Земля
Описание
Земля - колыбель человечества, но нельзя же вечно жить в колыбели!
(К.Э. Циолковский)
Земля - планета, на которой обитает человек. В Солнечной системе - это третья планета от Солнца, среднее расстояние до которого составляет 149,5 млн. км. Земная орбита не совсем круглая, она похожа на слегка приплюснутый эллипс. Вот почему это расстояние меняется от 147,1 млн. км, когда Земля ближе всего к Солнцу (в начале января) до 152,1 млн. км, когда она дальше всего (через 6 месяцев).
Земля формировалась одновременно с Солнцем и другими восемью большими планетами Солнечной системы и мириадами астероидов, метеоритов и комет из огромного газопылевого облака, так называемой солнечной туманности.
Во времена, более близкие к нам, Галилео Галилей первым наблюдал ее фазы в свою подзорную трубу. Это было последним доказательством неверности системы Птолемея. И тогда Венера заняла свое оконельное место между Землей и Солнцем, но старая теория не смогла объяснить фазы, которые также можно было наблюдать.
На начальной стадии своего формирования Солнце было очень горячим, что явилось причиной испарения в космос большой части летучих веществ (таких, как водород и гелий), которые находились в области, где формировалась Земля. В более отдаленных и холодных областях Солнечной системы, напротив, эти вещества могли конденсироваться, давая жизнь гигантским газообразным планетам.
Из-за гравитационных сил материя солнечной туманности аккумулировалась на зарождающейся Земле. Но из-за огромной жары материя находилась в расплавленном состоянии; более плотные вещества, такие, как железо, никель и их соединения, устремились к центру планеты, тогда как более легкие, например, силикаты разных металлов, из которых впоследствии образовались скалы, остались на поверхности. Такой процесс получил название гравитационной дифференциации.
По окончании этого процесса температура на Земле постепенно понизилась настолько, что начался процесс затвердения. Кроме того, из-за того что наша планета не настолько горячая, как Венера, и не настолько холодная, как Марс, вода на поверхности смогла остаться в жидком состоянии. Сегодня считается, что температура земного ядра составляет приблизительно 6200 °С. Это происходит отчасти из-за радиоактивного распада некоторых элементов (при котором выделяется тепло), отчасти - из-за термоизолирующих свойств мантии. Из-за постепенного истощения радиоактивных элементов во внутренней части Земли ядро продолжает медленно остывать.
Ядро Земли состоит в основном из железа с примерно 20-процентной примесью кремния; его можно разделить на две части так называемой границей Леманна, Внутреннее твердое ядро, имеющее примерный радиус 1 200 км, окружено с внешней стороны жидким слоем толщиной почти 2300 км. Еще ближе к поверхности после переходной области, так называемой границы Гутенберга, находится каменистая мантия толщиной около 2900 км с более жесткой внутренней мантией и более пластичной внешней. Внешние 100 км мантии получили название литосферы, над которой находится тонкий каменистый слой - кора, толщина которой колеблется от 5 км под дном океана до 50 км и более под материками, которая отделяется от атмосферы границей Мохоровичича.
Планета Земля
Литосфера состоит из ряда больших, как континенты, пластов, или литосферных плит, похожих на фрагменты огромной мозаики. Эти плиты находятся в постоянном движении изза толчков конвективных потоков, которые перемешивают наползающие друг на друга каменные породы. Это постоянное медленное движение называется тектоническим.
Считается, что земное магнитное поле возникает из потоков, идущих от расплавленного металлического ядра из-за вращения самой Земли, аналогично тому, как это происходит в динамо-машине. Магнитное поле Земли распространяется на большое расстояние в космос, образуя так называемую магнитосферу. Она защищает Землю от потока электрически заряженных частиц, испускаемых Солнцем, - солнечного ветра. Это как раз те самые частицы, которые вызывают очень красивую игру видимого в небе света на высоких северных и южных высотах - полярное сияние.
Изучение древних каменистых пород со дна океана показало, что магнитные поля Северного и Южного полюсов Земли менялись в прошлом с регулярным интервалом времени приблизительно в 100 000 лет. Считается, что на сегодняшний день подобное изменение задерживается, и никто точно не знает, меняются ли магнитные поля резко, или это плавный процесс, растягивающийся на несколько лет.
Землетрясения и извержение вулканов. Столкновение пластов может привести к значительным упругим колебаниям и подземным толчкам, проявляющимся в форме землетрясений вдоль границ этих пластов. Землетрясения, приводящие к большим разрушениям, помогают, тем не менее, ученым, анализирующим распространение сейсмических волн, понять внутреннюю структуру Земли.
Когда два пласта отдаляются друг от друга, образуется трещина, через которую из мантии прорывается магма, которая, застывая, образует новую кору. На границе, где пласты сходятся, могут происходить следующие явления: пласты с одинаковой плотностью (континентальные) образуют более возвышенную область, как, например, горная цепь Гималаев; если же у пластов разная плотность (например, океанический и континентальный), первый, более тяжелый, скроется под другим и образовавшаяся из расплавившегося океанического пласта магма формирует вулканическую цепь, как, например, это произошло при возникновении горной системы Анд или островов индонезийского архипелага.
