آیا تا به حال فکر کردهاید در زمین زیر پای ما چه میگذرد؟ زمین فقط همان سطحی نیست که روی آن راه میرویم، اگر میتوانستیم سیارهمان را به دو نیم تقسیم کنیم، با دنیایی پنهان از لایههای مختلف روبهرو میشدیم؛ از پوسته نازک بیرونی در بیرون تا هستهای داغ در اعماق زمین. در این مقاله سفری هیجانانگیز به درون زمین خواهیم داشت تا با رازهای ناشناختهی ساختار درونی زمین و ترکیب شیمیایی و ویژگیهای فیزیکی هر لایه آشنا شویم زیرا که شناخت لایههای زمین برای درک منشا میدان مغناطیسی، فعالیتهای آتشفشانی و همچنین تکامل حیات ضروری است.
تاریخچه کشف لایههای درونی زمین
حدود ۴.۶ میلیارد سال پیش، زمین از تودهای ابر داغ که از غبارهایی که به دور خورشید سوزان میچرخیدند به وجود آمده بود، شکل گرفت. زمانی که سیاره به صورت تدریجی شروع به سرد شدن کرد عناصر جامد مانند آهن و نیکل در مرکز سیاره متمرکز شدند و هسته را شکل دادند و عناصر سبکتر مثل منیزیم در اطراف باقی ماندند و گوشته سیاره را شکل دادند. لایهای نازک و سخت نیز در سطح سیاره شکل گرفت که امروزه آن را پوسته مینامیم.
تا قرن نوزدهم، درک انسانها از درون زمین بسیار مبهم بود و دانشمندان تنها میتوانستند با مطالعه سنگها و توالی رسوبات تاریخچه آنها را بازسازی کنند. اما با پیشرفت علم لرزهشناسی یک تحول واقعی در درک لایههای زمین رخ داد. در سال ۱۹۰۶ ریچارد دیکسون اولدهام وجود هسته زمین را اثبات کرد و در سال ۱۹۳۶ اینگه لمان نشان داد که هسته زمین از دو بخش تشکیل شده است: هسته بیرونی مایع و هسته درونی جامد.
پیشنهاد مطالعه: جلگه چیست؟
اولین نفری باشید که از اخبار و اطلاعیههای مرتبط با پایه تحصیلیتان باخبر میشود!
لایه های زمین از نظر حالت مواد
بر اساس حالت مواد تشکیل دهنده لایه های زمین به دو گروه تقسیم می شوند: مکانیکی (فیزیکی) و شیمیایی.
اگر زمین را از لحاظ فیزیکی بررسی کنیم، لایههای زمین عبارتاند از: سنگکره (لیتوسفر)، سستکره (آستنوسفر)، گوشته زیرین (مزوسفر)، هسته خارجی(هسته بیرونی) و هسته داخلی(هسته درونی). همچنین اگر زمین را از لحاظ شیمیایی تقسیم بندی کنیم، لایههای زمین عبارتاند از: پوسته، گوشته و هسته.
لایه های درونی زمین از نظر ترکیب شیمیایی
بر اساس حالت مواد تشکیل دهنده لایه های زمین به سه گروه تقسیم می شوند که اسم لایه های زمین از عمیقترین تا سطحیترین لایه، عبارتاند از: هسته، گوشته و پوسته.
پوسته زمین
پوسته زمین (Crust) خارجیترین لایه زمین است که ما در سطح آن زندگی میکنیم. پوسته از سایر لایهها نازکتر است و عمدتاً از سیلیکاتهای آلومینیوم، سدیم، کلسیم و پتاسیم تشکیل شده است و به دو نوع اصلی تقسیم میشود: پوسته قارهای و پوسته اقیانوسی.
- پوسته قارهای ضخیمتر و سبکتر است (حدود ۳۰ تا ۷۰ کیلومتر) و بیشتر از گرانیت و سنگهای رسوبی و دگرگونی تشکیل شده است.
- پوسته اقیانوسی نازکتر و سنگینتر است (حدود ۵ تا ۱۰ کیلومتر) و عمدتاً از بازالت، یک نوع سنگ آتشفشانی ساخته شده است.
