83%及68.1%。由于地幔中的温度和压力都很高,所以它的下部(下地幔)可能呈流体状态。
地球最核心的区域称“地核”。地核主要是由铁、镍等较重的金属元素组成。一般认为,地核的上部(外地核)可能呈液态,但最中心的内地核却可能是硬邦邦的固态。这是因为那儿的压力可能超过370万个大气压,相当于一个像乒乓球那样大小的表面积上,要承受57万吨的巨大压力。在如此难以想象的高压下,物质的熔点已经升得极高。所以,尽管那儿温度可能高达6 000℃,但物体仍呈固态。地核在极大的压力下,密度也高达13克/厘米3,比铅还重。
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