Земля и ее особенности. Земля – уникальная планета

Длительное существование воды и жизни на поверхности Земли стало возможным благодаря трем основным характеристикам — ее массе, гелиоцентрическому расстоянию и быстрому вращению вокруг своей оси.

Именно эти планетарные характеристики определили единственно возможный путь эволюции живого и неживого вещества Земли в условиях Солнечной системы, итоги которого запечатлены в неповторимом облике планеты. Эти три важнейшие характеристики у других восьми планет Солнечной системы существенно отличаются от земных, что и явилось причиной наблюдаемых различий в их строении и путях эволюции.

Масса современной Земли равна 5,976·10 27 г. В прошлом вследствие непрерывно протекающих процессов диссипации летучих элементов и тепла она, несомненно, была больше. Масса планеты играет определяющую роль в эволюции протовещества. Шарообразная свидетельствует о преобладании гравитационной организации вещества в теле планеты.

Наклон оси вращения к плоскости орбиты (23°27`) приводит к периодическому (сезонному) изменению количества солнечного тепла, получаемого различными участками земной поверхности при движении планеты по гелиоцентрической орбите. Полное обращение вокруг Солнца Земля делает за 365,2564 звездных суток (сидерический год), или 365,2422 солнечных суток ( год).

Площадь поверхности Земли равна 510 млн. км2, средний радиус сферы — 6371 км.

Наша планета – Земля – имеет множество имен: голубая планета, Терра (лат.), третья планета, Earth (анг.). Она вращается вокруг Солнца по круговой орбите, радиусом около 1 астрономической единицы (150 млн. км). Период обращения по орбите происходит со скоростью 29,8 км/с и длится 1 год (365 суток) Ее возраст, сравним с возрастом всей солнечной системы, и насчитывает 4,5 миллиарда лет. Современная наука полагает, что Земля образовалась из пыли и газа, который остался, от формирования Солнца. Из того, что элементы с высокой плотностью находятся на больших глубинах, а легкие вещества (силикаты различных металлов) остались на поверхности, следует закономерный вывод –Земля, в начале своего формирования, находилась в расплавленном состоянии. Сейчас, температура ядра планеты, находится в пределах 6200 °С. После спада высоких температур, она начала твердеть. Огромные площади Земли, до сих пор покрыты водой, без которой возникновение жизни, было бы невозможно.

Основное ядро Земли, делится на внутреннее твердое, радиусом 1300 км и внешнее жидкое (2200 км). Температура в центре ядра доходит до 5000 °С. Мантия простирается на глубине 2900 км и составляет 83% объема Земли и 67% общей массы. Она имеет каменистый вид и состоит из 2ух частей: внешней и внутренней. Литосфера – внешняя часть мантии протяженность около 100 км. Земная кора – верхняя часть литосферы неравномерной толщины: около 50 км на континентах и около 10 км под океанами. Литосфера состоит больших плит, размеры которых достигают целых континентов. Движение этих плит, под действием конвективных потоков, геологи назвали «движение тектонических плит».

Магнитное поле

По сути, Земля – это генератор постоянного тока. Магнитное поле Земли возникает за счет взаимодействия вращения вокруг собственной оси, с жидким ядром внутри планеты. Оно формирует магнитную оболочку Земли — «магнитосферу». Магнитные бури – это резкие изменения магнитного поля Земля. Они вызываются потоками частичек ионизированного газа, которые двигаются от Солнца (солнечный ветер), после вспышек на нем. Частицы, сталкиваясь с атомами земной атмосферы, образуют одно из красивейших природных явлений – полярные сияния. Особое свечение, обычно происходит около Северных и Южных полюсов, поэтому его еще называют Северным сиянием. Анализ структуры древних каменистых образований показал, что раз в 100 000 лет происходит инверсия (смена) Северного и Южного полюсов. Как именно происходит этот процесс, ученые пока точно сказать не могут, но бьются над ответом и на этот вопрос.

Ранее, в состав атмосферы нашей планеты входили метан с двуокисью водяного пара и углекислого газа, водород и аммониак. В дальнейшем, большая часть элементов ушла в пространство. Их заменили водяной пар и углеродный ангидрит. Атмосферу удерживает сила земной гравитации. Она имеет несколько слоев.

Тропосфера – нижний и самый плотный слой земной атмосферы, в котором температура падает с высотой на 6 °С на каждый километр. Ее высота доходит до 12 км от поверхности Земли.
Стратосфера – часть атмосферы, расположенная на расстоянии от 12 до 50 км, между тропосферой и мезосферой. В ней содержится много озона, а температура незначительно растет с высотой. Озон поглощает ультрафиолетовую радиацию, исходящую от Солнца, тем самым предохраняя живые организмы от излучения.
Мезосфера – слой атмосферы, лежащий под термосферой, на высоте от 50 до 85 км. Характеризуется низкой температурой до -90 °С, которая падает с высотой.
Термосфера – слой атмосферы, расположенный на высоте от 85 до 800 км, между мезосферой и экзосферой. Характеризуется температурой до 1500 °С, падающей с высотой.
Экзосфера – внешний и последний слой атмосферы, является самым разряженным и переходит в межпланетное пространство. Характеризуется высотой более 800 км.

Жизнь на Земле

Средняя температура на Земле колеблется около 12 °С. Максимальная в западной сахаре достигает +70 °С, минимальная в Антарктиде доходит до –85 °С. Водная оболочка Земли – гидросфера – занимает 71% , 2/3 или 361 млн. км2, поверхности Земли. В Земных океанах находится 97% всех водных запасов. Часть находиться в виде снега и льда, а часть присутствует в атмосфере. Глубина мирового океана в Марианской впадине, составляет 11 тыс. м, а средняя глубина около 3,9 тыс. м. Как на континентах, так и в океанах, присутствуют очень разнообразные и удивительные формы жизни. Ученые всех времен бились над вопросом: откуда же произошла жизнь на Земле? Естественно, что однозначного и точного ответа на этот вопрос просто не существует. Могут быть лишь догадки и предположения.

Одна из версий, которая считается наиболее достоверной и подходит под многочисленные критерии, объединяя разнообразные мнения, заключается в химических реакциях газов. Якобы, Благоприятные условия для формирования жизни, появились благодаря электрическим и магнитным бурям, вызывавшими эти реакции газов, которые находились в уже существующей тогда атмосфере. Продукты таких химических реакций, содержали самые элементарные частицы, которые входили в состав протеинов (аминокислоты). Эти вещества, попали в океаны и продолжили свои реакции уже там. И только через многие миллионы лет, развились первые простейшие, примитивные клетки, способные к воспроизводству или делению. Отсюда и объяснения, что жизнь на Земле произошла из воды. Растительные клетки, синтезировали разные молекулы и питались за счет углекислого ангидрида. Этот процесс, растения делают и сейчас, он называется фотосинтез. В результате фотосинтеза, в нашей атмосфере накапливался кислород, который изменил ее состав и свойства. В результате эволюции, разнообразие живых существ на планете росло, но для поддержания их жизни, был необходим кислород. Так что, без прочного щита нашей планеты – стратосферы, защищающего все живое от радиоактивного солнечного излучения, и кислорода – вырабатываемого растениями, жизни на земле, могло бы и не быть.

Характеристики Земли

Масса: 5,98*1024кг
Диаметр на экваторе: 12 742 км
Наклон оси: 23,5°
Плотность: 5,52 г/см3
Температура поверхности: от –85 °С до +70 °С
Длительность звёздных суток: 23 часа, 56 минут, 4 секунды
Расстояние от Солнца (среднее): 1 а. е. (149,6 млн. км)
Скорость движения по орбите: 29,7 км/с
Период обращения по орбите (год): 365,25 дней
Эксцентриситет орбиты: e = 0,017
Наклон орбиты к эклиптике: i = 7,25° (к солнечному экватору)
Ускорение свободного падения: g = 9,8 м/с2
Спутники: Луна

Земля - это самая большая планета земной группы. Она находится на третьем месте по удаленности от Солнца и имеет спутник - Луну. Земля является единственной планетой, которая населена живыми существами. Человеческая цивилизация является важным фактором, оказывающим непосредственное влияние на облик планеты. Какие же еще характеристики свойственны нашей Земле?

Форма и масса, расположение

Земля является гигантским космическим телом, ее масса составляет порядка 6 септиллионов тонн. По своей форме она напоминает картофелину или грушу. Именно поэтому исследователи иногда называют форму, которую имеет наша планета, «потатоид» (от англ. potato - картофель). Немаловажными являются также характеристики Земли как небесного тела, описывающие ее пространственное положение. Наша планета расположена в 149,6 млн километров от Солнца. Для сравнения, Меркурий расположен в 2,5 раза ближе к светилу, чем Земля. А Плутон находится в 40 раз дальше от Солнца, чем Меркурий.