پوستهٔ قارهای اکثر اوقات از پوستهٔ اقیانوسی قدیمیتر است. دمای پوسته متغیر است. در بخشهای بالایی دمای آن همان دمای هوا در سطح زمین است و در بخشهای عمیقتر دمای پوسته حدود ۸۷۰ درجه سانتیگراد است. پوسته به قطعات بزرگی به نام صفحات تکتونیکی تقسیم شده است که روی گوشته شناور هستند و مسئول پدیدههایی مانند زلزله، آتشفشان و شکلگیری رشتهکوهها هستند.
گوشته زمین
گوشته (Mantle) لایهای است که در زیر پوسته زمین قرار دارد و بزرگترین لایهی زمین به شمار میآید زیرا تقریبا ۸۴ درصد از حجم زمین را تشکیل میدهد؛ ضخامت آن حدود ۲۸۷۰ کیلومتر است و دمای آن از حدود ۵۰۰ درجه سانتیگراد در قسمتهای بالایی تا نزدیک به ۴۰۰۰ درجه سانتیگراد در قسمتهای پایینی متغیر است.
گوشته از سنگهای بسیار داغ و متراکم تشکیل شده است که سرشار از آهن و منیزیم و سیلیکون هستند و با وجود جامد بودن، در طول زمان میتوانند رفتاری شبیه مایع غلیظ یا قیر در زیر فشار زیاد داشته باشند و بهآرامی جریان پیدا میکنند.
این جریان آرام سنگها در گوشته که به آن جریانهای همرفتی میگویند به دلیل اختلاف دمای شدید بین قسمتهای پایینی و بالایی آن ایجاد میشود و همین حرکت مداوم گوشته است که باعث جابجایی صفحات پوسته زمین (صفحات تکتونیکی) میگردد.
گوشته به دو بخش اصلی تقسیم میشود:
- گوشته بالایی در زیر پوسته قرار دارد و تا عمق حدود ۶۶۰ کیلومتری ادامه مییابد و از سیلیکاتهای منیزیم و آهن تشکیل شده و به دلیل دمای بالا، حالتی نیمهجامد دارد. دمای این ناحیه از حدود ۵۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد متغیر است.
- گوشته پایینی در زیر گوشته بالایی قرار دارد و از عمق حدود ۶۶۰ کیلومتر تا ۲۸۷۰ کیلومتری زمین ادامه دارد. به دلیل فشار بسیار زیاد، گوشته پایینی حالتی جامد و متراکم تر نسبت به گوشته بالایی دارد و از سیلیکاتهای آهن و منیزیم تشکیل شده است. دمای این ناحیه از حدود ۱۵۰۰ تا بیش از ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد متغیر است.
هسته زمین
هسته (Core)، درونیترین بخش زمین است و زیر گوشته قرار دارد. این لایه چگالترین بخش سیاره محسوب میشود و حدود یک سوم جرم زمین را تشکیل میدهد و از عمق حدود ۲۸۷۰ کیلومتری تا مرکز زمین (حدود ۶۳۷۰ کیلومتر) ادامه دارد.
هسته زمین مسئول بسیاری از ویژگیهای حیاتی سیاره، از جمله ایجاد میدان مغناطیسی و حفاظت در برابر تشعشعات خورشیدی است. هسته از آهن و نیکل ساخته شده و به دو بخش اصلی تقسیم میشود: هسته خارجی و هسته داخلی.
لایه های زمین از نظر فیزیکی
لایه های زمین از نظر فیزیکی شامل پنج لایه هستند که عبارتاند از: سنگکره (لیتوسفر)، سستکره (آستنوسفر)، گوشته زیرین (مزوسفر)، هسته خارجی (هسته بیرونی) و هسته داخلی (هسته درونی).
لیتوسفر
سنگکره یا لیتوسفر بیرونیترین لایه زمین است که شامل پوسته و بخش بالایی گوشته بالایی میشود. این لایه جامد است و از کانیها تشکیل شدهاست. صفحات تکتونیکی لیتوسفر روی سطح زمین حرکت میکنند و در مرز این صفحات است که زمین لرزهها و آتشفشانها رخ میدهد. لیتوسفر از نظر دما سردترین لایه کره زمین است. ضخامت لیتوسفر معمولاً بین ۵۰ تا ۱۰۰ کیلومتر است.
