지구의 구조

Structure of Earth
지구의 구조

지구의 내부 구조, 고체 지구의 구조, 또는 단순히 지구의 구조는 고체 지구를 세분화하는 동심원형 구형 층, 즉 지구의 대기와 하이드로스피어를 제외한 것을 말한다.그것은 외부 규산염 고체 지각, 점성이 높은 아스테르권과 고체 맨틀, 흐름이 지구의 자기장을 생성하는 액체 외부 코어, 그리고 고체 내부 코어로 구성되어 있다.

지구의 내부 구조에 대한 과학적 이해는 지형과 욕실 측정의 관측, 암석의 아웃크로프 관측, 화산이나 화산 활동에 의해 더 깊은 곳에서 지표면으로 가져온 표본, 지구를 통과하는 지진파의 분석, 지구 중력과 자기장의 측정 등에 기초한다.h, 그리고 지구의 깊은 내부의 특징적인 압력 및 온도에서 결정체 고형분 실험.

정의들

예비 기준 지구 모델(PREM)에 따른 지구의 방사형 밀도 분포.[1]
예비 기준 지구 모델(PREM)에 따른 지구 중력.[1] 지구 내부를 위해 일정 밀도와 선형 밀도를 사용한 근사치 비교.
지진 파도와 지구 내부를 매핑하는 것.
지구 내부의 도식적 조망 1. 대륙 지각 – 2. 해양 지각 – 3. 상부 맨틀 – 4. 하부 맨틀 – 5. 외부 코어 – 6. 내부 코어 – A: Mohorovichi 불연속 – B: 구텐베르크 불연속 – C: 레만-불렌 불연속.

지구의 구조는 두 가지 방법으로 정의될 수 있다: rheology와 같은 기계적 특성에 의해, 또는 화학적으로.기계적으로 암석권, 암석권, 중서권 맨틀, 외심, 내심 등으로 나눌 수 있다.화학적으로 지구는 지각, 상부 맨틀, 하부 맨틀, 외부 코어, 내부 코어로 나눌 수 있다.지구의 지질 구성 요소 층은 표면 아래의 깊이에 있다.[2]

깊이(km) 화학층 깊이(km) 기계층 깊이(km) 프리엠[3] 깊이(km) 일반층
0–35† 크러스트 0–80* 암석권 0–10 0–80* …상지각 암석권 0–35† 크러스트
10–20 …하단 껍질
20–80 … 뚜껑
35–670 상부 맨틀 … 뚜껑 35†-80* 암석권 맨틀
80–220 아스테노스피어 - 80–220 ? 아스테노스피어 80–220 아스테노스피어
35–670 220–2,890 중서권 맨틀 - 220–410 ? ? 220-400 ?
400–600 …전환구역 400–670 전환 구역
35–670 …전환구역
35–670 600–670 …전환구역
670–2,890 하단 맨틀 220–2,890 중서권 맨틀 670–770 하단 맨틀 … 맨 위 670–2,890 하단 맨틀
770–2,740 …중하류
2,740–2,890 …DJ층
2,890–5,150 외부 코어 2,890–5,150 외부 코어 2,890–5,150 외부 코어 2,890–5,150 외부 코어
5,150–6,370 내부 코어 5,150–6,370 내부 코어 5,150–6,370 내부 코어 5,150–6,370 내부 코어
* 깊이는 국지적으로 5에서 200km까지 다양하다.

† 깊이는 국지적으로 5~70km 정도 다양하다.

지구의 층화는 지진에 의해 생성되는 굴절 및 반사 지진파의 이동 시간을 이용하여 간접적으로 유추되었다.코어는 전단파가 통과할 수 없는 반면 이동 속도(내진 속도)는 다른 층에서 차이가 난다.서로 다른 층들 사이의 지진 속도의 변화는 프리즘을 통과할 때 빛이 굴절되는 것처럼 스넬의 법칙에 의해 굴절을 일으킨다.마찬가지로 반사는 지진 속도의 큰 증가에 의해 발생하며 거울에서 반사되는 빛과 비슷하다.

크러스트

주요 기사:지구의 지각

지구의 지각 범위는 5~70km(3.1~43.5mi)[4]이며 가장 바깥쪽 층이다.[5]얇은 부분은 대양 분지(5~10km)의 기초가 되는 해양 지각이며, 현무암처럼 밀도가 높은 (마그네슘) 철 마그네슘 규산염 화성암으로 이루어져 있다.두꺼운 지각은 대륙 지각으로, 밀도가 낮고 화강암처럼 (철분)나트륨 칼륨 알루미늄 규산염 암석으로 구성되어 있다.지각의 암석은 크게 시알(실리콘-알루미늄)과 사마(실리콘-마그네슘)의 두 가지 범주로 나뉜다. (수스, 1831–1914)사마의는 콘래드 불연속부(두 번째 순서 불연속부)에서 약 11km 떨어진 곳에서 시작되는 것으로 추정된다.

