С незапамятных времен люди пытались изображать схемы внутреннего строения Земли. Их интересовали недра Земли как кладовые запасов воды, огня, воздуха, а также, как источник сказочных богатств. Отсюда - стремление проникнуть мыслью в глубины Земли, куда, по выражению Ломоносова,
рукам и оку возбраняет натура (т. е. природа).
Первая схема внутреннего строения Земли
Величайший мыслитель древности греческий философ , живший в IV веке до нашей эры (384-322), учил, что внутри Земли находится «центральный огонь», который вырывается наружу из «огнедышащих гор». Он полагал, что воды океанов, просачиваясь в глубь Земли, заполняют пустоты, потом по трещинам вода снова поднимается вверх, образует ключи и реки, которые впадают в моря и океаны. Так совершается круговорот воды.
Первая схема строения Земли Афанасия Кирхера (по гравюре 1664г.)
С той поры прошло более двух тысяч лет, и только во второй половине XVII века - в 1664 г появилась первая схема внутреннего строения Земли . Ее автором был Афанасий Кирхер . Она была далеко не совершенна, зато вполне благочестива, как это нетрудно заключить, взглянув на рисунок.
Земля изображалась твердым телом, внутри которого огромные пустоты соединялись между собой и поверхностью многочисленными каналами. Центральное ядро заполнялось огнем, а пустоты, что ближе к поверхности,- и огнем, и водой, и воздухом.
Составитель схемы был убежден, что внутри Земли очаги огня согревали ее и производили металлы. Материалом для подземного огня, по его представлениям, служили не только сера и каменный уголь, но также и другие минеральные вещества недр земных. Подземные потоки воды порождали ветры.
Вторая схема внутреннего строения Земли
В первой половине XVIII века появилась вторая схема внутреннего строения Земли . Ее автором был Вудворт . Внутри Земля заполнялась уже не огнем, а водой; вода создавала обширную водяную сферу, а каналы соединяли эту сферу с морями и океанами. Мощная твердая оболочка, состоящая из пластов горных пород, окружала жидкое ядро.
Вторая схема строения Земли Вудворта (по гравюре 1735 г.)
Пласты горных пород
О том, как образуются и располагаются пласты горных пород , впервые указал выдающийся исследователь природы датчанин Николай Стенсен (1638-1687). Ученый долго жил во Флоренции под именем Стено, занимаясь там врачебной практикой.
Горняки давно уже замечали закономерное расположение пластов осадочных пород. Стенсен не только правильно объяснил причину их образования, но и дальнейшие изменения, которым они подвергались.
Эти пласты, по его заключению, осели из воды. Первоначально осадки были мягкими, потом затвердели; сперва пласты залегали горизонтально, затем, под влиянием вулканических процессов, испытали значительные перемещения, чем и объясняется наклон их.
Но то, что было правильным по отношению к осадочным породам, нельзя, конечно, распространять на все прочие породы, слагающие земную кору. Как же они образовались? Из водных ли растворов или из огненных расплавов? Этот вопрос надолго, вплоть до 20-х годов XIX столетия, приковывал к себе внимание ученых.
Спор между нептунистами и плутонистами
Между сторонниками воды - нептунистами (Нептун - древнеримский бог морей) и сторонниками огня - плутонистами (Плутон - древнегреческий бог подземного царства) неоднократно возникали горячие споры.
Наконец, исследователи доказали вулканическое происхождение базальтовых пород, и нептунисты вынуждены были признать себя побежденными.
Базальт
Базальт - весьма распространенная вулканическая порода. Она часто выходит на поверхность земли, а на больших глубинах образует надежный фундамент земной коры . Для этой породы - тяжелой, плотной и твердой, темной окраски - характерно столбчатое сложение в виде пяти-шести-угольных отдельностей.
Базальт - прекрасный строительный материал. Он, кроме того, поддается плавке и применяется для производства базальтового литья. Изделия обладают ценными техническими качествами: тугоплавкостью и кислотоупорностью.
Из базальтового литья делаются высоковольтные изоляторы, химические баки, канализационные трубы и т. п. Базальты встречаются в Армении, на Алтае, в Забайкалье других районах.
Базальт отличается от остальных пород большим удельным весом.
Конечно, значительно труднее определить плотность Земли. А это необходимо знать для того, чтобы правильно понять строение земного шара. Первые и при этом достаточно точные определения плотности Земли были сделаны еще двести лет назад.
Плотность принималась в среднем из многих определений равной 5,51 г/см 3 .
Сейсмология
Значительную ясность в представления о внесла наука сейсмология , изучающая природу землетрясений (от древнегреческих слов: «сейсмос» - землетрясение и «логос» - наука).
В этом направлении предстоит еще большая работа. По образному выражению крупнейшего сейсмолога, академика Б. Б. Голицына (1861 -1916),
всякие землетрясения можно уподобить фонарю, который зажигается на короткое время и, освещая нам внутренности Земли, позволяет тем самым рассмотреть то, что там происходит.
С помощью очень чувствительных самопишущих приборов сейсмографов (от уже знакомого нам слова «сейсмос» и «графо» - пишу) выяснилось, что скорость распространения волн землетрясения через земной шар не одинакова: она зависит от плотности веществ, через которые распространяются волны.
Через толщу песчаника, например, они проходят в два с лишним раза медленнее, чем через гранит. Это позволило сделать важные заключения о строении Земли.
Земной шар , по современным научным воззрениям, можно представить в виде трех вложенных друг в друга шаров. Есть такая детская игрушка: цветной деревянный шар, состоящий из двух половинок. Если его раскрыть, внутри оказывается другой цветной шар, в нем - шар еще меньше и так далее.
- Первый наружный шар в нашем примере - земная кора .
- Второй - оболочка Земли, или мантия.
- Третий - внутреннее ядро .
Современная схема внутреннего строения Земли
Толщина стенок у этих «шаров» различна: у наружного - самая тонкая. Тут надо отметить, что земная кора не представляет собой однородного слоя одинаковой толщины. В частности, под территорией Евразии она изменяется в пределах 25-86 километров.
