Yerküre

Yerküre, Dünya gezegenidir ve genelde yapısı ile ilgili konularda kullanılır. Yerbilim (jeoloji) çalışmaları ile yapısı anlaşılmaya çalışılan Yerküre’ye ait bilgilerin çoğu, sismik dalgaların incelenmesi sayesinde elde ediliyor. Depremler sonucu oluşan doğal oluşan veya bilim adamlarının oluşturduğu yapay sismik dalgaların, farklı yapılardaki katmanlarda farklı davrandıkları biliniyor. Yerküre içinde hareket eden bu dalgaların davranışlarının incelenmesi sonucunda Yerküre’nin iç yapısı anlaşılabiliyor.
Yerküre'nin merkezinde katı haldeki nikel ve demirden oluşan iç çekirdek bulunuyor. Bu çekirdeği çevreleyen dış çekirdek ise, içindeki kükürt ve oksijen nedeniyle erime noktası düştüğü için sıvı halde bulunan nikel ve demirden oluşuyor. 4.5 milyar yıldır soğumasına karşın hala çok sıcak olan çekirdek, Yerküre'nin manyetik alanının oluşmasındaki etken. Daha sonra gelen Alt Manto ve Üst Manto diye ikiye ayrılan Manto ise, kısmen ya da tümüyle eriyik durumdaki kayaçlardan oluşan magmayı içeriyor. Demir, magnezyum, silikon ve oksijence zengin mineralleri içeren Manto’dan sonra, bu katmanların en incesi olan ve okyanuslar ile kıtaları barındıran Yerkabuğu bulunuyor. Oksijen ve silikonca zengin Yerkabuğu’nda, okyanus tabanlarını oluşturan bazalt, en çok bulunan kayaç. Kıtalardan oluşan kabuk kısmı ise bazalt ile daha az yoğun olan granit, kumtaşı, kireç taşı gibi kayaçları barındırıyor.
Yer'in içi, diğer gezegenler gibi, kimyasal olarak tabakalardan oluşur. Yer'in silikattan oluşmuş bir kabuğu, yüksek viskoziteli bir mantosu, akışkan bir dış çekirdeği ve katı halde bir iç çekirdeği vardır.
Yer'in kütlesi ve hacmi günümüzde oldukça duyarlı olarak bilinmektedir. Buna dayanarak yoğunluğunun 5,51 g/cm³ olduğu hesaplanabilir. Yerkürenin derinliklerinde yüksek basıncın yol açtığı sıkışma hesaba katıldığında, bu değerin sıkışmamış halde 4 g/cm³ civarında bir yoğunluğa denk gelebileceği tahmin edilir. Sismik veriler, ses dalgalarının yerküre derinliklerinde iletilme hızlarına dayanarak, kürenin değişik noktalarındaki madde yoğunluklarının birbirine oranlarını belirlemeye yardımcı olmuştur. Bu bilgilerin birleştirilmesi sonucunda Yer'in iç yapısına ilişkin güvenilir bir model ortaya konabilmiştir. Yer katmanlarının hangi kimyasal bileşenlerden oluştuğu ve fiziksel özellikleri, doğrudan gözlemlere dayanmayan, ancak, sismik verilere dayanan yoğunluk ölçümleri, elementlerin evrende dağılım oranları, gök taşlarından elde edilen veriler, yer kabuğu ve nadiren manto kaynaklı örneklerin analizi, ve olası bileşiklerin fiziksel özelliklerine ait laboratuvar verilerinin bir bütün halinde göz önünde tutulması ile varılan yaklaşık bir tahmine göre belirlenebilmektedir.

Çekirdek

Sismik dalgaların izlenmesi, yer yüzeyinden 2900 km derinlikte ani bir yoğunluk artışına işaret eder. Bu, 3470 km yarıçapında bir metal çekirdeğin varlığı ile açıklanmaktadır. Daha da derinde, 1250 km yarıçapında ve 'iç çekirdek' olarak adlandırılan daha yoğun bir tabaka bulunur. S dalgalarının çekirdek-manto sınırında kesintiye uğraması, en azından dış çekirdeğin, bu tür dalgaların ilerleyemeyeceği sıvı bir yapıya sahip olduğunu düşündürmektedir. Yer'in manyetik alanı da bu düşünceyi destekler özelliktedir. İç çekirdeğin ise katı yapıda olduğu sanılmaktadır. Modeller, iç çekirdeğin sıcaklığının 5100 °C, basıncının ise merkezde 4 milyon atmosfer civarında olduğu varsayımına dayanır. İç çekirdeğin büyük ölçüde demir ve nikelden oluştuğu, bu bileşenlerin, yüksek basıncın ergime sıcaklığını yükseltmesi nedeniyle katı halde bulunacağı ve yoğunluğun 13,6 g/cm³ civarında olacağı tahmin edilmektedir. Dış çekirdek ise, demir ve nikele ek olarak oksijen ve kükürt içerir. Bu ek bileşenler, bu katmanın yoğunluğunu düşürürken (en dışta 10 g/cm³, en içte 12,3 g/cm³) aynı zamanda metallerin ergime sıcaklığını düşürerek, iç çekirdeğe göre daha düşük basınç ve sıcaklık altında sıvı bir ortam yaratılmasına neden olurlar.

