1.
Общие сведения
2. Химический состав, физические условия и строение Земли
3. Магнитное поле
4. Земля в цифрах
Земля - третья планета от Солнца и пятая по массе среди планет. При наблюдении с других планет Земля - очень яркий объкет. Земля удалена от Солнца на 1 а.е., диаметр планеты - 12,8 тыс. км, масса - 6.1024 кг. Период обращения вокруг центрального светила - 365 с четвертью дней. Средняя температура 288 К (+15њ С). Земля - единственная планета, на которой обнаружена жизнь.
История открытий
Знания наших предков о самой важной, родной планете на ранних порах были столь же разнообразными, насколько отличными друг от друга были культуры цивилизаций. Все слышали о китах, черепахах, а также о плоской тарелке, кубе - это некоторые из форм, приписывавшихся Земле в прошлом. В частности, "древний грек" Анаксагор (ок. 500-428 гг. до н. э.) представлял себе Землю плоским цилиндром. Однако в той же Древней Греции существовало понятие о Земле, как о шаре. Только вот шар этот помещался в центр всего Космоса - до эпохи возрождения и Коперника геоцентрическая система мира была общепринятой. Впрочем, первенство в переносе центра Мира с Земли на Солнце часто приписывают Аристарху Самосскому (ок. 310-230 гг. до н. э.). Другие интересные первооткрытия о планете Земля вы сможете отыскать здесь позже, когда они будут упорядочены.
Химический состав, физические условия и строение Земли
Во многом благодаря тому, что наша планета достаточно массивна для того, чтобы удержать возле себя атмосферу, состоящую сейчас, в основном, из тяжелых молекул азота и кислорода, на Земле смогла возникнуть жизнь. По самым свежим данным, это произошло 3,85 миллиарда лет тому назад, где-то через 700 млн. лет после образования самой планеты. Температура на Земле такова, что при разных условиях вода может находится на нашей планете в жидком, твердом и газообразном состоянии. Благодаря жидкой фазе (самой активной) на Земле более быстро проходят многие химические реакции - вода прекрасный катализатор. Это обстоятельство также сыграло немалую роль в образовании и развитии жизни на Земле. Мировой океан занимает 2/3 всей поверхности планеты. Из-за постоянного выветривания, поверхность на Земле все время обновляется, стираются следы прошлого, разрушаются метеоритные кратеры, которых на Земле по той же причине совсем немного. Материки и их части вовсе не неподвижны. Горы поднимаются и стираются в песок. Равнины заливаются морями и вновь предстают перед солнцем. Геологам и археологам, порой, стоит большого труда раскрыть тайны далеких времен. Многие секреты развития жизни на нашей планете, а также великая тайна ее зарождения, пожалуй, могут навсегда остаться за надежной вуалью тысячелетий.
Влияние биосферы (в последние столетия - особенно человека) на земные условия также велико. Появление в море и на суше растений повлекло за собою обогащение атмосферы кислородом. Появился озоновый слой, защищающий все живое от вредного влияния лучей из космоса. Живые организмы изменили состав внешних слоев земной коры, где появились нефть, уголь. Человек активно влияет на планету в целом, на климат, на состав атмосферы, ему даже под силу уничтожить Землю. Биологические процессы вполне выросли по масштабам до космически значимых.
Химический состав Земли схож с составом других планет земной группы. Преобладают на нашей планете такие элементы как железо, кислород, кремний. Содержание легких элементов невелико, молекулы водорода и гелия, обладая большими скоростями, довольно легко преодолевали притяжение скромной по сравнению с планетами-гигантами Земли. Атмосфера Земли более чем на три четверти - азот.
Из-за того, что в начальной стадии существования Земля была расплавлена, в ее недрах, как и в недрах других планет земной группы, произошло расслоение веществ: самые легкие образовали атмосферу, самые тяжелые образовали ядро. У Земли железное ядро.
Земная кора в верхней своей части образована осадочными породами, т.е. породами, являющимися результатом переработки внешними влияниями горных пород. Такое влияние оказывают выветривание, жизнедеятельность организмов, гидросфера Земли. Дальше к центру планеты земная кора состоит из различных базальтов. Вещество внешней части верхней мантии находится в расплавленном или полурасплавленном состоянии. Можно сказать, что участки земной коры, тектонические плиты, а вместе с ними и материки, как бы плавают по поверхности этого очень вязкого океана. Внутренние слои верхней мантии - твердые. До этих слоев простираются снаружи тектонические разломы, здесь же находятся очаги землетрясений. Приближаясь мысленно к центру, мы будем наблюдать повышение плотности вещества. Тяжелые металлы, преимущественно железо, сосредоточены в ядре. К центру повышается и температура. В самом сердце Земли она выше, чем на поверхности Солнца. Так что у Земли есть и внутренний источник тепла.