Как определяют сейсмические станции, т. е. станции, изучающие землетрясения, толщина земной коры по линии Владивосток - Иркутск- 23,6 км; между Питером и Свердловском- 31,3 км; Тбилиси и Баку - 42,5 км; Ереваном и Грозным - 50,2 км; Самаркандом и Чимкентом - 86,5 км.
Толщина оболочки Земли, наоборот, весьма внушительна - около 2900 км (в зависимости от толщины земной коры). Оболочка ядра несколько тоньше - 2200 км. Самое же внутреннее ядро имеет радиус в 1200 км. Напомним, что экваториальный радиус Земли - 6378,2 км, а полярный - 6356,9 км.
Вещество Земли на больших глубинах
Что же происходит с веществом Земли
, составляющим земной шар, на больших глубинах
?
Общеизвестно, что с глубиной температура увеличивается. В каменноугольных шахтах Англии и в серебряных рудниках Мексики она настолько высока, что невозможно работать, несмотря на всякие технические приспособления: на глубине одного километра - свыше 30° жары!
Число метров, на которое нужно спуститься в глубь Земли, чтобы температура повысилась на 1°, называется геотермической ступенью . В переводе на русский язык - «степень нагревания Земли». (Слово «геотермический» сложено из двух греческих слов: «ге» - земля, а «терме» - жар. что сходно со словом «термометр».)
Величина геотермической ступени выражается в метрах и бывает различна (в пределах между 20-46). В среднем ее принимают в 33 метра. Для Москвы по данным, глубокого бурения геотермический градиент равен 39,3 метра.
Самая глубокая буровая скважины пока не превышает 12000 метров . На глубине свыше 2200 метров в некоторых скважинах уже появляется перегретый пар. Он с успехом используется в промышленности.
Однако, чтобы сделать отсюда правильные выводы, необходимо учесть еще и воздействие давления, которое тоже непрерывно повышается по мере приближения к центру Земли.
На глубине в 1 километр давление под материками достигает 270 атмосфер (под дном океана на той же глубине - 100 атмосфер) , на глубине 5 км - 1350 атмосфер, 50 км - 13 500 атмосфер и т. д. В центральных частях нашей планеты давление превышает 3 миллиона атмосфер!
Естественно, что с глубиной будет изменяться и температура плавления. Если, допустим, базальт плавится в заводских печах при 1155°, то на глубине 100 километров он начнет плавиться только при 1400°.
По предположениям ученых температура на глубине 100 километров равна 1500° и затем, медленно нарастая, только в самых центральных частях планеты достигает 2000-3000°.
Как показывают лабораторные опыты, под влиянием возраcтаюшего давления твердые тела - не только известняк или мрамор но и гранит - приобретают пластичность и обнаруживают все признаки текучести.
Такое состояние вещества характерно для второго шара нашей схемы - оболочки Земли. Очаги расплавленной массы (магма), непосредственно связанные с вулканами, имеют ограниченные размеры.
Ядро Земли
Вещество оболочки ядра Земли вязкое, а в самом ядре, в связи огромным давлением и высокой температурой, оно находится в особом физическом состоянии. Его новые свойства сходны в отношении твердости со свойствами жидких тел, а в отношении электропроводности - со свойствами металлов.
В больших глубинах Земли вещество переходит, как говорят ученые, в металлическую фазу, которую не возможно пока создать в лабораторных условиях.
Химический состав элементов земного шара
Гениальный русский химик Д. И. Менделеев (1834-1907) доказал, что химические элементы представляют стройную систему. Их качества находятся между собой в закономерных отношениях и представляют последовательные ступени единой материи, из которой построен земной шар.
- По химическому составу земную кору в основном образуют только девять элементов из более ста нам известных. Среди них прежде всего кислород, кремний и алюминий , затем, в меньшем количестве, железо, кальций, натрий, магний, калий и водород . На долю остальных приходится только два процента от общего веса всех перечисленных элементов. Земную кору в зависимости от ее химического состава называли сиаль. Это слово указывало на то, что в земной коре после кислорода преобладает кремний (по-латыни - «силициум», отсюда первый слог - «си») и алюминий (второй слог - «ал», вместе - «сиаль»).
- В подкорковой оболочке заметно увеличение магния. Поэтому ее и называют сима . Первый слог - «си» от силиция - кремния , а второй - «ма» от магния .
- Центральная часть земного шара полагали в основном образована из никелистого железа , отсюда ее название - нифе . Первый слог - «ни» указывает на присутствие никеля, а «фе» - железа (по-латыни «феррум»).
Плотность земной коры в среднем равна 2,6 г/см 3 . С глубиной наблюдается постепенное нарастание плотности. В центральных частях ядра она превышает 12г/см 3 , причем отмечаются резкие скачки, особенно на границе оболочки ядра и в самом внутреннем ядре.
Большие труды 0 строении Земли, ее составе и процессах распространения химических элементов в природе оставили нам выдающиеся советские ученые - академик В. И. Вернадский (1863-1945) и его ученик академик А. Е. Ферсман (1883- 1945)-талантливый популяризатор, автор увлекательных книг - «Занимательная минералогия» и «Занимательная геохимия».
Химический анализ метеоритов
Правильность наших представлений о составе внутренних частей Земли подтверждается также химическим анализом метеоритов . В одних метеоритах преобладает железо - они так и называются железными метеоритами , в других - те элементы, которые встречаются в горных породах земной коры, почему они и называются каменными метеоритами .
Каменные метеориты представляют обломки наружных оболочек распавшихся небесных тел, а железные - обломки их внутренних частей. Хотя по внешним признакам каменные метеориты и не похожи на наши горные породы, однако по химическому составу близки к базальтам. Химический анализ железных метеоритов подтверждает наши предположения о природе центрального ядра Земли.
Атмосфера Земли
Наши представления о строении Земли будут далеко не полными, если мы ограничимся только ее недрами: Земля окружена прежде всего воздушной оболочкой - атмосферой (от греческих слов: «атмос»- воздух и «сфайра» - шар).
Та атмосфера, которой была окружена новорожденная планета, содержала в парообразном состоянии воду будущих океанов Земли. Давление этой первичной атмосферы было поэтому выше современного.
