Građa Zemlje

Zemlja se sastoji iz više sfera, koje se delimično dodiruju i prožimaju. One su različitog sastava i različitih fizičkih i hemijskih osobina. Sve sfere su podeljene na unutrašnje i spoljašnje.

• Unutrašnje sfere su Jezgro Zemlje, Omotač jezgra i Zemljina kora. Materija ovih sfera je u čvrstom ili rastopljenom stanju i u njihovoj građi učestvuju razni minerali i stene.
• Spoljašnje sfere su atmosfera, hidrosfera i biosfera, i one se sastoje od gasovite, vodene i organske materije.

Materija unutrašnjih i spoljašnjih sfera nalazi se u stalno kretanju. One čine prirodu Zemlje i u međusobnoj su zavisnosti. Procesi u Zemljinoj unutrašnjosti manifestuju se i na Zemljinoj površini, pa se tokom istorije, pod uticajem tih procesa, menjala priroda na Zemljinoj površini.

Mnoge od stena koje danas izgrađuju Zemljinu koru nastale su pre manje od 100 miliona (10⁸) godina; ipak najstariji poznati mineral je star 4,4 milijardi (4.4 10⁹) godina, što ukazuje da je Zemlja, bar toliko vremena, morala imati čvrstu koru.

Veći deo saznanja o Zemljinoj unutrašnjosti potiče od posrednih dokaza. Zemljina sila koja se ispoljava usled gravitacije predstavlja meru njene mase. Nakon merenja i određivanja zapremine, a znajući njenu masu, bilo je moguće odrediti njenu gustinu. Astronomi su takođe sproveli slična planetska merenja. Izračunavanje mase i zapremine površinskih stenskih masa i vodenih tela omogućava procenu mase, zapremine i gustine stena na površini. Preostala masa, koja nije od atmosfere, okeana, i površinskih stenskih masa mora se nalaziti u dubljim delovima Zemlje. Masa Zemlje je oko 7024600000000000000♠6×10²⁴ kg.

Građa

Kartiranje unutrašnjosti Zemlje pomoću seizmičkih talasa od zemljotresa

Građa Zemlje podeljena je na dve kategorije: hemijski diferencirane (odvojene) slojeve i slojeve koji odvojene po čvrstoći i gustini materijala. Hemijski, Zemlja se može podeliti na koru, mantl, spoljašnje jezgro, i unutrašnje jezgro. Po čvrstoći, moguće je izdvojiti litosferu, astenosferu, gornji omotač, donji omotač, spoljašnje jezgro, i unutrašnje jezgro. Svaki od ovih Zemljinih slojeva nalaze se na sledećim dubinama ispod Zemljine površine:

Dubina		Sloj
Kilometri	Milje
0-60	0-37	Litosfera (lokalno varira između 5 i 200 km)
0-35	0-22	... Kora (lokalno varira od 5 do 70 km)
35-60	22-37	... Najviši deo mantla
35-2890	22-1790	Mantl
35-660		Gornji mantl
100-200	62-125	... Astenosfera
660-2890	-1790	Donji mantl
2890-5150	1790-3160	Spoljašnje jezgro
5150-6360	3160-3954	Unutrašnje jezgro

Do spoznaje o Zemljinoj slojevitoj građi došlo se indirektno merenjem vremena odbijenih i prelomljenih seizmičkih talasa izazvanih zemljotresima.

Unutrašnje sfere

Tokom istorijskog razvoja geološke nauke pojavljivale su se različite hipoteze o unutrašnjoj građi Zemlje, ali se može reći da su sve uglavnom saglasne u nekoliko osnovnih stavki. Zemlja ima koncentričnu građu i izgrađena je od kore, jednog ili više omotača jezgra i samog jezgra.

Unutrašnje sfere Zemlje

Kako je praktično nemoguće doći do empirijskih podataka o unutrašnjoj građi Zemlje (najveća dubina dostignuta u rudnicima sa podzemnom eksploatacijom iznosi 3-4000 m, a najdublje bušotine koje je na današnjem tehnološkom nivou bilo moguće izvesti, dolaze do 10-12 km od površine Zemlje), najviše podataka o unutrašnjoj građi Zemlje prikupljeno je proučavanjem brzine prostiranja seizmičkih talasa, zasnovana na činjenici da se brzina kretanja ovih talasa povećava sa gustinom materije kroz koju prolaze. Pri tome se prvenstveno prati kretanje uzdužnih i poprečnih talasa (kroz Zemljinu koru prvi se kreću brzinom od 5 do 8 km/s, a drugi 3 do 5 km/s).

