地球内部的结构深度（从科学角度窥探地球内部结构的秘密）

【著者：K²】

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【№1:伟人的贡献让我们对地球有了更深入的了解】

长久以来，各个领域的科学家一直都没有中断过对地球内部结构的研究，早在1798年的时候，著名的化学家、物理学家亨利·卡文迪许（Henry Cavendish 1731年10月10日—1810年2月24日）利用「扭秤实验」测出了万有引力常数，从而计算出了地球的质量约为5．976 ×10²⁴千克，相当于60万亿亿吨，这是一个天文数字。在计算出地球质量的同时也计算出了地球内部的平均密度约为5.52克/立方厘米，而地球表面岩石的平均密度仅仅约为2.67克/立方厘米，地球内部密度与地球表面的岩石密度这两者相差2.067倍，从计算出来的数据表明地球的内部一定存在着某种重物质。

图解：「扭秤实验」与万有引力常数计算公式

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【№2:「地震波」能够透漏地球结构的秘密】

时间来到了19世纪中叶，科学家展开了大规模的探索地球内部的研究工作，当发生巨大地震时，地球物理学家就利用地震仪对地震进行测定，结果显示：受到猛烈撞击的地下岩石会产生弹性震动并以波的形式向周围区域传播，这种弹性波就是——「地震波」。

「地震波」分为：「纵波/P波」和「横波/S波」

• 「纵波」的特点——左右移动，传播的介质是固体、液体和气体，传播的速度相对比较快、
• 「横波」的特点——上下移动，传播的介质只能是固体，传播的速度相对较慢、

根据「纵波」和「横波」传播的介质、速度这两点的特点，因此「纵波」和「横波」会因为传播的介质性质发生变化时，传播的速度也会随之改变。请你记住：「纵波」和「横波」的特点，因为本文比较烧脑，这两个特点是你读懂本文的关键。

图解：纵波与横波的特点

来自南斯拉夫的地震学家莫霍洛维奇经过研究了1909年10月8日萨格勒布地区发生的强烈地震，莫霍洛维奇得出的结论是——位于地壳下方33千米的区域是地壳和地壳下面物质的分界线，结论的论据是地震波在传播到地壳下方33千米处的区域发生了偏折现象。

美国地震学家古登堡在1914年通过对地震的研究，古登堡得出的结论是——位于地表下2900千米的区域，纵波的传播速度突然急剧下降，而横波则是完全消失了，这就表明在这个区域存在着另一个不同物质的分界面。

人们为了纪念这两个对地震学作出重大贡献的科学家，将以上两个不同的界面分别命名为「莫霍界面」和「古登堡界面」。

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【№3:从科学角度了解地球内部的结构】

地球内部以「莫霍界面」和「古登堡界面」为分界线，地球的结构分为：地壳、地幔和地核三个圈层，如果您觉得烧脑，建议您直接把地球想像成一个煮熟的鸡蛋，分为：蛋壳、蛋白和蛋黄。

• 地壳——顾名思义就是地球的表面层，也是我们脚下的大地，或者你也可以说是蛋壳[我想静静]。

地壳是由多组大小不等的断裂表层组成，表层的特点就是高低不平起伏的形态，因此高低不平起伏的形态是造成地球厚度不均匀的原因，有些区域的表层厚度会很厚，有些区域的表层厚度会很薄。

地球表面层的厚度平均约为35千米，珠穆朗玛峰的地壳厚度达到了88千米以上，海洋下的地壳厚度仅约为5至10公里，整个地壳的平均厚度约为17千米，这个数值与地球的平均半径6371千米相比仅仅是薄薄的一层，或者可以说是蛋壳和蛋白之间的薄膜层。

地壳上层为花岗岩层，也就是岩浆岩，主要由硅、铝等一些氧化物共同构成。

地壳下层为玄武岩，也是岩浆岩，主要由硅、铝镁等一些氧化物共同构成。

地壳内部的温度和压力会随着深度的增加而增加，每深入100米温度则会升高1 摄氏度，但是在深达3千米以上的深度时，每深入100米温度就会升高2.5 摄氏度，深达11千米的深度时温度已达到了200 摄氏度以上。

