Struktuur van die Aarde

Die struktuur van die Aarde kom ooreen met dié van ander aardplanete. Omdat die Aarde makliker is om te bestudeer as die ander aardplanete, word die indeling van die Aarde in planetologie as standaard gebruik waarmee ander planete vergelyk kan word. Die Aarde word ingedeel in "sfere", wat onafhanklik van mekaar bestudeer word, maar ook onderling met mekaar verband hou. As geheel kan die Aarde dus ook as ’n stelsel beskou word: die stelsel Aarde.

’n Eerste onderverdeling is in ’n atmosfeer (die gasagtige omhulsel van die Aarde), ’n biosfeer (al die lewe op Aarde), ’n hidrosfeer (al die vloeibare water op Aarde) en ’n vaste Aarde (bestaande uit gesteentes wat opgebou is uit minerale en metale).

Atmosfeer

Kennis oor die Aarde se atmosfeer is veral afkomstig uit meteorologie, klimatologie en geochemie.

Die atmosfeer word ingedeel volgens temperatuurgradiënte. As die temperatuur met die hoogte toeneem, is daar sprake van ’n positiewe gradiënt, en by ’n afname van ’n negatiewe gradiënt. Die buitenste laag word die eksosfeer genoem; dit strek tot omtrent 10 000 km van die Aarde af en het ’n negatiewe temperatuurgradiënt. Ook die mesosfeer en troposfeer het ’n negatiewe gradiënt. Die sfere tussenin, die termosfeer en stratosfeer, het ’n positiewe gradiënt. Die toename van die temperatuur in die stratosfeer is as gevolg van die absorbering van die ultravioletlig van die Son, en in die termosfeer vanweë die ionisasie van gasdeeltjes wat dieselfde ultravioletlig veroorsaak. Omdat die keerpunte in die temperatuurgradiënte bo die trope hoër lê as bo die pole, vind die oorgange tussen hierdie lae nie op ’n vaste hoogte plaas nie.

Die atmosfeer (of "dampkring") word na buite toe al hoe minder dig (dus yler). Die troposfeer, wat tot sowat 15 km bo die Aarde strek, bevat na raming sowat 80% van die totale massa van die atmosfeer. Daar is ook in samestelling ’n verskil: Die onderste lae bevat relatief baie van die swaarder gasse koolstofdioksied en waterdamp. Osoon is gekonsentreerd in die osoonlaag in die stratosfeer (op ’n hoogte van sowat 20 km), omdat dit hier deur fotolise deur ultravioletstraling uit suurstof gevorm word. Die verbranding van meteore sorg vir ’n verhoogde konsentrasie yster en ander metale in die mesosfeer.

Biosfeer en hidrosfeer
Die biosfeer is nie ’n duidelike "laag" in die sin van ’n skil waaruit die planeet opgebou is nie. Die hidrosfeer is by die kontinente as grondwater of oppervlakwater aanwesig: by die oseane as ’n gemiddeld 3 km dik laag water. Albei kan as aparte onderdele van die stelsel Aarde beskou word. Die Aarde is die enigste liggaam in die Sonnestelsel wat ’n biosfeer of hidrosfeer het. Ander planete en mane het slegs ’n litosfeer of soms ook ’n atmosfeer. Water kom as ys ook op ander planete voor, en daar word aangeneem Jupiter se maan Europa het ’n mantel van vloeibare water.

Kennis oor die biosfeer kom veral uit biologie en ekologie. Die hidrosfeer word in hidrologie en oseanografie bestudeer.

Vaste Aarde
Die geologiese lae van die Aarde lê op die volgende dieptes onder die oppervlak:

Dit is nie moontlik om die diep binnekant van die Aarde direk waar te neem nie. Daar is egter wel indirekte maniere om meer oor die struktuur daarvan te wete te kom. Die belangrikste is seismologie, waar gegewens oor die binnekant van die Aarde uit seismiese golwe versamel kan word. Ook kan materiaal wat deur vulkanisme en plaattektoniek na bo gedwing word, bestudeer word soos wat in petrologie en geochemie gebeur.

Chemiese indeling

Die vaste Aarde word volgens chemiese samestelling in rofweg drie skille ingedeel: die kors, mantel en kern. Die grens tussen die kors en mantel word die Mohorovičić-diskontinuïteit (kortweg "Moho") genoem en die grens tussen die mantel en kern die Wiechert-Gutenberg-diskontinuïteit.

Die kors is chemies nie homogeen nie. Rofweg kan dit opgedeel word in die mafiese oseaankors en die felsiese kontinentale kors. By die kontinente is die kors boonop veel dikker (gemiddeld sowat 35 km) as onder die oseane (gemiddeld sowat 8 km). Op ’n paar (seldsame) plekke ontbreek die kors selfs heeltemal en kom mantelgesteente op die oppervlak voor.

Die mantel word deur seismoloë as redelik homogeen beskou. Die oorsaak kan wees dat mantelkonveksie, die stroming van vaste gesteentes, op geologiese tydskale in die mantel plaasvind vanweë die warmtestroom uit die binnekant van die Aarde. In die mantel kom mineralogiese faseoorgange voor vanweë die toename in druk en temperatuur met die diepte, wat diskontinuïteite vorm waarop seismiese golwe weerkaats of afgebuig word. Die belangrikste faseoorgang lê op 660 km, waar die mineraal olivien van ’n spinelstruktuur oorgaan in ’n kompakter perovskietstruktuur. Die mantel word met hierdie diskontinuïteit langs onderverdeel in ’n bomantel (vlakker as 660 km) en ’n ondermantel (dieper as 660 km).

Die kern kan in twee dele onderverdeel word: ’n buitekern, van volledig gesmelte metale, en ’n binnekern, wat uit vaste metale bestaan. Albei bevat hoofsaaklik yster en nikkel. In die vloeibare metaal van die buitekern vind strominge plaas, wat as ’n enorme soort dinamo die Aarde se magneetveld veroorsaak.

Fisiese indeling
Die boonste 150 km van die Aarde bestaan uit vaste, rigide gesteente wat saam die litosfeer vorm. In dié gesteente vind hoofsaaklik brosse vervorming plaas. Daaronder lê die sogenaamde plastiese sone, waar die gesteente wel vas is, maar plastiese vervorming ondergaan en dus kan strome vorm. Dit word die astenosfeer genoem. Deur die plastiese gedrag van die astenosfeer dryf die litosfeer as't ware op die astenosfeer. Dit sorg daarvoor dat die beginsel van isostasie op die litosfeer toepasbaar is. Die feit dat die astenosfeer kan stroom en die litosfeer rigied is, sorg ook daarvoor dat plaattektoniek kan plaasvind. Tektoniese plate bestaan uit stukke litosfeer en "dryf" op die astenosfeer.

Onder die astenosfeer, vanaf sowat 300 tot 400 km diep, volg ’n laag waar die gesteente weer sterker word. Dit is vanweë die toenemende druk en die faseoorgang van die mineraal olivien, wat op sowat 400 km diep die digter, kompakter spinelstruktuur aanneem. Dié sterker deel van die mantel word die mesosfeer genoem (wat nie verwar moet word met die gelyknamige laag in die atmosfeer nie).

Verwysings

Skakels