Manto

Manto, yerkabuğu ile çekirdek arasında kalan kısımdır. Yer kabuğunun en ince olduğu okyanus tabanlarında 5 km, en kalın olduğu büyük dağ sıralarının altında ise 70 km derinlikte başlar ve 2900 km. derinliğe kadar devam eder. Yer kürenin toplam hacminin %82'den fazlasını, kütlesinin ise %67'sini oluşturur. Çekirdekte bulunan demir, nikel, oksijen ve kükürte ek olarak magnezyum, alüminyum ve silisyum içerir, ve büyük kısmı, bu elementlerin çeşitli şekillerde kombinasyonlarından oluşmuş kayaç yapıda bileşiklerden oluşur. Yer kabuğundan farklı olarak bu minerallerin demir ve magnezyum içeriği, silisyum ve alüminyum içeriğine oranla çok daha fazladır. Manto katmanının yoğunluğu, yüzeyden derine doğru artarak 3,3 g/cm³'ten 6 g/cm³'e kadar değişir ve ortalama 4,5 g/cm³ kadardır. Sıcaklığı, çekirdek ile komşu alanlarda 4000 °C kadar yüksek, yer yüzeyine en yakın olduğu okyanus tabanlarında ise 100 °C kadar düşük olabilir. Ancak, manto tabakasının tüm derinliği boyunca genel olarak katı halde bulunduğu sanılmaktadır. Mantonun yer kabuğuna komşu çok ince bir kısmı dışında plastik özellikler gösteren bu katı, belli bir akışkanlık derecesi ile, yavaş bir konveksiyon hareketi gösterir, bu yolla yerkürenin derinliklerindeki sıcak materyel yavaşça yüzeye doğru çıkarak ısının yüzeye aktarılmasını sağlar. Yer kabuğunun hareketlerinin ve sonuçta levha tektoniği etkinliğinin sürdürülmesini sağlayan güç, bu akımlardan kaynaklanır. Mantonun akışkanlığı, beklenenin tersine, sıcaklıkların daha yüksek olduğu derin tabakalarda yüzeye göre daha azdır. Bunun nedeni derinlerdeki yüksek basınç altında mineral bileşikliklerin ergime sıcaklıklarının ortam sıcaklığına oranla çok yüksekte kalmasıdır. 700–2900 km derinlikler arasında kalan 'alt manto' bu durumdadır. 700 kilometrenin üzerinde kalan 'üst manto' ise, sismik dalgaları belirgin derecede yavaş iletmesinden anlaşıldığı gibi, daha akışkan yapıdadır ve bu nedenle astenosfer -zayıf küre, güçsüz küre- olarak adlandırılır. Bu bölgedeki 1000 - 1300 °C arasındaki sıcaklıklar, kayaç bileşiklerinin ergime sıcaklığına çok yakındır ve üst manto materyeli sıvı hale geçme sınırına çok daha yakın bulunur. Günümüzde, astenosfer tabakasının en fazla 400 km derine kadar indiği, 400–700 km arasının ise 'geçiş bölgesi' olarak adlandırılması gerektiği kanısı yaygınlaşmaktadır. Mantonun, kalınlığı okyanus tabanlarında birkaç kilometre ile kıta tabanlarında 70 kilometre arasında değişen en dış tabakası düşük sıcaklığı nedeniyle sert ve kırılgan bir katı yapısındadır ve yer kabuğu ile bütünleşmiş biçimde litosfer=taş küreyi oluşturur. Manto içerisinde yerel sıcaklığın o bölgedeki bileşenlerin ergime sıcaklığından daha yüksek olduğu sınırlı alanlar, magma olarak adlandırılan sıvı ortamı içerirler ve volkanik etkinliklerden sorumlu tutulurlar.