Географическая характеристика земли. Основные характеристики земли как небесного тела

Характеристики планеты:

• Расстояние от Солнца: 149,6 млн км
• Диаметр планеты: 12 765 км
• Сутки на планете: 23ч 56мин 4с *
• Год на планете: 365 дней 6ч 9мин 10с *
• t° на поверхности: средняя по планете +12°C (В Антарктиде до -85°C; в пустыне Сахара до +70°C)
• Атмосфера: 77% Азот; 21% кислород; 1% водяной пар и остальные газы
• Спутники: Луна

* период вращения вокруг собственной оси (в земных сутках)
** период обращения по орбите вокруг Солнца (в земных сутках)

C самого начала развития цивилизации людей интересовало происхождение Солнца, планет и звезд. Но больше всего вызывает интерес планета, являющаяся нашим общим домом, Земля. Представления о ней менялись вместе с развитием науки, само понятие о звездах и планетах, так как мы это понимаем сейчас, сформировалось всего лишь несколько веков назад, что ничтожно мало по сравнению с самим возрастом Земли.

Презентация: планета Земля

Третья от Солнца планета, ставшая нашим домом, имеет спутник - Луну, и входит в группу планет земного типа, таких как Меркурий, Венера и Марс. Планеты-гиганты существенно отличаются от них по физическим свойствам и строению. Но даже такая крохотная по сравнению с ними планета, как Земля, имеет невероятную по осмыслению массу - 5, 97х1024 килограмм. Она вращается вокруг светила по орбите на среднем расстоянии от Солнца в 149, миллиона километров, вращаясь вокруг своей оси, что является причиной смены дней и ночей. А сама эклиптика орбиты характеризует времена года.

Наша планета играет уникальную роль в Солнечной системе, ведь Земля - единственная планета, на которой есть жизнь! Расположилась Земля крайне удачным образом. Она путешествует по орбите на расстоянии почти 150 000 000 километров от Солнца, а это означает лишь одно - На Земле достаточно тепло, чтобы вода сохранялась в жидком виде. При условии жарких температур вода бы просто выпарилась, а в холоде превращалась бы в лед. Только на Земле присутствует атмосфера, в которой может дышать человек и все живые организмы.

Истрия возникновения планеты Земля

Отталкиваясь от Теории Большого Взрыва и основываясь на исследовании радиоактивных элементов и их изотопов, ученые выяснили, приблизительный возраст земной коры, - он составляет около четырех с половиной миллиардов лет, а возраст Солнца - около пяти миллиардов лет. Так же, как и вся галактика, Солнце образовалось в результате гравитационного сжатия облака межзвездной пыли, а вслед за светилом образовались и планеты, входящие в Солнечную систему.

Что касается образования самой Земли как планеты, само ее рождение и формирование продолжалось сотни миллионов лет и проходило в несколько фаз. На фазе рождения, подчиняясь законам гравитации, на ее все растущую поверхность падало большое количество планетезималей и крупных космических тел, составивших впоследствии практически всю современную массу земли. Под действием такой бомбардировки произошло разогревание, а затем и расплавление вещества планеты. Под воздействием сил гравитации тяжелые элементы, такие как феррум и никель, создали ядро, а из более легких соединений образовались земная мантия, кора с лежащими на ее поверхности континентами и океанами, и атмосфера, которая первоначально сильно отличалась от настоящей.

Внутренне строение Земли

Из планет своей группы Земля обладает наибольшей массой и поэтому имеет самую большую внутреннюю энергию — гравитационную и радиогенную, под воздействием которых процессы в земной коре еще продолжаются, что видно по вулканической и тектонической деятельности. Хотя уже успели образоваться магматические, метаморфические и осадочные породы, сформировавшие очертания ландшафтов, которые под действием эрозии постепенно видоизменяются.

Под атмосферой нашей планеты расположилась твердая поверхность, которая называется земной корой. Она делится на огромные куски (плиты) из твердой породы, которые могут двигаться и при движении задевать и толкать друг друга. В результате такого движения появляются горы и иные особенности земной поверхности.

Земная кора имеет толщину от 10 до 50 километров. Кора «плавает» на жидкой земной мантии, масса которой составляет 67% массы всей Земли и простирается в глубину на 2890 километров!

За мантией следует наружное жидкое ядро, которое тянется в глубину еще на 2260 километров. Это слой является также подвижным и способен издавать электрические токи, которые и создают магнитное поле планеты!

В самом центре Земли находится внутреннее ядро. Оно очень твердое и содержит уйму железа.

Атмосфера и поверхность Земли

Земля единственная из всех планет Солнечной системы, имеет океаны, - они покрывают более семидесяти процентов ее поверхности. Первоначально находящаяся в атмосфере в виде пара вода сыграла большую роль в образовании планеты - парниковый эффект поднял температуру на поверхности на те десятки градусов, необходимые для существования воды в жидкой фазе, а в сочетании с солнечной радиацией дал начало фотосинтезу живого вещества - органики.

Из космоса атмосфера кажется голубой каймой вокруг планеты. Эта тончайший купол состоит на 77% из азота, на 20% из кислорода. Остальное - это смесь разнообразных газов. Земная атмосфера содержит намного больше кислорода, чем любая другая планета. Кислород жизненно необходим животным и растениям.

Это уникальное явление можно расценивать как чудо или считать невероятным совпадением случайностей. Именно океан дал начало зарождению жизни на планете, и, как следствие, возникновению гомо сапиенс. Удивительно, но океаны еще хранят множество тайн. Развиваясь, человечество продолжает изучать космос. Выход на околоземную орбиту дал возможность по новому осмыслить многие геоклиматические процессы, происходящие на Земле, дальнейшее изучение тайн которой еще предстоит не одному поколению людей.

Спутник Земли - Луна

У планеты Земля есть свой единственный спутник - Луна. Первым, кто описал свойства и характеристики Луны был итальянский астроном Галилео Галилей, он описал горы, кратеры и равнины на поверхности Луны, а в 1651 году астроном Джованни Риччоли написал карту видимой стороны лунной поверхности. В XX веке 3 февраля 1966 года на Луну впервые прилунился спускаемый аппарат Луна-9, а несколькими годами позже 21 июля 1969 года на поверхность Луны впервые ступила нога человека.

Луна всегда повернута к планете Земля только одной своей стороной. На этой видимой стороне Луны видны равнинные "моря", цепочки гор и множественные кратеры самых разных размеров. Другая, невидимая с Земли, сторона имеет на поверхности большое скопление гор и еще больше кратеров, а отражающий от Луны свет, благодаря которому ночью мы можем видеть ее в бледно-лунном цвете, это слабо отражаемые лучи от Солнца.

Планета Земля и ее спутник Луна сильно отличаются по многим свойствам, при этом соотношение стабильных изотопов кислорода у планеты Земля и ее спутника Луны совпадает. Проводимые радиометри́ческие исследования показали, что возраст обоих небесных тел одинаковый, примерно 4,5 миллиардов лет. Эти данные вызывают предположение о происхождении Луны и Земли из одного вещества, что рождает несколько интересных гипотез о происхождении Луны: от происхождения из одного протопланетного облака, захватом Землей Луны и до образования Луны от столкновения Земли с крупным объектом.

Земля находится на третьем по порядку месте по удаленности от Солнца. Она относится к классу планет земного типа и является крупнейшей в этой группе. Насколько сейчас известно, уникальное отличие Земли заключается в том, что на ней есть жизнь. Было установлено, что возраст Земли составляет около 4,54 миллиарда лет. Образовалась она из космической пыли и газа – это были вещества, оставшиеся после того как сформировалось Солнце.

В начальном периоде существования наша планета находилась в жидком состоянии. Но со временем реакции замедлялись, температура падала, и поверхность Земли начала принимать твердую форму. Постепенно начала формироваться атмосфера. На поверхности появилась вода – она попадала в атмосферу в виде льда вместе с астероидами и другими мелкими небесными телами. Воздействие падающих комет и астероидов влияло на географический рельеф Земли, температуру и другие климатические условия на ее поверхности.

Каким же образом произошло появление спутника нашей планеты? Ученые считают, что Луна образовалась в результате глобальной астрономической катастрофы, когда Земля по касательной столкнулась с огромным небесным телом, по размерам не уступающим ей самой. Из осколков этого астероида сформировалось кольцо вокруг Земли, постепенно преобразовавшееся в Луну. Луна оказывает заметное влияние на нашу планету, она является причиной отливов и приливов мирового океана, и даже приводит к замедлению движения Земли.

