Yer'in iç yapısı, doğrudan gözlemlenemeyen ancak sismik dalgaların davranışı, yer çekimi ve manyetik alan gibi dolaylı yöntemlerle incelenen katmanlardan oluşur. Bu katmanlar, kimyasal bileşim ve fiziksel özelliklere göre iki farklı şekilde sınıflandırılır.
Bu sınıflandırmada Yer, içten dışa doğru üç ana katmandan oluşur:
Bu sınıflandırmada katmanlar, katı veya sıvı olma durumlarına göre adlandırılır:
1. Yer'in iç yapısını nasıl biliyoruz?
Bunu en iyi sismoloji (deprem bilimi) sayesinde öğreniyoruz. Depremlerden yayılan sismik dalgalar (P ve S dalgaları), farklı katmanlardan geçerken hızları ve yönleri değişir. Özellikle S dalgalarının sıvı dış çekirdekten geçememesi, bu katmanın sıvı olduğunun en önemli kanıtıdır.
2. Çekirdek neden bu kadar sıcaktır?
İki ana nedeni vardır:
3. Astenosfer neden önemlidir?
Astenosfer, litosfer levhalarının hareket etmesini sağlayan mekanizmadır. Bu yumuşak ve akışkan katman üzerinde "yüzen" levhalar, konveksiyon akımlarının etkisiyle sürekli hareket halindedir. Bu hareket depremlerin, volkanların ve dağ oluşumunun temel nedenidir.
4. İç çekirdek katı, dış çekirdek neden sıvıdır?
Bu durum basınç ve sıcaklık arasındaki dengeyle açıklanır. Dış çekirdekte sıcaklık demirin erime noktasının üzerindedir ve basınç bunu engelleyemez, bu yüzden sıvıdır. İç çekirdekte ise basınç o kadar yüksektir ki, demir atomları katı halde kalmaya zorlanır, eriyemez.
5. Manto tamamen erimiş magma mıdır?
Hayır. Manto büyük ölçüde katıdır. Ancak astenosfer seviyesinde, yüksek sıcaklık ve basınç altında, kayaçlar katı halde kalmalarına rağmen çok yavaş bir şekilde (yılda birkaç santimetre) plastik bir deformasyonla akabilirler. Bu, bir cam macununun yavaş yavaş akmasına benzetilebilir.
Soru 1: Bir deprem sırasında farklı noktalardaki sismograflar, P ve S dalgalarının varış sürelerinde farklılıklar kaydediyor. Bu farklılıklar, bilim insanlarının Yerküre'nin iç yapısını anlamasında nasıl bir rol oynamıştır?
a) Yerin merkezinde sıvı bir dış çekirdek olduğunu kanıtlamıştır.
b) Yerküre'nin tamamen katı halde olduğunu göstermiştir.
c) Manto tabakasının kalınlığının her yerde aynı olduğunu ortaya koymuştur.
d) Yer kabuğunun tektonik plakalardan oluştuğunu ispatlamıştır.
e) Astenosfer tabakasının yoğunluğunun litosferden az olduğunu belirlemiştir.
Cevap: a) Yerin merkezinde sıvı bir dış çekirdek olduğunu kanıtlamıştır.
Çözüm: S dalgalarının sıvı ortamlarda yayılamaması, bu dalgaların belirli bir derinlikten sonra gözlemlenememesi, Yerküre'nin merkezinde sıvı bir dış çekirdek katmanının varlığının en önemli kanıtıdır.
Soru 2: Aşağıdaki grafik, Yerküre'nin farklı derinliklerinde sıcaklık ve basıncın değişimini göstermektedir. Grafiğe göre, derinlik arttıkça sıcaklık ve basınçtaki bu artışın manto içindeki konveksiyon hareketleri üzerindeki olası etkisi nedir?
a) Basıncın artması, konveksiyon akımlarını tamamen durdurur.
b) Sıcaklık artışı, manto malzemesinin viskozitesini (akışkanlığını) azaltarak konveksiyonu hızlandırır.
c) Sıcaklık ve basınçtaki artış, manto malzemesinin yoğunluğunu azaltır ve konveksiyonu zorlaştırır.
d) Yalnızca sıcaklık artışı, konveksiyon akımlarının yönünü belirler.
e) Basınç artışı, malzemenin ergime sıcaklığını yükselterek katı halde kalmasını sağlar ve konveksiyonu engeller.
Cevap: b) Sıcaklık artışı, manto malzemesinin viskozitesini (akışkanlığını) azaltarak konveksiyonu hızlandırır.
Çözüm: Derinlikle artan sıcaklık, katı haldeki manto kayacının daha akışkan (plastik) bir davranış göstermesine ve çok yavaş da olsa konveksiyon akımlarının oluşmasına olanak tanır. Bu akımlar, üzerindeki litosfer tabakasının (tektonik plakalar) hareket etmesinin ana nedenidir.
Soru 3: Yerküre'nin en sıcak ve en yoğun katmanı olan iç çekirdek, neden katı halde bulunmaktadır?
a) Sıcaklığın düşük olması nedeniyle
b) Üzerindeki diğer katmanların uyguladığı muazzam basınç nedeniyle
c) Yapısındaki demir-nikel alaşımının düşük ergime noktasına sahip olması nedeniyle
d) Dış çekirdekten gelen ısıyı yalıtması nedeniyle
e) Yer kabuğundan gelen radyoaktif elementler nedeniyle
Cevap: b) Üzerindeki diğer katmanların uyguladığı muazzam basınç nedeniyle
Çözüm: İç çekirdekteki sıcaklık, demirin ergime noktasının çok üzerinde olmasına rağmen, buradaki çok yüksek basınç (3-4 milyon atmosfer), atomları bir arada tutarak katı halde kalmasını sağlar. Basınç, maddenin ergimesini zorlaştıran bir faktördür.