По мере охлаждения атмосферы потоки перегретой воды изливались на Землю, давление становилось ниже. Горячие воды создали первичный океан - водную оболочку Земли, иначе гидросферу (от греческого «гидор» - вода), (подробнее: ). Водная оболочка, покрывая большую часть поверхности земного шара (около 71%), образует единый мировой океан.
Исследование глубин океана показало, что очертания его дна меняются. Те данные, которыми мы располагаем в настоящее время о морских глубинах, не могут быть отнесены к первичному океану, так как древнейшие отложения - в большинстве мелководные. Следовательно, в древнейшие эпохи развития нашей планеты преобладали мелкие водоемы, сейчас же мы наблюдаем обратное соотношение.
Планета Земля хранит огромное количество тайн, особое место среди которых занимает загадка о ее внутреннем строении. Самые глубокие шахты, которые сумел создать человек, достигают в длину всего нескольких километров. Несмотря на то что проникнуть внутрь нашей планеты невозможно, ученые сумели составить приблизительную картину ее внутреннего строения.
Что происходит внутри нашей планеты?
Все то, что находится в центре Земли, должно быть в расплавленном и жидком состоянии. Однако в действительности этого не происходит, ведь на каждый 1 см 3 мантии с поверхности земной коры оказывается давление величиной в 13 тонн. Приблизительно таков вес КАМАЗа, груженного асфальтом. Ученые предполагают, что по этой причине мантия и ядро могут находиться в твердом состоянии.
Если бы нашу планету можно было разрезать на две половины, то слои, что находятся в центре Земли, были бы видны нам как несколько круговых слоев. Первый из них - это земная кора. Ее толщина составляет приблизительно от 20 до 50 км. Тип земной коры, называемый континентальным, состоит из гранита. В некоторых местах - например, таких, как Большой Каньон - вода смыла верхний слой земной коры, и гранитный слой стал доступен изучению и наблюдению. На дне океанов также расположена земная кора, однако ее толщина значительно меньше - всего лишь порядка 4,5 км. Состоит она не из гранита, а из базальта.
Мантия - слой, следующий за корой Земли
Если двигаться к центру нашей планеты, то за земной корой будет следовать мантия. Исследователи называют этот слой «наиболее мощным». Толщина мантии достигает 3000 км. Если бы сквозь мантию можно было прорыть туннель, то для того, чтобы проехать из одного его конца в другой на машине со скоростью 80 км./ час, понадобилось бы 36 часов. Однако на самом деле такое путешествие невозможно. Ведь мантия земли является местом, где господствуют огромные температуры и громадное давление. Предположительно, она состоит из свинца, магния и железа, а температура этого слоя достигает 2 тыс. о С. Никто и никогда в действительности не видел мантию - ведь даже эта гигантская температура, по мнению исследователей, увеличивается на 1 о С с продвижением вглубь на каждые 30 метров. Мантия получает большое количество тепла и от ядра, которое имеет даже более высокую температуру.
Ученые на протяжении всей истории развития геологии задавались вопросом о том, что находится в центре земли. Однако до сих пор знания об этой части нашей планеты нельзя назвать исчерпывающими. Достоверно известно, что верхние слои мантии состоят из скальной породы, которая носит название перидотит. В свою очередь, перидотит состоит из множества минералов - оливин, пироксен, а также известный всем ювелирам гранат, использующийся для изготовления украшений.
Центр планеты
Наконец, в самом центре Земли находится ядро. Оно расположено непосредственно под мантией. Его диаметр составляет приблизительно 6400 км. На первый взгляд, изолированное от тепла и солнца ядро Земли должно обладать очень низкой температурой. Однако эта область как раз является местом немыслимого жара. Здесь температура составляет от 2200 до 3300 o С. Ядро Земли - это жидкий, расплавленный металл с примесью серы и кислорода. Эта часть нашей планеты обладает огромной плотностью, ведь она наиболее стиснута всей массой верхних слоев.
Почему металлы, что находятся в центре Земли, имеют такую высокую температуру? Считается, что тепло сохраняется в ядре нашей планеты уже 4,6 млрд лет, с тех пор, как она была образована. Однако большая часть тепла, по мнению геологов, является результатом процессов радиоактивного распада внутри Земли.
Как исследуется структура Земли?
Как же ученым удалось обнаружить все то, что находится в центре Земли, составить представление о ее внутренней структуре? Ведь в действительности ни один прибор не может добраться до центра нашей планеты. Прежде всего, сделать выводы о внутреннем строении нашей планеты стало возможным благодаря изучению вулканических извержений. Из недр Земли во время извержений вырывается горячий газ, расплавленные металлы. Таким образом, ученые смогли понять, что находится в центре земли. Загадка о строении нашей планеты также была разгадана при помощи изучения сейсмической активности.
Изучение сейсмической активности
На глубине порядка 3 тыс. км. сейсмические волны двигаются не так, как на поверхности планеты. Одни могут резко менять направление своего движения, другие - внезапно исчезать. Наталкиваясь на различные по своей твердости образования, сейсмические волны меняют свой характер. При помощи чувствительной аппаратуры ученым удалось воссоздать предполагаемое внутреннее строение нашей планеты. Такие исследования стали возможными только благодаря научному прогрессу, развитию технологий. Когда-то давно человечество было склонно считать, что Земля находится в центре Вселенной, а также является плоской. Однако эти наивные предположения были давно опровергнуты. Сегодня человечество обладает всеми возможностями дальнейшего исследования нашей загадочной планеты, в том числе и ее внутреннего строения.
Любой любознательный человек, решивший выяснить, что находится в центре Земли, будет расстроен. Ибо о том, что скрывает нутро нашей планеты, не ведает даже академическая наука. Версий насчет строения Земли — сколько угодно, а вот фактов, их подтверждающих, — увы, нет. Налицо разброд и шатания.
А потому некоторые ученые мужи даже склонны верить, будто наша планета внутри полая и обитаемая! Рассказать, как все обстоит на самом деле, согласился известный путешественник, геолог, руководитель экспедиции «Российский биоген» Александр Борисович ГУРВИЦ .
— Александр Борисович, так что же все-таки находится у нас под ногами?
