科学家搜集地球内部的信息的方法是什么

科学家搜集地球内部的信息的方法是什么,第1张

1 超声波

2 目前 科学家搜集地球内部的信息的方法 最多的确切资料还是 很原始的掘洞 目前最深的人工洞穴位于前苏联近内 具体资料请具体查询 第二的好象位于中国河北 具体也请查询 掘洞后 用各种仪器探测

    不能钻穿地球,但是科学家们还有别的方法,并不用物理钻穿也能看到地球中间的结构和物质,再综合合理推测,得到地球内部结构也不是什么难事。

地壳、地幔和内核等地球内部结构只能由研究地球的科学家根据地震和火山常年观测的数据来计算。这种说法是否与地球的真实结构相同,只有在科学家继续努力探索之后才能知道。  我们目前的技术仍然很难研究地球。

    在前苏联,1970年在科拉半岛附近的挪威边境进行了一次科学钻探。  其中一个钻孔在1989年底达到了12,262米的深度。这是迄今为止人类朝着地球中心垂直钻的最深的钻孔。如果要钻更深的井眼,那么许多技术问题必须首先解决。  

地震一直是对人类生存的威胁。自20世纪初以来,世界各国相继建立了一些地震观测站来收集地震数据。  1909年,克罗地亚科学家安德里亚·莫霍洛维奇发现地震波速度将在地下54公里处显著增加,从而推断出地壳和地幔之间的边界。 

后来科学家们遵循他的方法,发现地壳的厚度在地球表面的不同部分变化很大。例如,在海洋深处,地壳只有几公里厚。  为了纪念这位科学家,人们称地壳和地幔之间的边界为莫霍洛维奇不连续界面,简称莫霍面。  从那时起,人们就知道他们脚下看似坚实的地面只是地球外的一层薄薄的皮肤,下面被称为地幔。

以此类推,科学家们就是这个样子,综合生活经验和相关研究慢慢的推算出了地球的样子,但是地球中间到底是不是这个样子到现在还是个未知数,毕竟我们不能切开地球。

一、地球内部圈层划分的方法:地球圈层分为地球外圈和地球内圈两大部分。地球外圈可进一步划分为四个基本圈层,即大气圈、水圈、生物圈和岩石圈;地球内圈可进一步划分为三个基本圈层,即地幔圈、外核液体圈和固体内核圈。此外在地球外圈和地球内圈之间还存在一个软流圈,它是地球外圈与地球内圈之间的一个过渡圈层,位于地面以下平均深度约150公里处。这样,整个地球总共包括八个圈层,其中岩石圈、软流圈和地球内圈一起构成了所谓的固体地球。对于地球外圈中的大气圈、水圈和生物圈,以及岩石圈的表面,一般用直接观测和测量的方法进行研究。而地球内圈,目前主要用地球物理的方法,例如地震学、重力学和高精度现代空间测地技术观测的反演等进行研究。地球各圈层在分布上有一个显著的特点,即固体地球内部与表面之上的高空基本上是上下平行分布的,而在地球表面附近,各圈层则是相互渗透甚至相互重叠的,其中生物圈表现最为显著,其次是水圈。

二、地球内部圈层划分依据

地球内部情况主要是通过地震波的记录间接地获得的。地震时,地球内部物质受到强烈冲击而产生波动,称为地震波。它主要分为纵波和横波。由于地球内部物质不均一,地震波在不同d性、不同密度的介质中,其传播速度和通过的状况也就不一样。例如,纵波在固体、液体和气体介质中都可以传播,速度也较快;横波只能在固体介质中传播,速度比较慢。地震波在地球深处传播时,如果传播速度突然发生变化,这突然发生变化所在的面,称为不连续面。根据不连续面的存在,人们间接地知道地球内部具有圈层结构。

地球作为一个整体,在构造上有它自己显著的特征,即它是由同心圈所组成,不论是地球内部还是地球表面都是如此。

地球最外面的一层叫地壳(lithosphere,the earth's crust),这就是地球的表皮,假如把地球比作鸡蛋的话,那么,地壳就相当于鸡蛋的蛋壳。地壳由各种岩石组成,除地表覆盖一层薄薄的沉积岩、风化土和海水外,上部主要由花岗岩类的岩石组成,由于富含硅和铝,称为硅铝层;硅铝层的厚度并不到处一样,在大洋深处有的地方甚至没有硅铝层,下部主要由玄武岩或辉长岩类的岩石组成,由于富含硅和镁,称为硅镁层。除大洋底部有硅镁层直接露出处,其余都埋在硅铝层之下。地壳的平均厚度为33公里,大陆所在的地方比较厚一些,海洋的地方比较薄,最薄的地方10公里都不到。如我国青藏高原下面的地壳厚度在65公里以上。海洋下面的地壳,厚度只有5-8公里。在地壳表面还有一层风化壳,上面“发育”了一层薄薄的土壤。地壳的压力由上至下逐渐加大,由表面的一个大气压增至1300个大气压,温度至底部增加到摄氏1000度左右。