Соседи нашей планеты

Краткая характеристика Земли как небесного тела должна содержать информацию и о ее спутнике - Луне. Ее масса в 81,3 раза меньше земной. Земля вращается вокруг своей оси, которая расположена под углом 66,5 градуса по отношению к орбитальной плоскости. Одни из основных следствий вращения Земли вокруг своей оси и ее движения по орбите - это смена дня и ночи, а также времен года.

Наша планета входит в группу так называемых земных планет. В эту категорию также включены Венера, Марс и Меркурий. Более отдаленные планеты-гиганты - Юпитер, Нептун, Уран и Сатурн - практически полностью состоят из газов (водорода и гелия). Все планеты, которые относятся к категории земных, вращаются вокруг своей оси, а также по эллиптическим траекториям вокруг Солнца. Лишь один только Плутон в силу своих характеристик не включается учеными ни в одну группу.

Земная кора

Одной из главных характеристик Земли как небесного тела является наличие земной коры, которая, словно тонкая кожица, покрывает всю поверхность планеты. Состоит она из песков, различных глин и минералов, камней. Средняя толщина 30 км, но в некоторых районах ее величина составляет 40-70 км. Космонавты утверждают, что земная кора - не самое восхитительное зрелище из космоса. В некоторых местах она вздыблена горными грядами, в других, наоборот, проваливается вниз гигантскими котлованами.

Океаны

Небольшая характеристика Земли как небесного тела обязательно должна включать в себя упоминание об океанах. Все котлованы на Земле заполнены водой, которая дает пристанище сотням живых видов. Однако намного больше растений и животных можно встретить на суше. Если положить всех живых существ, обитающих в воде, на одну чашу весов, а тех, кто живет на суше, - на другую, то тяжелее окажется чаша с Ее вес окажется в 2 тысячи раз больше. Это очень удивительно, ведь площадь океана составляет более 361 млн кв. км или же 71 % всей Океаны являются отличительной особенностью нашей планеты наряду с наличием кислорода в атмосфере. Причем доля пресной воды на Земле составляет всего лишь 2,5 %, вся остальная масса имеет соленость порядка 35 промилле.

Ядро и мантия

Характеристика Земли как небесного тела будет неполной без описания ее внутреннего строения. Ядро планеты состоит из горячей смеси двух металлов - никеля и железа. Оно окружено горячей и вязкой массой, которая похожа на пластилин. Это силикаты - вещества, которые по своему составу похожи на песок. Их температура составляет несколько тысяч градусов. Эта вязкая масса носит название мантии. Температура ее не везде одинакова. Около земной коры она составляет порядка 1000 градусов, а с приближением к ядру она возрастает до 5000 градусов. Однако даже в районах, приближенных к земной коре, мантия может быть холоднее или горячее. Самые горячие участки называются магматическими очагами. Магма прожигает коры, и на этих местах образуются вулканы, лавовые долины, гейзеры.

Земная атмосфера

Еще одной характеристикой Земли как небесного тела является наличие атмосферы. Ее толщина составляет всего лишь около 100 км. Воздух - это газовая смесь. Она состоит из четырех компонентов - азота, аргона, кислорода и углекислого газа. Остальные вещества присутствуют в воздухе в незначительном количестве. Большая часть воздуха расположена в слое атмосферы, который находится ближе всего к Эта часть носит название тропосферы. Ее толщина составляет порядка 10 км, а вес достигает 5000 трлн тонн.

Хотя в древности людям была неизвестна характеристика планеты Земли как небесного тела, уже тогда предполагалось, что она относится именно к категории планет. Как удалось нашим предкам сделать такой вывод? Дело в том, что они использовали звездное небо вместо часов и календарей. Уже тогда стало ясно, что разные светила на небосклоне движутся по-своему. Одни практически не двигаются с места (их стали называть звездами), а другие часто меняют свое положение относительно звезд. Именно поэтому эти небесные тела стали называть планетами (в переводе с греческого слово «планета» переводится как «блуждающая»).

Земля – третья от Солнца планета. Крупнейшая планета земной группы по плотности, диаметру, массе. Из всех известных планет только на Земле имеется кислородсодержащая атмосфера, большое количество воды, пребывающей в жидком агрегатном состоянии. Единственная известная человеку планета, на которой есть жизнь.

Краткая характеристика

Земля является колыбелью человечества, об этой планете известно многое, но все равно, все её тайны на современном уровне научного развития мы не можем разгадать. Наша планета является достаточно маленькой в масштабах Вселенной, масса 5,9726*10 24 кг, имеет форму не идеального шара, её средний радиус составляет 6371 км, экваториальный радиус — 6378,1 км, полярный радиус – 6356,8 км. Длина окружности большого круга на экваторе составляет 40 075,017 км, а на меридиане 40 007,86 км. Объем Земли — 10,8 * 10 11 км 3 .

Центром вращения Земли является Солнце. Движение нашей планеты происходит в пределах эклиптики. Вращается по орбите, которая образовалась в начале формирования солнечной системы. Форма орбиты представляется в виде неидеального круга, расстояние от солнца в январе на 2,5 млн. км ближе, чем в июне, считается средним расстоянием от Солнца 149,5 млн. км (астрономическая единица).

Земля вращается с запада на восток, но ось вращения и экватор наклонены по отношению к эклиптики. Ось Земли не вертикальна, наклонена под углом 66 0 31’ по отношению к плоскости эклиптике. Экватор наклонен на 23 0 по отношению к оси вращения Земли. Ось вращения Земли не постоянно изменяется из-за прецессии, на это изменение влияет сила притяжение Солнца и Луны, ось описывает конус вокруг своего нейтрального положения, период прецессии составляет 26 тыс. лет. Но помимо этого ось испытывает еще колебания, называемые нутацией, так как нельзя говорить, что только Земля вращается вокруг солнца, потому что происходит вращение системы Земля – Луна, они связаны друг с другом в виде гантели, центр тяжести которой, называемый барицентром, расположен внутри Земли на расстоянии от поверхности около 1700 км. Поэтому из-за нутации, колебания, наложенные на кривую прецессии, составляют 18,6 тыс. лет, т.е. угол наклона земной оси относительно постоянен в течение длительного времени, однако претерпевает незначительные изменения с периодичностью 18,6 тыс. лет. Время вращения Земли и всей солнечной систему вокруг центра нашей галактики – Млечного пути, составляет 230-240 млн. лет (галактический год).

Средняя плотность планеты 5,5 г/см 3 , на поверхности средняя плотность около 2,2-2,5 г/см 3 , плотность внутри Земли велика, её рост происходит скачкообразно, расчет производится по периоду свободных колебаний, моменту инерции, моменту импульса.

Большую часть поверхности (70,8%) занимает Мировой океан, все остальное континенты и острова.

Ускорение свободного падения, на уровне океана на широте 45 0: 9, 81 м/с 2 .

Земля является планетой земной группы. Планеты земной группы характеризуются высокой плотностью и состоят преимущественно из силикатов и металлического железа.

Луна единственный естественный спутник Земли, но на орбите так же присутствует огромное количество искуственных спутников.

Образование планеты

Земля сформировалась путем аккреции планетезимали, около 4,6 млрд. лет назад. Планетезимали — частицы, которые слипались в газопылевом облаке. Процесс слипания частиц – аккреция. Процесс стягивания этих частицы происходило очень быстро, для жизни нашей Вселенной, несколько миллионов лет считается мгновением. Спустя 17-20 млн. лет от начала образования, Земля набрала массу современного Марса. Спустя 100 млн. лет Земля набрала 97% своей современной массы.

Первоначально Земля была расплавлена и раскалена из-за сильного вулканизма и частых столкновений с другими небесными телами. Постепенно внешний слой планеты охлаждался и превратился в Земную кору, какую мы сейчас можем наблюдать.

Считается, что Луна образовалась в связи с ударом о поверхность Земли небесного тела, масса которого была около 10% земной массы, в результате этого часть вещества была выброшена на околоземную орбиту. Вскоре из этого материала образовалась Луна, на расстоянии 60 тыс. км. В результате удара Земля получила большой импульс, что привело к периоду обращения вокруг своей оси за 5 часов, а так же появился заметный наклон оси вращения.

Дегазация и вулканическая активность создала первую атмосферу на Земле. Предполагается, что вода, т.е. лёд и водяной пар был занесен с помощью комет, сталкивающихся с Землей.

На протяжении сотен миллионов лет поверхность планеты постоянно изменялась, континенты формировались и распадались. Они двигались по поверхности, объединяясь и формируя континент. Этот процесс происходил циклично. Примерно 750 млн. лет назад, суперконтинент Родиния, ранний из известных, начал распадаться. Позднее, с 600 до 540 миллионов лет назад, континенты сформировали Паннотию и, наконец, Пангею, которая распалась 180 млн. лет назад.

Мы не имеем точного представления о возрасте и образовании Земли, все эти данные являются косвенными.

