Земля

Земля, как одна из планет Солнечной системы, на первый взгляд ничем не примечательна. Это не самая большая, но и не самая маленькая из планет. И все же Земля обладает одной уникальной особенностью – жизнью.


Земля - третья планета от Солнца и пятая по массе среди планет. В процессе движения нашей планеты по орбите вокруг Солнца плоскость земного экватора (наклоненная к плоскости орбиты на угол 23°45') перемещается параллельно самой себе таким образом, что в одних участках орбиты земной шар наклонен к Солнцу своим северным полушарием, а в других - южным, именно это и является причиной смены времён года. При наблюдении с других планет Земля - очень яркий объект. В лучшие дни (в противостоянии) блеск Земли составляет на Меркурии около -4,8, на Венере (не будь у нее такой плотной атмосферы) - примерно -6,4. В элонгациях на Марсе Земля сияет, как звезда -2,4 величины. При сходных условиях, с одного из спутников Юпитера можно было бы попробовать увидеть поблизости от Солнца звезду с блеском 1,5. На Сатурне (или, скажем, в его окрестностях) если и удается рассмотреть возле яркого Солнца Землю, то как звездочку третьей величины. С Луны в "полноземлие" Голубая планета по яркости достигает -16,5.


Как же нам (не космонавтам) увидеть свет Земли? Предлагается три способа. Не так плохо! Свет, который отражается от Земли или прямо исходит с ее поверхности (в городах, к примеру), частично возвращается обратно облаками. Эстетики, конечно, мало. Более красочное явление - пепельный свет. В то время как на Земле Луна совсем молодая, на Луне Земля, наоборот, почти полная. Свет от Земли настолько сильно освещает скрытую от Солнца поверхность нашего спутника, что частенько эта неосвещенная часть делается видимой с самой Земли! Яркий серп Луны и тусклое свечение остальной части ее диска - вот как это выглядит. Повторимся, что явление носит название пепельного света. Да, с Солнцем не поспоришь, но все же... Кстати, тесно связана с Солнцем и третья возможность: красный свет Луны во время лунных затмений вызван попаданием на диск спутника свечения земной атмосферы, которая преломляет солнечные лучи. Красные лучи хуже всего рассеиваются в атмосфере, поэтому именно красным выглядит солнечный свет после прохождения чрез воздушную оболочку нашей планеты. Остальные лучи, преимущественно, рассеиваются.

Земля удалена от Солнца на 1 а. е. (астрономическую единицу). Она является единственная планетой, на которой обнаружена жизнь.


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.
Форма Земли, как уже известно, близка к шарообразной, при более детальных измерениях оказывается очень сложной, даже если обрисовать ее ровной поверхностью океана (не искаженной приливами, ветрами и течениями) и условным продолжением этой поверхности под континенты. Неровности поддерживаются неравномерным распределением массы в недрах Земли. Такая поверхность называется геоидом. Геоид (с точностью порядка сотен метров) совпадает с эллипсоидом вращения, экваториальный радиус которого 6 378 км., а полярный радиус на 21,38 км. меньше экваториального. Разница этих радиусов возникла за счет центробежной силы, создаваемой суточным вращением Земли.

Во многом благодаря тому, что наша планета достаточно массивна, для того чтобы удержать возле себя атмосферу, на Земле смогла возникнуть жизнь. Масса атмосферы Земли составляет примерно миллионную долю массы планеты. Вблизи поверхности она содержит 78.08% азота, 20.95% кислорода, 0.94% инертных газов, 0.03% углекислого газа и в незначительных количествах другие газы. На высоте 95 км воздух в миллион раз разреженнее, чем у поверхности. На этом уровне и химический состав атмосферы уже иной. Преобладающими веществами становятся водород и гелий; часть молекул разлагается на ионы, образуя ионосферу.


По самым свежим данным, жизнь возникла 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 (71%) всей поверхности планеты, а его средняя глубина около 3,8 км. Масса гидросферы примерно 1,46 х 10²¹ кг – одна четырехтысячная массы планеты. Гидросферу на 94% составляют воды Мирового океана.


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.

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 частично 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 ядро - железное.


Земля состоит из трех основных частей: коры, оболочки (мантии) и ядра. Кора в верхней своей части образована осадочными породами. Которые образовались за счет выветривания, жизнедеятельности организмов, гидросферы Земли. Дальше к центру планеты земная кора состоит из различных базальтов. Вещество внешней части верхней мантии (астеносфера) 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. Литосфера включает в себя земную кору и часть верхней мантии и расколота примерно на 10 больших плит. Этот жесткий слой объединяется в единое целое его механическими свойствами.