가장 윗부분의 맨틀은 지각과 함께 암석권을 구성한다.지각-망토 경계는 물리적으로 다른 두 가지 현상으로 발생한다.첫째, 지진 속도에 불연속성이 있는데, 이것을 가장 일반적으로 모호로비치 불연속 또는 모호로 알려져 있다.모호의 원인은 플라기오클라제 장석(위)을 함유한 암석으로부터 장석(아래)을 함유하지 않은 암석(아래)으로 암석 구성이 변화한 것으로 생각된다.둘째, 해양 지각에서, 초음파 분쇄와 지각 처리된 하츠부르크산 사이의 화학 불연속성이 있는데, 이것은 대륙 지각으로 귀납되어 오피올라이트 시퀀스로 보존된 해양 지각의 깊은 부분에서 관찰되었다.

현재 지구의 지각층을 구성하고 있는 많은 암석들이 1억 년 전에 형성되었지만, 가장 오래된 것으로 알려진 광물 알갱이는 약 44억 년(4.4억×1089)으로, 지구가 적어도 44억 년 동안 단단한 지각층을 가지고 있었다는 것을 보여준다.[6]

맨틀

주요 기사:지구의 맨틀
모호의 깊이를 보여주는 세계지도.

지구의 맨틀은 2,890 킬로미터의 깊이까지 뻗어 있어, 이 행성의 가장 두꺼운 층이 된다.[7]맨틀은 상부와 하부 맨틀로[8] 구분되며 전환 구역으로 구분된다.[9]코어-망틀 경계 옆에 있는 맨틀의 가장 낮은 부분은 D″(D-double-prime)층으로 알려져 있다.[10]맨틀 하단의 압력은 ≈140 GPA(1.4 Matm)이다.[11]맨틀은 겹겹의 지각보다 철과 마그네슘이 풍부한 규산염 암석으로 구성되어 있다.[12]비록 고체지만, 맨틀의 극도로 뜨거운 규산염 물질은 매우 긴 시간 동안 흐를 수 있다.[13]맨틀의 대류는 지각에서 지각판의 움직임을 촉진한다.이 운동을 움직이는 열의 원천은 지구의 지각과 맨틀에 있는 우라늄, 토륨, 칼륨의 방사능 붕괴에 의해 재생된 행성의 형성에 남아 있는 원시적인 열이다.[14]

맨틀의 깊숙한 곳에 압력이 증가하기 때문에 맨틀 내부의 화학적 변화도 중요할 수 있지만 하부는 쉽게 흐르지 않는다.맨틀의 점도는 10에서2124 10 Pa/s 사이이며 깊이에 따라 증가한다.[15]이에 비해 물의 점도는 약 10−3 Pa·s이고, 음조의 점도는 107 Pa·s이다.

코어

주요 기사:지구의 내핵과 지구의 외핵

지구의 외부 중심은 약 2,400 km(1,500 mi) 두께의 유체층으로, 지구의 단단한 내부 중심 위와 맨틀 아래에 놓여 있는 대부분 철과 니켈로 구성되어 있다.[16]그것의 외부 경계는 지구 표면 아래 2,890 km (1,800 mi)에 있다.내부 중심과 외부 중심 사이의 전환은 지구 표면 아래 약 5,150 km(3,200 mi)에 위치한다.지구의 내핵은 지구의 가장 안쪽 지질층이다.주로 반지름이 약 1,220 km(760 mi)[17][18]로 지구 반지름의 약 20% 또는 달 반지름의 약 70%인 고체 공이다.

지구의 평균 밀도는 5.515 g/cm이다3.[19]표면 물질의 평균 밀도는 3.0 g/cm3 정도에 불과하기 때문에, 지구 중심 내에 더 밀도가 높은 물질이 존재한다는 결론을 내려야 한다.이 결과는 1770년대에 행해진 쉬할리온 실험 이후로 알려져 왔다.찰스 허튼은 1778년 보고서에서 지구의 평균 밀도는 표면 암석의 약 5가 되어야 한다고 결론내리면서 지구의 내부는 금속이어야 한다고 결론지었다.허튼은 이 금속 부분이 지구 지름의 약 65%를 차지할 것으로 추정했다.[20]지구의 평균 밀도에 대한 Hutton의 추정치는 4.5 g/cm로3 여전히 너무 낮았다.헨리 캐번디쉬는 1798년 그의 비틀림 균형 실험에서 5.45 g/cm의3 값을 발견했는데, 이는 현대 가치의 1% 이내였다.[21]지진 측정 결과, 중심부는 반경 1,220[22] km의 "고체" 내부 중심부와 그 반경 3,400 km까지 확장된 액체 외부 중심 두 부분으로 나뉜다.밀도는 외부 핵에서 9,900 - 12,200 kg/m3, 내부 핵에서 12,600–13,000 kg3/m이다.[23]