آستنوسفر
سستکره یا آستنوسفر در زیر لایه لیتوسفر قرار دارد و شامل لایهای از گوشته بالایی است. با وجود جامد بودن، سنگهای این ناحیه تحت فشار و دمای بالا بهطور آهسته جریان مییابند. آستنوسفر بستری نرم برای حرکت صفحات لیتوسفر است و جریانهای همرفتی در آن باعث حرکت صفحات تکتونیکی لیتوسفر و در نتیجه وقوع زلزله، آتشفشان و دیگر فرآیندها میشود.
مزوسفر
مزوسفر یا گوشته زیرین بخشی از گوشته پایینی است که در زیر آستنوسفر و هسته خارجی قرار دارد. این لایه از عمق حدود ۶۶۰ کیلومتری تا ۲۸۷۰ کیلومتری زمین ادامه دارد. مزوسفر حالتی جامد دارد، اما به دلیل فشار و دمای بسیار بالا، مواد آن میتوانند در بازههای زمانی طولانی به آرامی حرکت کنند.
مزوسفر بیشتر از سیلیکاتهای منیزیم و آهن تشکیل شدهاست که تحت فشار بالا ساختار بلوری متفاوتی پیدا کردهاند. دمای مزوسفر از حدود ۱۵۰۰ تا ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد متغیر است و این لایه نقش مهمی در انتقال گرما از عمق زمین به لایههای بالاتر دارد.
هسته خارجی (بیرونی)
هسته خارجی حالت مایع دارد و از آهن و نیکل مذاب تشکیل شده است. این لایه جریانهای همرفتی شدیدی دارد که باعث تولید میدان مغناطیسی زمین میشود و از زمین در برابر بادهای خورشیدی محافظت میکند. هسته بیرونی از عمق حدود ۲۸۷۰ کیلومتر تا ۵۱۲۰ کیلومتر امتداد دارد و دمای آن به حدود ۶۰۰۰ درجه سانتیگراد میرسد.
هسته داخلی (درونی)
هسته داخلی این بخش معمولا از آهن خالص و مقداری نیکل ساخته شده و با وجود دمای بسیار بالا (۵۰۰۰–۶۰۰۰ درجه سانتیگراد)، تحت فشار شدید جامد باقی میماند. هسته داخلی چگالی بالایی دارد که به دلیل حضور عناصری سنگینتر مانند طلا، پلاتین، پالادیوم، نقره و تنگستن درون آن است.
پیشنهاد مطالعه: فسیل چیست؟
عمق و قطر لایه های زمین
ضخامت و عمق لایه های زمین با یکدیگر متفاوت هستند، در ادامه عمق و ضخامت لایههای زمین را در جدول زیر برایتان آوردهایم.
| لایه | عمق (کیلومتر) | ضخامت (کیلومتر) |
| پوسته | ۵ – ۷۰ | ۳۵ |
| گوشته | ۷۰ – ۲۹۰۰ | ۲۹۰۰ |
| هسته | ۲۹۰۰ – ۶۴۰۰ | ۳۵۰۰ |
| سنگکره (لیتوسفر) | ۰ – ۱۰۰ | ۱۰۰ |
| نرمکره (آستنوسفر) | ۱۰۰ – ۳۵۰ | ۲۵۰ |
| گوشته زیرین (مزوسفر) | ۳۵۰ – ۲۸۷۰ | ۲۵۵۰ |
| هسته خارجی (بیرونی) | ۲۸۷۰– ۵۱۰۰ | ۲۲۰۰ |
| هسته داخلی (درونی) | ۵۱۰۰ – ۶۴۰۰ | ۱۳۰۰ |
اهمیت شناخت لایههای زمین
شناخت لایههای زمین به ما کمک میکند پدیدههایی مانند زلزله، آتشفشان، حرکت صفحات تکتونیکی و تشکیل رشته کوهها را بهتر بشناسیم و منابع طبیعی مانند نفت، گاز و مواد معدنی را آسانتر شناسایی و استخراج کنیم. همچنین درک ساختار درونی زمین برای فهم میدان مغناطیسی زمین و حفاظت از حیات در برابر پرتوهای خورشیدی ضروری است.