Zemljina kora

Zemljina kora je površinski, čvrst, stenovit omotač koji izgrađuje kontinente i okeanska dna. Njena donja površina označena je Mohorovičićevom seizmičkom granicom, koja se ispod kontinenta nalazi na dubini 30-70 km, a ispod okeanskog dna na dubini 3 - 7 km. Prema tome, kora je nejednake debljine. Prosečna debljina kore je oko 20 km, odnosno oko 0,3% Zemljinog poluprečnika i 0,4% Zemljine mase. Heterogenog je sastava, različitog postanka i starosti. Pošto u njen sastav pretežno ulaze jedinjenja silicijuma i aluminijuma, ova sfera često se označava kao ‚‚SIAL". Na osnovu proučavanja brzine rasprostiranja seizmičkih talasa, utvrđeno je da se kora sastoji od tri sloja različitih gustina: sedimentnog, granitnog i bazaltnog. U granitnom sloju preovlađuju kisele, a u bazaltnom sloju bazične magmatske stene. Zemljina kora ispod kontinenata i okeanskog dna bitno se razlikuje po debljini, sastavu, načinu postanka i starosti. U vezi s tim, izdvojena su dva tipa Zemljine kore:

• kontinentalna;
• okeanska.

Kontinentalna kora

Kontinentalna kora ima veliku debljinu, heterogenog je sastava, pretežno izgrađena od granita, odnosno granitnih stena, a naziva se i SIAL po glavnim elementima silicijumu (Si) i aluminijumu (Al). Prosečne je debljine 35 km, a najviše do 70 km. Gustine je oko 2,7 grama po centimetru kubnom.

Okeanska kora

Okeanska kora izgrađuje čvrstu podlogu okeana. Seizmičkim merenjima pokazalo se da ne varira ni horizontalno ni vertikalno u sastavu, već uglavnom izgrađena od bazičnih magmatskih stena (bazalt i gabro) i u njoj nije zastupljen granitni sloj, a njeni najstariji delovi obrazovani su pre 160 miliona godina. Debljine je 10 do 12 km i gustine oko 3 grama po centimetru kubnom.

Kontinentalni odsek

Kontinentalni odsek se javlja po obodu kontinenata i odraz je naglog smanjivanja debljine Zemljine kore i iščezavanja granitnog sloja, odnosno on označava granicu između dva tipa kore - kontinentalne i okeanske.

Zemljina kora na teritoriji Srbije

Zemljina kora na teritoriji Srbije ima najveću debljinu u predelu Dinarida, a najmanju u Vojvodini. Oko Bora debljina iznosi 32 km, a severno od Novog Sada 23 km.

Moho sloj

Proučavajući podatke o zemljotresu koji se 1909. godine dogodio u dolini Kupe u Hrvatskoj, geofizičar Andrija Mohorovičić, utvrdio je da na dubini od oko 50 km dolazi do naglog porasta brzine seizmičkih talasa, što govori o postojanju izvesnog diskontinuiteta. Ova površina, kasnije je, po Mohorovičiću, nazvana ‚‚Moho" i prihvaćena kao donja površina Zemljine kore.

Osim kao Moho sloj, poznata je i kao Mohorovičićev diskontinuitet i moho površ.

Omotač jezgra

Omotač jezgra je po sastavu najsličniji kamenim meteoritima, kod kojih preovlađuju jedinjenja silicijuma i magnezijuma (‚‚SIMA sfera"). Zahvata prostor ispod Moho sloja, doseže debljinu od oko 2.800 km i može da se podeli na više zona.

• Gornji sloj je u čvrstom stanju, periodotitskog sastava i zajedno sa korom čini zonu koju nazivamo litosferom.

