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科学家怎么知道地球里有地核和地幔

地理 | admin发表于2022年12月27日 | 1345个浏览

科学家怎么知道地球里有地核和地幔

地球内部最核心的部分叫做地核,地核中分为固态的内核与液态外核;而地核外面包裹着地幔,地幔再往上是地壳,我们人类就生活在地壳上。这在今天基本是一个科学常识。

地球的半径厚度为6300多千米,相对于地球来说,地壳很薄,厚度大概是5到70千米。但是要知道,截至目前,人类钻探的最深处,例如一些油气勘探的钻井,也就是14千米左右,而且并没有钻透地壳。而人类亲身到达的地壳最深处,是南非的姆波尼格金矿,大约只有4300多米。

既然人类从来没有能够深入到地球核心,甚至连钻透地壳都做不到,那么我们是怎么知道地球内部结构的呢?

这个问题曾经困扰了人们很久,最开始有人认为地球是空心的,例如发现了哈雷彗星的著名科学家哈雷,他就认为地球是一个有着三个壳的星球,其中最外的一个壳深500英里,每个壳都是同心的,而且它们彼此之间都由大气层隔开,每一层壳都以不同的速度旋转。大数学家欧拉则认为地球内部没有多个壳,而是有一个直径600英里的小太阳,来为地内文明照明。

但是猜想归猜想,没有人能给出有关地球内部结构的科学证据。就在人们还在为地球空心说的话题热烈讨论的时候,著名的气象学家、地震学家莫霍洛维奇却通过对“地震波”的研究,间接地发现了地下的秘密。

地震波在不同介质中有不同的传播速度,它和波传播一样,在经过不同介质时,会发生折射和反射,这样的介质界面,被称为“波速不连续面”。简单来说,在经过不同的波速不连续面时,地震波的速度会有所不同。而科学家可以通过仪器记录到地震波,当地震波经过波速较快的介质时,它被地震仪所记录到的时间也比较早;反之,它被记录的时间就比较晚。由此,我们可以根据这种时间上的不同,来反推地下介质的结构。

1911年,莫霍洛维奇任职的萨格勒布气象观测台记录到巴尔干半岛库勒巴山谷的一次破坏性地震,他注意到某些地震波到达观测站的时间比预计得要早,经过研究他发现,地震波在传播到地下50千米左右时,时速发生了明显的变化,纵波的速度,从每秒7.0千米左右突然增加到了每秒8.1千米左右,横波的速度从每秒4.2千米突然增加到了每秒4.4千米。于是莫霍洛维奇就认为,在地球内部50千米处,存在一个间断面。

到目前为止,我们通过地震波识别出了地球内部存在两个主要的一级波速不连续面,它们分别是莫霍洛维奇界面(简称:莫霍面)和古登堡界面,在莫霍面以上的部分,我们称之为地壳,古登堡面和莫霍面之间,称为地幔,古登堡面到地心之间被称为地核。

而空心论为什么大概率是错误的呢?因为地震波在空气中基本上是没有速度的,但是,截止到目前,科学家们还没有发现地下存在大面积的、地震波速度极低的空间,而且由于地下的高温高压环境,也很难找到一种物质,能够在地下支撑起一个巨大的空洞,《地心游记》一类的地心探险故事只能存在于科幻小说里了。

要知道,地心的温度有6000多摄氏度,而压力能够达到36万兆帕斯卡,人类根本没办法在这样的条件下生存,所以对目前的人类来说,入地比上天难多了。

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