اهمیت حرارت درونی زمین در زمینشناسی
حرارت درونی زمین یکی از منابع اصلی انرژی در سیاره ماست و نقش مهمی در پدیدههایی مانند آتشفشان، زلزله، حرکت صفحات تکتونیکی و شکلگیری رشته کوهها دارد. این گرما از سه منبع اصلی تامین میشود:
۱. گرمای باقیمانده از زمان شکلگیری زمین (حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش)
۲. گرمای حاصل از تجزیه عناصر رادیواکتیو مانند اورانیوم و توریم
۳. فشار ناشی از وزن لایههای بالایی زمین
با افزایش عمق لایههای زمین، دمای آنها نیز افزایش مییابد؛ بهطور میانگین در هر کیلومتر حدود ۲۵ تا ۳۰ درجه افزایش دما اتفاق میافتد و در مرکز زمین دما به ۵۰۰۰ تا ۶۰۰۰ درجه سانتیگراد میرسد. این دمای بسیار بالا، عامل اصلی جریانهای همرفتی در گوشته است که در نهایت سبب ایجاد پدیدههایی مانند آتشفشان، زلزله، حرکت صفحات تکتونیکی و شکلگیری کوهها میشوند.
پیشنهاد مطالعه: آموزش حالتهای ماده
تحقیق درباره لایه های زمین
برای مطالعه ساختمان درونی زمین، دانشمندان از از روشها و تکنیکهای متنوعی استفاده میکنند که به دو دسته روشهای مستقیم و یا روشهای غیرمستقیم، تقسیم میشوند.
روشهای مطالعه مستقیم:
۱- با مطالعه نمونه سنگهایی که بر اثر تجزیه شیمیایی انواع سنگ ها مثل سنگهای رسوبی، آذرین و دگرگونی موجود در سطح زمین یا نمونه سنگهایی که از حفاری ها به دست آمده است می توان تا حدی نوع مواد سازنده ی پوسته ی زمین را مشخص نمود.
۲- با مطالعه نمونه سنگهایی که بر اثر فعالیت آتشفشانها از بخشهای عمیقتر پوسته و بخشهای بالایی گوشته، به سطح زمین رسیده است و سرد شدهاند نیز می توان تا حدی نوع مواد سازنده ی پوسته ی زمین را مشخص نمود.
روش های مطالعه غیر مستقیم:
۱-مطالعه امواج لرزهای طبیعی، مانند امواج زلزله و یا امواج لرزهای مصنوعی، مانند استفاده از ماشین لرزه ساز و انفجار های مصنوعی: وقتی زمینلرزه رخ میدهد بررسی سرعت، مسیر و تغییرات امواج در لایههای مختلف، اطلاعات دقیقی درباره چگالی، حالت و ترکیب مواد در عمقهای مختلف زمین به ما میدهد.
۲-مطالعات زمینشناسی و سنگشناسی: بررسی سنگهایی که از ماه آورده شدهاست و نیز شهاب سنگهایی که به زمین برخورد کردهاند اطلاعاتی درباره تاریخچه و تحولات لایههای زمین برای ما فراهم میکند.
۳-مطالعه میدانهای مغناطیسی زمین در نقاط مختلف و تغییرات شدت گرانش زمین در نقاط مختلف: تغییرات در میدان مغناطیسی و گرانشی زمین به دانشمندان کمک میکند تا ساختار لایههای زمین و ویژگیهای چگالی و ترکیب مواد آنها را بررسی کنند.
۴-مطالعه خورشید و ستارگان: بررسی ویژگیهای نوری و طیفی خورشید و سایر ستارگان به دانشمندان کمک میکند تا ترکیب شیمیایی مواد سازنده ی جهان را به دست آورند و در مورد ترکیب کلی مواد تشکیلدهنده لایههای زمین نیز به نتایجی دست پیدا کنند
سخن پایانی
در این مقاله با لایههای زمین و انواع آنها و ویژگیهای مختلف آنها آشنا شدیم. بر اساس حالت مواد تشکیل دهنده لایه های زمین به دو گروه تقسیم می شوند: مکانیکی (فیزیکی) یا شیمیایی.