Первая фотография, сделанная Эксплорер-6.

Наблюдение

Форма и внутреннее строение Земли

Планета Земля имеет 3 разные оси: по экватору, полярный и экваториальные радиусы, структурно является кардиоидальным эллипсоид, было вычислено, что полярные области чуть-чуть приподняты по отношению к другим областям и напоминают форму сердца, северное полушарие приподнято на 30 метров относительно южного полушария. Наблюдается полярная ассиметрия структуры, но тем не менее мы считаем, что Земля имеет форму сфероида. Благодаря изучению со спутников было выявлено, что Земля имеет на своей поверхности впадины и была представлена картина Земли в виде груши, то есть она является трехосным эллипсоидом вращения. Отличие геоида от трехосного эллипсоида не более 100 м, это вызвано неравномерным распределением масс как на поверхности Земли (океаны и континенты), так и внутри неё. В каждой точки поверхности геоида сила тяжести направлена к ней перпендикулярно, является эквипотенциальной поверхностью.

Основным методом изучения строения Земли является сейсмологический метод. Метод основан на изучении изменения скоростей сейсмических волн от плотности вещества внутри Земли.

Земля имеет слоистую внутреннее строение. Она состоит из твердых селикатных оболочек (коры и вязкой мантии), и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая, а внутренняя – твердая. Строение планеты схоже с персиком:

тонкая корочка – земная кора, средняя мощность 45 км (от 5 до 70 км), наибольшая толщина под крупными горами;
слой верхней мантии (600 км), содержит слой, отличающийся по физическим характеристикам (уменьшение скорости сейсмических волн), в котором вещество либо нагрето, либо чуть-чуть расплавлено — слой называемый астеносфера (50-60 км под океанами и 100-120 км под материками).

Часть Земли, которая находится вместе с земной корой и верхней частью мантии, до слоя астеносферы, называется Литосфера.

Граница между верхней и нижней мантией (глубина 660 км) граница с каждым годом становится все более четкой и резкой, толщина 2 км, на ней меняется скорость волн и состав вещества.
Нижняя мантия доходит до глубины 2700 — 2900 км, благодаря ученым России установлено, что возможно существование еще одной границы в нижней мантии, т.е. существование средней мантии.
Внешнее ядро – жидкое вещество (глубина 4100 км), которое не пропускает поперечные волны, не обязательно, что эта часть имеет вид некой жидкости, просто это вещество обладает характеристиками жидкого объекта.
Внутреннее ядро – твердое вещество, железо с примесями никеля (Fe: 85,5%; Ni: 5,20%), глубина 5150 – 6371 км.

Все данные получены косвенно, так как бурение скважин на такую глубину не производилось, но они теоретически доказаны.

Сила тяжести в любой точки земли зависит от ньютоновского тяготения, но важно размещение плотностных неоднородностей, которое и объясняет непостоянство силы тяжести. Присутствует эффект изостазии (уравновешивания), чем выше гора тем больше корень горы. Ярким примером эффекта изостазии является айсберг. Парадокс на Северном Кавказе, нет уравновешивание, почему это происходит до сих пор не известно.

Атмосфера Земли

Атмосфера – газовая оболочка окружающая Землю. Условно она граничит с межпланетным пространством на расстоянии 1300 км. Официально считается, что граница атмосферы определяется на высоте 118 км, то есть выше этого расстояния аэронавтика становится полностью невозможной.

Масса воздуха (5,1 — 5,3)*10 18 кг. Плотность воздуха у поверхности моря составляет 1,2 кг/м 3 .

Возникновение атмосферы обуславливается двумя факторами:

Испарение вещества космических тел при падении их на Землю.
Дегазация земной мантии – выделение газа при вулканических извержениях.

С возникновением океанов и появлением биосферы атмосфера начала меняться за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.

Строение атмосферы:

Планетарный пограничный слой – самый нижний слой газовой оболочки планеты, свойства и характеристики которого в значительной части определяются взаимодействием с типом поверхности планеты (жидкая, твердая). Толщина слоя 1-2 км.
Тропосфера – нижний слой атмосферы, наиболее изученный, в разных широтах имеет разные значения толщины: в полярных областях 8-10 км, умеренные широты 10-12 км, на экваторе 16-18 км.
Тропопауза – переходный слой между тропосферой и стратосферой.
Стратосфера – слой атмосферы, находящийся на высоте от 11 км до 50 км. Незначительное изменение температуры в начальном слое с последующим повышением в слое 25 – 45 км от -56 до 0 0 С.
Стратопауза – пограничный слой между стратосферой и мезосферой. В слое стратопаузы температура держится на уровне 0 0 С.
Мезосфера – слой начинается на высоте 50 км с толщиной около 30-40 км. Температура понижается на 0,25-0,3 0 С с увеличением высоты на 100 м.
Мезопауза – переходный слой между мезосферой и термосферой. Температура в этом слое колеблется на уровне — 90 0 С.
Термосфера – верхняя точка атмосферы высота около 800 км. Рост температуры происходит до высот 200 – 300 км, где достигается значения порядка 1500 К, затем с повышением высоты колеблется в этом пределе. Область ионосферы, место где происходит ионизация воздуха («полярное сияние») лежит внутри термосферы. Толщина слоя зависит от уровня активности Солнца.

Существует предельная линия, которая отделяет атмосферу Земли и космическое пространство, имеет название – Линия Кармана. Высота 100 км над уровнем моря.

Гидросфера

Общий объем воды на планете – около 1390 млн. км 3 , не удивительно, что 72% общей площади Земли занято океанами. Океаны очень важная часть геологической деятельности. Масса же гидросферы примерно 1,46*10 21 кг – это почти в 300 раз больше массы атмосферы, но совсем малая доля от массы всей планеты.

Гидросфера делится на Мировой океан, подземные воды и поверхностные воды.

Самая глубокая точка в Мировом океане (Марианская впадина) – 10 994 метра, средняя глубина океана составляет 3800 м.

Поверхностные континентальные воды занимают лишь малую долю в общей массе гидросферы, но тем не менее играют важнейшую роль в жизни наземной биосферы, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Сверх того эта часть гидросферы находится в постоянном взаимодействии с атмосферой и земной корой.

Вода, находящаяся в твердом состоянии, называют криосферой.

Водная составляющая поверхности планеты определяет климат.

Земля представляется в виде магнита, апроксимируется диполем (северный и южный полис). На северном полюсе силовые линии входят в внутрь, а на южном выходят. На самом деле на северном полюсе (географическом) должен быть южный полюс, а на южном (географическом) должен быть северный, но было условленно наоборот. Ось вращения Земли и географическая ось не совпадают, разница по центру расхождения около 420-430 км.

Магнитные полюса Земли не находятся на одном месте, происходит постоянное смещение. На экваторе магнитное поле Земли имеет индукцию 3,05·10 -5 Tл и магнитный момент 7,91·10 15 Tл·м 3 . Напряженность магнитного поля не большое, например, у магнита на двери шкафа в 30 раз больше.

По остаточной намагниченности было определенно, что магнитное поле меняло свой знак очень много раз, несколько тысяч.

Магнитное поле образует магнитосферу, которая задерживает вредное излучение Солнца.

Происхождение магнитного поля для нас остается загадкой, существует только гипотезы, они заключается в том, что наша Земля – это магнитное гидродинамо. Например, на Меркурии нет магнитного поля.

Время, когда появилось магнитное поле тоже остается проблемой, известно, что оно было 3,5 млрд. лет назад. Но совсем недавно появились данные, что в минералах циркона, найденных в Австралии, возраст которых 4,3 млрд. лет осталась остаточная намагниченность, что остается загадкой.

Самое глубокое место на Земле было открыто в 1875 году – Марианская впадина. Самая глубокая точка 10 994.

Самая высокая точка – Эверест, Джомолунгма – 8848 метров.

На Кольском полуострове, в 10 км к западу от города Заполярный, пробурена самая глубокая скважина в мире. Её глубина составляет 12 262 метра.

Есть ли на нашей планете точка где, мы будем весить меньше, чем комар? Да, есть, центр нашей планеты, сила гравитационного притяжения там равна 0, тем самым, вес человека в центре нашей планеты меньше, чем вес любого насекомого на поверхности Земли.

Одно из самых красивых явлений, наблюдаемое не вооруженным взглядом — полярное сияние – свечение верхних слоев атмосферы планеты, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

Антарктида хранит в себе 2/3 запасов пресной воды.

Если все ледники растают, уровень воды поднимется примерно на 900 метров.

Каждый день на нас падает сотни тысяч тонн космической пыли, но почти все сгорает в атмосфере.

Земля - третья от Солнца планета и пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.

Иногда упоминается как Мир, Голубая планета, иногда Терра (от лат. Terra). Единственное известное человеку на данный момент тело Солнечной системы в частности и Вселенной вообще, населённое живыми организмами.