После возникновения океанов в атмосфере нашей планеты началось накапливание кислорода. До сих пор нет однозначной теории возникновения жизни на земле, но считается, что в результате различных хаотических взаимодействий клеток друг с другом формировались все более и более сложно организованные клетки, которые дали начало простейшим многоклеточным существам. Постепенно жизнь развивалась, и с течением времени озоновый слой позволил живым организмам выйти на сушу.

Поверхность Земли не является статичной. Континенты находятся в движении, и то, что сейчас можно увидеть на карте, является результатом постоянных изменений. Считается, что первый суперконтинент в результате каких-то внутренних или внешних воздействий раскололся на части и около 550 миллионов лет назад образовал новый суперконтинент Паннотию, а позднее – Пангею, которая так же начала разделяться около 200 миллионов лет назад.

Приморские области зачастую имеют более мягкий климат, чем в районах, углубляющихся в сушу. К примеру, на климат могут влиять морские и береговые бризы. Поверхность Земли разогревается в разы быстрее, чем воды моря. В дневное время теплый воздух поднимается снизу вверх, в то же время холодный воздух, который приходит с моря, занимает место ушедшего более теплого. С наступлением ночи начинает происходить обратный процесс. Вследствие того, что вода в море остывает намного медленнее земли, то бризы с суши дуют на море.

На температурный режим также влияют многочисленные течения океанов. Атлантический океан по диагонали пересекается теплым течением Гольфстрима, начиная свое пересечение в Мексиканском заливе и заканчивая его уже у северо-западных европейских берегов. Морские ветры, которые дуют над Гольфстримом по направлению к берегу, создают для этой части Европы довольно мягкий климат, мягче, чем на побережьях Северной Америки, расположенных на тех же широтах. На климат также влияют и холодные океанические течения. Допустим, Бенгельским течением у африканских побережий юго-западных районов и у западных южно-американских побережий, охлаждаются зоны тропиков, в противном случае там было бы значительно жарче.

В центральных частях материков, далеко от смягчающих морских воздействий, можно наблюдать суровый материковый климат, который обладает как жарким летом, так и холодной зимой.

Слово «континент» обладает латинскими корнями и если переводить дословно слово “continere”, то получим словосочетание «держаться вместе», это слово не всегда применительно к суше, но при этом предполагает единство в структуре.

Наибольший континент Земли – Евразия. В Евразию включена Европа и Азия, это две части света, в которых проживает большая часть земного населения.

Африка является вторым материком Земли по величине, который простирается по обе стороны экватора.

Южная Америка вместе с Северной расположились в западной части Земли, и также как Африка с двух сторон относительно экватора. Поскольку данные два материка соединяются узеньким Панамским перешейком, то, по сути, этот материк должен считаться одним большим.

Наименьшим континентом Земли является Австралия. Он практически на 100% располагается в жарком поясе в южном полушарии.

Наивысочайший континент Земли – Антарктида. Этот материк также является наиболее суровым по всем биологическим условиям жизни.

Что же насчет стран, то их классифицируют самыми разнообразными способами. К примеру, может производиться их классификация в зависимости от размеров территории (площадь России составляет 17 миллионов квадратных километров). Страны также классифицируются по особенностям природного мира и места нахождения, так бывают тропические европейские или, например, горные страны. Происходит классификация, учитывая разнообразие и национальный состав населения (славянские, моно, романские, многонациональные страны), учитывая формы правления и тип политического режима. Также классифицируют по степени независимости. Наиболее крупные страны мира выделены различными критериями, чаще всего крупнейшими называются страны, занимающие наибольшую площадь.

Самыми крупными странами мира по площади считаются:

1. Российская Федерация – 17 075 400 кв. км.

2. Канада – 9 984 670 кв. км.

3. Китай – 9 596 960 кв. км.

Редко, можно услышать, что самой большой страной на Земле считается Китай. Такой вариант тоже правильный, ведь здесь самое большое количество населения. Наконец, выделяют восемь стран мира крупнейших по своим экономическим достижениям.

Эти страны формируют «Большую восьмерку»: Россия, Япония, Италия, Канада, Германия, Франция, Великобритания и лидер всей цепочки это США, который держится обычно вне конкуренции, потому как здесь наибольший мировой показатель ВВП. Индия является страной с самым разнообразным этносом. На территории Индии насчитывается больше чем полтысячи народностей, народов и племен.

На текущий момент поверхность Земли, кроме Антарктиды и ее островов разделяют между собой около двух сотен государств.

Антарктида является самой большой географической территорией, не принадлежащей ни одной стране планеты Земли. Международный договор гласит о том, что на Антарктиде можно проводить только лишь научную деятельность и всегда нужно сохранять уникальную природу данного материка.

На нашем сайте можно посмотреть с Международной космической станции, а так же просмотреть совершенно бесплатно.

Земля – третья планета по счету от Солнца и пятая по размерам. Среди всех небесных объектов земной группы она является крупнейшей по массе, диаметру и плотности. Имеет другие обозначения – Голубая планета, Мир или Терра. На данный момент является единственной известной человеку планетой с наличием жизни.

По научным исследованиям выходит, что Земля как планета образовалась примерно 4,54 млрд лет назад из солнечной туманности, после чего обрела единственный спутник – Луну. Жизнь на планете появилась около 3,9 млрд лет назад. С тех пор биосфера сильно поменяла структуру атмосферы и абиотических факторов. В результате обусловилось количество аэробных живых организмов и формирование озонового слоя. Магнитное поле совместно со слоем уменьшают негативное влияние солнечной радиации на жизнь. Обусловленная земной корой радиация со времен образования довольно-таки сильно снизилась из-за постепенного распада радионуклидов. Кора планеты поделена на несколько сегментов (тектонические плиты), которые движутся по несколько сантиметров в год.

Мировой океан занимает около 70,8% поверхности Земли, а остальная часть принадлежит континентам и островам. Материки обладают реками, озерами, подземными водами и льдами. Совместно с Мировым океаном они образовывают гидросферу планеты. Благодаря жидкой воде на поверхности и под землей поддерживается жизнь. Полюсы Земли накрыты ледяными шапками, в состав которых входят антарктический ледяной щит и морской лед Арктики.

Внутренние области Земли довольно активны и состоят из очень вязкого, толстого слоя – мантии. Она покрывает внешнее жидкое ядро, состоящее из никеля и железа. Физические характеристики планеты сохранили жизнь на протяжении 3,5 млрд лет. Примерные подсчеты ученых говорят о продолжительности таких же условий еще в течение 2 млрд лет.

Земля притягивается гравитационными силами вместе с другими космическими объектами. Планета оборачивается вокруг Солнца. Полный оборот – 365,26 суток. Ось вращения наклонена на 23,44°, благодаря этому вызываются сезонные перемены периодичностью в 1 тропический год. Примерное время суток на Земле – 24 часа. В свою очередь, вокруг Земли обращается Луна. Это происходит с момента основания. Благодаря спутнику на планете происходят приливы и отливы океана. Помимо этого, она стабилизирует наклон Земли, чем постепенно замедляет ее вращение. По некоторым теориям выходит, что на планету в свое время падали астероиды (болиды) и таким образом влияли напрямую на существующие организмы.

Земля – это дом для миллионов различных форм жизни, включая человека. Вся территория делится на 195 государств, взаимодействующих между собой при помощи дипломатии, грубой силы и торговли. Человек сформировал множество теорий относительно мироздания. Самые популярные – гипотеза Геи, геоцентрическая система мира и плоская Земля.

История нашей планеты

Самая современная теория, касающаяся вопроса возникновения Земли, называется гипотезой солнечной туманности. Из нее выходит, что Солнечная система появилась из большого облака газа и пыли. В состав входили гелий и водород, которые образовались в результате Большого взрыва. Также таким образом появились тяжелые элементы. Около 4,5 млрд лет назад началось сжатие облака из-за ударной волны, которая в свою очередь пошла после вспышки сверхновой. После сокращения облака угловой момент, инерция и гравитация сплюснули его в протопланетный диск. После этого обломки в диске, будучи под действием силы притяжения, начали сталкиваться и сливаться, образовывая тем самым первые планетоиды.

