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»).
ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ.
Среди небесных тел, существующих в бесконечном космосе, есть планета, на которой мы живём, - Земля. Земля не всегда была такой, какой мы её сейчас знаем. Как и остальные планеты, она появилась около 5 миллиардов лет назад из вращающегося облака, состоявшего из раскалённых газов. В это время в нём начали формироваться твёрдые частицы. Их становилось всё больше, и постепенно облако сгустилось, которое превратилось в раскалённый плотный шар.
Поверхность этого шара понемногу остывала, и наконец образовалась твёрдая корка. Её так и называют - земная кора. Под ней Земля и до сих пор сохраняет тепло.
Земная кора в молодости нашей планеты была тонкой и непрочной, её раскалённые внутренности, магма часто прорывались наружу через отверстия-вулканы. Во время извержений этих многочисленных вулканов горячая магма выливалась на поверхность Земли, а вместе с ней вырывались газы, в том числе и пары воды. Постепенно из них образовалась воздушная оболочка планеты - атмосфера. После остывания земного шара пар превратился в воду, дав начало Мировому океану, который покрыл большую часть поверхности Земли, где около 1,5 миллиардов лет назад возникла жизнь.
Земля имеет форму шара. Но заметить это трудно. Поэтому в древности существовали разные представления о Земле и её форме. Древние греки, финикийцы и индийцы считали, что Земля плоская, как блин, и со всех сторон её обступают горы. А над Землёй на четырёх громадных столбах лежит хрустальная чаша - небо. Индейцы Северной Америки были уверены, что мир устроен так: Земля - это кит, плывущий среди нескончаемых вод; мужчина и женщина - это олицетворение Человечества, а небо - парящий могучий орёл. А в Азии и Древней Индии полагали, что Земля - это плоский или слегка вытянутый, как капля на столе, диск, который покоится на спинах четырёх гигантских слонов (по числу сторон света). Слоны же в свою очередь стоят на спине огромной черепахи. Когда слоны устают и переминаются с ноги на ногу, происходят землетрясения. В центре земли возвышается гора Меру – центр вселенной, вокруг которой вращаются солнце, планеты и звёзды. В Древнем Китае считали, что Земля - это лепёшка с обрезанными краями. В средневековье учёные думали, что Земля накрыта колпаком, на котором укреплены звёзды.
Первыми поняли, что наша Планета имеет форму шара, мудрецы – философы в Древней Греции. Уже две с половиной тысячи лет назад они знали, что самая совершенная фигура в природе – это шар. Значит, рассуждали они, Земля должна иметь форму шара. Им удалось найти простое доказательство: когда корабль уходит в море, мы, стоя на берегу, сначала видим его целиком, потом скрывается палуба, затем медленно погружается парус. Но ведь корабль не опустился на морское дно, просто его скрыла от нашего взгляда выпуклая поверхность Земли. К мысли о шарообразности земли пришли не только европейцы. Индейцы – ацтеки в Северной Америке изображали планеты в форме мячей, которыми играли боги.
Впервые о Земле как о шаре стали говорить в третьем веке до нашей эры. В средние века церковь запрещала говорить о Земле как о шаре, объявив это ересью. Так как же люди узнали что Земля – шар? Очень давно люди заметили, что чем выше поднимаешься, тем дальше видно. Забраться на дерево – видно то, чего, стоя на Земле, не разглядишь. А заберёшься на гору –совсем далеко видно. Всё это происходит от того, что Земля не плоская, как стол, а круглая, как мяч. А человек по сравнению с Землёй слишком мал, чтобы увидеть её всю сразу. Вот он и видит только до горизонта, где сходятся небо и земля. Выше поднимаешься - и горизонт отодвигается. Кроме того, горизонт на открытой местности (в море, в степи) всегда видится как окружность.
Важным доказательством, что Земля шарообразна, стало морское путешествие уроженца Португалии Фернана Магеллана. Около трёх лет (1519 – 1522) потребовалось его экспедиции, чтобы объехать кругом земной шар: отправиться на запад, а вернуться в тот же порт с востока. После этого плавания уже не оставалось сомнений в шарообразности Земли.
Ещё одним доказательством шарообразности Земли явились лунные затмения. Во время лунных затмений тень Земли на Луне круглая.