Научные данные указывают на то, что Земля образовалась из солнечной туманности около 4,54 миллиардов лет назад, и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник - Луну. Жизнь появилась на Земле около 3,5 миллиардов лет назад, то есть в течение 1 миллиарда после её возникновения. С тех пор биосфера Земли значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, а также формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную для жизни солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия существования жизни на Земле.

Радиация, обусловленная самой земной корой, со времён её образования значительно снизилась благодаря постепенному распаду радионуклидов в ней. Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые движутся по поверхности со скоростями порядка нескольких сантиметров в год. Приблизительно 70,8 % поверхности планеты занимает Мировой океан, остальную часть поверхности занимают континенты и острова. На материках расположены реки и озёра, вместе с Мировым океаном они составляют гидросферу. Жидкая вода, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо из известных планет и планетоидов Солнечной системы, кроме Земли. Полюса Земли покрыты ледяным панцирем, который включает в себя морской лёд Арктики и антарктический ледяной щит.

Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, очень вязкого слоя, называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро, являющееся источником магнитного поля Земли и внутреннее твёрдое ядро, предположительно, состоящее из железа и никеля. Физические характеристики Земли и её орбитального движения позволили жизни сохраниться на протяжении последних 3,5 млрд лет. По различным оценкам, Земля будет сохранять условия для существования живых организмов ещё в течение 0,5 - 2,3 млрд лет.

Земля взаимодействует (притягивается гравитационными силами) с другими объектами в космосе, включая Солнце и Луну. Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365,26 солнечных суток - сидерический год. Ось вращения Земли наклонена на 23,44° относительно перпендикуляра к её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год - 365,24 солнечных суток. Сутки сейчас составляют примерно 24 часа. Луна начала своё обращение на орбите вокруг Земли примерно 4,53 миллиарда лет назад. Гравитационное воздействие Луны на Землю является причиной возникновения океанских приливов. Также Луна стабилизирует наклон земной оси и постепенно замедляет вращение Земли. Некоторые теории полагают, что падения астероидов приводили к существенным изменениям в окружающей среде и поверхности Земли, вызывая, в частности, массовые вымирания различных видов живых существ.

Планета является домом для миллионов видов живых существ, включая человека. Территория Земли разделена на 195 независимых государств, которые взаимодействуют между собой путём дипломатических отношений, путешествий, торговли или военных действий. Человеческая культура сформировала много представлений об устройстве мироздания - таких, как концепция о плоской Земле, геоцентрическая система мира и гипотеза Геи, по которой Земля представляет собой единый суперорганизм.

История Земли

Современной научной гипотезой формирования Земли и других планет Солнечной системы является гипотеза солнечной туманности, по которой Солнечная система образовалась из большого облака межзвёздной пыли и газа. Облако состояло главным образом из водорода и гелия, которые образовались после Большого взрыва и более тяжёлых элементов, оставленных взрывами сверхновых. Примерно 4,5 млрд лет назад облако стало сжиматься, что, вероятно, произошло из-за воздействия ударной волны от вспыхнувшей на расстоянии нескольких световых лет сверхновой. Когда облако начало сокращаться, его угловой момент, гравитация и инерция сплюснули его в протопланетный диск перпендикулярно к его оси вращения. После этого обломки в протопланетном диске под действием силы притяжения стали сталкиваться, и, сливаясь, образовывали первые планетоиды.

В процессе аккреции планетоиды, пыль, газ и обломки, оставшиеся после формирования Солнечной системы, стали сливаться во всё более крупные объекты, формируя планеты. Примерная дата образования Земли - 4,54±0,04 млрд лет назад. Весь процесс формирования планеты занял примерно 10-20 миллионов лет.

Луна сформировалась позднее, примерно 4,527±0,01 млрд лет назад, хотя её происхождение до сих пор точно не установлено. Основная гипотеза гласит, что она образовалась путём аккреции из вещества, оставшегося после касательного столкновения Земли с объектом, по размерам близким Марсу и массой 10 % от земной (иногда этот объект называют «Тейя»). В результате этого столкновения было высвобождено примерно в 100 млн раз больше энергии, чем в результате того, которое вызвало вымирание динозавров. Этого было достаточно для испарения внешних слоев Земли и расплавления обоих тел. Часть мантии была выброшена на орбиту Земли, что предсказывает, почему Луна обделена металлическим материалом, и объясняет её необычный состав. Под влиянием собственной силы тяжести выброшенный материал принял сферического форму и образовалась Луна.

Протоземля увеличилась за счёт аккреции, и была достаточно раскалена, чтобы расплавлять металлы и минералы. Железо, а также геохимически сродственные ему сидерофильные элементы, обладая более высокой плотностью, чем силикаты и алюмосиликаты, опускались к центру Земли. Это привело к разделению внутренних слоёв Земли на мантию и металлическое ядро спустя всего 10 миллионов лет после того, как Земля начала формироваться, произведя слоистую структуру Земли и сформировав магнитное поле Земли. Выделение газов из коры и вулканическая активность привели к образованию первичной атмосферы. Конденсация водяного пара, усиленная льдом, занесённым кометами и астероидами, привела к образованию океанов. Земная атмосфера тогда состояла из легких атмофильных элементов: водорода и гелия, но содержала значительно больше углекислого газа, чем сейчас, а это уберегло океаны от замерзания, поскольку светимость Солнца тогда не превышала 70 % от нынешнего уровня. Примерно 3,5 миллиардов лет назад образовалось магнитное поле Земли, которое предотвратило опустошение атмосферы солнечным ветром.

Поверхность планеты постоянно изменялась в течение сотен миллионов лет: континенты появлялись и разрушались. Они перемещались по поверхности, порой собираясь в суперконтинент. Приблизительно 750 млн лет назад самый ранний из известных суперконтинентов - Родиния - стал раскалываться на части. Позже эти части объединились в Паннотию (600-540 млн лет назад), затем в последний из суперконтинентов - Пангею, который распался 180 миллионов лет назад.

Возникновение жизни

Существует ряд гипотез возникновения жизни на Земле. Около 3,5-3,8 млрд лет назад появился «последний универсальный общий предок», от которого впоследствии произошли все другие живые организмы.

Развитие фотосинтеза позволило живым организмам использовать солнечную энергию напрямую. Это привело к оксигенации атмосферы, начавшейся примерно 2500 млн лет назад, а в верхних слоях - к формированию озонового слоя. Симбиоз мелких клеток с более крупными привёл к развитию сложных клеток - эукариот. Примерно 2,1 млрд лет назад появились многоклеточные организмы, которые продолжали приспосабливаться к окружающим условиям. Благодаря поглощению губительного ультрафиолетового излучения озоновым слоем жизнь смогла начать освоение поверхности Земли.

В 1960 году была выдвинута гипотеза Земли-снежка, утверждающая, что в период между 750 и 580 млн лет назад Земля была полностью покрыта льдом. Эта гипотеза объясняет кембрийский взрыв - резкое повышение разнообразия многоклеточных форм жизни около 542 млн лет назад.

Около 1200 млн лет назад появились первые водоросли, а примерно 450 млн лет назад - первые высшие растения. Беспозвоночные животные появились в эдиакарском периоде, а позвоночные - во время кембрийского взрыва около 525 миллионов лет назад.

После кембрийского взрыва было пять массовых вымираний. Вымирание в конце пермского периода, которое является самым массовым в истории жизни на Земле, привело к гибели более 90 % живых существ на планете. После пермской катастрофы самыми распространёнными наземными позвоночными стали архозавры, от которых в конце триасового периода произошли динозавры. Они доминировали на планете в течение юрского и мелового периодов. 65 млн лет назад произошло мел-палеогеновое вымирание, вызванное, вероятно, падением метеорита; оно привело к исчезновению динозавров и других крупных рептилий, но обошло многих мелких животных, таких как млекопитающие, которые тогда представляли собой небольших насекомоядных животных, а также птиц, являющихся эволюционной ветвью динозавров. В течение последних 65 миллионов лет развилось огромное количество разнообразных видов млекопитающих, и несколько миллионов лет назад обезьяноподобные животные получили способность прямохождения. Это позволило использовать орудия и способствовало общению, которое помогало добывать пищу и стимулировало необходимость в большом мозге. Развитие земледелия, а затем цивилизации, в короткие сроки позволило людям воздействовать на Землю как никакая другая форма жизни, влиять на природу и численность других видов.

Последний ледниковый период начался примерно 40 млн лет назад, его пик приходится на плейстоцен около 3 миллионов лет назад. На фоне продолжительных и значительных изменений средней температуры земной поверхности, что может быть связано с периодом обращения Солнечной системы вокруг центра Галактики (около 200 млн лет), имеют место и меньшие по амплитуде и длительности циклы похолодания и потепления, происходящие каждые 40-100 тысяч лет, имеющие явно автоколебательный характер, возможно, вызванный действием обратных связей от реакции всей биосферы как целого, стремящейся обеспечить стабилизацию климата Земли (см. гипотезу Геи, выдвинутую Джеймсом Лавлоком, а также теорию биотической регуляции, предложенную В. Г. Горшковым).