Этот процесс назвали аккрецией, а пыль, газ, обломки и планетоиды начали формировать более крупные объекты – планеты. Примерно весь процесс занял около 10-20 млрд лет.

Единственный спутник Земли – Луна – сформировался немного позднее, хоть ее происхождение до сих пор не получило объяснения. Выдвинуто множество гипотез, одна из которых гласит, что Луна появилась благодаря аккреции из оставшегося после столкновения вещества Земли с объектом, схожим по размерам на Марс. Внешний слой Земли был испарен и расплавлен. Часть мантии выбросило на орбиту планеты, из-за чего Луна сильно обделена металлами и имеет известный нам состав. Собственная сила тяжести повлияла на принятие сферической формы и образование Луны.

Протоземля за счет аккреции увеличилась и была сильно раскалена для расплавления минералов и металлов. Сидерофильные элементы, геохимически похожие на железо, начали опускаться к центру Земли, что повлияло на разделение внутренних слоев на мантию и металлическое ядро. Начало формироваться магнитное поле планеты. Вулканическая активность и выделение газов привели к появлению атмосферы. Усиленная льдом конденсация водяного пара привела к образованию океанов. На тот момент атмосфера Земли состояла из легких элементов – гелия и водорода, но в сравнении с нынешним состоянием обладала большим количеством углекислого газа. Магнитное поле появилось примерно 3,5 млрд лет назад. Благодаря этому солнечный ветер не смог опустошить атмосферу.

Изменения поверхности планеты велось на протяжении сотен миллионов лет. Появлялись и разрушались новые континенты. Иногда, перемещаясь, они создавали суперконтинент. Около 750 млн лет назад стал раскалываться на части самый ранний суперконтинент – Родиния. Немного позже его части образовали новый – Паннотия, после чего, снова распавшись спустя 540 млн лет, появилась Пангея. Она распалась 180 млн лет спустя.

Появление жизни на Земле

По этому поводу существует много гипотез и теорий. Самая популярная из них гласит, что около 3,5 миллиардов лет назад появился единственный универсальный предок всех нынешних организмов.

Благодаря развитию фотосинтеза живые организмы смогли использовать солнечную энергию. Атмосфера начала наполняться кислородом, а в ее верхних слоях был озоновый слой. Симбиоз крупных клеток с мелкими начал развивать эукариоты. Около 2,1 млрд лет назад появились представители многоклеточных организмов.

В 1960 году ученые выдвинули гипотезу Земли-снежка, по которой выходило, что в период от 750 до 580 млн лет назад нашу планету полностью покрывал лед. Данная гипотеза легко объясняет кембрийский взрыв – появление большого количества разных форм жизни. На данный момент эта гипотеза подтверждена.

Первые водоросли образовались 1200 млн лет назад. Первые представители высших растений – 450 млн лет назад. Беспозвоночные появились в эдиакарский период, а позвоночные – в кембрийский взрыв.

После кембрийского взрыва произошло 5 массовых вымираний. В конце пермского периода погибло примерно 90% живых существ. Это было самое массовое уничтожение, после которого появились архозавры. В конце триасового периода появились динозавры, которые доминировали на планете на протяжении юрского и мелового периодов. Около 65 млн лет назад случилось мел-палеогеновое вымирание. Причиной, скорее всего, выступило падение огромного метеорита. В результате практически все крупные динозавры и рептилии погибли, а мелкие животные сумели спастись. Их яркими представителями были насекомые и первые птицы. В течение последующих миллионов лет появилось большинство различных животных, а пару миллионов лет назад – первые обезьяноподобные животные со способностью прямого хождения. Эти существа начали использовать орудия и общение в качестве обмена информации. Ни одна другая форма жизни не смогла так же быстро развиться, как человек. В крайне короткие сроки люди обуздали земледелие и образовали цивилизации, а в последнее время начали напрямую влиять на состояние планеты и численность других видов.

40 млн лет назад начался последний ледниковый период. Его яркая середина пришлась на плейстоцен (3 млн лет назад).

Строение Земли

Наша планета принадлежит к земной группе и имеет твердую поверхность. Она обладает самой большей плотностью, массой, гравитацией, магнитным полем и размерами. Земля – единственная известная планета с активным движением тектонических плит.

Недра Земли поделены на слои по физическим и химическим свойствам, но в отличие от остальных планет она обладает ярко выраженным внешним и внутренним ядром. Наружный слой представлен твердой оболочкой, состоящей в основном из силиката. Она отделена от мантии границей с увеличенной скоростью сейсмических продольных волн. Верхняя вязкая часть мантии и твердая кора образуют литосферу. Под ней расположена астеносфера.

Главные изменения кристаллической структуры происходят на глубине 660 км. Она отделяет нижнюю мантию от верхней. Под самой мантией расположен жидкий слой расплавленного железа с примесями серы, никеля и кремния. Это и есть ядро Земли. Приведенные сейсмические измерения показали, что ядро состоит из двух частей – жидкой внешней и твердой внутренней.

Форма

Земля имеет форму сплюснутого эллипсоида. Средний диаметр планеты – 12742 км, окружность – 40000 км. Экваториальная выпуклость образовалась благодаря вращениям планеты, из-за чего экваториальный диаметр больше за полярный на 43 км. Самая высшая точка – гора Эверест, а глубочайшая – Марианская впадина.

Химический состав

Примерная масса Земли – 5,9736 1024 кг. Примерное число атомов - 1,3-1,4 1050. Состав: железо – 32,1%; кислород – 30,1%; кремний – 15,1%; магний – 13,9%; сера – 2,9%; никель – 1,8%; кальций – 1,5%; алюминий – 1,4%. Все остальные элементы составляют 1,2%.

Внутреннее строение

Как и другие планеты, Земля обладает внутренним слоистым строением. В основном это металлическое ядро и твердые силикатные оболочки. Внутренняя теплота планеты возможна благодаря сочетанию остаточного тепла и радиоактивных распадов изотопов.

Твердая оболочка Земли – литосфера – состоит из верхней части мантии и земной коры. В ней выделяются подвижные складчатые пояса и стабильные платформы. Литосферные плиты передвигаются по пластичной астеносфере, которая ведет себя как вязкая перегретая жидкость, где происходит уменьшение уровня скорости сейсмических волн.

Земная кора представляет верхнюю твердую часть Земли. Она отделена от мантии границей Мохоровича. Существует два типа коры – океаническая и континентальная. Первая сложена из пород основного состава и осадочного чехла, вторая - из гранитного, осадочного и базальтового. Вся земная кора делится на разные по величине литосферные плиты, которые двигаются относительно друг друга.

Толщина земной континентальной коры – 35-45 км, в горах может достигать отметки в 70 км. С повышением глубины в составе увеличивается количество железа и оксидов магния, а кремнезема уменьшается. Верхняя часть континентальной коры представлена прерывистым слоем вулканических и осадочных пород. Слои часто смяты в складки. Осадочная оболочка на щитах отсутствует. Ниже находится граничный слой гранитов и гнейсов. За ним базальтовый слой, сложенный из габбро, базальтов и метаморфических горных пород. Их разъединяет условная граница – поверхность Конрада. Под океанами толщина коры достигает отметки в 5-10 км. Она также делится на несколько слоев – верхний и нижний. Первый состоит из донных осадков размером в километр, второй – из базальта, серпентинита и прослоек осадков.

Мантия Земли – это силикатная оболочка, расположенная между ядром и земной корой. Она составляет 67% всей массы планеты и примерно 83% ее объема. Занимает большой диапазон глубин и обладает фазовыми переходами, что влияет на плотность структуры минералов. Мантия также делится на нижнюю и верхнюю части. Второй в свою очередь состоит из субстрата, слоев Гуттенберга и Голицына.

Результаты нынешних исследований говорят, что состав земной мантии схож с хондритами – каменными метеоритами. В основном здесь присутствуют кислород, кремний, железо, магний и другие химические элементы. Совместно с диоксидом кремния они образуют силикаты.

Самая глубокая и центральная часть Земли – Ядро (геосфера). Предположительный состав – железоникелевые сплавы и сидерофильные элементы. Залегает на глубине 2900 км. Примерный радиус – 3485 км. Температура в центре может достигать отметки 6000°С с давлением до 360 ГПа. Примерная масса - 1,9354 1024 кг.