— Парадокс, но ответить на этот вопрос не может никто из ныне живущих людей. Между тем проникнуть в истинную картину строения нашей планеты крайне важно. Ведь разгадка позволит ученым понять законы природных явлений, протекающих в глубинах Земли. А знание этих законов даст возможность заблаговременно прогнозировать природные катастрофы, потому как смерчи, землетрясения и цунами — это всего лишь эхо глубинных процессов планеты.
За последние 25 лет разгул стихии в том или ином виде затронул добрую половину жителей земного шара. Число погибших от природно-технических катастроф ежегодно увеличивается на 4,5%, пострадавших — на 8,5%, а экономических потерь — на 11%.
Сложность прогнозирования катастроф заключается в том, что все попытки проникнуть в глубь Земли не увенчались успехом: бурение прекратилось на глубине 3 км, дальнейшее продвижение стало невозможно из-за выбросов рудного газа. Метод глубокого бурения позволил проникнуть в недра Земли на 12,3 км, при том, что до предполагаемого центра оставалось еще целых 6300 км.
— А что помешало пробурить скважину до центра Земли?
— Попытки проникнуть под мантию Земли предпринимались, и не раз. Первые две сверхглубокие скважины были пробурены в штате Луизиана в Северной Америке. Прагматично опасаясь возможных нештатных ситуаций, руководители проекта оборудовали скважину обсадными трубами метрового диаметра, уходящими на глубину 1 км. А рядом с буровой возвели специальный бетонозавод, который в случае аварии подавал бы быстротвердеющий раствор в обсадную трубу.
До глубины в 9 км проходка скважины шла как обычно. Но дальше возникли проблемы: начали появляться признаки внутреннего давления, а буровой раствор «загазил» сероводородом. Бурильщики начали шутить, что они добрались до преисподней. И тут, будто в подтверждение их слов, с глубины 9,6 км из скважины повалила расплавленная сера. Проходчики начали терять сознание. К счастью, сработала автоматическая защита. Аварийные затворы закрылись. А бетонный завод обеспечил подачу спецраствора в обсадную трубу — скважину удалось закрыть.
— А наши ученые пробовали добраться до преисподней?
— Все эти эксперименты проходили в прошлом веке, и, разумеется, СССР не мог не ответить на вызов. Но и отечественных бурильщиков постигла та же печальная участь. Во время бурения скважины «Кумжа-9» на реке Печора в Архангельской области, несмотря на благоприятный прогноз геофизиков, с 7-километровой глубины из устья скважины неожиданно ударил мощный фонтан из газа, нефти и бурового раствора. Да так сильно, что бур просто влетел в зону аномально высокого пластового давления.
Трубы от буровой установки разлетелись в разные стороны. Начался пожар — вспыхнул факел высотой 150 метров. Приблизиться к скважине было невозможно. В результате факел удалось погасить лишь с помощью подземных ядерных взрывов. После тушения пожара на месте буровой появилась 76-метровая скала: это застыл и под воздействием огня превратился в керамику глинистый буровой раствор. Жаль, потом этот памятник снесли.
«Кумжа-9»
Из грифонов скважины №9 до сих пор сочатся нефтепродукты.
— Неужели никому так и не удалось проникнуть в недра Земли глубже, чем на 7-8 километров?
— Ну почему же? Самым поучительным для геологов, геофизиков и даже биологов стал пример сверхглубокой скважины на Кольском полуострове в районе поселка Никель. На так называемой СГС-3 был установлен непревзойденный до сих пор мировой рекорд бурения на глубину 12,3 км. Место для шахты выбирал специальный институт геофизики, а на самой СГС-3 в советские годы трудилось 520 человек. (Сегодня их осталось около 50.)
По предварительным данным, проходчики должны были поднимать на поверхность образцы, состоящие из базальта, и чем глубже, тем плотнее должен был быть минерал.
С учетом метеоусловий Заполярья над буровой вышкой соорудили закрытый чехол в виде колокольни высотой 102 метра. Все рабочие зоны буровой были автоматизированы и механизированы самым наилучшим образом, причем между всеми подразделениями была установлена телефонная и радиосвязь. А «колокольню» снабдили микрофонами.
До 7 км бурение шло в обычном режиме. Единственным «но» стало повышение температуры. Сюрпризы начались на глубине 7,5 км. Температура в забое, там, где бур непосредственно соприкасался с базальтом, возросла до 100 градусов, а плотность образцов, поднятых на поверхность, снизилась на 20%. Это совершенно определенно говорило о приближении к пустотам. Проанализировав образцы, геохимики обнаружили в них водород и гелий, а биологи — неизвестные бактерии. Поскольку бактерии были мертвы, их назвали аэрофобными, то есть боящимися воздуха.
Вдруг бур заклинило намертво. Тут же приступили к проходке второго ствола. И на глубине 8 км температура поднялась уже до 120 градусов. Базальт стал пористым, количество бактерий возросло и... снова авария. Но остановить бурение никто не решился, ведь речь шла о престиже государства. Вместо обычных стальных труб взялись использовать новые, изготовленные из высокопрочной стали, бур сделали из молибдена, зерна алмаза заменили на искусственный материал эльбор, который превосходил алмаз по огнеупорности, прочности и твердости.
Наконец седьмой по счету ствол скважины достиг глубины 12 240 метров.
И тут случилось необъяснимое. Ночью, когда рядом находились только дежурный инженер, механик и электрик, бур снова заклинило. Станок замолчал, и наступившую тишину нарушил странный шум из скважины. Что-то очень быстро поднималось по стволу из глубин Земли на поверхность.
Неожиданно раздался легкий хлопок, и из обсадной трубы вылетело... нечто. Каждый из трех свидетелей этого события увидел что-то свое: тень, кошку и летучую мышь. При этом непонятное существо громко ругалось матом, поднялось по спирали до верха буровой колокольни, а затем, спланировав обратно вниз, юркнуло в скважину.
— Может, людям просто что-то пригрезилось из-за переутомления?
— Все можно было бы списать на галлюцинации, если бы не микрофоны, записавшие происшествие от начала до конца. Об этом неординарном событии сообщили по радио «Маяк», а в газете «Труд» появилась небольшая заметка, описывающая инцидент. И заметьте, все это происходило в СССР в 1980-е годы! Кстати, все желающие могут прослушать эту «запись преисподней» — она выложена на специальном англоязычном сайте в Интернете.
