Το εσωτερικό της Γης και οι πλάκες

Πιο βαθιά από όσο έχει φτάσει κανείς

Η βαθύτερη τρύπα που άνοιξε ποτέ άνθρωπος είναι η γεώτρηση της Κόλα, στη βόρεια Ρωσία: περίπου $12$ km, το 1989. Εκεί η θερμοκρασία είχε ήδη φτάσει τους $180$ °C, πολύ πάνω από όσο περίμεναν οι επιστήμονες, και το τρυπάνι δεν μπορούσε να προχωρήσει άλλο.

Το κέντρο της Γης είναι πάνω από $6.300$ km πιο κάτω. Κι όμως ξέρουμε αρκετά καλά τι υπάρχει εκεί.

Τα στρώματα της Γης

Η Γη μοιάζει με ροδάκινο: λεπτή φλούδα, χοντρή σάρκα, σκληρό κουκούτσι.

Τρία πράγματα αξίζει να κρατήσεις:

• Ο φλοιός δεν έχει παντού το ίδιο πάχος. Κάτω από τους ωκεανούς είναι ωκεάνιος, λεπτός ($5$–$10$ km) και πυκνός, δηλαδή βαρύς για τον όγκο του. Κάτω από τις ηπείρους είναι ηπειρωτικός, παχύς ($30$–$50$ km, ως $70$ κάτω από ψηλές οροσειρές) και ελαφρύτερος.
• Ο μανδύας είναι στερεός, αλλά σε εκατομμύρια χρόνια ρέει, όπως ένα κομμάτι πίσσα που φαίνεται σκληρό κι όμως σιγά-σιγά κυλάει.
• Στο κέντρο η θερμοκρασία είναι περίπου $5.000$ ως $6.000$ °C, όσο στην επιφάνεια του Ήλιου. Ο εσωτερικός πυρήνας είναι θερμότερος από τον εξωτερικό κι όμως στερεός, γιατί η τεράστια πίεση δεν αφήνει τα άτομα να ξεφύγουν σε υγρή μορφή.

Ο υγρός σίδηρος του εξωτερικού πυρήνα, καθώς κινείται, δημιουργεί το μαγνητικό πεδίο της Γης. Αυτό δείχνει η βελόνα της πυξίδας.

Πώς το ξέρουμε

Κανείς δεν έχει δει τον πυρήνα. Τον «ακούμε».

Κάθε μεγάλος σεισμός στέλνει σεισμικά κύματα που διασχίζουν όλη τη Γη και καταγράφονται από σεισμογράφους σε κάθε ήπειρο. Τα κύματα αλλάζουν ταχύτητα και κατεύθυνση κάθε φορά που περνούν σε άλλο υλικό, όπως το φως όταν μπαίνει στο νερό.

Ένα είδος κυμάτων, τα εγκάρσια, δεν περνάει καθόλου μέσα από υγρό. Στην απέναντι πλευρά της Γης από έναν σεισμό υπάρχει μια μεγάλη ζώνη όπου αυτά τα κύματα δεν φτάνουν ποτέ. Από το μέγεθος αυτής της «σκιάς» βγήκε ότι ο εξωτερικός πυρήνας είναι υγρός — και πόσο μεγάλος είναι.

Ας το λύσουμε

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Ένα σπασμένο κέλυφος

Ο φλοιός, μαζί με το πάνω, άκαμπτο κομμάτι του μανδύα, σχηματίζει τη λιθόσφαιρα, πάχους περίπου $100$ km. Η λιθόσφαιρα δεν είναι ενιαία: είναι σπασμένη σε λιθοσφαιρικές πλάκες, σαν το τσόφλι ενός αυγού που ράγισε.

Υπάρχουν επτά μεγάλες πλάκες — Ειρηνικού, Ευρασιατική, Αφρικανική, Βορειοαμερικανική, Νοτιοαμερικανική, Ινδοαυστραλιανή, Ανταρκτική — και πολλές μικρότερες. Μία από τις μικρές είναι η πλάκα του Αιγαίου, πάνω στην οποία βρίσκεται το μεγαλύτερο μέρος της Ελλάδας.

