سفر به اعماق زمین

آیا تا به حال به سفر به مرکز زمین فکر کرده‌اید؟ زیر دریایی و سفینه به کار این سفر نمی‌آیند. دانشمندان با امواج لرزه‌ای به درون زمین می‌روند—همان انرژی‌ای که وقتی سنگ‌های درون زمین ناگهان می‌شکنند، آزاد می‌شود و به سطح می‌رسد. اگر معلم تلفن همراه را روی حالت لرزشی روی میز بگذارد و از تلفن دیگری با آن تماس بگیرد، می‌بینید لرزش چطور از یک نقطه پخش می‌شود؛ نمونه‌ای کوچک از چیزی که زمین‌لرزه در مقیاس بزرگ انجام می‌دهد.

درس سفر به اعماق زمین از علوم ششم ساختمان درونی زمین را با دو نگاه باز می‌کند: ترکیب شیمیایی و حالت مواد. در نردبون چند مدرس همین فصل را توضیح داده‌اند؛ می‌توانید مدل لایه‌ها را با یک بیان ببینید و تفاوت هستهٔ خارجی مذاب و هستهٔ داخلی جامد را با مدرس دیگر مرور کنید.

امواج لرزه‌ای؛ کانون و مسیر سفر

کتاب می‌گوید در اثر شکستن ناگهانی سنگ‌های درون زمین، انرژی آزادشده به صورت امواجی به سطح زمین می‌رسد که به آن امواج لرزه‌ای می‌گویند. به محل آزاد شدن انرژی، کانون زمین‌لرزه می‌گویند. این امواج می‌توانند از سنگ‌های مختلف درون زمین عبور کنند و «سفر واقعی» خود را انجام دهند.

آزمایش صفحهٔ ۲۷ ساده و گویاست: از یک سر میز آهنی ضربه بزنید طوری که هم‌کلاسی در طرف دیگر لرزش را حس کند. همین کار را برای میز چوبی و پلاستیکی تکرار کنید و نتیجه را مقایسه کنید. نتیجهٔ کتاب: امواج لرزه‌ای درون زمین از سنگ‌های سخت و متراکم تندتر و از سنگ‌های نرم و کم‌تراکم کندتر عبور می‌کنند. دانشمندان با استفاده از تغییرات سرعت این امواج پی برده‌اند بعضی لایه‌های درونی از مواد متراکم و بعضی از مواد کم‌تراکم تشکیل شده‌اند.

لایه‌ها از نظر ترکیب شیمیایی

شکل صفحهٔ ۲۸ سطح زمین، گوشته، هستهٔ خارجی و هستهٔ داخلی را با عمق‌های تقریبی نشان می‌دهد: حدود ۱۰۰ کیلومتر، ۳۵۰ کیلومتر، ۲۹۰۰ کیلومتر و ۵۱۰۰ کیلومتر تا مرزهای مهم. کرهٔ زمین بر اساس ترکیب شیمیایی و جنس مواد تشکیل‌دهنده به سه لایه تقسیم می‌شود:

1. پوسته: لایه‌ای که ما روی آن زندگی می‌کنیم. ذخایر نفت، گاز، زغال‌سنگ، معادن فلزی و غیرفلزی و سفره‌های آب زیرزمینی همه داخل پوسته‌اند.
2. گوشته: لایهٔ میانی که از زیر پوسته آغاز می‌شود و تا هسته ادامه دارد؛ جنس سنگ‌هایش با پوسته و هسته متفاوت است.
3. هسته: لایه‌ای در مرکز زمین که بیشتر از آهن و نیکل تشکیل شده است.

لایه‌ها از نظر حالت مواد

بر اساس حالت مواد تشکیل‌دهنده (جامد، مذاب و خمیری) لایه‌های درونی به پنج بخش تقسیم می‌شوند. صفحهٔ ۲۹ آن‌ها را این‌طور معرفی می‌کند:

• سنگ‌کره: شامل پوسته و قسمت جامد بالایی گوشته؛ ضخامت حدود ۱۰۰ کیلومتر.
• خمیرکره: از زیر سنگ‌کره شروع می‌شود، حالت خمیری دارد و تا عمق حدود ۳۵۰ کیلومتر ادامه می‌یابد؛ گفته می‌شود آتشفشان‌ها و بسیاری زمین‌لرزه‌ها به این قسمت مربوط‌اند. سنگ‌کره روی خمیرکره حرکت می‌کند.
• گوشتهٔ زیرین: جامد؛ از زیر خمیرکره تا ابتدای هستهٔ خارجی.
• هستهٔ خارجی: مذاب؛ از گوشتهٔ زیرین تا هستهٔ داخلی.
• هستهٔ داخلی: جامد؛ مرکز زمین را تشکیل می‌دهد.