— К сожалению... ничего. Бригада проходчиков была расформирована, а все регистрационные записи отправлены в Гохран. До 1992 года на СГС-3 еще пытались продолжать бурение, но пройти дальше отметки 12 262 м. так и не удалось.
— Но почему всех исследователей земных глубин преследуют неудачи, где кроется корень зла?
— Во всех случаях сверхглубокого бурения проходчики действовали грамотно и профессионально. Ошибка крылась в изначально спорной гипотезе об устройстве земных недр. Ведь, по сути, научно-инструментальное изучение строения Земли началось лишь в начале XX века — с развитием науки сейсмологии и с изобретением сейсмографа, фиксирующего колебания земной поверхности.
Американские ученые Г. Ф. Рид и X. Рейд поспешили применить это новое слово техники на практике. И в результате долгих наблюдений и многочисленных опытов пришли к выводу, что на поверхности Земли залегают легкие породы, а в глубине — тяжелые.
— Выглядит логично.
— Да, такая научная трактовка строения верхних слоев земного шара очень понравилась геологам, минерологам и петрографам. И тот факт, что образцы горных пород доставлялись в лаборатории Рейда из шахт глубиной всего 300 метров, никого не смутил. Глубже тогда все равно никто не заглядывал.
— Неужели все согласились с утверждением американцев и никто из ученых даже не попытался оспорить его?
— Такие ученые, разумеется, были. Один из них — всемирно известный академик Владимир Обручев. Он разработал теорию полой Земли. Но к тому моменту концепция Рейда — Рида намертво утвердилась в геологии. Так что Обручев смог рассказать о гипотезе лишь на страницах своего романа «Плутония», очень, кстати, популярного в СССР. Так вот, согласно Обручеву, Земля — это не однородное тело, а полый шар, внутри которого в невесомости плавает карлик — маленькое солнце, по плотности превосходящее базальт в сотни тысяч раз!
— Да, но из школьного курса географии мы все знаем, что ядро Земли состоит из железа и никеля, создающих вокруг планеты магнитное поле...
— Да, этому и сегодня учат в школе. Однако в вузах профессора добавляют, что в ядре происходят еще и ядерные реакции, которые по идее должны разрушать магнитное поле. Получается, Земля — остывающий и успокаивающийся шар, а периодически происходящие извержения вулканов и землетрясения — это последние конвульсии планеты.
— Значит, Обручев ошибался?
— Как раз наоборот. Он был близок к разгадке тайны ядра Земли, как никто другой! Впрочем, надо признать, что теория полой Земли не нова. В XVII веке ее уже озвучивал Эдмунд Галлей, утверждавший, что наша планета представляет собой три вложенные одна в другую сферы, которые вполне могут быть заселены. А в XVIII столетии величайший математик всех времен и народов Леонард Эйлер, решая уравнения небесной механики, вычислил, что Земля — полая.
— А какая версия кажется вам наиболее интересной?
— До получения результатов, проверенных опытным путем, говорить о чем-то определенно нельзя. Но, с другой стороны, сегодня уже ясно, что современные фундаментальные теории вызывают больше вопросов, чем ответов. И все же наиболее привлекательной выглядит теория немецкого физика и геолога Петра Поля, много лет пытавшегося создать единую теорию зарождения и развития Земли.
Его версия выглядит так. Изначально существовала некая энергоинформационная сфера. Вокруг нее сформировался каркас, на котором впоследствии произошел синтез материи, появилась магма, и планета обрела тело. Дальнейшее развитие Земли шло по принципу многослойного пирога. Сначала образуются атмосфера и земная кора, разделенные пустотой. Далее следует внутренняя мантия, за ней внешняя, потом снова земная кора, где мы с вами живем, и снова атмосфера.
Самое занимательное, что на внутренних слоях вполне могут находиться горы, реки, леса, залежи полезных ископаемых. А самих этих слоев может быть несколько. Так что легенды о гномах, ушедших под землю, вполне могут оказаться реальностью. Кстати, версия Поля очень органично вбирает в себя множество теорий строения планеты — как западных, так и отечественных. Поль даже предложил идеальные места для бурения входов во внутренние слои Земли. По его мнению, они находятся в районе Северного полюса, где слой магмы или очень мал, или отсутствует вообще.
— И все же каков на сегодня вердикт ученых: что Земля таит внутри себя?
— Не так давно — в 1990-х годах — в физике появилось новое направление — эфиродинамика, рассматривающая эфир как следующий после элементарных частиц уровень организации материи. Эфир, как известно, был «отменен» физиками-теоретиками в начале XX века — и напрасно. Потому как с точки зрения новой науки эфир — это реальный газ, который можно и нужно изучать, и многое таким образом удастся объяснить.
Согласно последним разработкам в эфиродинамике, наша планета находится в постоянном энергоинформационном обмене со Вселенной. Уже доказано, что к Земле со всех концов космоса летит свет от звезд, который преобразуется солнечными батареями в электрическую энергию. Вместе с ним к нашей планете идет поток протонов, или протонный газ, который ученые называют эфирным ветром. По разломам в земной коре, по трещинам в литосфере он проникает в чрево Земли, и она... растет!
Ее вес, по некоторым данным, увеличивается на 500 тонн каждую секунду. Разумеется, за счет этого растет и расстояние между материками. Доказано, что каждый год Америка уплывает от Европы на два сантиметра. Поэтому поклонники эфиродинамики убеждены, что Земля внутри наполнена плотным эфиром и пустотела.
А вот ближе к поверхности из плотного эфира формируется плазма — осколки атомов, образующие плазмосферу, та, в свою очередь, создает минералы, плавающие в магме или мантии. Ну а дальше — в полном соответствии со школьной программой — идут плиты литосферы, на которых мы с вами и живем.
Беседовал Дмитрий СОКОЛОВ
Уже в детском возрасте я из-за своей любознательности задумывался что же у нас там, под ногами. Вот и я узнал о том, что там в глубине Земли, когда по телевизору показали научную программу о строении нашего «голубого шарика». Эта информация тогда шокировала и поразила меня. Мое детское сознание не было готово тогда узнать такую правду. В следующую неделю каждый, начиная от мамы с папой и заканчивая незнакомой тетей на улице, должны были выслушать нотацию о «внутреннем строении Земли». И теперь я попробую шокировать вас, вдруг и вы удивитесь чему ни будь.