از لحاظ فیزیکی، لایههای زمین عبارتاند از: سنگکره (لیتوسفر)، سستکره (آستنوسفر)، گوشته زیرین (مزوسفر)، هسته خارجی(هسته بیرونی) و هسته داخلی(هسته درونی). و اگر زمین را از لحاظ ترکیب شیمیایی بررسی کنیم، لایهها عبارتند از: پوسته، گوشته و هسته.
در طول مقاله سعی کردیم لایههای مختلف زمین و ویژگیهای آنها را ساده و کاربردی توضیح دهیم تا درک بهتری از لایههای زمین داشته باشید.
سؤالات متداول
- طبق علوم ششم کدام لایه زمین حالت مایع دارد؟
هستهی خارجی حالت مذاب (مایع) دارد. - کدام لایه زمین از نظر حالت ماده با بقیه تفاوت دارد؟
هستهی خارجی — چون برخلاف سایر لایهها که جامد یا خمیری هستند، حالت مایع دارد. - طبق علوم ششم لایههای درونی زمین از نظر حالت مواد را نام ببرید؟
سنگکره، خمیرکره، گوشتهی زیرین، هستهی خارجی، هستهی داخلی. - لایههای زمین از نظر حالت به چند دسته تقسیم می شوند؟
لایههای زمین از نظر حالت به پنج دسته (سنگکره، خمیرکره، گوشتهی زیرین، هستهی خارجی، هستهی داخلی) تقسیم میشوند. - ساختمان درونی زمین را بر چه اساس به پنج لایه تقسیم بندی کردند؟
ساختمان درونی زمین بر اساس حالت مواد تشکیلدهنده به پنج لایه تقسیم میشود. - ساختمان درونی زمین را بر چه اساس به سه لایه تقسیم بندی کردند؟
کرهی زمین بر اساس ترکیب شیمیایی و جنس مواد تشکیلدهنده به سه لایهی پوسته، گوشته و هسته تقسیمبندی میشود. - طبق علوم ششم لایه های درونی زمین از نظر ترکیب شیمیایی را نام ببرید؟
پوسته، گوشته، هسته - لایه های درونی زمین از نظر ترکیب شیمیایی و حالت مواد بنویسید؟
لایههای زمین از نظر حالت مواد به پنج دسته (سنگکره، خمیرکره، گوشتهی زیرین، هستهی خارجی، هستهی داخلی) تقسیم میشوند و بر اساس ترکیب شیمیایی و جنس مواد تشکیلدهنده به سه لایهی پوسته، گوشته و هسته تقسیمبندی میشود . - کدام یک از لایه های زمین دمای بیشتری دارد؟
هستهی داخلی دمای بسیار بالایی (۵۰۰۰–۶۰۰۰ درجه سانتیگراد) دارد. - اهمیت شناخت لایههای زمین چیست؟
شناخت لایههای زمین به ما کمک میکند فرآیندهایی مثل زلزله، آتشفشان، و حرکت صفحات تکتونیکی را درک کنیم و منابع طبیعی مانند نفت، گاز و فلزات را بهتر شناسایی کنیم. - روشهای مطالعه لایههای زمین چیست؟
دانشمندان با بررسی امواج زلزله، حفاریهای عمیق، اندازهگیری میدانهای مغناطیسی و گرانشی، و شبیهسازی شرایط داخلی زمین در آزمایشگاه، ساختار درونی زمین را مطالعه میکنند. - اهمیت حرارت درونی زمین در زمینشناسی چیست؟
حرارت درونی زمین منبع انرژی پدیدههایی مانند آتشفشانها و زلزلههاست و در حرکت صفحات زمین و تولید انرژی زمینگرمایی نقش اساسی دارد. - ضخامت لایههای زمین به چه ترتیب است؟
پوسته بین ۵ تا ۷۰ کیلومتر، گوشته حدود ۲۹۰۰ کیلومتر، و هسته حدود ۳۵۰۰ کیلومتر ضخامت دارد. در تقسیمبندی فیزیکی: سنگکره ۱۰۰، خمیرکره ۲۵۰، گوشته زیرین ۲۵۵۰، هسته بیرونی ۲۲۰۰ و هسته داخلی ۱۳۰۰ کیلومتر است.