Ispod čvrstog gornjeg omotača nalazi se astenosfera. Ovo je veoma značajna zona, jer se nalazi u plastičnom ili po nekima poluplastičnom stanju, što omogućuje da se u njoj dešavaju plastične deformacije i konvekciona strujanja materije uzrokovana eventualnim toplotnim poremećajima. Smatra se da u astenosferi treba tražiti uzroke vulkanske aktivnosti, zemljotresa i pomeranja kontinenata. Astenosfera je ispod okeanske kore na 80-150 km, a ispod kontinentalne na 150-200 km.

• Donji omotač, mezosfera, je u čvrstom stanju i prostire se 670-2900 km, gde seizmički talasi naglo menjaju brzinu usled promene agregatnog stanja. Ovaj diskontinuitet se naziva Vihert-Gutenbergov i odvaja mezosferu od jezgra.

Zemljino jezgro

Zemljino jezgro pretežno je sastavljeno od mešavine nikla i gvožđa (‚‚NIFE sfera") i ima poluprečnik od približno 3.500 km. Sastoji se iz dva dela: unutrašnjeg, u čvrstom stanju, gustine oko 13 grama po centimetru kubnom, i spoljašnjeg, u rastopljenom stanju, gustine oko 10 grama po centimetru kubnom, na šta ukazuje to da kroz jezgro prolaze samo primarni seizmički talasi. Sekundarni seizmički talasi (koji se od primarnih razlikuju i po tome što ne prolaze kroz tečnu materiju) ne prolaze kroz jezgro što se vidi po zoni senke koja je znatno veća od zone senke primarnih talasa.

Spoljašnje Zemljine sfere

Spoljašnje Zemljine sfere su: atmosfera, hidrosfera, biosfera.

Atmosfera

Struktura atmosfere

Atmosfera je vazdušni omotač Zemlje, odnosno sloj gasova koji okružuju planetu Zemlju i koji zadržava Zemljina gravitacija. Sastoji se od azota (78%), kiseonika (21%), argona (0,9%), ugljen-dioksida (0,03%). Atmosfera štiti život na Zemlji apsorbirajući ultraljubičasto sunčevo zračenje (UV zračenje) i smanjujući temperaturne ekstreme između dana i noći. Atmosferski pritisak je direktna posledica težine vazduha. To znači da se pritisak vazduha razlikuje sa mestom i vremenom jer se količina (i težina) vazduha iznad Zemlje isto tako razlikuju. Prosečni atmosferski pritisak izmeren na morskom nivou iznosi oko 1013 Pa (paskala).

Atmosferu proučava nauka koja se naziva klimatologija i koja se bavi pretežno fizičkim osnovama prosečnih stanja atmosfere, klimom pojedinih krajeva sveta i njenim uticajem na prirodu na Zemlji.

Struktura atmosfere

Atmosfera je složene strukture i može se podeliti na sedam zona:

# Troposfera - prostire se na visini od 0 do 20 km i obuhvata sav reljef na Zemlji. Tu se formiraju vetrovi i izlučuju padavine.

# Stratosfera - prostire se na visini od 20 do 60 km i tu je smeštena ozonosfera (25—27 km).

# Mezosfera - prostire se na visini od 60 do 85 km i tu ostaju tragovi meteora jer je to poslednji sloj gde ima kiseonika.

# Termosfera - prostire se na visini od 85 do 800 km i najtopliji je sloj atmosfere (do 2000 °C), tu su smešteni sateliti.

# Egzosfera - prostire se od 800 do 3000 km, joni kiseonika, vodonika i azota iz ovog sloja odlaze u viši sloj-Zemljinu koronu.

# Zemljina korona - prostire se na visini od 3000 do 20000 km i to je bezvazdušni prostor.

Hidrosfera

Hidrosfera je vodeni omotač Zemlje i obuhvata sve vode na Zemlji, kako površinske tako i podzemne. Voda je najrasprostranjenija supstanca na Zemlji. Oko 1,4 milijarde kubnih kilometara vode u tečnom i čvrstom agregatnom stanju čine okeane, jezera, rijeke sante leda, glečere i podzemne vode. Proučava je nauka koja se naziva hidrologija, a koja se pretežno bavi izučavanjem voda u prirodi, njenim rasprostiranjem na površini i u zemljištu i u procesima koji su s tim povezani.