Атмосфера нашей планеты, как и ее недра, можно разделить на несколько слоев. Здесь все зависит от подхода. Самый нижний и плотный слой называется тропосферой. Здесь проживают облака. Метеоры зажигаются в мезосфере, а полярные сияния и множество орбит искусственных спутников - обитатели термосферы. Там же парят призрачные серебристые облака. Слева вы видите километровую шкалу. Справа - температурную. С удалением от поверхности температура падает, но начиная с термосферы с высотою начинает расти. Излучение Солнца ионизирует атомы и молекулы атмосферы. Число ионизированных атомов делается ощутимым на высоте 60 километров и неуклонно растет с удалением от центра Земли. Слой атмосферы, лежащий выше 60-ти километров, принято называть ионосферой. Нижний слой при таком разделении атмосферы называют нейтросферой. Максимальная концентрация заряженных частиц достигается на высотах 300-400 км.
Земная атмосфера, благодаря присутствию небольшого озонового слоя, нейтрализует опасное для жизни коротковолновое солнечное и космическое излучение. Из-за содержащегося в атмосфере углекислого газа на нашей планете имеет место парниковый эффект. Он проявляется не так сильно, как на Венере, но все же поднимает среднюю (равновесную) температуру на Земле с теоретических минус 23 до плюс 15. Действуя подобно хорошей одежде, атмосфера оберегает земную поверхность и от температурных перепадов. В отсутствие атмосферы в некоторых точках Земли температура в течение суток колебалась бы между 160-ю тепла и 100 градусами мороза. Значение атмосферы для всего живого неизмеримо велико.
Читая раздел об атмосфере, вы, может быть, задались вопросом о ее границах. С научной точки зрения можно сказать: есть и таковая. Но сначала - о магнитном поле.
Как было сказано ранее, внешнее ядро Земли жидкое и металлическое. Металл - проводящее ток вещество, и если бы существовали в жидком ядре постоянные течения, то соответствующий электрический ток создавал бы магнитное поле. Благодаря вращению Земли, такие течения в ядре существуют, так как Земля в некотором приближении является магнитным диполем, т.е. своеобразным магнитом с двумя полюсами: южным и северным. Благодаря тому, что ось магнитного поля проходит всего под углом в 11,5 градусов к оси вращения планеты, мы можем пользоваться компасом. Только немногие помнят, что магнитная стрелка указывает не на истинный Северный полюс, а на Северный магнитный полюс. Он, кстати, медленно перемещается вместе с самой магнитной осью из-за переменности порождающих магнитное поле процессов. Кроме того, ось магнитного поля не проходит через центр Земли, а отстоит от него на 430 км. Магнитное поле Земли несимметрично.
Несимметричны и внешние проявления магнитного поля. Но это уже другая история.
В идеальном
и гипотетическом предположении, в котором Земля была бы одинока в космическом
пространстве, силовые линии магнитного поля планеты располагались бы таким
же образом, как и силовые линии обычного магнита из школьного учебника физики,
т.е. в виде симметричных дуг протянувшихся от южного магнитного полюса к
северному. Плотность линий (напряженность магнитного поля) падала бы с удалением
от планеты. На деле, магнитное поле Земли находится во взаимодействии с
магнитными полями Солнца, планет и потоков заряженных частиц, испускаемых
в изобилии Солнцем. Если влиянием самого Солнца и тем более планет из-за
удаленности можно пренебречь, то с потоками частиц, иначе - солнечным ветром,
так не поступишь. Солнечный ветер представляет собою потоки мчащихся со
скоростью около 500 км/с частиц, испускаемых солнечной атмосферой. Такие
потоки порождают сильное магнитное поле, которое и взаимодействует с полем
Земли, сильно деформируя его, как это представлено на рисунке. Благодаря
своему магнитному полю, Земля удерживает в так называемых радиационных поясах
захваченные частицы солнечного ветра, не позволяя им проходить в атмосферу
Земли и тем более к поверхности. Частицы солнечного ветра были бы очень
вредны для всего живого. При взаимодействии упоминавшихся полей образуется
граница (очерченная
область в зеленых тонах), по одну сторноу которой находится возмущенное
(подвергшееся изменениям из-за внешних влияний) магнитное поле частиц солнечного
ветра, по другую - возмущенное поле Земли. Эту границу стоит рассматривать
как предел околоземного пространства, границу магнитосферы и атмосферы.
Вне этой границы преобладает влияние внешних магнитных полей. В направлении
к Солнцу магнитосфера Земли сплюснута под натиском солнечного ветра и простирается
всего до 10 радиусов планеты. В противоположном направлении имеет место
вытянутость до 1000 радиусов Земли.