Людство завжди цікавило, що ж насправді міститься в середині землі. На жаль, за багато років воно зуміло дізнатися про це не так уже й багато. Адже ніхто не зміг побувати у середині планети. Навіть найглибша бурова свердловина світу досягає тільки 12 км. Але це незначна глибина порівняно з розмірами нашої планети. Якщо уявити Землю у вигляді яблука, то ця надглибока свердловина навіть не проколює його шкірку.
Усе ж на підставі даних науки вдалося встановити, що наша планета складається з трьох основних частин: ядра, мантії та земної кори.
Ядро — наймасивніша внутрішня частина Землі. Воно складається з речовин, що мають властивості металів. Радіус ядра становить близько 3500 км. Температура в ядрі досягає 4000-5000°С.
Мантія — найбільша за об'ємом частина планети (4/5 об'єму Землі). Речовина мантії перебуває у твердому стані. Лише на глибині близько 150-200 км від поверхні у верхній частині мантії в'язкий шар — астеносфера. Температура речовини мантії з наближенням до поверхні Землі знижується від 4000° до 1000 °С.
Вище мантії лежить земна кора — верхня тверда оболонка Землі, що складається з гірських порід і мінералів. Порівняно з товщиною мантії та ядра — це тонка плівка. Товщина земної кори коливається від 5-10 км під океанами до 80 км — у найвищих горах на суходолі.
Земна кора разом з верхньою частиною мантії до шару астеносфери створює тверду оболонку Землі — літосферу. Отже, середня товщина літосфери становить 150-200 км.
Внутрішні сили Землі
Глибинні шари Землі мають дуже високу температуру та перебувають під величезним тиском шарів, що лежать вище. Температура і тиск дуже впливають на складні процеси, що проходять у літосфері. Під їх впливом відбуваються такі явища, як рухи літосфери та магматизм.
Рухи літосфери. Спостерігаючи за допомогою космічних апаратів за поверхнею Землі, вчені помітили, що материк Австралія щорічно зміщується на північний схід в бік Тихого океану зі швидкістю 2 см за рік.
Виявляється, літосфера не є суцільною оболонкою. Вона розбита глибокими тріщинами на величезні блоки, які називають літосферними плитами. Вони дуже повільно ковзають по в'язкому шарові мантії зі швидкістю 1-6 см за рік, як шматки пінопласту по воді. Літосферні плити можуть рухатися один щодо одного в різних напрямах: розсуватися чи насуватися.
Ці рухи можна визначити лише за допомогою точних приладів. А оку людини вони не помітні. Тому такі рухи й називаються повільними горизонтальними рухами літосферних плит. Якщо плити рухаються назустріч одна одній, то при їх зіткненні краї мнуться в складки і утворюють гори. Так виникли Карпати, Кримські гори, Гімалаї, Анди, Кордильєри. Такі вікові горизонтальні рухи літосферних плит називають складкоутворюючими.
Крім повільних горизонтальних рухів літосферних плит, окремі їх частини можуть опускатися чи підніматися по вертикалі, як крижини, що коливаються на воді. Ці рухи також не можна помітити, оскільки вони відбуваються протягом століть. Тому їх називають повільними вертикальними рухами літосфери. Свідченням цих рухів в Україні є залишки давньогрецького міста Херсонеса в Криму. Внаслідок опускання земної поверхні нині вони наполовину затоплені водами Чорного моря.
Та іноді внутрішні сили Землі виявляють свою силу в раптових катастрофічних руйнуваннях. Глибокі тріщини розколюють земну поверхню. Внаслідок підземних поштовхів руйнуються будинки в містах і селах, під уламками яких гинуть тисячі людей. І все це відбувається за лічені секунди. Такі явища називають землетрусами і відносять до розривних рухів літосфери.
Причинами землетрусів є раптові розриви та зміщення пластів у глибинах земної кори і навіть у верхніх шарах мантії, які передаються на великі відстані і викликають струси земної кори. Енергія, що звільнюється внаслідок цих зміщень, дорівнює за потужністю вибуху кількох десятків ядерних бомб. Вона поширюється сейсмічними (від грецького слова «сейсмос» — землетрус) хвилями від вогнища землетрусу (гіпоцентру) до поверхні Землі як хвиля від кинутого у воду каменя.
Місце на поверхні Землі, що міститься над вогнищем, називають епіцентром землетрусу. Руйнування тут найбільші. Чим далі від нього, тим сила землетрусу слабшає. Сила землетрусу вимірюється в балах від 1 до 12.
Щороку на нашій планеті прилади реєструють у середньому 300 тисяч землетрусів. Приблизно кожні п'ять хвилин відбуваються відчутні землетруси. А раз в 3-4 зароджуються в зоні зіткнення літосферних плит в період складкоутворення.
В Україні землетруси силою до 6-7 балів траплялись у Карпатах і Кримських горах.