Последний цикл оледенения в Северном полушарии закончился около 10 тысяч лет назад.

Строение Земли

Согласно теории тектонических плит, внешняя часть Земли состоит из двух слоёв: литосферы, включающей земную кору, и затвердевшей верхней части мантии. Под литосферой располагается астеносфера, составляющая внешнюю часть мантии. Астеносфера ведёт себя как перегретая и чрезвычайно вязкая жидкость.

Литосфера разбита на тектонические плиты, и как бы плавает по астеносфере. Плиты представляют собой жёсткие сегменты, которые двигаются относительно друг друга. Существует три типа их взаимного перемещения: конвергенция (схождение), дивергенция (расхождение) и сдвиговые перемещения по трансформным разломам. На разломах между тектоническими плитами могут происходить землетрясения, вулканическая активность, горообразование, образование океанских впадин.

Список крупнейших тектонических плит с размерами приведён в таблице справа. Среди плит меньших размеров следует отметить индостанскую, арабскую, карибскую плиты, плиту Наска и плиту Скотия. Австралийская плита фактически слилась с Индостанской между 50 и 55 млн лет назад. Быстрее всего движутся океанские плиты; так, плита Кокос движется со скоростью 75 мм в год, а тихоокеанская плита - со скоростью 52-69 мм в год. Самая низкая скорость у евразийской плиты - 21 мм в год.

Географическая оболочка

Приповерхностные части планеты (верхняя часть литосферы, гидросфера, нижние слои атмосферы) в целом называются географической оболочкой и изучаются географией.

Рельеф Земли очень разнообразен. Около 70,8 % поверхности планеты покрыто водой (в том числе континентальные шельфы). Подводная поверхность гористая, включает систему срединно-океанических хребтов, а также подводные вулканы, океанические желоба, подводные каньоны, океанические плато и абиссальные равнины. Оставшиеся 29,2 %, непокрытые водой, включают горы, пустыни, равнины, плоскогорья и др.

В течение геологических периодов поверхность планеты постоянно изменяется из-за тектонических процессов и эрозии. Рельеф тектонических плит формируется под воздействием выветривания, которое является следствием осадков, колебаний температур, химических воздействий. Изменяют земную поверхность и ледники, береговая эрозия, образование коралловых рифов, столкновения с крупными метеоритами.

При перемещении континентальных плит по планете океаническое дно погружается под их надвигающиеся края. В то же время вещество мантии, поднимающееся из глубин, создаёт дивергентную границу на срединно-океанических хребтах. Совместно эти два процесса приводят к постоянному обновлению материала океанической плиты. Возраст большей части океанского дна меньше 100 млн лет. Древнейшая океаническая кора расположена в западной части Тихого океана, а её возраст составляет примерно 200 млн лет. Для сравнения, возраст старейших ископаемых, найденных на суше, достигает около 3 млрд лет.

Континентальные плиты состоят из материала с низкой плотностью, такого как вулканические гранит и андезит. Менее распространён базальт - плотная вулканическая порода, являющаяся основной составляющей океанического дна. Примерно 75 % поверхности материков покрыто осадочными породами, хотя эти породы составляют примерно 5 % земной коры. Третьими по распространённости на Земле породами являются метаморфические горные породы, сформировавшиеся в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород под действием высокого давления, высокой температуры или того и другого одновременно. Самые распространённые силикаты на поверхности Земли - это кварц, полевой шпат, амфибол, слюда, пироксен и оливин; карбонаты - кальцит (в известняке), арагонит и доломит.

Педосфера - самый верхний слой литосферы - включает почву. Она находится на границе между литосферой, атмосферой, гидросферой. На сегодня общая площадь культивируемых земель составляет 13,31 % поверхности суши, из которых лишь 4,71 % постоянно заняты сельскохозяйственными культурами. Примерно 40 % земной суши сегодня используется для пахотных угодий и пастбищ, это примерно 1,3·107 км² пахотных земель и 3,4·107 км² пастбищ.

Гидросфера

Гидросфера (от др.-греч. Yδωρ - вода и σφαῖρα - шар) - совокупность всех водных запасов Земли.

Наличие жидкой воды на поверхности Земли является уникальным свойством, которое отличает нашу планету от других объектов Солнечной системы. Большая часть воды сосредоточена в океанах и морях, значительно меньше - в речных сетях, озёрах, болотах и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара.

Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, слагая криосферу.

Общая масса воды в Мировом океане примерно составляет 1,35·1018 тонн, или около 1/4400 от общей массы Земли. Океаны покрывают площадь около 3,618·108 км2 со средней глубиной 3682 м, что позволяет вычислить общий объём воды в них: 1,332·109 км3. Если всю эту воду равномерно распределить по поверхности, то получился бы слой, толщиной более 2,7 км. Из всей воды, которая есть на Земле, только 2,5 % приходится на пресную, остальная - солёная. Большая часть пресной воды, около 68,7 %, в настоящее время находится в ледниках. Жидкая вода появилась на Земле, вероятно, около четырёх миллиардов лет назад.

Средняя солёность земных океанов - около 35 грамм соли на килограмм морской воды (35 ‰). Значительная часть этой соли была высвобождена при вулканических извержениях или извлечена из охлаждённых изверженных горных пород, сформировавших дно океана.

Атмосфера Земли

Атмосфера — газовая оболочка, окружающая планету Земля; состоит из азота и кислорода, со следовыми количествами водяного пара, диоксида углерода и других газов. С момента своего образования она значительно изменилась под влиянием биосферы. Появление оксигенного фотосинтеза 2,4-2,5 млрд лет назад способствовало развитию аэробных организмов, а также насыщению атмосферы кислородом и формированию озонового слоя, который оберегает всё живое от вредных ультрафиолетовых лучей. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, защищает планету от космических лучей, и частично - от метеоритных бомбардировок. Она также регулирует основные климатообразующие процессы: круговорот воды в природе, циркуляцию воздушных масс, переносы тепла. Молекулы атмосферы могут захватывать тепловую энергию, мешая ей уйти в открытый космос, тем самым повышая температуру планеты. Это явление известно как парниковый эффект. Основными парниковыми газами считаются водяной пар, двуокись углерода, метан и озон. Без этого эффекта теплоизоляции средняя поверхностная температура Земли составила бы от минус 18 до минус 23 °C, хотя в действительности она равна 14,8 °С, и жизнь скорее всего не существовала бы.

Атмосфера Земли разделяется на слои, которые различаются между собой температурой, плотностью, химическим составом и т. д. Общая масса газов, составляющих земную атмосферу - примерно 5,15·1018 кг. На уровне моря атмосфера оказывает на поверхность Земли давление, равное 1 атм (101,325 кПа). Средняя плотность воздуха у поверхности - 1,22 г/л, причём она быстро уменьшается с ростом высоты: так, на высоте 10 км над уровнем моря она составляет не более 0,41 г/л, а на высоте 100 км - 10−7 г/л.

В нижней части атмосферы содержится около 80 % общей её массы и 99 % всего водяного пара (1,3-1,5·1013 т), этот слой называется тропосферой. Его толщина неодинакова и зависит от типа климата и сезонных факторов: так, в полярных регионах она составляет около 8-10 км, в умеренном поясе до 10-12 км, а в тропических или экваториальных доходит до 16-18 км. В этом слое атмосферы температура опускается в среднем на 6 °С на каждый километр при движении в высоту. Выше располагается переходный слой - тропопауза, отделяющий тропосферу от стратосферы. Температура здесь находится в пределах 190-220 K.

Стратосфера - слой атмосферы, который расположен на высоте от 10-12 до 55 км (в зависимости от погодных условий и времени года). На него приходится не более 20 % всей массы атмосферы. Для этого слоя характерно понижение температуры до высоты ~25 км, с последующим повышением на границе с мезосферой почти до 0 °С. Эта граница называется стратопаузой и находится на высоте 47-52 км. В стратосфере отмечается наибольшая концентрация озона в атмосфере, который оберегает все живые организмы на Земле от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Интенсивное поглощение солнечного излучения озоновым слоем и вызывает быстрый рост температуры в этой части атмосферы.

Мезосфера расположена на высоте от 50 до 80 км над поверхностью Земли, между стратосферой и термосферой. Она отделена от этих слоёв мезопаузой (80-90 км). Это самое холодное место на Земле, температура здесь опускается до −100 °C. При такой температуре вода, содержащаяся в воздухе, быстро замерзает, формируя серебристые облака. Их можно наблюдать сразу после захода Солнца, но наилучшая видимость создаётся, когда оно находится от 4 до 16° ниже горизонта. В мезосфере сгорает бо́льшая часть метеоритов, проникающих в земную атмосферу. С поверхности Земли они наблюдаются как падающие звёзды. На высоте 100 км над уровнем моря находится условная граница между земной атмосферой и космосом - линия Кармана.