Географическая оболочка представляет приповерхностные части планеты. Земля обладает особым разнообразием рельефа. Примерно 70,8% покрыто водой. Подводная поверхность гористая и состоит из срединно-океанических хребтов, подводных вулканов, океанических плато, желобов, подводных каньонов и абиссальных равнин. 29,2% принадлежит надводным частям Земли, которые состоят из пустынь, гор, плоскогорий, равнин и др.

Тектонические процессы и эрозия постоянно влияют на перемену поверхности планеты. Рельеф формируется под действием атмосферных осадков, колебаний температур, выветривания и химических воздействий. Также особое влияние оказывают ледники, коралловые рифы, столкновения с метеоритами и береговая эрозия.

Гидросфера – это все водные запасы Земли. Уникальная особенность нашей планеты заключается в наличии жидкой воды. Основная часть находится в морях и океанах. Общая масса Мирового океана - 1,35 1018 тонн. Вся вода делится на соленую и пресную, из которой питьевой только 2,5%. Большая часть пресной заключена в ледниках – 68,7%.

Атмосфера

Атмосфера – это окружающая планету газовая оболочка, которая состоит из кислорода и азота. В небольших количествах находятся диоксид углерода и водяного пара. Под влиянием биосферы атмосфера с момента своего образования сильно изменилась. Благодаря появлению оксигенного фотосинтеза начали свое развитие аэробные организмы. Атмосфера защищает Землю от космических лучей и определяет погоду на поверхности. Также благодаря ей регулируется циркуляция воздушных масс, круговорот воды и переносы тепла. Атмосфера делится на стратосферу, мезосферу, термосферу, ионосферу и экзосферу.

Химический состав: азот – 78,08%; кислород – 20,95%; аргон – 0,93%; углекислый газ – 0,03%.

Биосфера

Биосфера является совокупностью частей оболочек планеты, населенной живыми организмами. Она восприимчива к их воздействию и занята результатами их жизнедеятельности. В ее состав входят части литосферы, атмосферы и гидросферы. Она является местом жизни нескольких миллионов видов животных, микроорганизмов, грибов и растений.

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

Земля́

планета Солнечной системы, третья по порядку от Солнца. Обращается вокруг него по эллиптической, близкой к круговой орбите (с эксцентрисистетом 0,017), со ср. скоростью ок. 30 км/с. Ср. расстояние Земли от Солнца 149,6 млн. км, период обращения 365,24 ср. солнечных суток (тропический год). На ср. расстоянии 384,4 тыс. км от Земли вокруг неё вращается естественный спутник Луна. Земля вращается вокруг своей оси (имеющей наклон к плоскости эклиптики, равный 66°33 22) за 23 ч 56 мин (звёздные сутки). С вращением Земли вокруг Солнца и наклоном земной оси связана смена на Земле времён года, а с вращением её вокруг оси – смена дня и ночи.

Строение Земли: 1 – континентальная кора; 2 – океаническая кора; 3 – осадочные породы; 4 – гранитный слой; 5 – базальтовый слой; 6 – мантия; 7 – внешняя часть ядра; 8 – внутреннее ядро

Земля имеет форму геоида (приближённо – трёхосного эллипсоидного сфероида), ср. радиус которого 6371,0 км, экваториальный – 6378,2 км, полярный – 6356,8 км; дл. окружности экватора – 40075,7 км. Площадь поверхности Земли – 510,2 млн. км² (в т. ч. суша – 149 км², или 29,2 %, моря и океаны – 361,1 млн. км², или 70,8 %), объём – 1083·1012 км³, масса – 5976·1021 кг, ср. плотность – 5518 кг/м³. Земля обладает гравитационным полем, обусловливающим её сферическую форму и прочно удерживающим атмосферу , а также магнитным полем и тесно связанным с ним электрическим полем. В составе Земли преобладает железо (34,6 %), кислород (29,5 %), кремний (15,2 %) и магний (12,7 %). Строение земных недр показано на рисунке.

Общий вид Земли из космоса

Условия Земли благоприятны для существования жизни. Область активной жизни образует особую оболочку Земли – биосферу , в ней осуществляется биологический кругооборот веществ и потоков энергии. Земля имеет также географическую оболочку , отличающуюся сложным составом и строением. Изучением Земли занимаются многие науки (астрономия, геодезия , геология , геохимия, геофизика , физическая география , землеведение, биология и др.).

География. Современная иллюстрированная энциклопедия. - М.: Росмэн . Под редакцией проф. А. П. Горкина . 2006 .