Как выглядит "сердце" Земли
Хоть мы и живем в эру большого технологического прогресса и ученые все больше стремятся к звездам, они так до сих пор до конца не изучили нашу родную планету. То, что в «сердце» нашей планеты, всё еще с полной достоверностью не известно. Ну, раз не всё, то что-то же должно быть известно? Не первый век же тут живем. Да, известно и причем довольно многое. Современным ученым с помощью различных расчетов и приборов удалось выяснить, что же у нас под ногами:
- Ядро. Это, можно сказать, сердце Земли. И расположено оно в самом центре – на глубине от 3000 до 6000 километров. Ядро можно условно разделить еще на 2 слоя: внутреннее твердое ядро с гигантской температурой около 5000 градусов и внешнее ядро – вращающиеся потоки никеля и железа, образующие магнитное моле Земли.
- Мантия. Это самая большая часть нашей Земли. Она занимает 80% от всего объема. По большей части она твердая, но находится в постоянном движении. Чем ближе мантия к ядру, тем она жиже. А ближе к земной коре она образует твердые литосферные плиты.
- Земная кора. Самый верхний и самый тонкий слой, толщиной от нескольких километров до нескольких десятков. По сути, это то, по чему мы с вами ходим.
Важность знания о строении Земли
Знать о том, какие слои имеет Земля и из чего они состоят, довольно важно для ученых разных областей.
Сейсмологам нужно для определения и места возможных землетрясений и извержений. Геологам – для нахождения залежей полезных ископаемых и пригодных для строительства мест. Да и просто из любознательности, человека ведь всегда интересует неизведанное.
(урок "Строение земного шара", 6 класс)
Урок географии в 6 классе «Строение земного шара»
Цель урока: формирование представлений о внутреннем строении Земного шара: ядре, мантии, земной коре, литосфере, о способах изучения земных недр.
Задачи:
Образовательные: ознакомить детей с внутренними слоями: земная кора, мантия, ядро; установить сходства и различия в материковой и океанической земной коре; дать понятия: литосфера; дать представление об изучении земной коры.
Развивающие: формировать умения применять полученные знания при решении практических задач, выделять главное из увиденного и услышанного, заполнять таблицы, кластеры-схемы.
Воспитательные:
Воспитывать у учащихся умение работать в малых группах (парах), умения выслушивать ответы одноклассников, анализировать и оценивать их. Формирование у учащихся самостоятельного, ответственного мышления. Воспитание позитивного отношения к ответам одноклассников.
Формы организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная, парная.
Методы обучения: наглядно - иллюстративный, объяснительно иллюстративный, частично - поисковый, практическая работа.
Приемы: Анализ, синтез, умозаключение, обобщение, визуальная формы организации материала.
Оборудование: экран, ноутбук, презентация, карточки с таблицей «Внутреннее строение Земли»
Тип урока: урок изучения нового материала
Ход урока
I. Организационный момент. Рефлексия (1 мин.)
Здравствуйте, ребята. Сегодня к нам пришли гости посмотреть, как у нас проходит урок, как вы занимаетесь. Давайте поздороваемся с ними.
II. Сообщение новой темы. Постановка целей (5 мин.).
Итак, мы с вами переходим к изучению 3 раздела под названием …
А это мы узнаем, выполнив тест «Географическая карта». Вспомним материал прошлого раздела.
Выполняют задание в маршрутном листе, заполняют таблицу, выбирая буквы с правильными ответами. Слайд 2.
Взаимопроверка ответов. Оценивание.
При правильном выборе ответов у вас получится тема следующего раздела. ГИДРОСФЕРА
1. На плане местности указан именованный масштаб «в 1 см - 6 м». Какой численный масштаб ему соответствует?
А) 1:6 В) 1:6000
Б) 1:60 Г) 1:600
2. Условная линия на географической карте, разделяющая Землю на Северное и Южное полушарие, называется:
В) Северным тропиком К) нулевым меридианом
Б) Южным тропиком И) экватором
3. Длина окружности Земли по экватору:
А) 4400 км И) 400000 км
Д) 40000 км Г) 40040 км
4. Географическая долгота бывает:
М) северной и южной О) южной и восточной
Б) северной и западной Р) западной и восточной
5. От экватора отсчитывается:
С) западная и восточная долгота
Т) северная и южная долгота
В) западная и восточная широта
О) северная и южная широта
6. Методом качественного фона на карте можно изобразить:
С) глубину океана Д) реки
В) города И) месторождения полезных ископаемых
7. Азимут направления на северо-восток составляет:
У) 0° Ф) 45°
П) 90° Г) 295°
8. Превышение одной точки земной поверхности над другой называется:
А) рельефом М) абсолютной высотой
Л) изогипсой Е) относительной высотой
9. Изогипсы - это линии равных:
А) глубин Ж) температур
Р) высот У) скоростей
10. Чем гуще расположены на карте изогипсы, тем склон:
П) выше К) длиннее
А) круче У) ровнее
0-1 ошибки - «5»
2-3 ошибки - «4»
4-5 ошибки - «3» Слайд 3
А что такое глобус?
Сегодня мы с вами это узнаем и разберемся, какое строение имеет наша Земля внутри.. Итак, какая же тема урока у нас сегодня? (предлагают варианты тем урока) .
Тема урока - «СТРОЕНИЕ ЗЕМНОГО ШАРА». Слайд 4
Запись темы урока и даты в тетрадь.
Исходя из темы сформулируйте цель урока.
Просмотрев текст в учебнике разбейте его на части.
Итак, изучать данную тему мы будем по следующему плану:
1) Внутреннее строение Земли;
2) Изучение недр Земли;
3) Литосфера.
III. Изучение нового материала (22 мин)
1) Строение земного шара
Сейчас мы с вами прочитаем по ролям рассказ «Конфета Земля» (распределение ролей) Слайд 5
Вася : Коля, Коля! - вбежал в комнату Вася, - мне такая идея в голову пришла!
Коля : Какая, Вась?
Вася : Земля ведь как шар, да? - уточнил Вася.