Biosfera

Biosferu čini živi svet na Zemlji. Biosferu sačinjavaju delovi ostalih Zemljinih sfera koje su naseljene živim bićima. Odlikuje specifičnom strukturom, koja se ogleda u određenom prostornom rasporedu bioma: horizontalnom i vertikalnom. Horizontalan raspored bioma određen je, pre svega, klimatskim uslovima. Idući od ekvatora ka polovima, može se uočiti izvesna pravilnost u rasporedu različitih bioma na obe Zemljine polulopte. Vertikalni raspored ekosistema na kopnu u skladu je sa horizontalnim rasporedom bioma od ekvatora ka polovima. Od podnožja do planinskih vrhova temperatura opada i menja se klima pa se u skladu sa tim smenjuju i ekosistemi. Tako se lišćarske i četinarske šume smenjuju livadama i pašnjacima, a planinske tundre i zona večnog leda nalaze se na vrhovima planina.

Proučava je više nauka od kojih su najbitnije biologija, biogeografija (proučava rasprostranjenost organskog sveta na Zemlji i uslove koji us na to uticali, a to su na prvom mestu, tlo i klima) i paleologija (koja izučava nastanak i razvitak pojedinih komponenata prirodne sredine u davnoj prošlosti).

Литература

• Lj. Gavrilović i D. Gavrilović (2003). Geografija 1. Beograd, ZUNS. ISBN 978-86-17-17882-4. 
• V. Јоvanovic i D. Sreckovic-Batocanin. Osnovi geologije,Zavod za udžbenike - Beograd. 2009. ISBN 978-86-17-15990-8.
• Drollette, Daniel (oktobar 1996). „A Spinning Crystal Ball”. Scientific American. 275 (4): 28—33. 
• Kruglinski, Susan (jun 2007). „Journey to the Center of the Earth”. Discover. Pristupljeno 9. 7. 2016. 
• Lehmann, I (1936). „Inner Earth”. Bur. Cent. Seismol. Int. 14: 3—31. 
• Wegener, Alfred (1966). The origin of continents and oceans. New York: Dover Publications. ISBN 9780486617084. 
• Lodders, Katharina (1998). The planetary scientist's companion. Fegley, Bruce. New York: Oxford University Press. ISBN 1-4237-5983-4. OCLC 65171709. 
• „PDS/PPI Home Page”. pds-ppi.igpp.ucla.edu. Pristupljeno 2021-01-29. 
• „In Depth | Earth”. NASA Solar System Exploration. Arhivirano iz originala 12. 02. 2021. g. Pristupljeno 2021-01-29. 
• Stephen, Marshak (2015). Earth: Portrait of a Planet (5th izd.). New York: W. W. Norton & Company. ISBN 9780393937503. OCLC 897946590. 
• Helffrich, George R.; Wood, Bernard J. (avgust 2001). „The Earth's mantle”. Nature. 412 (6846): 501—507. PMID 11484043. S2CID 4304379. doi:10.1038/35087500. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• McDonough, William F.; Rudnick, Roberta L. (1998-12-31). Hemley, Russell J, ur. „Chapter 4. Mineralogy and composition of the upper mantle”. Ultrahigh Pressure Mineralogy: 139—164. ISBN 9781501509179. doi:10.1515/9781501509179-006. 
• van Mierlo, W. L.; Langenhorst, F.; Frost, D. J.; Rubie, D. C. (maj 2013). „Stagnation of subducting slabs in the transition zone due to slow diffusion in majoritic garnet”. Nature Geoscience. 6 (5): 400—403. Bibcode:2013NatGe...6..400V. doi:10.1038/ngeo1772. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Bercovici, David; Karato, Shun-ichiro (septembar 2003). „Whole-mantle convection and the transition-zone water filter”. Nature (na jeziku: engleski). 425 (6953): 39—44. Bibcode:2003Natur.425...39B. ISSN 0028-0836. PMID 12955133. S2CID 4428456. doi:10.1038/nature01918. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Anderson, Don L.; Bass, Jay D. (mart 1986). „Transition region of the Earth's upper mantle”. Nature. 320 (6060): 321—328. Bibcode:1986Natur.320..321A. S2CID 4236570. doi:10.1038/320321a0. CS1 održavanje: Format datuma (veza)

Spoljašnje veze

• Down To The Earth's Core (HD) na sajtu YouTube
• The Earth's Core on In Our Time at the BBC.