Земля

планета, на которой мы живем; третья от Солнца и пятая из крупнейших планет в Солнечной системе. Как полагают, Солнечная система сформировалась из вихревых газово-пылевых облаков ок. 5 млрд. лет назад. Земля богата природными ресурсами, имеет в целом благоприятный климат и, возможно, является единственной планетой, на которой существует жизнь. В недрах Земли протекают активные геодинамические процессы, проявляющиеся в спрединге океанического дна (наращивании океанической коры и последующем ее раздвижении), дрейфе материков, землетрясениях, вулканических извержениях и др.
Земля вращается вокруг своей оси. Хотя это движение и не заметно на поверхности, точка на экваторе перемещается со скоростью ок. 1600 км/ч. Земля также обращается вокруг Солнца по орбите протяженностью ок. 958 млн. км со средней скоростью 29,8 км/с, совершая полный оборот примерно за год (365,242 средних солнечных суток). См. также Солнечная система .
ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Форма и состав. Земля представляет собой сферу, состоящую из трех слоев – твердого (литосферы), жидкого (гидросферы) и газообразного (атмосферы). Плотность пород, слагающих литосферу, увеличивается по направлению к центру. Так называемая «твердая Земля» включает ядро, выполненное главным образом железом, мантию, состоящую из минералов более легких металлов (например, магния), и относительно тонкую твердую кору. Местами она раздроблена (в областях разломов) или смята в складки (в горных поясах).
Под влиянием притяжения Солнца, Луны и других планет на протяжении года форма орбиты и конфигурация Земли слегка меняются, а также возникают приливы. На самой Земле происходит медленный дрейф материков, постепенно меняется соотношение суши и океанов, а в процессе постоянной эволюции жизни происходит преобразование окружающей среды. Жизнь на Земле сконцентрирована в зоне контакта литосферы, гидросферы и атмосферы. Эта зона в совокупности со всеми живыми организмами, или биотой, называется биосферой. За пределами биосферы жизнь может существовать лишь при наличии специальных систем жизнеобеспечения, например космических кораблей.
Форма и размер. Примерные очертания и размеры Земли известны уже более 2000 лет. Еще в 3 в. до н.э. греческий ученый Эратосфен довольно точно рассчитал радиус Земли. В настоящее время известно, что ее экваториальный диаметр составляет 12 754 км, а полярный – ок. 12 711 км. Геометрически Земля представляет собой трехосный эллипсоидный сфероид, сплющенный у полюсов (рис. 1, 2). Площадь поверхности Земли ок. 510 млн. км 2 , из них 361 млн. км 2 приходится на воду. Объем Земли равен ок. 1121 млрд. км 3 .
Неравенство радиусов Земли частично обусловлено вращением планеты, в результате которого возникает центробежная сила, максимальная на экваторе и ослабевающая по направлению к полюсам. Если бы на Земле действовала только одна эта сила, все находящиеся на ее поверхности предметы улетели бы в космос, однако из-за силы земного притяжения этого не происходит.
Сила земного притяжения, или гравитация, удерживает Луну на орбите, а атмосферу – вблизи земной поверхности. Из-за вращения Земли и действия центробежной силы гравитация на ее поверхности несколько уменьшается. Силой земного притяжения обусловлено ускорение свободного падения предметов, величина которого составляет примерно 9,8 м/с 2 .
Неоднородность земной поверхности предопределяет различия гравитации в разных районах. Измерения ускорения силы тяжести позволяют получать информацию о внутреннем строении Земли. Например, вблизи гор прослеживаются бóльшие его значения. Если показатели меньше ожидаемых, то можно предположить, что горы сложены менее плотными породами. См. также геодезия .
Масса и плотность. Масса Земли составляет ок. 6000×10 18 т. Для сравнения масса Юпитера больше примерно в 318 раз, Солнца – в 333 тыс. раз. С другой стороны, масса Земли в 81,8 раза превышает массу Луны. Плотность Земли варьирует от незначительной в верхних слоях атмосферы до исключительно высокой в центре планеты. Зная массу и объем Земли, ученые рассчитали, что ее средняя плотность примерно в 5,5 раза больше плотности воды. Одна из наиболее распространенных пород на поверхности Земли – гранит имеет плотность 2,7 г/см 3 , плотность в мантии изменяется от 3 до 5 г/см 3 , в пределах ядра от 8 до 15 г/см 3 . В центре Земли она может достигать 17 г/см 3 . Напротив, плотность воздуха у земной поверхности составляет примерно 1/800 плотности воды, а в верхних слоях атмосферы она очень мала.
Давление. Атмосфера оказывает давление на земную поверхность на уровне моря с силой 1 кг/см 2 (давление в одну атмосферу), которое уменьшается с высотой. На высоте ок. 8 км оно понижается примерно на две трети. Внутри Земли давление быстро возрастает: на границе ядра оно составляет ок. 1,5 млн. атмосфер, а в его центре – до 3,7 млн. атмосфер.
Температуры на Земле сильно варьируют. Например, рекордно высокая температура +58° C была зарегистрирована в Эль-Азизии (Ливия) 13 сентября 1922, а рекордно низкая, –89,2° С, на станции Восток близ Южного полюса в Антарктиде 21 июля 1983. С глубиной на протяжении первых километров от земной поверхности температура повышается на 0,6° C каждые 18 м, далее этот процесс замедляется. Расположенное в центре Земли ядро раскалено до температуры 5000–6000° C. В приповерхностном слое атмосферы средняя температура воздуха составляет 15° C, в тропосфере (нижней основной Земле части атмосферы) она постепенно понижается, а выше (начиная со стратосферы) меняется в широких пределах в зависимости от абсолютной высоты.
Оболочка Земли, в пределах которой температуры обычно ниже 0° С, называется криосферой. В тропиках она начинается на высоте ок. 4500 м, в высоких широтах (к северу и югу от 60–70°) – от уровня моря. В приполярных районах на материках криосфера может простираться на несколько десятков сотен метров ниже земной поверхности, формируя горизонт многолетней мерзлоты.
Геомагнетизм. Еще в 1600 английский физик У.Гильберт, показал, что Земля ведет себя, как огромный магнит. По-видимому, турбулентные движения в расплавленном железосодержащем внешнем ядре генерируют электрические токи, под действием которых возникает сильное магнитное поле, простирающееся в космосе на расстоянии более 64 000 км. Силовые линии этого поля выходят из одного магнитного полюса Земли и входят в другой (рис. 3). Магнитные полюсы перемещаются вокруг географических полюсов Земли. Геомагнитное поле дрейфует в западном направлении со скоростью 24 км/год. В настоящее время Северный магнитный полюс расположен среди островов северной Канады. Ученые полагают, что на протяжении продолжительных этапов геологической истории магнитные полюсы примерно совпадали с географическими. В любой точке земной поверхности магнитное поле характеризуется горизонтальной составляющей напряженности, магнитным склонением (угол между этой составляющей и плоскостью географического меридиана) и магнитным наклонением (угол между вектором напряженности и плоскостью горизонта). На Северном магнитном полюсе стрелка компаса, который установлен вертикально, будет указывать строго вниз, а на Южном – строго вверх. Однако на магнитном полюсе стрелка компаса, расположенного горизонтально, беспорядочно вертится вокруг своей оси, поэтому компас здесь бесполезен для навигации. См. также геомагнетизм .
Геомагнетизм обусловливает существование внешнего магнитного поля – магнитосферы. В настоящее время Северный магнитный полюс соответствует положительному знаку (силовые линии поля направлены внутрь Земли), а Южный – отрицательному (силовые линии направлены вовне). В геологическом прошлом полярность время от времени менялась на противоположную. Солнечный ветер (поток элементарных частиц, испускаемых Солнцем) деформирует магнитное поле Земли: на обращенной к Солнцу дневной стороне оно сжимается, а на противоположной, ночной, – вытягивается в т.н. магнитный хвост Земли.
Ниже 1000 км электромагнитные частицы в тонком верхнем слое земной атмосферы сталкиваются с молекулами кислорода и азота, возбуждая их, в результате происходит свечение, известное как полярное сияние, во всей полноте видимое только из космоса. Наиболее впечатляющие полярные сияния сопряжены с солнечными магнитными бурями, синхронными с максимумами солнечной активности, имеющими цикличность 11 лет и 22 года. В настоящее время Северное полярное сияние наилучшим образом видно из Канады и с Аляски. В средние века, когда северный магнитный полюс располагался восточнее, полярное сияние часто было видно в Скандинавии, северной России и северном Китае.
СТРОЕНИЕ
Литосфера (от греч. lithos – камень и sphaira – шар) – оболочка «твердой» Земли. Прежде считали, что Земля состоит из твердой тонкой коры и горячего кипящего расплава под ней, а к литосфере относили только твердую кору. Сегодня полагают, что «твердая» Земля включает три концентрические оболочки, называемые земной корой, мантией и ядром (рис. 4). Земная кора и верхняя мантия представляют собой твердые тела, внешняя часть ядра ведет себя как жидкая среда, а внутренняя – как твердое тело. Сейсмологи относят к литосфере земную кору и верхнюю часть мантии. Основание литосферы расположено на глубинах от 100 до 160 км на контакте с астеносферой (зоной пониженной твердости, прочности и вязкости в пределах верхней мантии, состоящей предположительно из расплавленных пород).
Земная кора – тонкая внешняя оболочка Земли средней мощностью 32 км. Наиболее тонкая она под океанами (от 4 до 10 км), а наиболее мощная – под материками (от 13 до 90 км). На кору приходится примерно 5% объема Земли.