Одним з катастрофічних наслідків землетрусів під дном океанів є велетенські хвилі висотою до 60 м, що набігають на океанські узбережжя. Вони мають назву цунамі. У відкритому морі висота цих хвиль невелика. Найбільшої висоти цунамі досягають у вузьких бухтах. У перекладі з японської мови "цунамі" означає "хвилі в гавані".
Підземна стихія землетрусів ще не підвладна людині. Передбачити наближення землетрусів дуже важко. Для вивчення цього явища природи будують сейсмічні станції, що знаходяться глибоко під землею, в шахтах. Високочутливі прилади цих станцій — сейсмографи фіксують найменші коливання земної кори.
На сьогодні вдалося виявити близько 70 видів тварин, які відчувають наближення землетрусів і виразно реагують. За їх поведінкою можна передбачити наближення землетрусу.
Усі види руху літосфери викликають зміни рельєфу територій, на яких вони відбуваються.
Магматизм. У верхній частині мантії є шар астеносфери, речовина якої знаходиться в тягучому стані і має високу температуру. Тут утворюється магма — розплавлена речовина мантії, насичена газами. Під тиском магма може підніматися угору по тріщинах у земній корі. Це явище дістало назву магматизму.
Отже, магматизм — процес утворення та руху магми від шару астеносфери до поверхні Землі.
Розрізняють внутрішній і зовнішній магматизм. Внутрішній, коли магма не досягає земної поверхні і застигає в тріщинах та порожнинах земної кори. Якщо це трапляється близько до поверхні, то верхні шари Землі разом з магмою утворюють невисокі гори. Такою горою, наприклад, є Аюдаг у Криму.
Магму, що вилилася на поверхню, називають лавою, її застиглі потоки утворюють конуси вулканів. Канал, по якому підіймається магма, називається жерлом вулкана. Жерло закінчується кратером. Це вияв зовнішнього магматизму, або вулканізм.
За прикладом письменника-фантаста сядемо в машину часу і вирушимо в глибину тисячоліть на 20 млн. років назад, наприклад, у Карпати. Що ж постане перед нашими очима?
З вузьких тріщин земної кори підносяться стовпи диму, чути вибухи, вивергається каміння різної величини і попіл. У повітрі попіл змішується з дощовими краплями і падає на землю у вигляді липкого бруду. Хмари з гарячого попелу, осідаючи, вкривають землю товстим шаром. У багатьох місцях виливається лава. її розжарені потоки, що яскраво світяться в темноті, охолоджуючись, будують вулканічні конуси, які утворюють цілі гірські хребти.
Сьогодні нагадує про ті далекі часи Вулканічний хребет у Карпатах, що складається із згаслих вулканів, тобто таких, про діяльність яких не збереглося ніяких відомостей.
Нині на планеті відбуваються ті самі процеси, що й у Карпатах у далекому минулому. З 2000 кратерів вириваються гази й попіл, гримлять вибухи, виливається лава. Такі вулкани називають діючими. Найвищий діючий вулкан Євразії — Ключевська сопка на Камчатці, висота його 4750 м.
Вулкани на Землі розміщені нерівномірно. Вони, як і землетруси, виникають на межах літосферних плит внаслідок руху земної кори. Більша частина діючих вулканів розташована на узбережжі Тихого океану. Ці райони дістали назву Тихоокеанського вулканічного поясу.
Виверження вулканів — це катастрофічне явище природи. Під розжареним попелом та лавою гинуть люди, тварини, рослини, руйнуються міста. Історія знає багато таких прикладів. У 79 році нашої ери вулкан Везувій знищив разом з населенням три міста Стародавнього Риму: Помпеї, Стабію, Геркуланум. Під час вибуху вулкана Кракатау в 1883 році в Індонезії загинуло 40 тисяч чоловік, 2/3 острова зникло на дні Зондської протоки. А вибухова хвиля від цього виверження тричі обігнула земну кулю.
Поряд з діючими вулканами, а часто й згаслими, трапляються гарячі джерела та гейзери. Це свідчить про те, що розжарена магма близько підходить до поверхні і нагріває підземну воду. Гарячі джерела спокійно витікають з тріщин у земній корі. Гейзери ж б'ють фонтаном з-під землі з певною періодичністю. Чим же пояснити цю загадку природи? Працює гейзер за принципом чайника. В підземних пустотах вода нагрівається до 100 °С, закипає і під тиском з шумом викидається нагору, як виривається пара з носика чайника. Ці фонтанчики іноді досягають висоти 40-90 м. Потім з охолодженням води виверження припиняється до нового її нагрівання та утворення пари.
Кожний гейзер має свій режим дії (від хвилини до кількох діб). Гейзери відомі на Камчатці (Долина Гейзерів), уСША (Єллоустонський національний парк), на острові Ісландія. Багато гарячих джерел на Курильських островах, у Новій Зеландії тощо.