据统计，现在所知的地壳岩石的年龄基本上都是处于20多亿年这个年龄段，即便是格陵兰西部发现的那颗号称世界上最古老的岩石，它的年龄也区区只有38亿年，然而天文学家通过「放射性年代测定法」测得的结果表明地球的年龄大约为46亿年，这就说明了地球壳层的岩石并非是地球的原始壳层，现在的地球壳层岩石是“年轻时的地球”通过造山活动或火山活动时向地表层喷洒出来的内部物质堆积而成的产物。

• 地幔——地壳下面的区域，也就是地球的中间层，你也可以说是蛋白[我想静静]。

地幔这个区域主要由致密的造岩物质构成，同时这个区域也是地球内部质量最大、体积最大的一层，地幔就好像蛋白在鸡蛋中占据的比例一样，地幔的厚度约为2865千米。

上地幔和下地幔这两层共同组成了地幔。上地幔的顶部是一个软流层，软流层是由放射性元素大量集中蜕变放热将岩石熔融后造成的，这里就是岩浆的发源地，软流层以上的地幔区域和地壳一起构成了岩石圈。下地幔的温度、压力和密度都比上地幔的大，这个区域的物质呈可塑性的固态。

图解：地球内部结构示意图

• 地核——地幔下面的区域，也就是地球的内核，你也可以说是蛋白[我想静静]。

外地核、过渡层和内地核这三层共同组成了地核，地核的平均厚度约为3400千米，其中外地核的物质状态呈现的是可流动性的液态，厚度约为2080公里。过渡层的厚度最小约为140千米，而内地核的物质状态呈现为固态的，由铁、镍等金属元素构成一个半径约为1250千米的球心。地核的温度和压力都是非常高的，地核的温度甚至与太阳表面的温度相当约为5500 摄氏度以上。地核的内部压力高达1.32亿千帕以上，密度约为13克/立方厘米。

地球核心内部的温度6880 摄氏度是比太阳表面温度6000 摄氏度还要高上880摄氏度，外地核与内地核相交区域的温度约为6590摄氏度略低于地球中心， 外地核与地幔相交区域的温度则下降到约为4780度。由此可见，地核的温度是从内向外逐渐下降的。

海平面的地球大气压是1个大气压，然而地球内核中的压力极大，约为2200万千克/6.5平方厘米，相当于370万个大气压，也就是说地球内核中的大气压是海平面的地球大气压的370万倍。

研究人员借助大型计算机结合地面上3000个监测站收集到的数据进行了综合分析，研究结果表明地核的表面是凹凸不平的地带，凸出来的与地球表面的山峰非常相似，凹下去的地带与海洋十分类似，因为凹下去的地带被一些低密度的流体填满了。

地球内部结构——方向脚下所在的位置处垂直往下，分为：蛋壳、蛋白和蛋黄三个区域，与之对应的就是地壳、地幔以及地核。

• 蛋壳（地壳）——位于地表下30千米的位置。
• 蛋白（地幔）——上地幔位于地表下30千米的位置、下地幔位于地表下
• 蛋黄（地核）——外核位于地表下5100千米的位置、内核位于地表下6400千米的位置。

图解：地球结构示意图

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【№4:深入地球内部】

「科拉超深钻孔」

前苏联于1970年在摩尔曼斯克邻近挪威国界的科拉半岛进行了一项科学钻探工程，所有参加此项钻探工作的人员均可分得一套位于莫斯科的公寓房，但是钻探工作在1994年彻底停工，官方给出停止钻探工程的原因是因为经费不足。直至1994年该井的钻探深度达到12226米，早在1983年的时候该工程已经钻探到了12000米，然而完成最后的262米花了整整十一年的时间。

图解：「科拉超深钻」钻探深度与地球半径比例图

「世界上最深的洞」

德国于1992年开展了临近前捷克斯洛伐克边境上的普法尔茨小城温迪施埃申巴赫的钻探工程，目的是要钻探世界上最深的洞，直到2004年有关该工程的资料就没有更新了，目前有关该工程的最新数据是：该洞直径约22厘米、钻探深度达14千米，被冠名为「世界上最深的洞」。

【№5:K²结语】

上天容易入地难，以我们目前的科技水平来说是很难突破更深的深度了，当钻探工作到达11千米的深度时，温度已达到了200 摄氏度以上，压力已超2500帕，这些因素都是突破深度的难点，加上这些工程所耗资的资金是巨大的，凭肉眼窥探地球内部的秘密，或许现在是无法做到，但是我相信随着科技和科学的飞跃发展，解开地球内部秘密的那一天终会来临。

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