Οι πλάκες επιπλέουν πάνω στο μαλακότερο στρώμα του μανδύα από κάτω τους και κινούνται λίγα εκατοστά τον χρόνο, όσο περίπου μεγαλώνουν τα νύχια σου. Τις κινούν:

• τα ρεύματα μεταφοράς στον μανδύα: το θερμότερο υλικό ανεβαίνει αργά, το ψυχρότερο κατεβαίνει, όπως στη σούπα που βράζει στην κατσαρόλα·
• και το βάρος της ίδιας της πλάκας, όπου μια παλιά, κρύα και βαριά πλάκα βυθίζεται στον μανδύα και τραβάει το υπόλοιπο κομμάτι πίσω της.

Τι όριο πλακών είναι;

Διάλεξε έναν τόπο και μετά το είδος του ορίου. Σε κάθε συνδυασμό θα δεις γιατί ταιριάζει ή όχι.

Ο τόπος

Ισλανδία: ένα νησί που σκίζεται στα δύοΙμαλάια: τα ψηλότερα βουνά του κόσμουΝότια της Κρήτης: η Ελληνική τάφροςΡήγμα του Αγίου Ανδρέα, Καλιφόρνια

Το όριο

Αποκλίνον — απομακρύνονταιΣυγκλίνον — η μία βυθίζεταιΣυγκλίνον — συγκρούονται δύο ήπειροιΜετασχηματιστικό — γλιστρούν πλάι-πλάι

ΤαιριάζειΣωστά. Η Ισλανδία κάθεται πάνω στη Μεσοατλαντική ράχη. Η Βορειοαμερικανική και η Ευρασιατική πλάκα απομακρύνονται, και το μάγμα που ανεβαίνει φτιάχνει νέο φλοιό.

Η Ελλάδα πάνω σε ένα όριο

Η Ελλάδα είναι από τις πιο «ζωντανές» γεωλογικά περιοχές της Ευρώπης, γιατί κάθεται ακριβώς πάνω σε ένα συγκλίνον όριο. Κατά μήκος του Ελληνικού τόξου — νότια της Κρήτης και δυτικά της Πελοποννήσου — η Αφρικανική πλάκα βυθίζεται κάτω από την πλάκα του Αιγαίου, με περίπου $3$ ως $4$ εκατοστά τον χρόνο.

Το αποτέλεσμα φαίνεται στον χάρτη σαν σειρά από τόξα, το ένα μέσα στο άλλο:

1. η Ελληνική τάφρος στον βυθό, με βάθη πάνω από $5.000$ m·
2. το τόξο των νησιών: Κύθηρα, Κρήτη, Κάρπαθος, Ρόδος·
3. το ηφαιστειακό τόξο: Σουσάκι, Μέθανα, Μήλος, Σαντορίνη, Νίσυρος.

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Και στο βόρειο Αιγαίο φτάνει η συνέχεια του ρήγματος της Βόρειας Ανατολίας, ενός μετασχηματιστικού ορίου που διασχίζει την Τουρκία. Η Ελλάδα, δηλαδή, έχει σε μικρή κλίμακα και τα τρία είδη κινήσεων. Πώς αυτές γίνονται σεισμοί και εκρήξεις θα το δεις στο επόμενο μάθημα.

Οι ήπειροι δεν έμειναν ποτέ ακίνητες

Το 1912 ο Γερμανός μετεωρολόγος Άλφρεντ Βέγκενερ πρότεινε κάτι που φάνηκε παράλογο: ότι οι ήπειροι κάποτε ήταν ενωμένες σε μία υπερήπειρο, την Παγγαία, και από τότε μετακινούνται. Τα στοιχεία του ήταν:

• οι ακτές της Νότιας Αμερικής και της Αφρικής ταιριάζουν σαν κομμάτια παζλ·
• τα ίδια απολιθώματα ζώων και φυτών βρίσκονται σε ηπείρους που σήμερα χωρίζει ωκεανός·
• ίδια πετρώματα και οροσειρές «κόβονται» στη μία ακτή και συνεχίζουν στην απέναντι.

Οι περισσότεροι γεωλόγοι τον απέρριψαν για δεκαετίες, γιατί δεν μπορούσε να εξηγήσει ποια δύναμη σπρώχνει ολόκληρες ηπείρους. Η απάντηση ήρθε στη δεκαετία του 1960, όταν η χαρτογράφηση του βυθού έδειξε ότι ο πυθμένας του Ατλαντικού γεννιέται στη μεσοωκεάνια ράχη και απλώνεται προς τις δύο πλευρές. Η θεωρία του Βέγκενερ, διορθωμένη και συμπληρωμένη, έγινε η θεωρία των λιθοσφαιρικών πλακών.

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση