洋葱、桃子和鸡蛋,地球更像哪个?
人类对地球形状的认识经历了一个漫长而曲折的过程。由于受到活动范围的限制,古人只能看到自己生活的一小块地方,只能根据自己看到的景象和据此产生的遐想来解释地球,于是产生了各种各样稀奇古怪的故事和神话传说。
直到公元前300年,古希腊哲学家亚里士多德在一次观察月食时发现月面的黑影呈弧形,他认为月食是地球在月球上的投影,既然黑影呈弧形,就说明地球的外形是球形。15世纪以后,新航路的开辟拓宽了人类的视野,科学革命的兴起改变了人类历史的进程。1519—1522年,葡萄牙航海家麦哲伦率领的船队首次实现了人类环球航行,第一次用实践证明了地球是球形的。
月食
月食,又称月蚀,是一种当月球运行进入地球的阴影时,原本可被太阳光照亮的部分,有部分或全部不能被直射阳光照亮,使得月球表面变暗的天文现象。
月食发生时,太阳、地球、月球恰好或几乎在同一条直线上,因此月食必定发生在满月的晚上(农历十五、十六或十七)。
人类的好奇心和探索欲是无尽的,知道了地球的形状后,我们对地球的内部世界又充满了好奇与疑问。地球内部究竟是什么样的呢?
地球太大了,不能像蛋糕一样切开一探究竟。那么,我们用什么方法才能探测地球内部,给地球内部做“体检”呢?这里就要提到地震了。大家都知道,地震是常见的地质灾害,会给人类带来不同程度的灾难。但凡事都有两面性,地震在给我们造成伤害的同时,也成为帮助我们了解地球内部的“利器”。
地震的破坏性是地震波造成的,为了研究地震波,科学家研制出了地震仪,并将地震仪布设在地球上的多个地方来接收地震波。当某一地区发生地震时,地震波会在地球内部传播,当地震震级足够大的时候,地球另一端的地震仪也能检测到地震波的存在。类似于给人体成像的X射线,这些地震波为人类研究地球内部提供了一种“透视”地球的手段,人类利用地震仪接收的大量数据来分析和研究地球的内部结构。
中国古代的地震仪
东汉末年,我国著名科学家张衡发明了最早的测定地震的仪器——候风地动仪,它有八个方位,每个方位上都有一条含着铜丸的龙,龙嘴巴的正下方有张开嘴巴的金属蟾蜍。当发生地震时,对应方向的龙口所含的铜丸就会掉进蟾蜍的嘴巴里。
科学家发现,地球的内部原来是有圈层结构的。那地球的内部结构是像洋葱一样,一层一层的,可以剥开;还是像桃子,有一个很大的核;又或者是像鸡蛋呢?(https://www.daowen.com)
通过对地球地震波的研究,科学家将地球内部分为三个圈层结构:地壳、地幔和地核。其中,地核又可分为外核和内核。
地壳位于最外层,是一圈相对比较薄的岩石外壳。它可以分为陆壳(大陆地壳)和洋壳(大洋地壳)两种类型。大洋地壳相对较薄,平均厚度大约为7千米,主要由黑乎乎的玄武岩组成;大陆地壳相对较厚,平均厚度大约为33千米,某些高原的地壳厚度可以达到70多千米。大陆地壳是由各种各样的岩石组成的,如花岗岩、闪长岩、玄武岩、石灰岩、页岩、片岩、片麻岩、大理岩等,不胜枚举。地球上地壳最厚的地方是我国的青藏高原,印度板块(印澳板块的子板块)与欧亚板块的挤压碰撞,以及随后印度板块俯冲到欧亚板块之下造成了青藏高原的隆起,并使青藏高原成为世界上海拔最高的高原,这里的地壳厚度是大陆地壳平均厚度的两倍多。也许你认为地下33千米已经很深了,但是将它与6 371千米的地球平均半径相比,就变得非常小了,因为地壳的厚度仅仅约是地球半径的二百分之一。

地壳的下面是地幔,它们中间有个分界面,叫“莫霍面”。在研究地震波在地球内部的传播速度时,科学家发现了一个有意思的现象,“莫霍面”这个地方的地震波的传播速度突然增加了。基于此,科学家将“莫霍面”作为地壳和地幔的分界线。
相比地壳,地幔的厚度就非常大了,地幔延伸到了地下大约2 900千米的地方。同样是依据地震波在地球内部的传播速度变化,科学家将地幔分为上下两层,即上地幔和下地幔。上地幔从“莫霍面”开始,延伸到地下大约1 000千米的地方。在上地幔的上部,这里的地震波速度比上地幔其他地方的速度都低,科学家称其为软流层。软流层的温度很高,这里的物质是固态和液态的混合物,类似于我们吃的疙瘩汤,能缓慢流动。上地幔顶部与地壳都由坚硬的岩石组成,统称为岩石圈,岩石圈“坐”在软流层上并伴随其移动,所以地球内部不是静止的,而是运动的。下地幔物质呈固态。
莫霍面的由来
1909年,地震学者莫霍洛维奇在分析地震资料时,发现地震波在此处传播时速度变快了,它把地球的地壳和地幔分开,后来人们为了纪念莫霍洛维奇,故将地壳和地幔的分界面称为“莫霍面”。
地幔的下面是地核,它们之间的分界面是“古登堡面”。地震学者古登堡发现,地震波传播到这里的时候,其速度再一次突变,故将“古登堡面”作为地幔和地核的分界面。地下大约2 900千米到地心是地核。通过地震波,科学家推断地核分为两个部分,即内核和外核。外核是液态的,因为地震波中的横波传播到这里就消失了,纵波的速度突然降低了;外核中液态物质的流动形成了地球磁场。内核是固态的,尽管内核的温度非常高,但是由于地心存在巨大的压力,所以内核是固态的。
古登堡面的由来
回到最初的问题上来,洋葱、桃子和鸡蛋,地球到底像哪一个呢?我觉得地球更像是一个鸡蛋,蛋壳为地壳,蛋清为地幔,蛋黄为地核。因为这是非常好的对应关系。但是,从地质分层的角度来看,地球也像一个洋葱,因为扒开每一层岩层,都是一个新的世界。桃子呢,有一个硬硬的核,道理上更像地核一点。结论也许不重要,重要的是,我们在类比的过程中,更加了解这个蔚蓝色的、不停自转的星球。
古登堡在研究地震波传播时发现,地震波从莫霍面向下到地下约2 900千米处,纵波速度突然下降,而横波完全消失,古登堡由此推算出这一界面。