ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ

Η γνώση της δομής και της σύστασης του εσωτερικού της Γης αποτελεί το πιο σημαντικό εργαλείο για την κατανόηση φαινομένων όπως οι σεισμοί, τα ηφαίστεια και αποτέλεσε βάση για να αναπτυχθεί η θεωρία των λιθοσφαιρικών πλακών και στη συνέχεια να αναπτυχθεί πλήρως η επιστήμη της Γεωφυσικής, η οποία είναι και η βασικότερη επιστήμη για την ερμηνεία των όσων συμβαίνουν στη Γη.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/sq/6/6e/Litosfera.jpg

Οι σημαντικότερες γνώσεις μας για τη δομή του εσωτερικού βασίζονται στη μελέτη των σεισμικών κυμάτων που γεννιούνται στις εστίες των μεγάλων σεισμών και διαδίδονται στο εσωτερικό της Γης όπου υφίστανται μεταβολές ανάλογα με τη δομή του μέσου διάδοσης τους.

http://alabamaquake.com/Images/internal%20waves%201.gif

Με βάση τους χρόνους διαδρομής αυτών των σεισμικών κυμάτων κατασκευάζονται οι καμπύλες χρόνων διαδρομής. Με βάση αυτές όπως φαίνεται και στο σχήμα παραπάνω φαίνονται οι ασυνέχειες στο εσωτερικό της Γης.

http://www.ucl.ac.uk/EarthSci/people/lidunka/GEOL2014/Geophysics7%20-%20Deep%20Earth/Earth%20Structure_files/image172.jpg

Παρατηρώντας τις ταχύτητες των επιμήκων (P) και εγκαρσίων (S) κυμάτων, στα πρώτα μέτρα η ταχύτητα είναι περίπου 8 km/s για τα επιμήκη και φτάνει τα 13.7 στα 2900 km. η περιοχή αυτή είναι του μανδύα και ξεκινώντας από την ασυνέχεια Mohorovicic (κοινό όριο φλοιού-μανδύα μέσου βάθους 6 km στους ωκεανούς και 35 στις ηπείρους) φτάνει στην ασυνέχεια Gutenberg (κοινό όριο μανδύα-πυρήνα στα 2900 km).
Αμέσως μετά την  ασυνέχεια Gutenberg υπάρχει μία μείωση ταχύτητας στα 8.1 km/s στον εξωτερικό πυρήνα και μία ελάχιστη αύξηση στον εσωτερικό. Μέχρι την ασυνέχεια Gutenberg η ταχύτητα των εγκαρσίων φτάνει στα 7,3 km/s για να μηδενιστεί στον εξωτερικό πυρήνα επειδή είναι σε ρευστή μορφή.

Ο φλοιός της Γης διακρίνεται σε ωκεάνιο μέσου πάχους 6 km και ηπειρωτικό πάχους 35 km. Η ενδιάμεση τους ασυνέχεια ονομάζεται ασυνέχεια Conrad.

Ο φλοιός μαζί με το ανώτατο τμήμα του μανδύα σχηματίζει ένα δύσκαμπτο στρώμα πάχους 80 km και ονομάζεται λιθόσφαιρα. Στο βάθος αυτό και μέχρι τα 220 km η ταχύτητα των εγκαρσίων κυμάτων ελαττώνεται από τα 4.7 km/s στα 4.3. Το στρώμα αυτό ονομάζεται ασθενοσφαιρικός δίαυλος (Low Velocity Zone) κι έχει τεράστια γεωδυναμική σημασία καθώς εξηγεί τη δυνατότητα κίνησης της δύσκαμπτης λιθόσφαιρας πάνω στο εύκαμπτο στρώμα της ασθενόσφαιρας.

Ο μανδύας χωρίζεται σε άνω και κάτω μανδύα. Ο άνω ξεκινά από την ασυνέχεια Mohorovicic και φτάνει στα 660 km όπου και ξεκινά ο κάτω μανδύας ο οποίος φτάνει μέχρι την ασυνέχεια Gutenberg στα 2900 km.

Στα βάθη 220 - 410 km υπάρχει μία ζώνη όπου οι ταχύτητες των κυμάτων  αυξάνονται έντονα. Από τα 410-660 km η ζώνη αυτή καλείται μεταβατική και έχει ιδιαίτερη γεωδυναμική σημασία.

Ο πυρήνας χωρίζεται σε εξωτερικό και εσωτερικό με τον εξωτερικό να ξεκινά από την ασυνέχεια Gutenberg δηλαδή στα 2900 km και τον εσωτερικό από τα 5150 km ως στο κέντρο της Γης, περίπου στα 6371 km. 


Στον εξωτερικό πυρήνα η ταχύτητα από 8.1 km/s αυξάνεται μέχρι 10.2 στα 4700 km και μέχρι τα 5150 μένει σταθερή 10.2 km/s.


Στον εσωτερικό πυρήνα η ταχύτητα των επιμήκων αυξάνει από 10.2 σε 11 km/s και στα εγκάρσια από μηδέν γίνεται 3.5 km/s. οι ταχύτητες μένουν σταθερές στον εσωτερικό πυρήνα, γεγονός που αποδεικνύει ότι βρίσκεται σε στερεά κατάσταση.

http://www.unc.edu/~rchristm/Earth%20Density%20with%20Depth.jpg

Η μέση πυκνότητα της Γης θεωρείται σήμερα ότι είναι περίπου 5.52 gr/cm3.

Στο προηγούμενο σχήμα παρατηρούνται μεταβολές της πυκνότητας εκεί όπου εντοπίζονται οι ασυνέχειες της Γης στα όρια των κυρίων ενοτήτων της.
Χαρακτηριστική είναι η μεταβολή της πυκνότητας στη μεταβατική ζώνη του άνω μανδύα.

http://www.ucl.ac.uk/EarthSci/people/lidunka/GEOL2014/Geophysics7%20-%20Deep%20Earth/Earth%20Structure_files/image053.gif

Στον πυθμένα του φλοιού η πίεση είναι περίπου 16 MPa και στα 100 km περίπου 2 GPa, δηλαδή στο βάθος της βαρυτικής αντιστάθμισης. Μέχρι τον πυθμένα του μανδύα η πίεση φτάνει τα 140 GPa και στον πυρήνα αυξάνει με γρήγορο ρυθμό φτάνοντας στον πυρήνα τα 370 GPa!!!