Коля : Ну да...
Вася : Значит, если мы будем копать Землю насквозь, то окажемся в другом месте, так?
Коля : Точно! - обрадовался Коля, - Пойдём скорее к бабушке, спросим, где у нас лопата лежит.
Вася : Побежали!
Коля : Баааааабушка!
Бабушка : Что, Коленька?
Коля : Бабушка, где у нас лопата лежит?
Бабушка : В сарае, Коленька. А зачем вам лопата? - ответила бабушка.
Коля : Мы хотим Землю прорыть, авось куда-нибудь да попадём, - радостно сказал Коля.
Бабушка улыбнулась и спросила:
Бабушка : Вы хотя бы знаете, как она устроена?
Вася : А чего там знать, - ответил Вася, - земля землёй - что может быть проще!
Бабушка : А нет. Не всё так просто - ответила бабушка.
Коля : А как? Бабушка, расскажи, пожалуйста. Ну, пожаааалуйста! - начал упрашивать бабушку Коля.
Бабушка : Ну ладно, ладно - согласилась бабушка, и начала свой рассказ.
Бабушка : Земля похожа на конфету: в центре орешек - ядро, потом идёт сливочная начинка - это мантия, а сверху шоколадная глазурь - это земная кора. Расстояние только отсюда до центра ядра больше 6 000 км, а вы хотите насквозь, - усмехнулась бабушка.
Коля : Значит, всё отменяется, - расстроился Коля...
Вася : Дааа, хорошо бы такую конфету, - мечтательно сказал Вася.
- Подведение итогов рассказа
Работа с рисунком «С чем можно сравнить Землю» Слайд 6.
Сравнивать планету можно с яйцом, персиком, вишней, арбузом? В чем сходство?
Скорлупа, кожица - земная кора; белок, мякоть - мантия; ядрышко, белок - ядро. Земля имеет послойное строение.
Работа с учебником. Заполнение таблицы. Парная работа (письменно). Слайд 7
Используя материал учебника (стр.57 §9), заполнить в таблице «Внутреннее строение Земли» пропуски (ячейки). Парная работа (взаимопроверка). Выставление оценок в оценочный лист.
Внутреннее строение Земли
| Название оболочки | Размер (толщина) | состояние | Температура |
|
| Земная кора | Разная: увеличивается на 3°С на каждые 100 м.(начиная с глубина 20-30м) |
|||
| 2,9 тыс. км | нижняя - твердая средняя-полужидкая верхняя - твердая | |||
| 3,5 тыс. км | твердое, из железа (внешнее жидкое, внутреннее -твердое) |
Слайд 8.
Самооценивание. Выставление отметки в оценочный лист
Физминутка
Слова, расклеенные по классу: + 6000°С, ядро,+3°С, мантия, земная кора, 5-10 км., материковая
1) Какова температура ядра?
2) На сколько градусов увеличивается температура земной коры на каждые 100 м?
3) Оболочка Земли, состоящая главным образом из железа.
4) Мощность этого слоя Земли составляет 2900 км.
5) Верхний слой Земли?.
6) Какая земная кора состоит из 3 слоев?
7) Какова мощность океанической земной коры?
2) Изучение недр Земли.
Слайд 9
Геологические методы - основанные на изучении обнажений горных пород, разрезов шахт и рудников, буровых скважин, дают возможность судить о строении приповерхностной части земной коры. Самая глубокая в мире скважина на Кольском полуострове, уже достигла глубины более 12 км при проектной глубине до 15 км. В вулканических областях по продуктам извержения вулканов можно судить о составе вещества на глубинах 50-100 км.
В целом же глубинное внутреннее строение Земли изучается главным образом геофизическими методами . Одним из важнейших методов является сейсмический (греч. «сейсмос» - трясение) метод, основанный на изучении естественных землетрясений и «искусственных землетрясений», вызываемых взрывами или ударными вибрационными воздействиями на земную кору.
Просмотр видеофрагмента «Изучение недр Земли» Слайд-видео 10
3) Литосфера
Ребята, а что такое литосфера? Найдите в тексте на стр. 60 определение слову «Литосфера» и выпишите в тетрадь.
Литосфера: «литос» - камень, «сфера» - шар. Это твердая, каменная оболочка Земли, состоящая из земной коры и верхней части мантии.
Запись определения в тетрадь
IV. Закрепление (7 мин).
1) «Найди соответствия»
Самооценка: 0 ошибок - «5», 1 ошибка - «4», 2 ошибки - «3»
2) Заполни пропуски
В центре Земли находится ядро, радиус которого примерно равен 3,5 тыс. км, а температуры соответствуют 6000°С. Наибольшей по объёму внутренней оболочкой является мантия, температура которой 2000 °С. В её верхней части выделяется твердый слой, который вместе с земной корой образует твёрдую оболочку земли — литосферу. Земная кора подразделяется на два основных типа: материковая и океаническая. Под материками земная кора толще, чем под океанами и имеет 3 слоя.
Проверяем, зачитывая ответы поочередно
Самооценка: 0-1 ошибка - «5», 2-3 ошибки - «4», 4- 5 ошибок - «3»
2) Кластер Слайд 11.
Ключевая фраза - Строение земного шара
Групповая работа.
V. Заключительная часть (5 мин)
1. Домашнее задание : &9, составить к нему интеллект-карту Слайд 12.
2. Рефлексия
Технологическая карта урока
Предмет: география
Тема урока: «Строение земного шара»
Тип урока: урок усвоения новых знаний
Цель урока: формирование представлений о внутреннем строении Земного шара: ядре, мантии, земной коре, литосфере, о способах изучения земных недр.
