De structuur van de aarde: Het inwendige

Onder de gemiddeld 40 km. dikke aardkorst ligt de mantel, een gebied van plastisch gesteente met een dikte van bijna 3000 km. De harde aardkorst drijft als het ware op de kneedbare mantel. Onder de mantel strekt zich het 'vloeibare' buitenste deel van de aardkern uit over een diepte van ruim 2000 km. Tenslotte wordt de vaste binnenste kern bereikt, die een straal heeft van 1350 km.

De binnenste vaste aardkern

De temperatuur van de aarde neemt naar het middelpunt toe, op sommige plaatsen met slechts 10° C per km., op andere plaatsen wel met 50° C per km. Hoe heet is de kern van de aarde? Volgens algemeen aanvaarde schatting bedraagt de temperatuur in het aardmiddelpunt, 6370 km. onder het oppervlak, ongeveer 5000° C. De kern van de aarde draait sneller om zijn as dan de rest van de planeet. Het verschil is zo klein dat de vaste kern, een gigantische bal van ijzer en nikkel, elke 900 jaar een extra rotatie maakt, aldus Amerikaanse geologen. De wetenschappers komen tot deze conclusie nadat ze hadden gemeten hoe lang het duurt voordat golven van identieke aardbevingen in de Zuid-Atlantische Oceaan terechtkomen bij een meetstation in Alaska. Het bleek dat de golven van de tweede aardbeving er korter over deden dan de eerste. Het verschil tussen een beving uit 1993 en 2003 was bijvoorbeeld eentiende van een seconde. Dit kan er volgens deze geologen alleen op wijzen dat de binnenste vaste kern sneller draait dan de rest van de aarde.

Magnetische krachten aardkern
Vermoedelijk is er dus ook een binnenste kern van de aarde met een middellijn van ongeveer 1350 km., die uit materiaal bestaat dat bijzonder vast is bij hoge druk. Men vermoedt dat deze binnenste kern uit ijzer en nikkel bestaat. Een dergelijk mengsel zou, als het draaiende bewegingen uitvoerde, voldoende elektrische en magnetische eigenschapen bezitten om het magnetische veld van de aarde te verklaren. Dit veld bestaat uit twee componenten. De voornaamste component, het dipoolveld, ziet er uit als het veld van een staafmagneet en levert de magnetische noord- en zuidpool, die tegenover elkaar liggen aan de 'uiteinden' van het veld. Het verschil ertussen heet het restveld. De oorsprong van het magnetische veld kan worden verklaard met de dynamotheorie. De buitenkern van de aarde is zowel vloeibaar als een goede electriciteitsgeleider. De stroom van vloeibaar materiaal treedt in wisselwerking met de electrische stromen, en in een proces dat ook plaats vindt in een gewone dynamo, ontstaat een magnetsch veld dat zichzelf in stand houdt. Het regelmatige dipoolveld houdt waarschijnlijk verband met de draaiing van de aarde en produceert een eenvoudig stelsel van stromen evenwijdig met het oppervlak van de aardkern. Het restveld ontstaat door onregelmatige bewegingen en stromen binnen de kern. Omdat de kern wat sneller rondwentelt dan mantel en korst van de aarde, variëren deze onregelmatige stromen op regelmatige wijze en drijven langzaam westwaarts langs het aardoppervlak en slepen het restveld mee. Deze drift voltooit een omloop rondom de aarde in ongeveer 1600 jaar.

Vorming continenten

Een temperatuur van rond de 5000° C van het middelpunt van onze planeet is hoog genoeg om langzame warmtestromen in de buitenste lagen van de aarde te veroorzaken. Langzaam stijgt op grote diepten de temperatuur van het gesteente dat tevens gaat uitzetten. Is het voldoende opgewarmd en onder voldoende grote druk gekomen, dan beweegt het opwaarts als een dikke, stroperige vloeistof. Deze opwaartse druk veroorzaakt spanningen in de aardkorst. Op sommige plaatsen zal de korst splijten en breukblokken en kloofdalen vormen. De oceaan zal de gevormde bekkens binnenstromen, waardoor continenten ontstaan en opnieuw worden gevormd. Veel geologen zijn van mening dat de continenten eens verenigd waren in twee grote vastelanden, bekend onder de namen Laurentia en Gondwanaland. Het laatste zou in stukken gebroken zijn, die uit elkaar dreven terwijl de oceanen de wijder wordende kloven opvulden en er nieuwe delen van de aardkorst ontstonden.

Aan de randen van de wereldzeeën verzamelt zich sediment (afzettingsgesteente) in grote hoeveelheden. Hier kan het materiaal naar beneden en onder de continenten getrokken worden waardoor diepe voren achtergelaten worden. De grootste troggen, waarvan sommige een 10.000 m. diep zijn, treft men aan in de Stille Oceaan buiten de kust van Japan, bij de Filippijnen, waar de Marianentrog de diepste is (11 km.) en bij de Tonga-eilanden (oostelijk van Australië).

P-golven en S-golven

Een groot deel van onze kennis van het inwendige van de aarde is verkregen door een nauwgesette bestudering van de trillingen die door aardbevingen en kernexplosies worden veroorzaakt. Deze trillingen worden in twee hoofdtypen verdeeld:

• P-golven of primaire golven, die zich als geluidsgolven voortplanten zowel in vaste stoffen als in vloeistoffen.
• S-golven of secundaire golven, die zich langzamer voortplanten. Deze laatste trillen loodrecht op hun voortplantingsrichting en planten zich op dezelfde manier als lichtgolven alleen in vaste stoffen voort.

Deze golven worden onderzocht in seismologische stations, die over de hele wereld verspreid liggen. S-golven blijken slechts tot op 2900 km. diepte door te dringen. Op deze zelfde diepte worden P-golven afgebogen, net als lichtgolven in een lens. Deze feiten wijzen erop dat er een centrale vloeibare kern bestaat onder de mantel van de aarde.

Hoewel de geofysici al heel wat eigenschappen van de aarde hebben vastgesteld, is de exacte chemische samenstelling ervan nog een onderwerp van levendige speculatie. © 2008 - 2010 Staal, gepubliceerd in Diversen (Wetenschap) op 07-04-2008. Het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van Staal is vermenigvuldiging van dit artikel verboden. Meer...

Verwante artikelen

• Over berg en dal: Doet het woord “bergen” jou ook dromen? Denk jij dan meteen aan vakantie, prachtige vergezichten, wandeltochten, skiën of bergbeklimmen? Dan weet ik bijna zeker dat je in een vlak land leef…
• De structuur van de aarde: De oppervlakte: Ongeveer 71% van het aardoppervlak bestaat uit water, waarvan de helft wordt ingenomen door de Stille of Grote Oceaan. De met land en water bedekte gebieden op aar…
• Stollingsgesteenten: Stollingsgesteenten zijn kristallijnen of glasachtige die zijn ontstaan door afkoeling en stolling van vloeibaar gesteente. Dit stollingsproces kan diep in de aardkorst plaatsvinden, maa…
• Als de aarde vuur spuugt... vulkanen: Als een vulkaan uitbarst, spuugt hij heet, vloeibaar gesteente. Waar komt deze lava vandaan en waarom zijn er überhaupt vulkanen op aarde?
• Kristallen - Het ontstaan van miniatuur tijdscapsules: Hoe meer je over kristallen te weten komt, hoe beter je hun werking kunt begrijpen dus des te effectiever ze zijn. Lees hier over het ontstaan van krist…