Различают континентальную и океаническую земную кору (рис. 5). Первая из них ранее называлась сиаль, поскольку слагающие ее граниты и некоторые другие породы содержат в основном кремний (Si) и алюминий (Al). Океаническая кора называлась сима по преобладанию в составе ее пород кремния (Si) и магния (Mg). Обычно она состоит из темноцветных базальтов, часто вулканического происхождения. Существуют также районы с корой переходного типа, где океаническая кора медленно превращается в континентальную или, наоборот, часть континентальной коры преобразуется в океаническую. Такого рода трансформации происходят в процессе частичного или полного плавления, а также в результате коровых динамических процессов.
Около трети земной поверхности составляет суша, состоящая из шести материков (Евразии, Северной и Южной Америки, Австралии и Антарктиды), островов и групп островов (архипелагов). Бóльшая часть суши расположена в Северном полушарии. Взаимное расположение материков менялось на протяжении геологической истории. Около 200 млн. лет назад материки располагались в основном в Южном полушарии и образовывали гигантский суперконтинент Гондвану (см. также ГЕОЛОГИЯ) .
Высота поверхности земной коры существенно различается от района к району: самая высокая точка на Земле – гора Джомолунгма (Эверест) в Гималаях (8848 м над уровнем моря), а самая низкая – на дне впадины Челленджер в Марианском желобе вблизи Филиппин (11 033 м ниже у.м.). Таким образом, амплитуда высот поверхности земной коры – более 19 км. В целом горные страны с высотами свыше 820 м над у. м. занимают примерно 17% поверхности Земли, а остальная территория суши – менее 12%. Около 58% земной поверхности приходится на глубоководные (3–5 км) океанические бассейны, а 13% – на довольно мелководный континентальный шельф и переходные области. Бровка шельфа обычно расположена на глубине ок. 200 м.
Крайне редко непосредственными исследованиями могут быть охвачены слои земной коры, расположенные глубже 1,5 км (как, например, в золотоносных рудниках ЮАР глубиной свыше 3 км, нефтяных скважинах Техаса глубиной ок. 8 км и в самой глубокой в мире – более 12 км – Кольской буровой экспериментальной скважине). На основе изучения этих и других скважин получено большое количество информации о составе, температуре и других свойствах земной коры. Кроме того, в районах интенсивных тектонических движений, например, в Большом Каньоне р.Колорадо и в горных странах, удалось составить детальное представление о глубинном строении земной коры.
Установлено, что земная кора состоит из твердых горных пород. Исключение составляют привулканические зоны, где существуют очаги расплавленных пород, или магмы, которые изливаются на поверхность в виде лавы. В целом породы земной коры примерно на 75% состоят из кислорода и кремния и на 13% – из алюминия и железа. Сочетания этих и некоторых других элементов образуют минералы, входящие в состав горных пород. Иногда в земной коре обнаруживаются в значительных концентрациях имеющие важное хозяйственное значение отдельные химические элементы и минералы. К ним относятся углерод (алмазы и графит), сера, руды золота, серебра, железа, меди, свинца, цинка, алюминия и др. металлов. См. также минеральные ресурсы ; минералы и минералогия .
Мантия – оболочка «твердой» Земли, расположенная под земной корой и простирающаяся примерно до глубины 2900 км. Она подразделяется на верхнюю (мощностью ок. 900 км) и нижнюю (мощностью ок. 1900 км) мантию и состоит из плотных зеленовато-черных железо-магниевых силикатов (перидотита, дунита, эклогита). В условиях поверхностных температур и давлений эти породы примерно вдвое жестче, чем гранит, а на больших глубинах становятся пластичными и медленно текут. Благодаря распаду радиоактивных элементов (особенно изотопов калия и урана) мантия постепенно нагревается снизу. Иногда в процессе горообразования блоки земной коры погружаются в мантийное вещество, где они плавятся, а затем во время вулканических извержений вместе с лавой выносятся на поверхность (иногда лава включает обломки перидотита, дунита и эклогита).
В 1909 хорватский геофизик А.Мохоровичич установил, что скорость распространения продольных сейсмических волн резко увеличивается на глубине ок. 35 км под материками и 5–10 км – под океаническим дном. Этот рубеж соответствует границе между земной корой и мантией и называется поверхностью Мохоровичича. Положение нижней границы верхней мантии менее определенно. Продольные волны, проникая в мантию, распространяются с ускорением до тех пор, пока не достигнут астеносферы, где их движение замедляется. Нижняя мантия, в которой скорость этих волн вновь увеличивается, более жесткая, чем астеносфера, но несколько более упругая, чем верхняя мантия.
Ядро Земли делится на внешнее и внутреннее. Первое из них начинается примерно на глубине 2900 км и имеет мощность ок. 2100 км. Граница нижней мантии и внешнего ядра известна как слой Гутенберга. В его пределах продольные волны замедляются, а поперечные вообще не распространяются. Это свидетельствует о том, что внешнее ядро ведет себя как жидкость, поскольку поперечные волны не способны распространяться в жидкой среде. Полагают, что внешнее ядро состоит из расплавленного железа, имеющего плотность от 8 до 10 г/см 3 . Внутреннее ядро радиусом ок. 1350 км рассматривается как твердое тело, т.к. скорость распространения в нем сейсмических волн вновь резко возрастает. Внутреннее ядро, по-видимому, состоит почти полностью из элементов, имеющих очень высокую плотность, – железа и никеля. См. также геология .
Гидросфера представляет собой совокупность всех природных вод на земной поверхности и вблизи нее. Ее масса – менее 0,03% массы всей Земли. Почти 98% гидросферы составляют соленые воды океанов и морей, покрывающих ок. 71% земной поверхности. Около 4% приходится на материковые льды, озерные, речные и подземные воды, немного воды содержится в минералах и в живой природе.
Четыре океана (Тихий – самый большой и глубокий, занимающий почти половину земной поверхности, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый) вместе с морями образуют единую акваторию – Мировой океан. Однако океаны неравномерно распределены на Земле и сильно различаются по глубине. Местами океаны разделены только узкой полосой суши (например, Атлантический и Тихий – Панамским перешейком) или мелководными проливами (например, Беринговым – Северный Ледовитый и Тихий океаны). Подводным продолжением материков являются довольно мелководные континентальные шельфы, занимающие большие площади у берегов Северной Америки, восточной Азии и северной Австралии и полого спускающиеся по направлению к открытому океану. Край шельфа (бровка) обычно резко обрывается при переходе к континентальному склону, первоначально круто падающему, а затем постепенно выполаживающемуся в зоне континентального подножья, которое сменяется глубоководным ложем со средними глубинами 3700–5500 м. Континентальный склон обычно изрезан глубокими подводными каньонами, часто являющимися морским продолжением крупных речных долин. Речные осадки выносятся через эти каньоны и образуют подводные конусы выноса на континентальном подножии. Глубоководных абиссальных равнин достигают только тончайшие глинистые частицы. Ложе океана имеет неровную поверхность и представляет собой сочетание подводных плато и горных хребтов, местами увенчанных вулканическими горами (плосковершинные подводные горы называются гайотами). В тропических морях подводные горы завершаются кольцеобразными коралловыми рифами, образующими атоллы. По периферии Тихого океана и вдоль молодых островных дуг Атлантического и Индийского океанов имеются желоба глубиной более 11 км.
Морская вода представляет собой раствор, содержащий в среднем 3,5% минеральных веществ (ее соленость обычно выражается в промилле, ‰). Основным компонентом морской воды является хлористый натрий, присутствуют также хлорид и сульфат магния, сульфат кальция, бромид натрия и др. Некоторые внутренние моря благодаря поступлению огромного количества пресной воды имеют менее высокую соленость (например, максимальная соленость Балтийского моря 11‰), тогда как другие внутренние моря и озера отличаются очень высокой соленостью (Мертвое море – 260–310‰, Большое Соленое озеро – 137–300‰).
Атмосфера – воздушная оболочка Земли, состоящая из пяти концентрических слоев – тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы. Реальная верхняя граница атмосферы отсутствует. Внешний слой, начинающийся примерно на высоте 700 км, постепенно разреживается и переходит в межпланетное пространство. Кроме того, существует еще магнитосфера, пронизывающая все слои атмосферы и простирающаяся далеко за ее пределы.
Атмосфера состоит из смеси газов: азота (78,08% ее объема), кислорода (20,95%), аргона (0,9%), диоксида углерода (0,03%) и редких газов – неона, гелия, криптона и ксенона (в сумме 0,01%). Почти всюду близ земной поверхности присутствует водяной пар. В атмосфере городов и промышленных районов обнаруживаются повышенные концентрации сернистого ангидрида, углекислого и угарного газов, метана, фтористого углерода и других газов антропогенного происхождения. См. также загрязнение воздуха .