Атмосфера, находящаяся вокруг Земли, является оболочкой воздуха, которым можно дышать. Конечно, самые низкие слои нашей атмосферы, то есть те, что находятся у самой поверхности, хорошо изучены: не считая водяных испарений и наличия других загрязняющих веществ, они содержат 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона и 0,03% углекислого газа; другие газы, такие, как неон, гелий, криптон, ксенон, водород, озон, серный ангидрид, аммиак, окись углерода и т. д., - присутствуют в относительно ничтожном количестве и в целом составляют около 0,01%.
Атмосферу, которая держится вокруг Земли благодаря силе тяготения, можно разделить на слои, считая от земной поверхности. Нижний слой, называемый тропосферой, где находятся облака и происходят все метеорологические процессы, протянулся до высоты 10-15 км. По мере продвижения по тропосфере вверх температура понижается и доходит до - 40-50 °С.
Над тропосферой, на высоте приблизительно 50 км, находится стратосфера, в которой есть слой озона, газа, образованного из особых молекул кислорода, состоящих из трех атомов, тогда как у обычного кислорода их только два. Благодаря тому что озон поглощает опасные ультрафиолетовые лучи, идущие от Солнца, он защищает жизнь но Земле. Температура в верхних слоях стратосферы поднимается до 15 °С вследствие разогрева озона солнечным излучением. Выше стратосферы, на высоте до 500 км, простирается ионосфера, которая играет важную роль для радиосвязи на длинных волнах, поскольку хорошо отражает последние. Тут находятся пучкообразные облака, так называемые яркие ночные облака, очень сильно отличающиеся от обычных облаков; считается, что они образуются, когда водяной пар в высоких слоях атмосферы кристаллизуется на метеоритной пыли, которая обрушивается на Землю из космоса. Ионосфера, в свою очередь, остоит из мезосферы (на высоте 50-85 км) и термосферы (до 200 км). Первая в нижней части горячее, ее температура с высотой уменьшается и доходит до -90 °С в верхней части.
Над ионосферой находится экзосфера, пограничный с межпланетным пространством слой.
Изначально земная атмосфера содержала очень небольшое количество кислорода, недостаточное для того богатого разнообразия животной жизни, имеющегося сейчас на Земле. Тогда атмосфера состояла из смеси таких газов, как водород, аммиак и метан в соединениях с двуокисью углерода, азот и водяные пары. Большая часть тогдашних компонентов атмосферы с течением времени растворилась в космосе, ее заместили газы, вырвавшиеся из недр Земли, такие, как двуокись серы и большое количество углекислого газа и водяных паров. Изначально земная атмосфера содержала очень небольшое количество кислорода, недостаточное для того богатого разнообразия животной жизни, имеющегося сейчас на Земле. Тогда атмосфера состояла из смеси таких газов, как водород, аммиак и метан в соединениях с двуокисью углерода, азот и водяные пары. Большая часть тогдашних компонентов атмосферы с течением времени растворилась в космосе, ее заместили газы, вырвавшиеся из недр Земли, такие, как двуокись серы и большое количество углекислого газа и водяных паров.
Две трети земной поверхности покрыты водой, и даже в этой среде, как на континентах, так и в небольшом количестве в прилегающих слоях атмосферы существуют многие формы жизни. Происхождение на Земле жизни, которая полностью зависит от воды в жидком состоянии, - тема, которая много обсуждается, но еще не найдено оконельное объяснение. Многие ученые считают, что вначале на Земле происходили сильные электрические бури, которые привели к химическим реакциям газов, находящихся в атмосфере. Продукты этих реакций, которые, вероятно, включали такие простые органические молекулы, как аминокислоты (составляющие белков), легли в основу первых примитивных форм жизни, которая развивалась в океанах, где впоследствии произошли другие химические реакции, После этой длинной фазы, длившейся более миллиарда лет, начали развиваться первые простые структуры, способные к воспроизводству, то есть примитивные клетки.
Примитивные растительные клетки использовали углекислый газ, чтобы синтезировать органические молекулы, которыми они питались, точно так же, как это делают современные растения.
Этот процесс, известный как фотосинтез, имел основополагающее значение, потому что в ходе данного процесса стал вырабатываться кислород; и в течение миллиардов лет он непрерывно аккумулировался в атмосфере, пока не изменил радикально ее состав. Это привело к эволюции аэрофильных форм жизни, то есть тех, которым требуется для дыхания кислород. Позднее, в течение последующих миллионов лет, эволюция привела к огромному разнообразию живых существ, которые сегодня населяют Землю.
Характеристики Земли
Средняя удаленность от Солнца - 149,6 млн. км (минимальная - 147,1; максимальная - 152,1)
Экваториальный диаметр - 12 756 км
Средняя скорость орбитального движения вокруг Солнца - 29,79 км/с
Период вращения относительно звезд - 23 ч 56 мин 4 с
Период обращения вокруг Солнца относительно неподвижных звезд на небесной сфере - 365 сут 6 ч 9 мин 10 с
Известные спутники - 1 (Луна)
Масса - 5,976 х 1024 кг
Объем - 1,084 х 1012 км3
Средняя плотность - 5,517 г/см3
Средняя температура на поверхности - 22 оС
Отклонение оси - 23о 27'
Температура ядра - 6200оС
Атмосфера - азот 78%, кислород 21 %, аргон 1 %, другие газы 1%
Дополнительно