И наконец, 12 апреля 1961 года, Ю. А. Гагарин- первый космонавт Земли - смог увидеть нашу планету со стороны, из космоса, также явились доказательством шарообразности Земли. На снимке видно, что Земля имеет форму шара. Более тёмные участки на снимке - вода, светлые- суша, самые светлые – облака. Учёные сумели вычислить размеры Земли. Оказалось. Чтобы объехать кругом земной шар, нужно проделать путь в 40000 км.
Земля является объектом исследования значительного количества наук о Земле. Изучение Земли как небесного тела принадлежит к области , строение и состав Земли изучает геология, состояние атмосферы - метеорология, совокупность проявлений жизни на планете - биология. География дает описание особенностей рельефа поверхности планеты - океанов, морей, озер и год, материков и островов, гор и долин, а также поселения и обществ. образования: города и села, государства, экономические районы и т.д.
Планетарные характеристики
Земля вращается вокруг звезды Солнце по эллиптической орбите (очень близкой к круговой) со средней скоростью 29765 м / с на среднем расстоянии 149 600 000 км за период, что примерно равно 365,24 суток. Земля имеет спутник - , которая вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии 384400 км. Наклон земной оси к плоскости эклиптики составляет 66 0 33"22"". Период обращения планеты вокруг своей оси 23 ч 56 мин 4,1 с. Вращение вокруг своей оси вызывает смену дня и ночи, а наклон оси и обращение вокруг Солнца - смену времен года.
Форма Земли - геоид. Средний радиус Земли составляет 6371,032 км, экваториальный - 6378,16 км, полярный - 6356,777 км. Площадь поверхности земного шара 510 млн км ², объем - 1,083 · 10 12 км ², средняя плотность - 5518 кг / м ³. Масса Земли составляет 5976.10 21 кг. Земля имеет магнитное и тесно связанное с ним электрическое поля. Гравитационное поле Земли обуславливает ее близкую к сферической форму и существование атмосферы.
По современным космогоническим представлениям Земля образовалась примерно 4,7 млрд лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газового вещества. В результате дифференциации вещества Земли, под действием своего гравитационного поля, в условиях разогрева земных недр возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам оболочки - геосферы: ядро (в центре), мантия, земная кора, гидросфера, атмосфера, магнитосфера. В составе Земли преобладает железо (34,6%), кислород (29,5%), кремний (15,2%), магний (12,7%). Земная кора, мантия и внутренняя часть ядра твердые (внешняя часть ядра считается жидкой). От поверхности Земли к центру возрастают давление, плотность и температура. Давление в центре планеты 3.6 · 10 11 Па, плотность примерно 12,5 · 10 ³ кг / м ³, температура в диапазоне от 5000 до 6000 ° C . Основные типы земной коры - материковый и океанический, в переходной зоне от материка к океану развита кора промежуточного строения.
Форма Земли
Фигура Земли - это идеализация, с помощью которой пытаются описать форму планеты. В зависимости от цели описания используют различные модели формы Земли.
Первое приближение
Наиболее грубой форме описания фигуры Земли при первом приближении - есть сфера. Для большинства проблем общего землеведения этого приближения представляется достаточным, чтобы использовать в описании или исследовании некоторых географических процессов. В таком случае отвергают Сплющенность планеты при полюсах как несущественное замечание. Земля имеет одну ось вращения и экваториальную плоскость - плоскость симметрии и плоскости симметрии меридианов, что характерно отличает ее от бесконечности множеств симметрии идеальной сферы. Горизонтальная структура географической оболочки характеризуется определенной поясностью и определенной симметрией относительно экватора.
Второе приближение
При большем приближении фигуру Земли приравнивают к эллипсоида вращения. Эта модель, характеризующаяся выраженной осью, экваториальной плоскостью симметрии и меридиональными плоскостями, используется в геодезии для вычисления координат, построение картографических сетей, расчетов и т.д. Разница полуосей такого эллипсоида составляет 21 км, большая ось - 6378,160 км, малая - 6356,777 км, эксцентриситет - 1 / 298, 25. Положение поверхности легко может быть теоретически рассчитано, но его невозможно определить экспериментально в натуре.
Третье приближение
Так как экваториальный сечение Земли также эллипс с разностью длин полуосей в 200 м и эксцентриситетом 1 / 30000, третьей моделью выступает трехосный эллипсоид. В географических исследованиях эта модель почти не используется, она лишь свидетельствует о сложной внутреннее строение планеты.