Плиты представляют собой жёсткие сегменты, которые двигаются относительно друг друга. Существует три типа их взаимного перемещения: конвергенция, дивергенция и сдвиговые перемещения по трансформным разломам. На разломах между тектоническими плитами могут происходить землетрясения, вулканическая активность, горообразование, образование океанских впадин.


Поверхность Мохоровичича. Граница (поверхность) Мохоровичича (сокращённо Мохо) — нижняя граница земной коры, на которой происходит резкое увеличение скоростей продольных сейсмических волн с 6,7—7,6 до 7,9—8,2 км/сек, и поперечных — с 3,6—4,2 до 4,4—4,7 км/сек. Плотность вещества также возрастает скачком, предположительно, с 2,9—3 до 3,1—3,5 т/м³. Поверхность Мохоровичича прослеживается по всему Земному шару на глубине от 5 до 70 км. Она может не совпадать с границей земной коры и мантии, вероятнее всего, являясь границей раздела слоёв различного химического состава. Поверхность, как правило, повторяет рельеф местности. В общих чертах форма поверхности Мохоровичича представляет собой зеркальное отражение рельефа внешней поверхности литосферы: под океанами она выше, под континентальными равнинами — ниже. Установлена в 1909 году хорватским геофизиком и сейсмологом Андреем Мохоровичичем на основании сейсмических данных. Было замечено что сейсмограмма неглубоких землетрясений имеет два и более акустических сигналов: прямой и преломленный. Предпринимались попытки достичь поверхности Мохоровичича бурением однако безуспешно (проект Мохоле, неудачная попытка достичь поверхность Мохоровичича глубоководным бурением в 1961—1966 годах). Для исследования литосферы в том месте, где граница Мохоровичича подходит близко к поверхности Земли, была пробурена Кольская сверхглубокая скважина глубиной 12 262 метра, которая на сегодняшний день является самой глубокой буровой скважиной в мире.

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 (образуются путём продавливания океанической коры под другую океаническую или континентальную кору - схождения плит), подводные каньоны, океанические плато (образуются в результате масштабных подводных извержений за короткий, в геологическом смысле, промежуток времени) и абиссальные равнины. Оставшиеся 29,2%, непокрытые водой, включают горы, пустыни, равнины, плоскогорья и др.

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

При перемещении континентальных плит по планете, океаническое дно погружается под их надвигающиеся края. В то же время, поднимающееся из глубин вещество мантии, 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 плита расположена в западной части Тихого океана, а её возраст составляет примерно 200 млн. лет. Для сравнения, возраст старейших ископаемых, найденных на суше, достигает порядка 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 широко распространённые силикаты на поверхности Земли — это кварц, полевой шпат, амфибол, слюда, пироксен и оливин; карбонаты — кальцит (в известняке), арагонит и доломит.

Педосфера представляет собой самый верхний слой литосферы, включает почву и процессы почвообразования. 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 угодьев и пастбищ, это примерно 1,3×107 км² пахотных земель и 3,4×107 км² пастбищ.


Атмосферу нашей планеты, как и ее недра, можно разделить на несколько слоев. 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. 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.


Серебристые облака - относительно редкое явление природы, наблюдающееся в летние месяцы на широтах, расположенных ближе к полюсам, чем 50-я параллель. В Украине такие облака видны низко на северном участке неба в сумерки. Они имеют тонкую структуру в виде волн, гребешков, полос, иногда вихрей или ровного поля - флера. Серебристые облака - это самые высокие облака земной атмосферы: они появляются в 70-90 км от поверхности. Время существования их от нескольких минут до нескольких часов. Наблюдения серебристых облаков следует производить в местности с чистым северным горизонтом, закрытым рельефом не более, чем на 5°. Облака этого типа открыты одновременно рядом ученых в 1885-м году, в том числе директором Московской астрономической обсерватории В. К. Цераским и эстонским астрономом Э. Гартвигом.


Первоначально образование серебристых облаков связывали с извержениями вулканов и разрушением в верхних слоях атмосферы метеорных тел. Однако, позже выяснилось, что треки метеоров в атмосфере служат лишь центрами, на которых конденсируются кристаллы водяного льда. На высотах, где наблюдаются серебристые облака, как раз существует минимум атмосферных температур: -140°С. Там есть все условия для образования облаков из кристаллов льда. Изучая серебристые облака с помощью спектроскопии, радиометодов, лазерной локации и фотографирования, астрономы исследуют структуру верхних слоев земной атмосферы и физические условия на таких высотах.

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°С до плюс 15°С. 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 -100°С - +160°С. 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. Земля в некотором приближении является магнитным диполем, т. е. своеобразным магнитом с двумя полюсами: южным и северным.


Из-за того, что ось магнитного поля проходит всего под углом в 11,5° 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 переменчивости 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.


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. 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 по одну сторону 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 1 000 радиусов Земли.