شکل «چگونگی قرار گرفتن لایه‌های مختلف کرهٔ زمین» عمق خمیرکره را روی محور تقریباً ۱۰۰ تا ۳۵۰ کیلومتر نشان می‌دهد. وقتی قطعات سنگ‌کره روی خمیرکره حرکت می‌کنند، پدیده‌هایی در سطح زمین پدید می‌آید—موضوعی که درس بعد، زمین پویا، بازتر می‌کند.

شگفتی آفرینش: چرا هستهٔ داخلی جامد است؟

دانشمندان با استفاده از اختلاف سرعت امواج لرزه‌ای در حالت‌های مختلف مواد تشکیل‌دهندهٔ هسته دریافتند هستهٔ خارجی حالت مایع دارد؛ اما هستهٔ داخلی با اینکه در عمق بیشتری واقع شده، حالت جامد دارد. این جمله یکی از گره‌های مفهومی فصل ۴ علوم ششم است و ارزش توقف و فکر کردن دارد.

فعالیت مدل کرهٔ زمین با گل رس و ژله پارافین

فکر کنید می‌پرسد حرکت قطعات سنگ‌کره روی خمیرکره باعث پیدایش کدام پدیده‌ها می‌شود. فعالیت گروهی از شما می‌خواهد مدلی نشان‌دهندهٔ لایه‌های مختلف زمین بسازید و با مدل‌های دیگر کلاس مقایسه کنید. دستور کار صفحهٔ ۳۰:

1. با گل رس یک کاسه درست کنید و بگذارید خشک شود.
2. ژلهٔ پارافین را در ظرف آب گرم ذوب کنید و درون کاسهٔ خشک بریزید.
3. قبل از سفت شدن ژله، یک توپ پینگ‌پنگ بردارید، به سطح خارجی‌اش مخلوط ماسهٔ ریز و برادهٔ آهن بچسبانید، آن را وسط ژله نگه دارید طوری که قسمتی از توپ از ژله خارج باشد.
4. پس از سفت شدن، شکل را رنگ‌آمیزی کنید.

وسایل: توپ پینگ‌پنگ، برادهٔ آهن، ماسهٔ ریز، کاسه، ژلهٔ پارافین، چسب، خاک رس به مقدار لازم، گواش. این مدل کمک می‌کند لایه‌ها را «ببینید» نه فقط حفظ کنید. وقتی مدل خشک شد از هم‌گروهی بخواهید چشم‌بسته لایهٔ خمیری را لمس کند و بگوید چرا سنگ‌کره می‌تواند روی آن بلغزد؛ همان حس لامسه گاهی بهتر از حفظ عدد ۲۹۰۰ کیلومتر می‌ماند.

برای جمع‌بندی ذهنی فصل ۴ علوم ششم این سه جمله را کنار هم بگذارید: امواج لرزه‌ای خبرچین لایه‌ها هستند؛ ترکیب شیمیایی زمین را به پوسته و گوشته و هسته تقسیم می‌کند؛ حالت مواد همان لایه‌ها را به سنگ‌کره، خمیرکره، گوشتهٔ زیرین و دو بخش هسته ریزتر می‌کند. اگر یکی از این سه را قاطی کنید، مدل گل رسی‌تان هم فقط یک کاردستی قشنگ می‌ماند نه ابزار فهم. قبل از رفتن به درس بعد یک‌بار شکل عمق لایه‌ها در صفحهٔ ۲۸ و ۲۹ را با انگشت دنبال کنید و بگویید کدام مرز جامد به مذاب است و کدام مذاب به جامد.

اگر آماده‌اید از عمق زمین به سطح پویا برگردید، مسیر کتاب به زمین پویا می‌رود؛ جایی که همان حرکت سنگ‌کره به زمین‌لرزه، ایمنی و آتشفشان گره می‌خورد.