Четвертое приближение
Геоид - это эквипотенциальные поверхность, совпадающая со средним уровнем Мирового океана, является геометрическим местом точек пространства, имеющих одинаковый потенциал силы тяжести. Такая поверхность имеет неправильную сложную форму, т.е. не является плоскостью. Уровневая поверхность в каждой точке перпендикулярна к отвеса. Практическое значение и важность этой модели состоит в том, что только с помощью отвеса, уровня, нивелира и других геодезических приборов можно проследить положение уровневых поверхностей, т.е. в нашем случае, геоида.
Океан и суша
Генеральная особенность строения земной поверхности заключается в распределении на материки и океаны. Большая часть Земли занята Мировым океаном (361,1 млн. км ² 70,8%), суша составляет 149,1 млн. км ² (29,2%), и образует шесть материков (Евразию, Африку, Северную Америку, Южную Америку, и Австралию) и острова. Она поднимается над уровнем мирового океана в среднем на 875 м (наибольшая высота 8848 м - гора Джомолунгма), горы занимают свыше 1 / 3 поверхности суши. Пустыни покрывают примерно 20% поверхности суши, леса - около 30%, ледники - свыше 10%. Амплитуда высот на планете достигает 20 км. Средняя глубина мирового океана примерно равна 3800 м (наибольшая глубина 11020 м - Марианский желоб (впадина) в Тихом океане). Объем воды на планете составляет 1370 млн км ³, средняя соленость 35 ‰ (г / л).
Геологическое строение
Геологическое строение Земли
Внутреннее ядро, предположительно, имеет диаметр 2600 км и состоит из чистого железа или никеля, внешнее ядро толщиной 2250 км из расплавленного железа или никеля, мантия около 2900 км толщиной состоит преимущественно из твердых горных пород, отделенная от земной коры поверхностью Мохоровича. Кора и верхний слой мантии образуют 12 основных подвижных блоки, некоторые из них несут континенты. Плато постоянно медленно движутся, это движение называется тектоническим дрейфом.
Внутреннее строение и состав «твердой» Земли. 3. состоит из трех основных геосфер: земной коры, мантии и ядра, которое, в свою очередь, делится на ряд слоев. Вещество этих геосфер разная по физическим свойствам, состоянием и минералогическим составом. В зависимости от величины скоростей сейсмических волн и характера их изменения с глубиной «твердую» Землю делят на восемь сейсмических слоев: А, В, С, D ", D ", Е, F и G. Кроме того, в Земле выделяют особо прочный слой литосферу и следующий, размягченный слой - астеносферу Шар А, или земная кора, имеет переменную толщину (в континентальной области - 33 км, в океанической - 6 км, в среднем - 18 км).
Под горами кора утолщается, в рифтовых долинах срединно-океанических хребтов почти исчезает. На нижней границе земной коры, - поверхности Мохоровичича, - скорости сейсмических волн возрастают скачкообразно, что связано преимущественно с изменением вещественного состава с глубиной, переходом от гранитов и базальтов в ультраосновных горных пород верхней мантии. Слои В, С, D ", D "входят в мантию. Слои Е, F и G образуют ядро Земли радиусом 3486 км На границе с ядром (поверхности Гутенберга) скорость продольных волн резко уменьшается на 30%, а поперечные волны исчезают, что означает, что внешнее ядро (слой Е, тянется до глубины 4980 км) жидкое Ниже переходного слоя F (4980-5120 км) находится твердое внутреннее ядро (слой G), в котором вновь распространяются поперечные волны.
В твердой земной коре преобладают такие химические элементы: кислород (47,0%), кремний (29,0%), алюминий (8,05%), железо (4,65%), кальций (2,96%), натрий (2,5%), магний (1,87%), калий (2,5%), титан (0,45%), которые в сумме составляют 98,98%. Наиболее редкие элементы: Ро (примерно 2.10 -14 %), Ra (2.10 -10 %), Re (7.10 -8 %), Au (4,3 · 10 -7 %), Bi (9 · 10 -7 %) и т.д.
В результате магматических, метаморфических, тектонических процессов и процессов осадкообразования земная кора резко дифференцирована, в ней протекают сложные процессы концентрации и рассеяния химических элементов, приводящих к образованию различных типов пород.
