地球是一個非均質(zhì)體,內(nèi)部具有分層結(jié)構(gòu),各層物質(zhì)的成分、密度、溫度各不相同.在天文學(xué)中,研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)對于了解地球的運動、起源和演化,探討其他行星的結(jié)構(gòu),解決行星以至整個太陽系起源和演化問題,都具有十分重要的意義.
到目前為止,關(guān)于地球內(nèi)部的知識,主要來自對地震波的研究.地震波在地球內(nèi)部傳播時,分為縱波和橫波.地震波的傳播速度與地球內(nèi)部物質(zhì)的密度和性質(zhì)密切相關(guān).在不同性質(zhì)和狀態(tài)的介質(zhì)中,地震波傳播速度有顯著變化.依據(jù)地球內(nèi)部不同部分的地震波傳播速度的資料,可以分析地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu).地球內(nèi)部存在兩個主要的間斷面：第一個間斷面位于地表下平均約三十多公里處,稱莫霍洛維奇間斷面（簡稱莫霍面或M界面）；第二個間斷面位于地表下約2,900公里處,稱谷登堡-維舍特間斷面.這兩個間斷面把地球內(nèi)部分成三個主要的同心層：地殼、地幔和地核.莫霍面以上是地殼,莫霍面和谷登堡-維舍特間斷面之間是地幔,從谷登堡-維舍特間斷面到地心是地核.
澳大利亞的布倫根據(jù)地震資料于1967年提出了地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的A模型,1970年又提出了HB□模型.這些模型對地球的分層結(jié)構(gòu)作了更仔細(xì)的研究,目前廣泛使用的是A模型.
地殼又稱 A層,它的厚度是不均勻的,大陸地殼平均厚度約30多公里（中國青藏高原的地殼厚度可達(dá)65公里多）,而海洋地殼僅5～8公里.密度為地球平均密度的1／2.大陸地殼上層的成分約在花崗閃長巖和閃長巖之間,下層巖石可能是麻粒巖和閃巖.海洋地殼是橄欖巖.據(jù)目前所知,地殼巖石的年齡絕大多數(shù)小于20多億年.這意味著現(xiàn)在地球殼層的巖石不是地球的原始?xì)?是以后由地球內(nèi)部的物質(zhì)通過火山活動與造山運動而形成的.
地幔的物質(zhì)密度由近地殼處的 3.3克/厘米□增至近地核處的5.6/厘米□,地震波傳播的速度也隨之增大.地幔分為三層.從莫霍面到地表下410公里深處,稱為B層,地震波波速幾乎隨深度直線增大.往下到 1,000公里深處是一個過渡帶,稱為 C層,地震波波速不均勻地增大,說明內(nèi)部物質(zhì)分布不均勻.B、C兩層稱為上地幔.再往下到2,900公里處稱為D層,即下地幔,波速增大較均勻,而且沒有發(fā)生過地震.地幔物質(zhì)的主要成分可能是同橄欖巖相似的超基性巖.
地球內(nèi)部的分層（根據(jù)布倫的A模型）
地核也分為三層.E層是外地核,可能是液體,地震波橫波在這里消失.F層是外地核和內(nèi)地核之間的過渡層.G層是內(nèi)地核,可能是固體的,這里又出現(xiàn)地震波橫波.地核雖只占地球體積的16.2％,但由于它的密度相當(dāng)高（地核中心物質(zhì)密度達(dá)到13克/厘米□,壓力可能超過370萬大氣壓）,根據(jù)有些學(xué)者計算,它的質(zhì)量超過地球總質(zhì)量的31％.地核主要由鐵和鎳等金屬物質(zhì)構(gòu)成.
地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)
地內(nèi)物質(zhì)密度
地球內(nèi)部的溫度隨深度而上升.根據(jù)地震波傳播情況得知：地幔是固體狀態(tài)的,100 公里深處的溫度已達(dá)1,300℃,300公里深處的溫度是2,000℃.據(jù)最近估計,地核邊緣的溫度約4,000℃,地心的溫度為5,500～6,000℃.由于地球表層是熱的不良導(dǎo)體,來自太陽的巨大熱量只有極少一部分能穿透到地下極淺處.因此,地球內(nèi)部的熱能可能主要來源于地球本身,即產(chǎn)生于天然放射性元素的衰變.
地球的重力加速度也隨深度而變化.在地球內(nèi)部,地球自轉(zhuǎn)引起的慣性離心力隨深度的增加而減少,這樣,地球內(nèi)部的重力可以簡單地看成是地球的引力.一般認(rèn)為,從地表到地下2,900公里深處,重力大致隨深度而增加,在2,900公里處重力達(dá)到最高值,約1,000伽.從地表下2,900公里到地心,重力急劇減小,到地心為0.