地球剖开一角的艺术模型,展示薄薄的地壳、厚实地幔与内外地核

一场通往脚下深处的探索

地心
之旅

越过脚下的日常,
走向地球的中心。

开始下行

地球内部 · 艺术剖面结构示意,非内部实拍

向下滚动,深入一层

6,371公里
从地表到地心的平均距离 [8]

一颗星球 · 四个章节

01 THE CRUST

0—35 km / 代表性大陆剖面

我们熟悉的世界,
只是薄薄一层。

山脉、城市、海岸线,
都落在这颗星球的外壳之上。

地壳与最上部的地幔一起构成岩石圈,分成缓慢运动的板块。旅程从大陆地壳出发,继续向更深处前进。[4]

山脉与下方层状、断裂的固态岩石剖面艺术示意
岩层剖面 · 艺术化组合,非钻孔记录

地壳厚度随地点变化;这里用 35 km 组织旅程,不代表全球统一界面。[1]

地表留下的线索 / 01

一块石头,
保存着冷却的时间。

GRANITE

慢慢冷却,晶体有时间长大。

花岗岩是一种侵入岩。岩浆在地下较缓慢地冷却,形成肉眼较容易分辨的矿物晶粒。常见浅色石英、长石与深色云母。

岩石的形成依据
放大观察

观察交织的浅色晶粒与深色斑点。

放大倍率不代表真实尺寸;图像不能代替标本鉴定。
浅灰、粉白矿物晶粒与黑色云母斑点交织的粗粒花岗岩插画
花岗岩岩石插画 / 非馆藏实拍

02 THE MANTLE

35—2,900 km / 本旅程剖面

离开地壳,进入地球最厚的一层。

坚硬的岩石,
也会缓慢流动。

一瞬间,它是固体。
把时间拉长,才能看见改变。

由橄榄绿色矿物和深色辉石组成的橄榄岩插画
橄榄岩 PERIDOTITE上地幔岩石的一类代表 · 插画

地幔主要由固态岩石组成。但在高温、高压和漫长的地质时间中,岩石能够发生极缓慢的形变与流动。它并不是一整片熔岩海。[1]

火山有时会把深处的岩石碎块带到地表。这些“地幔捕虏体”,为研究上地幔提供了可以触摸的线索。[3]

固态岩石的结构示意,短时间里没有可见的流动

短时间里,固态岩石的变化不容易被察觉。

结构与流动方向均为概念示意,不对应实际速度、深度或对流尺度。

03 THE OUTER CORE

约 2,900—5,150 km

岩石的下方,液态金属开始了。

看不见的深处,
让波来告诉我们。

外核是以铁为主的液态金属层。导电液体的运动参与产生地球磁场。而地震波经过这里的表现,帮助科学家辨认它的状态。[1][5]

亲手实验 / SEISMIC WAVES

固态地幔液态外核
P 波在固体与液体中的传播示意 圆点代表介质微团。P 波使微团沿传播方向振动;拖动下方滑块可以推进波前。 传播方向固体与液体的界面

P

挤压与伸展,穿过固体和液体。

介质沿传播方向来回振动。P 波能够穿过固体和液体,但速度与方向会随材料变化。这个演示只比较能否传播。

从固态地幔一侧出发

传播性质示意,不是地震记录,也不计算真实波速、折射或振幅。直接 S 波不能穿过液态外核;真实地球中还存在波型转换。[4][1]

我们如何知道? 地震仪记录的到达时间与波的传播路径,让地球内部留下了可以解读的线索。[4]

04 THE INNER CORE

约 5,150—6,371 km

穿过液态外核,抵达最深的固体。

炽热的中心,
依然坚实。

这里没有可以进入的空洞。
只有在极高压力下,保持固态的金属。

内核以铁、镍等金属为主,半径约 1,221 km。即使温度极高,巨大的压力仍使它保持固态。[6][7]

为什么很热,却没有熔化?

物质是固态还是液态,既取决于温度,也取决于压力。内核承受的压力极高,在这样的条件下,金属的熔化条件也随之改变。[6]

照亮一个想象的剖面

移动指针或轻触模型;聚焦后用方向键移动光束。

光照与表面纹理仅帮助观察概念模型,不代表内核真实可见的样貌。

具有金属质感和晶粒纹理的固态内核概念模型;这不是内核照片
固态内核 / 概念模型艺术照明 · 非实拍
1936

英格·莱曼从地震波记录中,提出了内核存在的证据。
有些地方,我们尚未抵达,却已学会如何认识。 [9]

抵达地心 / THE CENTER

6,371km

脚下的世界,
比想象更深。

一次下行,重新认识我们站立的地方。

地球内部同一比例的半径示意 地球平均半径6371公里,地壳选取35公里示意厚度,外核顶界面约2900公里深,内核顶界面约5150公里深。 1,000 km 内核 外核 地幔 地壳
各半径使用同一比例 · 地壳示意厚度为 35 km

现在,带着一个更完整的地球,回到地表。

返回地表
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