Притяжение Луны и Солнца заставляет Землю медленно раскачиваться подобно волчку, поэтому ось ее вращения описывает конус в пространстве за период в 26 тысяч лет; соответственно перемещаются и небесные полюса, описывая окружноси на небесной сфере с тем же периодом в 26 тыс. лет. Если сейчас северный небесный полюс находится около Полярной звезды, то, например, 9 тыс. лет назад место Полярной занимала Тау Геркулеса, 5 тыс. лет назад – Тубан (Альфа Дракона), а через 12 тыс. лет полюс окажется вблизи Веги – Альфы Лиры.

Земля - для нас самая важная планета. На ней возникла и существует жизнь. Загадка возникновения живых организмов на нашей планете, а вместе с тем и уникальность Земли - вот то, что непременно долгие годы волнует человечество и безусловно будет волновать в дальнейшем. Необъяснимые повороты в развитии всего живого часто увязываются с влиянием космоса. Эта проблема также нуждается в разработке, ведь Земля настолько мала по сравнению с бездонной пропастью космоса!

Земля имеет один естественный, но очень крупный спутник - Луну.

Несколько интересных фактов о Земле:

• Длина орбиты, по которой Земля движется вокруг Солнца, в 23 тысячи раз больше длины экватора Земли.
• В Долине смерти, самом сухом и горячем месте на земном шаре, живет свыше 15 видов птиц, 40 видов млекопитающих, 44 вида пресмыкающихся, 12 видов амфибий, 13 видов рыб и 545 видов растений.
• Земля острова Кимолос, входящего в группу Кикладских островов в Эгейском море, состоит из жирного мыльного вещества, которое жители острова с незапамятных времен используют в качестве мыла. Когда идет дождь, остров покрывается мыльной пеной.
• Эхо - отражение волны воздуха. Если отражающая звук скала находится от нас на расстоянии меньше 30 м, то эхо не возникает. На реке Рейн есть местность, где эхо повторяет слово двадцать раз.
• В Сахаре ежегодно наблюдается около 160 тысяч миражей. Перед людьми "воочию" на расстоянии двух-трех километров предстают оазисы, до которых в действительности не менее семисот километров.
• Почти все острова в Атлантическом океане обязаны своим возникновением вулканам.
• Самый большой вулкан на Земле находится на японском острове Киу-Шиу и называется Асо. Длина кратера этого вулкана достигает 23 километров, ширина -14 километров, глубина - 500 метров.
• Вулкан Исалько в республике Сальвадор извергается через каждые 8 минут и за двухсотлетнюю свою деятельность дал более 12 миллионов извержений.
• Средняя температура поверхности воды мирового океана равна 17,4 градуса, в то время как средняя температура нижнего слоя воздуха над мировым океаном равна 14,4 градуса.
• В Южной Америке, в Андах, на высоте 3812 метров находится самое большое высокогорное озеро мира - Титикака.
• Самым распространенным на земле минералом является кварц.
• Из нефти можно получить до миллиона различных химических соединений, а из каменного угля - "только" 400 тысяч.
• Атмосфера земного шара весит 5 300 000 000 000 000 тонн.
• Преодолевая силу тяжести, мощная тепловая "машина", приводимая в движение энергией Солнца, ежегодно поднимает с поверхности всего земного шара в атмосферу 511 тысяч кубических километров воды. 411 тысяч кубических километров поднимается с одной только поверхности океана.
• Гроза в Египте бывает всего один раз в 200 лет.
• Молнии приносят пользу. В своем "молниеносном" полете они успевают выхватить из воздуха миллионы тонн азота, "связать" его и направить в землю. Это бесплатное удобрение обогащает почву, на которой растут злаки.
• Старинной кладки колодец, "предсказывающий" погоду, имеется на плато Устюрт, в Казахстане. Перед дождем, туманом или снегопадом он втягивает в себя воздух, а в погожий, сухой солнечный день, наоборот, выталкивает его наружу.
• Оказывается, лед неодинаково холоден. Есть очень холодный лед, с температурой около минус 60 градусов. Это лед некоторых антарктических ледников. Намного теплее лед гренландских ледников. Его температура равна примерно -28 градусам. Совсем "теплые льды" (с температурой около 0 градусов) лежат на вершинах Альп и Скандинавских гор.
• Два-три, айсберга средней величины содержат в себе массу воды, равную годовому стоку Волги (годовой сток Волги - 252 кубических километра).
• Весна движется со скоростью примерно 50 километров в сутки. Это определено по наблюдениям за соцветием отдельных растений.
• Первый географический атлас появился в 150 году нашей эры. Его создателем был греческий ученый Птолемей. Атлас отпечатали в 1477 году в городе Болонья (Италия).