地壳同我们人类生产和生活的关系最密切,里面含有大量的矿产,可供我们开采利用。

地壳往下的那一层叫做地幔(mantle),又称“中间层”,介于地壳和地核之间,是固体层,厚度2900公里左右。地幔可分为上下两层。上地幔深度35-1000公里,上地幔最靠地壳的一层是由橄榄岩一类的物质组成,这种物质非常坚硬。现在知道最深的地震,是发生在地下700公里的地方,即地幔上部。地幔的物质可能是固态的,也可能象粘胶一样处在半流动状态,当它受到外力作用时,能够变形而不致破裂。如果地壳的某个地方发生了裂缝,“地幔”上部的物质就会喷出地表,变成熔融赤热的熔岩,这就是火山喷发了。下地幔离地面1000-2900公里,可能比上地幔含有更多的铁。地幔体积占地球总体积的83%,质量占整个地球的66%。

地幔再往里就是地核(core),它的半径约3500公里。地核可分为“外地核”和“内地核”两层。处在地表以下2900-4980公里的部分叫外地核,是液体状态。4980-5120公里深处,是一个过渡带,从5120公里直到地心则为内地核,是固体状态。地核的成分主要是铁,另外还有一些镍和碳的元素。内地核的半径约1300公里,因为地核离开地面太深,很少有“讯息”传来,所以我们至今对它了解得很少。那么,我们是怎样知道地核成分是铁呢?我们通过对地震波的研究,可以估算出地核物质的平均密度大约为每立方厘米107克。人们通过计算,大概知道地核处的压力在每平方厘米1550吨~3880吨之间,温度在5000度左右。在如此高温高压下,有什么样的物质可以使它的密度达到107克/立方厘米呢?而这种物质又必须是一种比较普遍存在的,至少要占整个地球质量的三分之一。这样,人们就会自然考虑到宇宙中最为普遍的重元素,密度为786克/立方厘米的铁。它在地心高温高压下的密度值会达到107克/立方厘米左右。这是从地球本身的特点分析而得出的结论。

此外,人们还从落到地球上的大量陨石的物质组成加以合理的推论。一般说,陨石有两种,一种是硅酸盐类组成的石质陨石;另一种是含90%的铁与9%的镍和1%的其他元素组成的铁陨石。科学家们已基本弄清楚,陨石是一颗碎裂的行星的残屑;铁质陨石就是这颗行星的内核碎屑。这不能不使人想到地核的内核也是以铁为主的铁镍核心。

到目前为止,科学家了解地球内部的行之有效的方法主要还是靠地震波。

地震波简介:

地震波(seismic wave)是由地震震源向四处传播的振动,指从震源产生向四周辐射的d性波。按传播方式可分为纵波(P波)、横波(S波)(纵波和横波均属于体波)和面波(L波)三种类型。地震发生时,震源区的介质发生急速的破裂和运动,这种扰动构成一个波源。由于地球介质的连续性,这种波动就向地球内部及表层各处传播开去,形成了连续介质中的d性波。

地震学的主要内容之一就是研究地震波所带来的信息。地震波是一种机械运动的传布,产生于地球介质的d性。它的性质和声波很接近,因此又称地声波。但普通的声波在流体中传播,而地震波是在地球介质中传播,所以要复杂得多,在计算上地震波和光波有些相似之处。波动光学在短波的情况下可以过渡到几何光学,从而简化了计算;同样地,在一定条件下地震波的概念可以用地震射线来代替而形成了几何地震学。不过光波只是横波,地震波却纵、横两部分都有,所以在具体的计算中,地震波要复杂得多。

地震波的应用:

地震、地球物理学家和工程师使用地震仪、检波器(Geophone)来纪录地震波,早期的仪器使用钟摆原理和类比信号纪录地震波,近代的仪器则使用压晶体管和数位信号处理地震波。地震波在介质改变时会有不同的传递速度,并在交界面上产生折射、反射等行为,这些特性被用来了解地球的内部构造。

根据地震波所绘出的地球内部构造:

2015年3月,美国科学家利用地震波的速度绘制的模拟图,揭示地下结构。这幅模拟图展示了太平洋下方的地幔,较慢的地震波呈红色和橙色,较快的地震波呈绿色和蓝色。展现地球内部的3D模拟图由普林斯顿大学教授杰罗恩-特鲁普领导的研究小组绘制。他们进行此项研究的目标是在年底前绘制整个地幔的地图。地幔的深度达到1865英里(约合3000公里)。

地震波

地震波,地震波有横波纵波之分,通过横波纵波的不同就可以判断地球内部的物理状态通过各种波的传递震动波的传播在不同物质中频率一样但速度是不一样的,因此可以通过波的传播、反射来计算地质构造的组成

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