Считают, что верхняя мантия по составу близка к ультраосновных пород, в которых преобладает О (42,5%), Mg (25,9%), Si (19,0%) и Fe (9,85%). В минеральном отношении здесь царит оливин, меньше пироксенов. Нижнюю мантию считают аналогом каменных метеоритов (хондритов). Ядро 3емли по составу аналогичное железным метеоритам и содержит примерно 80% Fe , 9% Ni , 0,6% Co . На основе метеоритной модели рассчитан средний состав Земли, в котором преобладает Fe (35%), А (30%), Si (15%) и Mg (13%).
Температура является одной из важнейших характеристик земных недр, позволяющих объяснить состояние вещества в различных слоях и построить общую картину глобальных процессов. По измерениям в скважинах температура на первых километрах нарастает с глубиной с градиентом 20 ° C / км. На глубине 100 км, где находятся первичные очаги вулканов, средняя температура чуть ниже температуры плавления горных пород и равна 1100 ° C. При этом под океанами на глубине 100-200 км температура выше, чем во континентами, на 100-200 ° C. Скачок плотности вещества в слое С на глибинв 420 км соответствует давления 1,4 · 10 10 Па и отождествляется с фазовым переходом в оливин, который происходит при температуре примерно 1600 ° C. На границе с ядром при давления 1,4 · 10 11 Па и температуре порядка 4000 ° C силикаты находятся в твердом состоянии, а железо в жидком. В переходном слое F, где железо затвердевает, температура может быть 5000 ° C, в центре 3емли - 5000-6000 ° C, т.е., адекватная темпператури Солнца.
Атмосфера Земли
Атмосфера Земли, общая масса которой 5,15 · 10 15 т, состоит из воздуха - смеси в основном азота (78,08%) и кислорода (20,95%), 0,93% аргона, 0,03% углекислого газа, остальное - это водяной пар, а также инертные и другие газы. Максимальная температура поверхности суши 57-58 ° C (в тропических пустынях Африки и Северной Америки), минимальная - около -90 ° C (в центральных районах Антарктиды).
Атмосфера Земли защищает все живое от губительного воздействия космического излучения.
Химический состав атмосферы Земли : 78,1% - азот, 20 - кислород, 0,9 - аргон, остальные - углекислый газ, водяной пар, водород, гелий, неон.
Атмосфера Земли включает :
- тропосферу (до 15 км)
- стратосферу (15-100 км)
- ионосферу (100 - 500 км).
Погода и климат
Нижний слой атмосферы называется тропосферой. В ней происходят явления, определяющие погоду. Вследствие неравномерного нагрева поверхности Земли солнечной радиацией, в тропосфере непрестанно проходит циркуляция больших масс воздуха. Основными воздушными течениями в атмосфере Земли является пассаты в полосе до 30 ° вдоль экватора и западные ветры умеренного пояса в полосе от 30 ° до 60 °. Другим фактором переноса тепла является система океанических течений.
Вода оказывает на поверхности земли постоянный круговорот. Испаряясь с поверхности вод и суши, при благоприятных условиях водяной пар поднимается вверх в атмосфере, что приводит к образованию облаков. Вода возвращается на поверхность земли в виде атмосферных осадков и стекает к морей и океанов системой год.
Количество солнечной энергии, которую получает поверхность Земли уменьшается с ростом широты. Чем дальше от экватора, тем меньше угол падения солнечных лучей на поверхность, и тем больше расстояние, которое должен пройти луч в атмосфере. Вследствие этого среднегодовая температура на уровне моря уменьшается примерно на 0.4 ° C на один градус широты. Поврехню Земли разделяют на широтные пояса из примерно одинаковым климатом: тропический, субтропический, умеренный и полярный. Классификация климатов зависит от температуры и количества осадков. Наибольшее признание получила классификация климатов Кеппена, по которой выделяют пять широких групп - влажные тропики, пустыня, влажные средние широты, континентальный климат, холодный полярный климат. Каждая из этих групп разделяется на специфические пидрупы.
Влияние человека на атмосферу Земли
Атмосфера Земли испытывает значительное влияние жизнедеятельности человека. Около 300 млн автомобилей ежегодно выбрасывают в атмосферу 400 млн т оксидов углерода, более 100 млн т углеводов, сотни тысяч тонн свинца. Мощные производители выбросов в атмосферу: ТЭС, металлургическая, химическая, нефтехимическая, целлюлозная и другие отрасли промышленности, автотранспорт.