Тропосфера – слой атмосферы, в котором формируется погода. В умеренных широтах она простирается примерно до высоты 10 км. Ее верхний предел, известный как тропопауза, на экваторе выше, чем на полюсах. Имеются также сезонные изменения – летом тропопауза располагается несколько выше, чем зимой. В пределах тропопаузы происходит циркуляция огромных масс воздуха. Средняя температура воздуха в приземном слое атмосферы ок. 15° C. С высотой температура понижается примерно на 0,6° на каждые 100 м высоты. Холодный воздух верхних слоев атмосферы опускается, а теплый – поднимается. Но под влиянием вращения Земли вокруг своей оси и локальных особенностей распределения тепла и влаги эта принципиальная схема циркуляции атмосферы претерпевает изменения. Больше всего солнечной тепловой энергии поступает в атмосферу в тропиках и субтропиках, откуда в результате конвекции теплые воздушные массы переносятся в высокие широты, где теряют тепло. См также МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ.
Стратосфера расположена в диапазоне от 10 до 50 км над уровнем моря. Для нее характерны довольно постоянные ветры и температуры (в среднем ок. –50° С) и редкие перламутровые облака, образованные кристаллами льда. Однако в верхних слоях стратосферы температура повышается. Сильные турбулентные потоки воздуха, известные под названием струйных течений, циркулируют вокруг Земли в приполярных широтах и в экваториальном поясе. В зависимости от направления движения реактивных самолетов, летающих в нижних слоях стратосферы, струйные течения могут представлять опасность или благоприятствовать полетам. В стратосфере солнечная ультрафиолетовая радиация и заряженные частицы (главным образом, протоны и электроны) взаимодействуют с кислородом, продуцируя озон, ионы кислорода и азота. Наиболее высокие концентрации озона обнаружены в нижней стратосфере.
Мезосфера – слой атмосферы, расположенный в интервале высот от 50 до 80 км. В ее пределах температура постепенно понижается примерно от 0° C у нижней границы до –90° С (иногда до –110° С) у верхней границы – мезопаузы. Со средними слоями мезосферы сопряжена нижняя граница ионосферы, где электромагнитные волны отражаются ионизированными частицами.
Область между 10 и 150 км иногда называется хемосферой, поскольку именно здесь, главным образом в мезосфере, происходят фотохимические реакции.
Термосфера – высокие слои атмосферы примерно от 80 до 700 км, в которых повышается температура. Поскольку атмосфера здесь разрежена, тепловая энергия молекул – главным образом кислорода – низкая, а температуры зависят от времени суток, солнечной активности и некоторых других факторов. В ночное время температуры меняются примерно от 320° C в периоды минимальной солнечной активности до 2200° C во время пиков солнечной активности.
Экзосфера – самый верхний слой атмосферы, начинающийся на высотах ок. 700 км, где атомы и молекулы находятся настолько далеко одни от других, что сталкиваются весьма редко. Это т.н. критический уровень, на котором атмосфера перестает вести себя как обычный газ, а атомы и молекулы перемещаются в гравитационном поле Земли как спутники. В этом слое главными компонентами атмосферы являются водород и гелий – легкие элементы, которые в конечном счете улетучиваются в космическое пространство.
Способность Земли удерживать атмосферу зависит от силы земного притяжения и скорости движения молекул воздуха. Любой объект, который удаляется от Земли со скоростью менее 8 км/с, возвращается на нее под действием силы притяжения. При скорости 8–11 км/с объект выводится на околоземную орбиту, а свыше 11 км/с – преодолевает земную гравитацию.
Многие частицы верхних слоев атмосферы, обладающие высокой энергией, могли бы быстро улетучиться в космическое пространство, если бы не улавливались магнитным полем Земли (магнитосферой), которое защищает все живые организмы (в т.ч. и человека) от пагубного влияния малоинтенсивного космического излучения. См. также атмосфера ;межзвездное вещество ; космоса исследование и использование .
ГЕОДИНАМИКА
Движения земной коры и эволюция материков. Основные изменения лика Земли заключаются в горообразовании и изменении площади и очертаний материков, которые в ходе формирования поднимаются и опускаются. Например, плато Колорадо площадью 647,5 тыс. км 2 , некогда располагавшееся на уровне моря, в настоящее время имеет средние абсолютные высоты ок. 2000 м, а Тибетское нагорье площадью ок. 2 млн. км 2 поднялось примерно на 5 км. Такие массивы суши могли воздыматься со скоростью ок. 1 мм/год. После того, как заканчивается горообразование, начинают действовать разрушительные процессы, главным образом водная и в меньшей степени ветровая эрозия. Реки непрерывно размывают горные породы и отлагают наносы ниже по течению. Например, р.Миссисипи ежегодно выносит в Мексиканский залив ок. 750 млн. т растворенных и твердых осадков.
Континентальная земная кора сложена относительно легким материалом, поэтому материки, подобно айсбергам, плавают в плотной пластичной мантии Земли. При этом нижняя, бóльшая часть массы материков расположена ниже уровня моря. Наиболее глубоко погружена в мантию земная кора в области горных сооружений, образуя т.н. «корни» гор. Когда горы разрушаются и удаляются продукты выветривания, эти потери компенсируются новым «ростом» гор. С другой стороны, перегрузка речных дельт поступающим обломочным материалом является причиной их постоянного погружения. Такое поддержание равновесного состояния погруженной ниже уровня моря и расположенной выше него частей материков носит название изостазии.
Землетрясения и вулканическая деятельность. В результате движений крупных блоков земной поверхности в земной коре образуются разломы и происходит складкообразование. Гигантская мировая система разломов и сбросов, известная как срединно-океанический рифт, опоясывает Землю на протяжении более 65 тыс. км. Для этого рифта характерны движения вдоль разломов, землетрясения и сильный поток внутренней тепловой энергии, что свидетельствует о том, что магма расположена близ поверхности Земли. К этой системе принадлежит и разлом Сан-Андреас в южной Калифорнии, в пределах которого во время землетрясений отдельные блоки земной поверхности смещаются на величину до 3 м по вертикали. Тихоокеанское «огненное кольцо» и Альпийско-Гималайский горный пояс – основные районы вулканической активности, связанные со срединно-океаническим рифтом. К первому из этих районов приурочены почти 2 / 3 из известных примерно 500 вулканов. Здесь же происходит ок. 80% всех землетрясений на Земле. Иногда у нас на глазах возникают новые вулканы, как, например, вулкан Парикутин в Мексике (1943) или Суртсей у южных берегов Исландии (1965).
Земные приливы. Совершенно иную природу имеют периодические деформации Земли со средней амплитудой 10–20 см, известные как земные приливы, частично обусловленные притяжением Земли Солнцем и Луной. Кроме того, точки небосвода, в которых орбита Луны пересекает плоскость земной орбиты, совершают оборот вокруг Земли с периодом 18,6 лет. Этот цикл оказывает влияние на состояние «твердой» Земли, атмосферы и океана. Способствуя увеличению высоты приливов на континентальных шельфах, он может стимулировать сильные землетрясения и вулканические извержения. В умеренных широтах это может привести к повышению скорости некоторых океанических течений, например Гольфстрима и Куросио. Тогда их теплые воды станут более существенно влиять на климат. См. также океанические течения ; океан ; ЛУНА ; приливы и отливы .
Дрейф материков. Хотя большинство геологов и полагало, что на суше и на дне океанов происходит образование разломов и формирование складчатости, считалось, что положение материков и океанических впадин строго фиксировано. В 1912 немецкий геофизик А.Вегенер предположил, что древние массивы суши раскалывались на части и дрейфовали, словно айсберги, по более пластичной океанической коре. Тогда эта гипотеза не нашла поддержки среди большинства геологов. Однако в результате исследований глубоководных бассейнов в 1950–1970-х годах были получены неопровержимые доказательства в пользу гипотезы Вегенера. В настоящее время теория тектоники плит составляет основу представлений об эволюции Земли.
Спрединг океанического дна. Глубоководные магнитные съемки океанического дна показали, что древние вулканические породы перекрыты тонким плащом речных наносов. Эти вулканические породы, главным образом базальты, по мере остывания в процессе эволюции Земли сохраняли информацию о геомагнитном поле. Поскольку, как было сказано выше, время от времени полярность геомагнитного поля меняется, базальты, образовавшиеся в разные эпохи, имеют намагниченность противоположного знака. Океаническое дно делится на полосы, выполненные породами, различающимися знаком намагниченности. Параллельные полосы, расположенные по обе стороны от срединно-океанических хребтов, симметричны по ширине и направлению напряженности магнитного поля. Ближе всего к гребню хребта располагаются самые молодые формации, поскольку представляют свежеизверженную базальтовую лаву. Ученые считают, что горячие расплавленные породы поднимаются по трещинам вверх и растекаются по обе стороны от оси хребта (этот процесс можно сравнить с двумя конвейерными лентами, движущимися в противоположных направлениях), причем на поверхности хребтов чередуются полосы, имеющие противоположную намагниченность. Возраст любой такой полосы морского дна может быть определен с большой точностью. Эти данные рассматриваются как надежные свидетельства в пользу спрединга (расширения) океанического дна.
Тектоника плит. Если дно океана расширяется в шовной зоне срединно-океанического хребта, это означает, что либо поверхность Земли увеличивается, либо имеются районы, где океаническая кора исчезает и погружается в астеносферу. Такие районы, называемые зонами субдукции, действительно были обнаружены в поясе, окаймляющем Тихий океан, и в прерывистой полосе, протягивающейся от Юго-Восточной Азии до Средиземноморья. Все эти зоны приурочены к глубоководным желобам, опоясывающим островные дуги. Большинство геологов полагает, что на поверхности Земли имеется несколько жестких литосферных плит, которые «плавают» по астеносфере. Плиты могут скользить одна относительно другой, или одна может погружаться под другую в зоне субдукции. Единая модель тектоники плит дает наилучшее объяснение распределению крупных геологических структур и зон тектонической активности, а также изменению взаимного расположения материков.
