Jordens opbygning: skorpe, kappe og kerne forklaret

Overfladen på Solen er ca. 5.500 grader varm. Det lyder ekstremt. Men jordens indre kerne er omtrent lige så varm, og den befinder sig kun 6.371 kilometer under dine fødder. Alligevel mærker du ingenting, fordi alle lagene imellem dig og kernen isolerer varmen. Den varme er der god grund til at forstå: jordens opbygning forklarer nemlig alt fra jordskælv og vulkaner til det magnetfelt, der beskytter alt liv mod stråling fra rummet.

Jordens indre er delt op i fire lag: skorpen, kappen, den ydre kerne og den indre kerne. Hvert lag har sin sammensætning, temperatur og funktion. I denne artikel gennemgår vi dem alle, forklarer de to navnesæt du møder i geografi og naturgeografi, og ser på, hvordan konvektionsstrømme i kappen driver pladetektonikken og jordens magnetfelt.

Hvad er jordens opbygning?

Vores viden om disse lag stammer ikke fra direkte udgravninger. Den dybeste boring i verden, Kola-superboringen i Rusland, nåede kun 12 km ned, før tryk og temperatur ødelagde udstyret. I stedet bygger geologerne på seismiske bølger fra jordskælv: bølgerne opfører sig forskelligt afhængigt af, om de bevæger sig gennem fast stof, seje bjergarter eller flydende metal. Det er et ekko fra jordens indre, vi lytter til.

Jordens skorpe – det lag vi lever på

Tænk på bunden af Atlanten. Havbunden her er kun 5-10 km tyk og dannet af den tunge bjergart basalt. Sammenlign det med Skandinavien, hvor jordskorpen er 20-70 km tyk og primært opbygget af granit, som er lettere. Det er den forskel i massefylde, der afgør, hvad der sker, når to plader mødes: basalt-pladen synker altid ned under granit-pladen. Det kaldes subduktion, og det er grunden til, at vi har dybhavsgraven ud for Sydamerikas vestkyst.

Temperaturen stiger fra ca. 0 grader ved overfladen til omtrent 1.300 grader ved grænsen til kappen. Skorpen er ikke et sammenhængende lag som skallen på et æg, men opdelt i store tektoniske plader, som glider rundt på det underliggende plastiske materiale i kappen. Disse bevægelser skaber jordskælv, vulkaner og bjergkæder.

Jordens kappe – 84 procent af Jordens volumen

Forestil dig, at du skærer en fersken i to. Den tykke frugtkød udgør langt den største del af frugten. Det er kappens rolle i jordens opbygning: den strækker sig fra ca. 70 km til 2.900 km og udgør 84 % af Jordens volumen. Men i modsætning til ferskenkødet er kappen hverken flydende eller fast i traditionel forstand.

Kappen opdeles i en øvre og en nedre kappe. I den øvre kappe finder vi asthenosfæren, et lag der opfører sig plastisk og giver de tektoniske plader mulighed for at glide. Asthenosfærens materiale er seje silikatmineraler som olivin og pyroxen. Ifølge Den Store Danske er kappens opdeling i øvre og nedre baseret på skift i elastiske og plastiske egenskaber omkring 650 km's dybde. Temperaturen stiger gradvist fra ca. 500 grader i den øverste kappe til over 3.000 grader ved grænsen til kernen.

Jordens kerne: ydre og indre

Den ydre kerne befinder sig 2.900-5.150 km under overfladen. Den er flydende og består af jern og nikkel ved temperaturer på 4.400-6.100 grader. Trykket her er enormt, men ikke tilstrækkeligt til at holde metallerne i fast form. Det er i dette lag, at elektriske strømme opstår og genererer jordens magnetfelt, ifølge Niels Bohr Institutets forklaringer om jordens kerne.

Den indre kerne strækker sig fra 5.150 km til Jordens centrum ved 6.371 km, med en radius på ca. 1.250 km omtrent på størrelse med Månen. Temperaturen her er ca. 5.400 grader, faktisk omtrent på niveau med Solens overflade. Alligevel er materialet fast. Årsagen er det kolossale tryk: over 3 millioner gange det atmosfæriske tryk forhindrer jernatomerne i at smelte, uanset temperaturen. Den indre kerne menes desuden at rotere en smule hurtigere end resten af Jordens lag.

De to navnesæt for jordens lag

I geografi og naturgeografi møder du to parallelle systemer til at navngive jordens lag. Det kan virke forvirrende, fordi de ikke opdeler jordens indre ens. Det ene system (skorpe, kappe, kerne) er kemisk: det beskriver lagene ud fra sammensætning. Det andet (lithosfæren, asthenosfæren, mesosfæren) er mekanisk: det beskriver, hvordan materialerne opfører sig under tryk.

Til eksamen i geografi er det vigtigt at kende begge systemer. Du bruger typisk det kemiske system (skorpe, kappe, kerne) til at beskrive Jordens sammensætning, og det mekaniske system (lithosfæren, asthenosfæren) til at forklare pladetektonik og de bevægelser, der skaber jordskælv og vulkaner.

Konvektionsstrømme og pladetektonik

Hæld vand i en gryde og sæt den over varmen. Vandet i bunden opvarmes, udvider sig og stiger op. Oppe ved overfladen afkøles det og synker ned igen. Det er præcis den samme mekanisme, der foregår i jordens kappe, bare med bjergarter og over millioner af år i stedet for vand og minutter.

1. 1

   Opvarmning ved kernen

   Varme fra den flydende ydre kerne opvarmer det nedre kappemateriale.

2. 2

   Opdrift

   Det varme materiale udvider sig, bliver lettere og stiger langsomt opad.

3. 3

   Lateral bevægelse

   Når materialet når den øverste kappe, spreder det sig vandret under lithosfærens plader.

4. 4

   Afkøling og synkning

   Materialet afgiver sin varme, bliver tungere og synker ned mod kernen igen.

5. 5

   Pladetektonik drives frem

   Den laterale bevægelse i kappen skubber de tektoniske plader: ved midtoceanrygge trækkes pladerne fra hinanden, ved subduktionszoner presses de ned under hinanden.

Disse konvektionscyklusser er årsagen til, at kontinenterne har bevæget sig over hundredvis af millioner af år. De er også grunden til, at der dannes ny oceanbund ved midtoceanryggene, mens gammel oceanbundsplade synker ned og smelter ved subduktionszonerne. Har du brug for mere hjælp med geografi, kan vores lærere guide dig igennem hele pensum.

Jordens magnetfelt – skabt i den flydende kerne

Et kompas virker, fordi jordens flydende ydre kerne opfører sig som en enorm elektromagnet. Når det elektrisk ledende, flydende jern og nikkel bevæger sig i konvektionsstrømme, dannes elektriske strømme, og elektriske strømme skaber magnetisme. Det er den dynamoteori, der forklarer jordens magnetfelt.

Magnetfeltet strækker sig langt ud i rummet og afbøjer de ladede partikler fra solens stråling, inden de rammer atmosfæren. Uden magnetfelt ville solstrålingen over tid fjerne vandmolekylerne fra atmosfæren, sådan som det er sket på Mars og Venus. Som Aktuel Naturvidenskab beskriver i en artikel om jordens pladetektonik, er magnetfeltet en afgørende årsag til, at Jorden har fastholdt sit vand og dermed livet i milliarder af år.