Систематическое вдыхание загрязненного воздуха заметно ухудшает здоровье людей. Газообразные и пылевые примеси могут оказывать воздуху неприятного запаха, раздражать слизистые оболочки глаз, верхних дыхательных путей и тем самым снижать их защитные функции, быть причиной хронических бронхитов и заболеваний легких. Многочисленные исследования показали, что на фоне патологических отклонений в организме (заболевания легких, сердца, печени, почек и других органов) вредное воздействие атмосферного загрязнения проявляется сильнее. Важной экологической проблемой стало выпадение кислотных дождей. Ежегодно при сжигании топлива в атмосферу поступает до 15 млн т двуокиси серы, который, сочетаясь с водой, образует слабый раствор серной кислоты, что вместе с дождем выпадает на землю. Кислотные дожди негативно влияют на людей, урожай, сооружения и т.д.
Загрязнение атмосферного воздуха может также косвенно влиять на здоровье и санитарные условия жизни людей.
Накопление в атмосфере углекислого газа может вызвать потепление климата в результате парникового эффекта. Суть его заключается в том, что слой двуокиси углекислого газа, который свободно пропускает солнечную радиацию к Земле, будет задерживать возвращения в верхние слои атмосферы теплового излучения. В связи с этим в нижних слоях атмосферы повышаться температура, что, в свою очередь, приведет к таянию ледников, снегов, подъема уровня океанов и морей, затопление значительной части суши.
История
Земля образовалась примерно 4540 миллионов лет назад с дискообразной протопланетарном облака вместе с другими планетами Солнечной системы. Формирования Земли в результате аккреции продолжалось 10-20 млн лет. Сначала Земля была полностью расплавленной, но постепенно остыла, и на ее поверхности образовалась тонкая твердая оболочка - земная кора.
Вскоре после образования Земли, примерно 4530 миллионов лет назад, образовалась Луна. Современная теория образования единого естественного спутника Земли утверждает, что это произошло как результат столкновения с массивным небесным телом, которое получило название Тея.
Первичная атмосфера Земли образовалась в результате дегазации горных пород и вулканической активности. Из атмосферы сконденсировавшаяся вода, образовав Мировой океан. Несмотря на то, что Солнце к тому времени светило на 70% слабее, чем сейчас, геологические данные показывают, что океан не замерз, что, возможно, связано с парниковым эффектом. Примерно 3,5 млрд лет назад сформировалось магнитное поле Земли, что защитило ее атмосферу от солнечного ветра.
Образование Земли и начальный этап ее развития (продолжительностью примерно 1,2 млрд лет) относятся к догеологичнои истории. Абсолютный возраст древнейших горных пород составляет свыше 3,5 млрд лет и, начиная с этого момента, ведет отсчет геологическая история Земли, которая делится на два неравных этапа: докембрий, занимающий примерно 5 / 6 всего геологического летоисчисления (около 3 млрд. лет) , и фанерозой, охватывающей последние 570 млн. лет. Около 3-3,5 млрд лет назад в результате закономерной эволюции материи на Земле возникла жизнь, началось развитие биосферы - совокупности всех живых организмов (так называемая живое вещество Земли), которая существенно повлияла на развитие атмосферы, гидросферы и геосферы (по крайней мере в части осадочной оболочки). В результате кислородной катастрофы деятельность живых организмов изменила состав атмосферы Земли, обогатив ее кислородом, что создало возможность для развития аэробных живых существ.
Новый фактор, который оказывает мощное влияние на биосферу и даже геосферу - деятельность человечества, появившееся на Земле после появления в результате эволюции человека менее 3 млн лет назад (единства относительно датировки не достигнуто и некоторые исследователи считают - 7 млн лет назад) . Соответственно, в процессе развития биосферы выделяют образования и дальнейшее развитие ноосферы - оболочки Земли, на которую большое влияние оказывает деятельность человека.
Высокий темп роста населения Земли (численность земного населения составляла 275 млн в 1000 году, 1,6 млрд в 1900 году и примерно 6,7 млрд в 2009 году) и усиление влияния человеческого общества на природную среду выдвинули проблемы рационального использования всех природных ресурсов и охраны природы.
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 – 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.