Технология проведения урока: развитие критического мышления, технология смыслового чтения
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Планируемые образовательные результаты |
||
| предметные | метапредметные | Личностные |
|||
| Организационный момент. Рефлексия Актуализация знаний Определение темы урока, постановка цели | Приветствие. Включение в деловой ритм. Проверка готовности обучающихся к уроку. Рефлексия настроения и эмоционального состояния Активизирует знания по пройденному разделу «Географическая карта». Предлагает проверить правильность ответов, Произвести взаимопроверку Ведет диалог. Ребята, скажите, что у меня в руках? (глобус) А что такое глобус? Возникало ли у вас желание узнать и увидеть, что у Земли внутри? Сегодня мы с вами это узнаем и разберемся, какое строение имеет наша Земля внутри.. Итак, какая же тема урока у нас сегодня? Сообщает тему урока «Строение земного шара» План урока: 1) Внутреннее строение Земли; 2) Изучение недр Земли; 3) Литосфера. | Приветствуют учителя. Настраиваются на урок, на восприятие темы. Определяют свою готовность к уроку Выполняют тест «Географическая карта». Получают в ответе тему следующего раздела «Литосфера». Взаимопроверка. Проверяют правильность ответов. Оценивают. Обучающиеся отвечают на вопросы и формулируют самостоятельно тему и цель урока В диалоге принимают участие большинство детей. Учащиеся могут высказывать собственное мнение. Записывают в тетрадь тему урока Принимают план урока | Применяют полученные знания Применение полученных знаний. Формулирование темы и цели урока | Коммуникативные УУД (используют письменную речь при ответах, применяют умение слушать и слышать) Регулятивные УУД (организовывают свою деятельность с поставленной целью) Познавательные УУД (извлекают необходимую информацию) Личностные УУД (проявление интереса к поставленной задаче) Регулятивные УУД (планируют деятельность) Коммуникативные УУД (формулируют, предлагают тему и цель урока). Осознание цели урока | Формирование норм и правил поведения в социуме. Формирование мотивации Понимание значимости полученных знаний. Формирование мотивационной основы учебной деятельности. Формирование уважительного отношения к иному мнению |
| Изучение нового материала | Предлагает обсудить рассказ С чем еще можно сравнить планету Земля, ее внутреннее содержание? Предлагает посмотреть примеры на слайде. Сейчас мы с вами поработаем с текстом в учебнике на с. 57 и заполним таблицу «Внутреннее строение Земли» Предлагает проверить результаты заполнения таблицы. Озвучить табличный текст. На изучении самого верхнего слоя земли - земная кора, мы остановимся более подробно. Откройте рис. 30 на стр. 58 и заполните пропуски в схеме «Земная кора» Предлагает проверить результаты заполнения схемы. | Читают по ролям рассказ «Конфета Земля» Делают выводы из рассказа Предлагают варианты сравнения. Сравнивают. Соотносят. Ведут работу с текстом и заполняют таблицу «Внутреннее строение Земли» Проверяют, сравнивают полученный результат. Ведут работу с рис. 30 и заполняют схему «Земная кора» Проверяют и озвучивают полученный результат. | Понимание смысла и цели текста. Понимание того, что Земля имеет послойное строение и большие размеры. Определяют, в чем сходство. Находят в тексте информацию по внутреннему строению Земли: ядро, мантия, земная кора. Формулируют описание внутреннего строения Земли Выделяют 2 типа земной коры: материковая и океаническая. Выписывают слои горных пород. | Коммуникативные УУД (умение использовать устную речь, умение слушать и слышать) Познавательные УУД Анализируют текст. Выделяют необходимую информацию. Преобразовывают информацию из одного вида в другой. Регулятивные УУД (организовывать свою деятельность с поставленной целью) Коммуникативные УУД (применяют письменную и устную речь) | Проявление интереса к чтению и осмыслению текста |
| Физминутка | Ребята, сейчас мы немного разомнемся. По кабинету развешаны слова и когда я задам вопрос вы должны найти ответ. Поворачиваете голову, поворачиваетесь корпусом, можете встать. | Слушают вопрос и находят нужный ответ | Умение находить правильные ответы на поставленные вопросы по теме урока | ||
| Изучение нового материала | Изучение внутреннего строения Земли производится различными методами. Геологические методы - основанные на изучении обнажений горных пород. Посмотрите на слайд, как можно изучить внутреннее строение Земли? С помощью этого метода можно изучать только приповерхностные слои земной коры. В целом же глубинное внутреннее строение Земли изучается главным образом геофизическими методами . Одним из важнейших методов является сейсмический метод Просмотр видеофрагмента «Изучение недр Земли» Ребята, а что такое литосфера? Найдите в тексте на стр. 60 определение слову «Литосфера» и выпишите в тетрадь. | Рассуждают, какими способами можно изучать внутреннее строение Земли. Дают определение слову «Литосфера». Выписывают определение в тетрадь. | Понимание того, как изучают недра Земли, приводят примеры, усвоение полученной информации. Умение находить определение к слову в учебнике | Коммуникативные УУД (умение использовать устную речь при ответах, умение слушать и слышать) Регулятивные УУД (организовывать свою деятельность с поставленной целью) Познавательные УУД (извлечение необходимой информации,) | Осознание целостности природы Формирование ответственного отношения к учению |
| Закрепление | Предлагает работу с таблицей на соответствие. Предлагает работу с текстом, где необходимо заполнить пропуски Проверяет заполнение пропусков. Предлагает работу в группах - составить кластер. Ключевое слово «Строение земного шара». | Работают с таблицей на соответствие. Оценивают работу. Работают с текстом, заполняют пропуски. Проверяют теrст. Оценивают. Разбиваются на группы, составляют кластер по пройденной теме. | Умение выполнять учебные действия в соответствии с заданием Умение выполнять учебные действие в соответствии с заданием, закрепление пройденного материала | Коммуникативные УУД (умение использовать устную и письменную речь при ответах, умение слушать и слышать) Регулятивные УУД (организовывать свою деятельность с поставленной целью) Познавательные УУД (извлечение необходимой информации,) | Формирование уважительного отношения к иному мнению. Проявление интереса к теме |
| Домашнее задание | &9, составить к нему интеллект-карту | Записывают задание в дневник | Познавательные УУД: настрой на структурирование знаний, поиск информации | Формирование ответственного отношения к учению |
|
| Рефлексия | Организует самооценку и рефлексию. | Слушают и оценивают свою деятельность на уроке (выставляют оценку в оценочный лист) | Регулятивные УУД умение осуществлять самоанализ своей деятельности и соотносить полученный результат с задачами урока | Эмоционально-ценностное отношение к уроку |
|
Здесь будет файл: /data/edu/files/y1451934151.docx (технологическая карта урока)