地球内部是什么样的？

Answer 1

“地球是空心的”——长期以来，一直有人持这一观点，并在其基础上演绎出许许多多的故事和神话传说。为什么人们会有这样的想法呢?究其原因，不过是因为地球上发现了隧洞，尽管它们只是分布于地表。目前我们所知道的最深隧洞也不过只是1.17公里深，与6350公里的地球半径相比，简直是小巫见大巫。但是，仍然有一些人幻想着能发现一条通向地心的隧道。

“地球中空”这一观点的提出可以追溯到远古时代，在古希腊神话中，巨人因为违抗万神之王宙斯的意志而被埋入地下，他们痛苦的扭动造成了地震。而火山的存在好像进一步证实了地球内部是一个“大炉膛”，含丰富的火种和硫磺，极易于燃烧。

在科学史的初期，一些科学家确实曾致力于证实“地球中空”这一宗教观点。1665年，德国学者阿撒谢尔丝·科彻曾出版了一本在当时最为引人注目的著作，他在该著作中将地球描绘成一个“大筛子”，而“筛子眼”则是那些广泛分布于地表的隧洞，在这些隧洞中常有恶龙出没。19世纪初期，美国军事家托恩·克里伍·塞莫斯竟在捍卫“地球中空”理论的研究中煞费苦心地向人们证明在北极地区就存在通向地心的隧洞。继塞莫斯之后，直至今日，这一古怪想法促使人们发表了大量有关地心探险的科幻小说和文章。其中最为著名的就是法国作家儒勒·凡尔纳于1864年出版的《地心游记》，在这部著名的科幻小说中，凡尔纳向人们描绘了一幅奇妙的地下世界画卷，那里有地下海洋，恐龙横行，古猿人四处出没，而通向这一神秘奇景的通道就在寒冷的冰层之下。在此之前，伊扎·阿兰·波尔也编著过类似的故事，他将这一通道“搬”到了北极。

结果到了1909年，美国探险家罗博特·爱迪文·皮列根本没在北极发现什么“地心通道”。不过这些传说却流传了下来。其中最为普及的当数伊扎·R.柏洛兹的一套系列丛书，其中第一部出版于1913年。

直至1798年，人们终于知道地球不是也不可能是空心的。当卡文迪许计算出地球质量后，人们进一步计算出地球的密度为5.5克/立方厘米(精确值为5.518克/立方厘米)，而地壳中岩石的平均密度为2.8克/立方厘米。如果地球真是中空的，并假设空心部分充满空气，那么地球总密度应小于2.8克/立方厘米。地球密度为5.518克/立方厘米这一事实说明：地心密度必定大于地壳中岩石的密度。因此，地球肯定不是空心的。

我们知道地壳的密度为2.8克/立方厘米，而整个地球的平均密度为5.5克/立方厘米，据此我们马上就能推测出地球一定有一部分的密度高于5.5克/立方厘米。

在实验室里测试一个普通尺寸的球体，其所受的万有引力小到可以忽略不计。但对于地球来说，其巨大的引力作用则可以将地球上的一切物质牢牢吸住。如果我们假设地球全部是由岩石组成的，那么地层深处一定会被外层的重量压碎。这种强大的力量能压缩地球内部并将所有的质量全都集中到一个很小的容积当中，所以较深地层的密度自然比外层密度要大。这个问题好像就这样迎刃而解了。

但事实并非如此。人们曾经试图在岩石上施加足够大的压力，然后通过测出所加的压力的数值计算出岩石内部密度增加的数值。但人们最终发现，地球外部所有地层重量不可能把地球内部压缩到平均为5.5克/立方厘米大小的密度。

因此我们只能得出这样的结论：地球不全是由坚硬的岩石构成的。地球深处一定存在密度比岩石密度高得多的物质。那么这些物质是什么?我们怎样才能想办法去了解它们呢?迄今为止，我们所开采到的最深的油井有9.6公里深，而这个值仅是地球直径的1/670。

难道人类真的没有办法对地心有所了解吗?实际并不是这样的。地震使地球表面遭到严重的破坏，人们通过对地震的观测偶然发现，由于各种形式的波从地心传出，从而使地球表面产生剧烈的晃动。其中有一种波的传播方式类似于池塘中涟漪的水纹，另一种波类似于声波在空气中的传播方式。实际上，在地震过程中，与声波具有相同性质的波被称为“初波”或“P波”；另一种与在水中传播方式性质相同的波我们称之为“次波”或“S波”。

这些波从最源头产生，经过相当长的传播距离，穿过地球内部并最终作用在地球表面上。1855年意大利物理学家路支·派勒米瑞发明了第一台研究这些波的简易仪器——地震仪。在以后的几年中，地震仪迅速得到了改进。到了19世纪90年代，英国工程师约翰·米尔恩在世界各地安装了一系列的地震仪。如今已有500多个精确的地震仪分布在世界各地。