Сейсмические зоны. Срединно-океанические хребты и зоны субдукции представляют собой пояса частых сильных землетрясений и вулканических извержений. Эти районы соединены протяженными линейными разломами, которые прослеживаются по всему земному шару. Землетрясения приурочены к разломам и очень редко происходят в каких-либо других областях. По направлению к материкам эпицентры землетрясений располагаются все глубже. Этот факт дает объяснение механизму субдукции: расширяющаяся океаническая плита ныряет под вулканический пояс под углом ок. 45°. По мере «соскальзывания» океаническая кора плавится, превращаясь в магму, которая через трещины изливается в виде лавы на поверхность.
Горообразование . Там, где древние океанические впадины уничтожаются в процессе субдукции, происходит столкновение материковых плит между собой или с осколками плит. Как только это случается, земная кора сильно сжимается, формируется надвиг, а мощность коры увеличивается почти вдвое. В связи с изостазией смятая в складки зона испытывает подъем и таким образом рождаются горы. Пояс горных сооружений альпийского этапа складчатости прослеживается вдоль побережья Тихого океана и в Альпийско-Гималайской зоне. В этих районах многочисленные столкновения литосферных плит и подъем территории начались ок. 50 млн. лет назад. Более древние горные системы, как, например, Аппалачи, имеют возраст свыше 250 млн. лет, но в настоящее время они настолько разрушены и сглажены, что утратили типичный горный облик и превратились в почти ровную поверхность. Однако, поскольку их «корни» погружены в мантию и плавают, они испытывали неоднократный подъем. И все же со временем такие древние горы превратятся в равнины. Большинство геологических процессов проходят через стадии молодости, зрелости и старости, но обычно такой цикл занимает очень длительное время.
Распределение тепла и влаги. Взаимодействие гидросферы и атмосферы контролирует распределение тепла и влаги на земной поверхности. Соотношение суши и моря в значительной степени определяет характер климата. Когда увеличивается поверхность суши, происходит похолодание. Неравномерное распределение суши и моря в настоящее время является предпосылкой для развития оледенения.
Больше всего тепла поверхность Земли и атмосфера получают от Солнца, которое на протяжении всего времени существования нашей планеты почти с одинаковой интенсивностью излучает тепловую и световую энергию. Атмосфера предохраняет Землю от слишком быстрого возврата этой энергии назад в космос. Около 34% солнечной радиации теряется из-за отражения облаками, 19% поглощается атмосферой и только 47% достигает земной поверхности. Суммарный приток солнечной радиации к верхней границе атмосферы равен отдаче радиации с этой границы в космическое пространство. В результате устанавливается тепловой баланс системы «Земля – атмосфера».
Поверхность суши и воздух приземного слоя быстро нагреваются днем и довольно быстро теряют тепло ночью. Если бы в верхней тропосфере отсутствовали улавливающие тепло слои, амплитуда колебаний суточных температур могла бы быть гораздо больше. Например, Луна получает от Солнца примерно столько же тепла, сколько и Земля, но, поскольку у Луны нет атмосферы, температуры ее поверхности днем повышаются примерно до 101° C, а ночью понижаются до –153° C.
Океаны, температура воды которых меняется гораздо медленнее, чем температура земной поверхности или воздуха, оказывают на климат сильное смягчающее воздействие. Ночью и зимой воздух над океанами остывает значительно медленнее, чем над сушей, а если океанические воздушные массы перемещаются над материками, это приводит к потеплению. И наоборот, днем и летом морской бриз охлаждает сушу.
Распределение влаги на земной поверхности определяется круговоротом воды в природе. Каждую секунду в атмосферу, главным образом с поверхности океанов, испаряется огромное количество воды. Влажный океанический воздух, проносясь над материками, охлаждается. Затем влага конденсируется и возвращается на земную поверхность в форме дождя или снега. Частично она сохраняется в снежном покрове, реках и озерах, а частично возвращается в океан, где снова происходит испарение. Таким образом завершается гидрологический цикл.
Океанические течения являются мощным терморегулирующим механизмом Земли. Благодаря им в тропических океанических районах поддерживается равномерная умеренная температура и теплые воды переносятся в более холодные высокоширотные регионы.
Поскольку вода играет существенную роль в эрозионных процессах, она тем самым влияет на движения земной коры. А любое перераспределение масс, обусловленное такими движениями в условиях вращающейся вокруг своей оси Земли, способно, в свою очередь, внести вклад в изменение положения земной оси. Во время ледниковых эпох уровень моря понижается, так как вода аккумулируется в ледниках. Это, в свою очередь, приводит к разрастанию материков и увеличению климатических контрастов. Сокращение речного стока и понижение уровня Мирового океана препятствуют достижению теплыми океаническими течениями холодных регионов, что ведет к дальнейшим климатическим изменениям.
ДВИЖЕНИЕ ЗЕМЛИ
Земля вращается вокруг своей оси и обращается вокруг Солнца. Эти движения усложняются за счет гравитационного влияния других объектов Солнечной системы, представляющей собой часть нашей Галактики (рис. 6). Галактика вращается вокруг своего центра, следовательно, и Солнечная система вместе с Землей вовлечены в это движение.
Вращение вокруг собственной оси. Земля совершает один оборот вокруг оси за 23 ч 56 мин 4,09 с. Вращение происходит с запада на восток, т.е. против часовой стрелки (если смотреть со стороны Северного полюса). Поэтому кажется, что Солнце и Луна восходят на востоке и заходят на западе. Земля совершает примерно 365 1 / 4 оборота за время одного витка вокруг Солнца, что составляет один год или занимает 365 1 / 4 суток. Поскольку на каждый такой виток, кроме целых суток, дополнительно затрачивается еще четверть суток, каждые четыре года к календарю добавляется один день. Гравитационное притяжение Луны постепенно замедляет вращение Земли и удлиняет сутки примерно на 1/1000 с каждое столетие. По геологическим данным, темпы вращения Земли могли меняться, но не более чем на 5%.
Обращение Земли вокруг Солнца. Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, близкой к круговой, в направлении с запада на восток со скоростью ок. 107 000 км/ч. Среднее расстояние до Солнца 149 598 тыс. км, а разница между наибольшим и наименьшим расстоянием 4,8 млн. км. Эксцентриситет (отклонение от круга) земной орбиты меняется очень незначительно на протяжении цикла продолжительностью 94 тыс. лет. Изменения расстояния до Солнца, как полагают, способствуют формированию сложного климатического цикла, с отдельными этапами которого сопряжено наступание и отступание ледников во время ледниковых периодов. Эта теория, развитая югославским математиком М.Миланковичем, подтверждается геологическими данными.
Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66°33", благодаря чему происходит смена времен года. Когда Солнце находится над Северным тропиком (23°27" с.ш.), в Северном полушарии начинается лето, при этом Земля располагается дальше всего от Солнца. В Южном полушарии лето начинается, когда Солнце поднимается над Южным тропиком (23°27" ю.ш.). В это время в Северном полушарии начинается зима.
Прецессия. Притяжение Солнца, Луны и других планет не изменяет угла наклона земной оси, но приводит к тому, что она перемещается по круговому конусу. Это перемещение называется прецессией. В настоящее время Северный полюс направлен на Полярную звезду. Полный цикл прецессии составляет ок. 25 800 лет и вносит существенный вклад в климатический цикл, о котором писал Миланкович.
Дважды в год, когда Солнце находится непосредственно над экватором, и дважды в месяц, когда аналогичным образом расположена Луна, притяжение, обусловливающее прецессию, уменьшается до нуля и происходит периодическое увеличение и снижение темпов прецессии. Такое колебательное движение земной оси известно как нутация, которая достигает максимума каждые 18,6 лет. Эта периодичность по влиянию на климат занимает второе место после смены времен года.
Система Земля – Луна. Земля и Луна связаны взаимным притяжением. Общий центр тяжести, называемый центром масс, расположен на линии, соединяющей центры Земли и Луны. Поскольку масса Земли почти в 82 раза больше массы Луны, центр масс этой системы расположен на глубине более 1600 км от поверхности Земли. И Земля, и Луна совершают оборот вокруг этой точки за 27,3 суток. Поскольку они обращаются вокруг Солнца, центр масс описывает сглаженный эллипс, хотя каждое из этих тел имеет волнистую траекторию.
Прочие формы движения. В пределах Галактики Земля и остальные объекты Солнечной системы перемещаются со скоростью ок. 19 км/с в направлении звезды Вега. Кроме того, Солнце и другие соседние звезды обращаются вокруг центра Галактики со скоростью ок. 220 км/с. В свою очередь, наша Галактика входит в состав небольшой локальной группы галактик, которая, в свою очередь, является частью гигантского скопления галактик.
ЛИТЕРАТУРА
Магницкий В.А. Внутреннее строение и физика Земли . М., 1965
Вернадский В.И.