В термосфере температура быстро поднимается до 1000 К, это связано с поглощением в ней коротковолнового солнечного излучения. Это самый протяжённый слой атмосферы (80-1000 км). На высоте около 800 км рост температуры прекращается, поскольку воздух здесь очень разрежён и слабо поглощает солнечную радиацию.

Ионосфера включает в себя два последних слоя. Здесь происходит ионизация молекул под действием солнечного ветра и возникают полярные сияния.

Экзосфера - внешняя и очень разреженная часть земной атмосферы. В этом слое частицы способны преодолевать вторую космическую скорость Земли и улетучиваться в космическое пространство. Это вызывает медленный, но устойчивый процесс, называемый диссипацией (рассеянием) атмосферы. В космос ускользают в основном частицы лёгких газов: водорода и гелия. Молекулы водорода, имеющие самую низкую молекулярную массу, могут легче достигать второй космической скорости и утекать в космическое пространство более быстрыми темпами, чем другие газы. Считается, что потеря восстановителей, например водорода, была необходимым условием для возможности устойчивого накопления кислорода в атмосфере. Следовательно, свойство водорода покидать атмосферу Земли, возможно, повлияло на развитие жизни на планете. В настоящее время бо́льшая часть водорода, попадающая в атмосферу, преобразуется в воду, не покидая Землю, а потеря водорода происходит, в основном, от разрушения метана в верхних слоях атмосферы.

Химический состав атмосферы

У поверхности Земли воздух содержит до 78,08 % азота (по объёму), 20,95 % кислорода, 0,93 % аргона и около 0,03 % углекислого газа. На долю остальных компонентов приходится не более 0,1 %: это водород, метан, угарный газ, оксиды серы и азота, водяной пар, и инертные газы. В зависимости от времени года, климата и местности в состав атмосферы могут входить пыль, частицы органических материалов, пепел, сажа и др. Выше 200 км основным компонентом атмосферы становится азот. На высоте 600 км преобладает гелий, а от 2000 км - водород («водородная корона»).

Погода и климат

Земная атмосфера не имеет определённых границ, она постепенно становится тоньше и разреженнее, переходя в космическое пространство. Три четверти массы атмосферы содержится в первых 11 километрах от поверхности планеты (тропосфера). Солнечная энергия нагревает этот слой у поверхности, вызывая расширение воздуха и уменьшая его плотность. Затем нагретый воздух поднимается, а его место занимает более холодный и плотный воздух. Так возникает циркуляция атмосферы - система замкнутых течений воздушных масс путем перераспределения тепловой энергии.

Основой циркуляции атмосферы являются пассаты в экваториальном поясе (ниже 30° широты) и западные ветры умеренного пояса (в широтах между 30° и 60°). Морские течения также являются важными факторами в формировании климата, также как и термохалинная циркуляция, которая распределяет тепловую энергию из экваториальных регионов в полярные.

Водяной пар, поднимающийся с поверхности, формирует облака в атмосфере. Когда атмосферные условия позволят подняться теплому влажному воздуху, эта вода конденсируется и выпадает на поверхность в виде дождя, снега или града. Большая часть атмосферных осадков, выпавших на сушу, попадает в реки , и в конечном итоге возвращается в океаны или остаётся в озёрах, а затем снова испаряется, повторяя цикл. Этот круговорот воды в природе является жизненно важным фактором для существования жизни на суше. Количество осадков, выпадающих за год различно, начиная от нескольких метров до нескольких миллиметров в зависимости от географического положения региона. Атмосферная циркуляция, топологические особенности местности и перепады температур определяют среднее количество осадков, которое выпадает в каждом регионе.

Количество солнечной энергии, достигнувшее поверхности Земли, уменьшается с увеличением широты. В более высоких широтах солнечный свет падает на поверхность под более острым углом, чем в низких; и он должен пройти более длинный путь в земной атмосфере. В результате этого среднегодовая температура воздуха (на уровне моря) уменьшается примерно на 0,4 °С при движении на 1 градус по обе стороны от экватора. Земля разделена на климатические пояса - природные зоны, имеющие приблизительно однородный климат . Типы климата могут быть классифицированы по режиму температуры, количеству зимних и летних осадков. Наиболее распространённая система классификации климата - классификация Кёппена, в соответствии с которой наилучшим критерием определения типа климата является то, какие растения произрастают на данной местности в естественных условиях. В систему входят пять основных климатических зон (влажные тропические леса, пустыни, умеренный пояс, континентальный климат и полярный тип), которые в свою очередь подразделяются на более конкретные подтипы.

Биосфера

Биосфера — это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосферы), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности. Термин «биосфера» был впервые предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом в 1875 году. Биосфера - оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Она начала формироваться не ранее, чем 3,8 млрд лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она включает в себя всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и микроорганизмов.

Биосфера состоит из экосистем, которые включают в себя сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющие обмен веществом и энергией между ними. На суше они разделены главным образом географическими широтами, высотой над уровнем моря и различиями по выпадению осадков. Наземные экосистемы, находящиеся в Арктике или Антарктике, на больших высотах или в крайне засушливых районах, относительно бедны растениями и животными; разнообразие видов достигает пика во влажных тропических лесах экваториального пояса.

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли в первом приближении представляет собой диполь, полюса которого расположены рядом с географическими полюсами планеты. Поле формирует магнитосферу, которая отклоняет частицы солнечного ветра. Они накапливаются в радиационных поясах - двух концентрических областях в форме тора вокруг Земли. Около магнитных полюсов эти частицы могут «высыпаться» в атмосферу и приводить к появлению полярных сияний. На экваторе магнитное поле Земли имеет индукцию 3,05·10-5 Tл и магнитный момент 7,91·1015 Tл·м3.

Согласно теории «магнитного динамо», поле генерируется в центральной области Земли, где тепло создаёт протекание электрического тока в жидком металлическом ядре. Это в свою очередь приводит к возникновению у Земли магнитного поля. Конвекционные движения в ядре являются хаотичными; магнитные полюса дрейфуют и периодически меняют свою полярность. Это вызывает инверсии магнитного поля Земли, которые возникают в среднем несколько раз за каждые несколько миллионов лет. Последняя инверсия произошла приблизительно 700 000 лет назад.

Магнитосфера - область пространства вокруг Земли, которая образуется, когда поток заряженных частиц солнечного ветра отклоняется от своей первоначальной траектории под воздействием магнитного поля. На стороне, обращённой к Солнцу, толщина её головной ударной волны составляет около 17 км и расположена она на расстоянии около 90 000 км от Земли. На ночной стороне планеты магнитосфера вытягивается, приобретая длинную цилиндрическую форму.

Когда заряженные частицы высокой энергии сталкиваются с магнитосферой Земли, то появляются радиационные пояса (пояса Ван Аллена). Полярные сияния возникают когда солнечная плазма достигает атмосферы Земли в районе магнитных полюсов.

Орбита и вращение Земли

Земле требуется в среднем 23 часа 56 минут и 4,091 секунд (звёздные сутки), чтобы совершить один оборот вокруг своей оси. Скорость вращения планеты с запада на восток составляет примерно 15 градусов в час (1 градус в 4 минуты, 15′ в минуту). Это эквивалентно угловому диаметру Солнца или Луны каждые две минуты (видимые размеры Солнца и Луны примерно одинаковы).

Вращение Земли нестабильно: скорость её вращения относительно небесной сферы меняется (в апреле и ноябре продолжительность суток отличается от эталонных на 0,001 с), ось вращения прецессирует (на 20,1″ в год) и колеблется (удаление мгновенного полюса от среднего не превышает 15′). В большом масштабе времени - замедляется. Продолжительность одного оборота Земли увеличивалась за последние 2000 лет в среднем на 0,0023 секунды в столетие (по наблюдениям за последние 250 лет это увеличение меньше - около 0,0014 секунды за 100 лет). Из-за приливного ускорения, в среднем, каждый следующий день оказывается длиннее предыдущего на ~29 наносекунд

Период вращения Земли относительно неподвижных звезд, в Международной службе вращения Земли (IERS), равен 86164,098903691 секунд по версии UT1 или 23 ч. 56 мин. 4.098903691 с.

Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите на расстоянии около 150 млн км со средней скоростью 29,765 км/сек. Скорость колеблется от 30,27 км/сек (в перигелии) до 29,27 км/сек (в афелии). Двигаясь по орбите, Земля совершает полный оборот за 365,2564 средних солнечных суток (один звёздный год). С Земли перемещение Солнца относительно звёзд составляет около 1° в день в восточном направлении. Скорость движения Земли по орбите непостоянна: в июле (при прохождении афелия) она минимальна и составляет около 60 угловых минут в сутки, а при прохождении перигелия в январе максимальна, около 62 минут в сутки. Солнце и вся Cолнечная система обращается вокруг центра галактики Млечного Пути по почти круговой орбите со скоростью около 220 км/c. В свою очередь, Солнечная система в составе Млечного Пути движется со скоростью примерно 20 км/с по направлению к точке (апексу), находящейся на границе созвездий Лиры и Геркулеса, ускоряясь по мере расширения Вселенной.