通过地震仪，我们能知道地震波在何时何地出现。科学家们能指出地震波穿过地球内部结构的路径。如果地球各处物质的特性相同，则这些波将以固定的速度沿直线传播。然而，由于地球的密度随深度的增加而增加，部分区域由于受挤压而压缩，波的传播路径呈现出曲线。从这些曲线的特征来看，科学家们就能得出地球内不同深度区密度的数值。如果同一深度的曲线走向发生急剧转向，则说明这一地层不是由于被挤压，而是由于密度的突然改变导致该地层的化学结构发生了变化。

Answer 2

地壳地表到地下33千米处，主要由岩石组成
地幔地下33千米到地下2900千米
地核地下2900千米到地下6370千米

Answer 3

地球是一个非均质体，内部具有分层结构，各层物质的成分、密度、温度各不相同。在天文学中，研究地球内部结构对于了解地球的运动、起源和演化，探讨其他行星的结构，解决行星以至整个太阳系起源和演化问题，都具有十分重要的意义。
到目前为止,关于地球内部的知识,主要来自对地震波的研究。地震波在地球内部传播时，分为纵波和横波。地震波的传播速度与地球内部物质的密度和性质密切相关。在不同性质和状态的介质中，地震波传播速度有显著变化。依据地球内部不同部分的地震波传播速度的资料，可以分析地球内部的结构。地球内部存在两个主要的间断面：第一个间断面位于地表下平均约三十多公里处,称莫霍洛维奇间断面（简称莫霍面或M界面）；第二个间断面位于地表下约2,900公里处，称谷登堡-维舍特间断面。这两个间断面把地球内部分成三个主要的同心层：地壳、地幔和地核。莫霍面以上是地壳，莫霍面和谷登堡-维舍特间断面之间是地幔，从谷登堡-维舍特间断面到地心是地核。
澳大利亚的布伦根据地震资料于1967年提出了地球内部结构的A模型，1970年又提出了HB□模型。这些模型对地球的分层结构作了更仔细的研究，目前广泛使用的是A模型。
地壳又称A层，它的厚度是不均匀的，大陆地壳平均厚度约30多公里（中国青藏高原的地壳厚度可达65公里多），而海洋地壳仅5～8公里。密度为地球平均密度的1／2。大陆地壳上层的成分约在花岗闪长岩和闪长岩之间，下层岩石可能是麻粒岩和闪岩。海洋地壳是橄榄岩。据目前所知，地壳岩石的年龄绝大多数小于20多亿年。这意味着现在地球壳层的岩石不是地球的原始壳层，是以后由地球内部的物质通过火山活动与造山运动而形成的。
地幔的物质密度由近地壳处的3.3克/厘米□增至近地核处的5.6/厘米□,地震波传播的速度也随之增大。地幔分为三层。从莫霍面到地表下410公里深处，称为B层，地震波波速几乎随深度直线增大。往下到1,000公里深处是一个过渡带，称为C层，地震波波速不均匀地增大，说明内部物质分布不均匀。B、C两层称为上地幔。再往下到2,900公里处称为D层，即下地幔，波速增大较均匀，而且没有发生过地震。地幔物质的主要成分可能是同橄榄岩相似的超基性岩。
地球内部的分层（根据布伦的A模型）
地核也分为三层。E层是外地核,可能是液体，地震波横波在这里消失。F层是外地核和内地核之间的过渡层。G层是内地核,可能是固体的，这里又出现地震波横波。地核虽只占地球体积的16.2％，但由于它的密度相当高（地核中心物质密度达到13克/厘米□，压力可能超过370万大气压）,根据有些学者计算，它的质量超过地球总质量的31％。地核主要由铁和镍等金属物质构成。
地球内部结构
地内物质密度
地球内部的温度随深度而上升。根据地震波传播情况得知：地幔是固体状态的，100公里深处的温度已达1,300℃,300公里深处的温度是2,000℃。据最近估计,地核边缘的温度约4,000℃,地心的温度为5,500～6,000℃。由于地球表层是热的不良导体，来自太阳的巨大热量只有极少一部分能穿透到地下极浅处。因此，地球内部的热能可能主要来源于地球本身，即产生于天然放射性元素的衰变。
地球的重力加速度也随深度而变化。在地球内部，地球自转引起的惯性离心力随深度的增加而减少，这样，地球内部的重力可以简单地看成是地球的引力。一般认为，从地表到地下2,900公里深处,重力大致随深度而增加，在2,900公里处重力达到最高值，约1,000伽。从地表下2,900公里到地心，重力急剧减小，到地心为0。