Kako znamo šta je u unutrašnjosti?
Do središta Zemlje ima oko 6 371 km, a najdublja bušotina koju je čovjek ikada napravio – Kolska bušotina na sjeveru Rusije – duboka je 12 262 m. To je manje od 0,2 % puta do središta! Unutrašnjost Zemlje zato proučavamo posredno.
- Seizmički talasi – zemljotresi šalju talase kroz cijelu planetu. P-talasi (uzdužni, primarni) prolaze kroz čvrste i tečne slojeve, a S-talasi (poprečni, sekundarni) ne prolaze kroz tečnost. Na granicama slojeva talasi mijenjaju brzinu i smjer, kao svjetlost kad prelazi iz zraka u vodu.
- Meteoriti – ostaci tijela od kojih su nastale planete; željezni meteoriti liče na Zemljino jezgro.
- Vulkanske stijene – vulkani ponekad donesu komade plašta s dubine od stotinu i više kilometara.
- Laboratorijski ogledi – stijene i metali izlažu se ogromnom pritisku i temperaturi da bi se vidjelo kako se ponašaju u dubini.
| Otkriće | Ko i kada | Šta je otkriveno |
|---|---|---|
| Mohorovičićev diskontinuitet (Moho) | Andrija Mohorovičić, 1909. | granica kore i plašta |
| Gutenbergov diskontinuitet | Beno Gutenberg, 1914. | granica plašta i jezgra, na ≈ 2 890 km |
| Unutrašnje jezgro | Inge Lehmann, 1936. | čvrsto unutrašnje jezgro unutar tečnog vanjskog |
Putovanje do središta Zemlje
Pomjeraj klizač dubine ili klikni na sloj i „putuj“ kroz Zemlju. Za svaku dubinu vidiš približnu temperaturu, pritisak, gustinu i stanje stijena. Tačkice u plaštu pokazuju spora konvekcijska strujanja, a u vanjskom jezgru kretanje tečnog metala.
Slojevi Zemlje – pregled
| Sloj | Dubina | Stanje | Sastav | Temperatura |
|---|---|---|---|---|
| Zemljina kora | 0 – 35 km (5–70 km) | čvrsto | granit (kontinenti), bazalt (okeani) | do ≈ 500 °C |
| Gornji plašt | do 660 km | čvrsto, plastično (astenosfera) | peridotit (silikati magnezija i željeza) | ≈ 500 – 1 900 °C |
| Donji plašt | 660 – 2 890 km | čvrsto | silikati i oksidi pod ogromnim pritiskom | ≈ 1 900 – 3 800 °C |
| Vanjsko jezgro | 2 890 – 5 150 km | tečno | željezo i nikl | ≈ 3 800 – 5 000 °C |
| Unutrašnje jezgro | 5 150 – 6 371 km | čvrsto | željezo i nikl | ≈ 5 000 – 5 400 °C |
Zemljina kora
Kora je tanki kameni omotač na kojem živimo – čini manje od 1 % zapremine Zemlje. Razlikujemo dvije vrste kore:
Kora je građena od stijena, koje dijelimo na tri grupe: magmatske (nastale hlađenjem magme – granit, bazalt), sedimentne (nastale taloženjem – krečnjak, pješčar, glina) i metamorfne (preobražene pritiskom i toplotom – mramor, škriljac). Stijene neprestano prelaze iz jedne vrste u drugu – to je kruženje stijena.
Plašt i litosferne ploče
Plašt (omotač) se proteže do dubine od oko 2 890 km i čini oko 84 % zapremine Zemlje. Stijene plašta su užarene, ali su zbog velikog pritiska uglavnom čvrste. Ipak, tokom miliona godina one se vrlo sporo „prelijevaju“: toplije i lakše stijene se dižu, a hladnije tonu – to su konvekcijske struje.
- Litosfera – kora zajedno s najvišim, krutim dijelom plašta, debela oko 100 km. Izlomljena je na litosferne ploče.
- Astenosfera – sloj plašta na dubini od oko 100 do 350 km, djelimično rastopljen i plastičan. Po njemu klize litosferne ploče brzinom od nekoliko centimetara godišnje.
Jezgro i magnetno polje
Vanjsko jezgro je tečno, od željeza i nikla. Kretanje ovog užarenog tečnog metala, zajedno sa Zemljinom rotacijom, stvara električne struje, a one magnetno polje – poput ogromnog prirodnog dinama (geodinamo). Unutrašnje jezgro je čvrsta kugla poluprečnika oko 1 220 km, vrela kao površina Sunca, ali čvrsta zbog pritiska većeg od 3,6 miliona atmosfera.
- Magnetno polje štiti Zemlju od štetnih čestica Sunčevog vjetra. Kada se te čestice sudare s atmosferom blizu polova, nastaje polarna svjetlost (aurora).
- Na magnetno polje reaguje igla kompasa, a koriste ga i ptice selice za orijentaciju.
- Magnetni polovi nisu isto što i geografski i polako se pomjeraju. Kroz historiju Zemlje magnetno polje se više puta potpuno okretalo – sjever i jug su mijenjali mjesta.
Toplota iz unutrašnjosti
Temperatura u Zemljinoj kori raste u prosjeku za oko 3 °C na svakih 100 m dubine – to je geotermalni gradijent. Zato je u dubokim rudnicima vrlo toplo. Toplota potiče dijelom iz vremena nastanka Zemlje, a dijelom od raspada radioaktivnih elemenata (uranijuma, torija, kalija).
- Geotermalna energija koristi toplotu iz dubine za grijanje i proizvodnju struje. Na Islandu se njome grije gotovo 90 % kuća.
- Toplota iz dubine zagrijava i podzemne vode, pa nastaju termalni izvori – u BiH Ilidža, Banja Vrućica, Fojnica, Laktaši, Gradačac i drugi.
Zašto je unutrašnjost Zemlje važna za nas?
Iako nikada nećemo otputovati do jezgra, procesi u unutrašnjosti oblikuju svijet na površini: konvekcija u plaštu pokreće ploče, a na njihovim granicama nastaju planine, vulkani i zemljotresi. Dinaridi, a time i naša zemlja, nastali su sudarom Jadranske i Evroazijske ploče, pa je Bosna i Hercegovina seizmički aktivno područje. Iz unutrašnjosti dolaze i mnoge rude i minerali, a magnetno polje omogućava život i navigaciju.
Zapamti
- Poluprečnik Zemlje ≈ 6 371 km; unutrašnjost proučavamo pomoću seizmičkih talasa.
- Slojevi: kora, plašt (gornji i donji), vanjsko (tečno) i unutrašnje (čvrsto) jezgro.
- Moho – granica kore i plašta (Mohorovičić, 1909).
- Litosfera = kora + vrh plašta (≈ 100 km); astenosfera je plastična, po njoj klize ploče.
- Vanjsko jezgro stvara magnetno polje; u središtu ≈ 5 400 °C.
- Geotermalni gradijent ≈ 3 °C na 100 m dubine.
Vježba
- Zašto unutrašnjost Zemlje ne možemo istražiti direktno? Kako je onda proučavamo?
- Zašto zaključujemo da je vanjsko jezgro tečno?
- Po čemu se razlikuju okeanska i kontinentalna kora?
- Šta je litosfera, a šta astenosfera?
- Kako nastaje Zemljino magnetno polje i zašto je važno?
- Kolika je temperatura na 3 km dubine ako je na površini 12 °C?
- Navedi četiri najzastupljenija elementa u Zemljinoj kori.