Луна обращается вместе с Землёй вокруг общего центра масс каждые 27,32 суток относительно звёзд. Промежуток времени между двумя одинаковыми фазами луны (синодический месяц) составляет 29,53059 дня. Если смотреть с северного полюса мира, Луна движется вокруг Земли против часовой стрелки. В эту же сторону происходит и обращение всех планет вокруг Солнца, и вращение Солнца, Земли и Луны вокруг своей оси. Ось вращения Земли отклонена от перпендикуляра к плоскости её орбиты на 23,5 градуса (направление и угол наклона оси Земли изменяется из-за прецессии, а видимое возвышение Солнца зависит от времени года); орбита Луны наклонена на 5 градусов относительно орбиты Земли (без этого отклонения в каждом месяце происходило бы одно солнечное и одно лунное затмение).

Из-за наклона оси Земли высота Солнца над горизонтом в течение года изменяется. Для наблюдателя в северных широтах летом, когда Cеверный полюс наклонён к Солнцу, светлое время суток длится дольше и Солнце в небе находится выше. Это приводит к более высоким средним температурам воздуха. Когда Северный полюс отклоняется в противоположную от Солнца сторону, всё становится наоборот и климат делается холоднее. За Северным полярным кругом в это время бывает полярная ночь, которая на широте Северного полярного круга длится почти двое суток (солнце не восходит в день зимнего солнцестояния), достигая на Северном полюсе полугода.

Эти изменения климата (обусловленные наклоном земной оси) приводят к смене времён года. Четыре сезона определяются солнцестояниями - моментами, когда земная ось максимально наклонена по направлению к Солнцу либо от Солнца, - и равноденствиями. Зимнее солнцестояние происходит около 21 декабря, летнее - примерно 21 июня, весеннее равноденствие - приблизительно 20 марта, а осеннее - 23 сентября. Когда Северный полюс наклонён к Солнцу, южный, соответственно, наклонён от него. Таким образом, когда в северном полушарии лето, в южном - зима, и наоборот (хотя месяцы называются одинаково, то есть, например, февраль в северном полушарии - последний (и самый холодный) месяц зимы, а в южном - последний (и самый тёплый) месяц лета).

Угол наклона земной оси относительно постоянен в течение длительного времени. Однако он претерпевает незначительные смещения (известные как нутация) с периодичностью 18,6 лет. Также существуют долгопериодические колебания (около 41 000 лет), известные как циклы Миланковича. Ориентация оси Земли со временем тоже изменяется, длительность периода прецессии составляет 25 000 лет; эта прецессия является причиной различия звёздного года и тропического года. Оба эти движения вызваны меняющимся притяжением, действующим со стороны Солнца и Луны на экваториальную выпуклость Земли. Полюсы Земли перемещаются относительно её поверхности на несколько метров. Такое движение полюсов имеет разнообразные циклические составляющие, которые вместе называются квазипериодическим движением. В дополнение к годичным компонентам этого движения существует 14-месячный цикл, именуемый чандлеровским движением полюсов Земли. Скорость вращения Земли также не постоянна, что отражается в изменении продолжительности суток.

В настоящее время Земля проходит перигелий около 3 января, а афелий - примерно 4 июля. Количество солнечной энергии, достигающей Земли в перигелии, на 6,9 % больше, чем в афелии, поскольку расстояние от Земли до Солнца в афелии больше на 3,4 %. Это объясняется законом обратных квадратов. Так как южное полушарие наклонено в сторону Солнца примерно в то же время, когда Земля находится ближе всего к Солнцу, то в течение года оно получает немного больше солнечной энергии, чем северное. Однако этот эффект значительно менее значим, чем изменение полной энергии, обусловленное наклоном земной оси, и, кроме того, большая часть избыточной энергии поглощается большим количеством воды южного полушария.

Для Земли радиус сферы Хилла (сфера влияния земной гравитации) равен примерно 1,5 млн км. Это максимальное расстояние, на котором влияние гравитации Земли больше, чем влияние гравитаций других планет и Солнца.

Наблюдение

Впервые Земля была сфотографирована из космоса в 1959 году аппаратом Эксплорер-6. Первым человеком, увидевшим Землю из космоса, стал в 1961 году Юрий Гагарин. Экипаж Аполлона-8 в 1968 году первым наблюдал восход Земли с лунной орбиты. В 1972 году экипаж Аполлона-17 сделал знаменитый снимок Земли - «The Blue Marble».

Из открытого космоса и с «внешних» планет (расположенных за орбитой Земли) можно наблюдать прохождение Земли через фазы, подобные лунным, так же, как земной наблюдатель может видеть фазы Венеры (открытые Галилео Галилеем).

Луна

Луна - относительно большой планетоподобный спутник с диаметром, равным четверти земного. Это самый большой, по отношению к размерам своей планеты, спутник Солнечной системы. По названию земной Луны, естественные спутники других планет также называются «лунами».

Гравитационное притяжение между Землёй и Луной является причиной земных приливов и отливов. Аналогичный эффект на Луне проявляется в том, что она постоянно обращена к Земле одной и той же стороной (период оборота Луны вокруг своей оси равен периоду её оборота вокруг Земли; см. также приливное ускорение Луны). Это называется приливной синхронизацией. Во время обращения Луны вокруг Земли Солнце освещает различные участки поверхности спутника, что проявляется в явлении лунных фаз: тёмная часть поверхности отделяется от светлой терминатором.

Из-за приливной синхронизации Луна удаляется от Земли примерно на 38 мм в год. Через миллионы лет это крошечное изменение, а также увеличение земного дня на 23 мкс в год, приведут к значительным изменениям. Так, например, в девоне (примерно 410 млн лет назад) в году было 400 дней, а сутки длились 21,8 часа.

Луна может существенно повлиять на развитие жизни путём изменения климата на планете. Палеонтологические находки и компьютерные модели показывают, что наклон земной оси стабилизируется приливной синхронизацией Земли с Луной. Если бы ось вращения Земли приблизилась к плоскости эклиптики, то в результате климат на планете стал бы чрезвычайно суровым. Один из полюсов был бы направлен прямо на Солнце, а другой - в противоположную сторону, и по мере обращения Земли вокруг Солнца они менялись бы местами. Полюсы были бы направлены прямо на Солнце летом и зимой. Планетологи, изучавшие такую ситуацию, утверждают, что, в таком случае на Земле вымерли бы все крупные животные и высшие растения.

Видимый с Земли угловой размер Луны очень близок к видимому размеру Солнца. Угловые размеры (и телесный угол) этих двух небесных тел схожи, потому что хоть диаметр Солнца и больше лунного в 400 раз, оно находится в 400 раз дальше от Земли. Благодаря этому обстоятельству и наличию значительного эксцентриситета орбиты Луны, на Земле могут наблюдаться как полные, так и кольцеобразные затмения.

Наиболее распространённая гипотеза происхождения Луны, гипотеза гигантского столкновения, утверждает, что Луна образовалась в результате столкновения протопланеты Теи (размером примерно с Марс) с прото-Землёй. Это, среди прочего, объясняет причины сходства и различия состава лунного грунта и земного.

В настоящее время у Земли нет других естественных спутников, кроме Луны, однако есть по крайней мере два естественных соорбитальных спутника - это астероиды 3753 Круитни, 2002 AA29 и множество искусственных.

Астероиды, сближающиеся с Землёй

Падение на Землю крупных (диаметром в несколько тысяч км) астероидов представляет опасность её разрушения, однако все наблюдаемые в современную эпоху подобные тела для этого слишком малы и их падение опасно только для биосферы. Согласно распространённым гипотезам такие падения могли послужить причиной нескольких массовых вымираний. Астероиды с перигелийными расстояниями, меньшими или равными 1,3 астрономических единицы, которые могут в обозримом будущем приблизиться к Земле на расстояние, меньшее или равное 0,05 а. е., считаются потенциально опасными объектами. Всего зарегистрировано около 6200 объектов, которые проходят на расстоянии до 1,3 астрономических единиц от Земли. Опасность их падения на планету расценивается как пренебрежимо малая. По современным оценкам, столкновения с подобными телами (по самым пессимистическим прогнозам) вряд ли происходят чаще, чем раз в сто тысяч лет.