내부 중심부는 1936년 잉게 레만에 의해 발견되었으며, 일반적으로 주로 철과 일부 니켈로 구성되어 있다고 여겨진다.이 층은 전단파(횡단 지진파)를 전송할 수 있으므로 고체여야 한다.실험 증거는 때때로 코어의 현재 결정 모델과 일치하지 않았다.[24]다른 실험 연구들은 고압에서 불일치를 보여준다: 중심 압력의 다이아몬드 앤빌(정적) 연구는 충격 레이저(동적) 연구보다 약 2000K 낮은 용해 온도를 산출한다.[25][26]레이저 연구는 플라즈마를 생성하며,[27] 그 결과는 내핵이 고체인지 고체의 밀도를 가진 플라즈마인지에 따라 내핵 조건을 구속하는 것이 결정된다는 것을 암시한다.이것은 활발한 연구 영역이다.

약 46억년 전 지구의 형성 초기 단계에서, 녹는 것은 행성 분화(철 대재앙도 참조)라고 불리는 과정에서 더 밀도가 높은 물질들이 중심부를 향해 가라앉게 하는 반면, 덜 센 물질들은 지각으로 이동했을 것이다.따라서 핵은 니켈 및 하나 이상의 광원소와 함께 철(80%)으로 주로 구성된다고 생각되지만 납과 우라늄과 같은 다른 밀도 원소는 너무 드물거나 가벼운 원소에 결합되어 지각에 남아 있는 경향이 있다(중범죄 물질 참조).일부에서는 내부 핵이 단일 철 결정의 형태일 수 있다고 주장해 왔다.[28][29]

실험실 조건에서 철-니켈 합금의 표본은 2개의 다이아몬드 팁(다이아몬드 앤빌 셀) 사이의 바이스에 고정시킨 다음 약 4000K까지 가열하여 코어 같은 압력을 받았다.이 샘플은 엑스레이로 관측되었고, 지구의 내핵은 남북으로 흐르는 거대한 결정체로 만들어졌다는 이론을 강력하게 지지했다.[30][31]

액체 외핵은 내핵을 둘러싸고 있으며, 니켈과 미량의 가벼운 원소를 혼합한 철로 구성되어 있는 것으로 생각된다.

일부 사람들은 코어의 가장 안쪽 부분이 금, 백금 및 기타 사이다성 원소로 농축되어 있다고 추측했다.[32]

지구의 구성은 특정 연두 운석과 강한 유사성을 가지고 있으며, 심지어 태양의 바깥 부분에 있는 일부 원소들과도 유사하다.[33][34]일찍이 1940년부터 프란시스 버치를 비롯한 과학자들은 지구가 지구에 영향을 미치는 운석의 가장 흔한 종류인 보통 연돌과 같다는 전제하에 지구물리학을 건설하였다.이는 극히 제한된 가용산소 하에서 형성된 덜 풍부한 엔스타이트 콘드라이트를 무시하며, 특정 정상 옥시밀 원소가 지구의 핵에 해당하는 합금 부분에 부분적으로 또는 전체적으로 존재하게 된다.

다이너모 이론은 코리올리 효과와 결합된 외부 중심부의 대류가 지구의 자기장을 발생시킨다는 것을 시사한다.고체 내부 코어는 영구 자기장을 보유하기에는 너무 뜨겁지만(큐리 온도 참조) 액체 외부 코어에 의해 생성된 자기장을 안정화시키는 작용을 할 것이다.지구 외핵의 평균 자기장은 지표면 자기장보다 50배 강한 25가우스(2.5mT)로 추정된다.[35]

최근의 증거는 지구의 내부 중심부가 지구의 나머지 부분보다 약간 더 빨리 회전할 수 있다는 것을 시사했다; 2005년에 한 지구물리학자 팀은 지구의 내부 중심부가 매년 약 0.3도에서 0.5도 더 빨리 회전한다고 추정했다.[36][37][38]그러나 2011년의[which?] 보다 최근의 연구는 이 가설을 뒷받침하지 못했다.코어의 다른 가능한 운동은 진동적이거나 혼란스럽다.[citation needed]

현재 지구의 온도 구배에 대한 과학적 설명은 행성의 초기 형성으로부터 남겨진 열, 방사성 원소의 붕괴, 내핵의 동결 등이 복합적으로 작용하고 있다.

미사

지구의 중력에 의해 발휘되는 힘은 그 질량을 계산하는 데 사용될 수 있다.천문학자들은 궤도를 선회하는 위성의 움직임을 관찰함으로써 지구의 질량을 계산할 수도 있다.지구의 평균 밀도는 역사적으로 진자와 관련된 중력 실험을 통해 결정될 수 있다.지구의 질량은 약 6×1024 kg이다.[39]

참고 항목

참조

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추가 읽기

외부 링크

위키백디아 공동체의 지구구조와 관련된 위키북스 미디어의 지구구조