Географические сведения

Площадь

Поверхность: 510,072 млн км²
Суша: 148,94 млн км² (29,1 %)
Вода: 361,132 млн км² (70,9 %)

Длина береговой линии: 356 000 км

Использование суши

Данные на 2011 год

пашня - 10,43%
многолетние насаждения - 1,15 %
другое - 88,42%

Поливные земли: 3 096 621,45 км² (на 2011 год)

Социально-экономическая география

31 октября 2011 года население Земли достигло 7 миллиардов человек. Согласно оценкам ООН, население Земли достигнет 7,3 миллиардов в 2013 году и 9,2 млрд в 2050 году. Ожидается, что основная доля роста населения придётся на развивающиеся страны. Средняя плотность населения на суше около 40 чел./км2, в разных частях Земли сильно различается, причём наивысшей она является в Азии. По прогнозам, к 2030 году уровень урбанизации населения достигнет 60 %, тогда как сейчас он составляет 49 % в среднем по миру.

Роль в культуре

Русское слово «земля» восходит к праслав. *zemja с тем же значением, которое, в свою очередь, продолжает пра-и.е. *dheĝhōm «земля».

В английском языке Земля - Earth. Это слово продолжает древнеанглийское eorthe и среднеанглийское erthe. Как имя планеты Earth впервые было использовано около 1400 года. Это единственное название планеты, которое не было взято из греко-римской мифологии.

Стандартный астрономический знак Земли - крест, очерченный окружностью. Этот символ использовался в различных культурах для разных целей. Другая версия символа - крест на вершине круга (♁), стилизованная держава; использовался в качестве раннего астрономического символа планеты Земля.

Во многих культурах Земля обожествляется. Она ассоциируется с богиней, богиней-матерью, называется Мать Земля, нередко изображается как богиня плодородия.

У ацтеков Земля называлась Тонанцин - «наша мать». У китайцев - это богиня Хоу-Ту (后土), похожая на греческую богиню Земли - Гею. В скандинавской мифологии богиня Земли Ёрд была матерью Тора и дочерью Аннара. В древнеегипетской мифологии, в отличие от многих других культур, Земля отождетствляется с мужчиной - бог Геб, а небо с женщиной - богиня Нут.

Во многих религиях существуют мифы о возникновении мира, повествующие о сотворении Земли одним или несколькими божествами.

Во множестве античных культур Земля считалась плоской, так, в культуре Месопотамии, мир представлялся в виде плоского диска, плавающего по поверхности океана. Предположения о сферической форме Земли были сделаны древнегреческими философами; такой точки зрения придерживался Пифагор. В Средневековье большинство европейцев считало, что Земля имеет форму шара, что было засвидетельствовано таким мыслителем как Фома Аквинский. До появления космических полётов суждения о шарообразной форме Земли были основаны на наблюдении вторичных признаков и на аналогичной форме других планет.

Технический прогресс второй половины XX века изменил общее восприятие Земли. До начала космических полётов Земля часто изображалась как зелёный мир. Фантаст Фрэнк Пауль, возможно, первым изобразил безоблачную голубую планету (с чётко выделенной сушей) на обороте июльского выпуска журнала Amazing Stories в 1940 году.

В 1972 году экипажем Аполлона-17 была сделана знаменитая фотография Земли, получившая название «Blue Marble» (Голубой Мрамор). Снимок Земли, сделанный в 1990 году Вояджером-1 с огромного от неё расстояния, побудил Карла Сагана сравнить планету с бледной голубой точкой (Pale Blue Dot). Также Земля сравнивалась с большим космическим кораблём с системой жизнеобеспечения, которую необходимо поддерживать. Биосфера Земли иногда описывалась как один большой организм.

Экология

В последние два века растущее движение в защиту окружающей среды проявляет обеспокоенность растущим влиянием деятельности человечества на природу Земли. Ключевыми задачами этого социально-политического движения являются защита природных ресурсов, ликвидация загрязнения. Защитники природы выступают за экологически рациональное использование ресурсов планеты и управление окружающей средой. Этим, по их мнению, можно добиться путём внесения изменений в государственную политику и изменением индивидуального отношения каждого человека. Это особенно касается крупномасштабного использования невозобновляемых ресурсов. Необходимость учёта влияния производства на окружающую среду налагает дополнительные затраты, что приводит к возникновению конфликта между коммерческими интересами и идеями природоохранных движений.

Будущее Земли

Будущее планеты тесно связано с будущим Солнца. В результате накопления в ядре Солнца «отработанного» гелия светимость звезды начнёт медленно возрастать. Она увеличится на 10 % в течение следующих 1,1 млрд лет, и в результате этого обитаемая зона Солнечной системы сместится за пределы современной земной орбиты. Согласно некоторым климатическим моделям, увеличение количества солнечного излучения, падающего на поверхность Земли, приведёт к катастрофическим последствиям, включая возможность полного испарения всех океанов.

Повышение температуры поверхности Земли ускорит неорганическую циркуляцию CO2, уменьшив его концентрацию до смертельного для растений уровня (10 ppm для C4-фотосинтеза) за 500-900 млн лет. Исчезновение растительности приведёт к снижению содержания кислорода в атмосфере и жизнь на Земле станет невозможной за несколько миллионов лет. Ещё через миллиард лет вода с поверхности планеты исчезнет полностью, а средние температуры поверхности достигнут 70 °С. Большая часть суши станет непригодна для существования жизни, и она в первую очередь должна остаться в океане. Но даже если бы Солнце было вечно и неизменно, то продолжающееся внутреннее охлаждение Земли могло бы привести к потере большей части атмосферы и океанов (из-за снижения вулканической активности). К тому времени единственными живыми существами на Земле останутся экстремофилы, организмы способные выдерживать высокую температуру и недостаток воды.

Спустя 3,5 миллиарда лет от настоящего времени светимость Солнца увеличится на 40 % по сравнению с современным уровнем. Условия на поверхности Земли к тому времени будут схожи с поверхностными условиями современной Венеры: океаны полностью испарятся и улетучатся в космос, поверхность станет бесплодной раскалённой пустыней. Эта катастрофа сделает невозможным существование каких-либо форм жизни на Земле. Через 7,05 млрд лет в солнечном ядре закончатся запасы водорода. Это приведёт к тому, что Солнце сойдёт с главной последовательности и перейдёт в стадию красного гиганта. Модель показывает, что оно увеличится в радиусе до величины, равной примерно 77,5 % нынешнего радиуса орбиты Земли (0,775 а. е.), а его светимость возрастет в 2350-2700 раз. Однако к тому времени орбита Земли может увеличиться до 1,4 а. е., поскольку ослабнет притяжение Солнца из-за того, что оно потеряет 28-33 % своей массы вследствие усиления солнечного ветра. Однако исследования 2008 года показывают, что Земля возможно всё-таки будет поглощена Солнцем вследствие приливных взаимодействий с его внешней оболочкой.

К тому времени поверхность Земли будет находиться в расплавленном состоянии, поскольку температуры на Земле достигнут 1370 °С. Атмосфера Земли , вероятно, будет унесена в космическое пространство сильнейшим солнечным ветром, испускаемым красным гигантом. Через 10 млн лет с того времени, как Солнце войдёт в фазу красного гиганта, температуры в солнечном ядре достигнут 100 млн K, произойдёт гелиевая вспышка, и начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия, Солнце уменьшится в радиусе до 9,5 современных. Стадия «выжигания гелия» (Helium Burning Phase) продлится 100-110 миллионов лет, после чего повторится бурное расширение внешних оболочек звезды, и она снова станет красным гигантом. Выйдя на асимптотическую ветвь гигантов, Солнце увеличится в диаметре в 213 раз. Спустя 20 миллионов лет начнётся период нестабильных пульсаций поверхности звезды. Эта фаза существования Солнца будет сопровождаться мощными вспышками, временами его светимость будет превышать современный уровень в 5000 раз. Это будет происходить от того, что в термоядерную реакцию будут вступать ранее не затронутые остатки гелия.

Через примерно 75 000 лет (по другим источникам - 400 000) Солнце сбросит оболочки, и в конечном итоге от красного гиганта останется лишь его маленькое центральное ядро - белый карлик, небольшой, горячий, но очень плотный объект, с массой около 54,1 % от первоначальной солнечной. Если Земля сможет избежать поглощения внешними оболочками Солнца во время фазы красного гиганта, то она будет существовать ещё многие миллиарды (и даже триллионы) лет, до тех пор пока будет существовать Вселенная, однако условий для повторного возникновения жизни (по крайней мере, в её нынешнем виде) на Земле не будет. Со вхождением Солнца в фазу белого карлика, поверхность Земли постепенно остынет и погрузится во мрак. Если представить размеры Солнца с поверхности Земли будущего, то оно будет выглядеть не как диск, а как сияющая точка с угловыми размерами около 0°0’9″.

Чёрная дыра с массой, равной земной, будет иметь шварцшильдовский радиус 8 мм.

(Visited 343 times, 1 visits today)

Главная » Транскрипции » Земля и ее особенности. Земля – уникальная планета