Земля
Планета Земля является для нас самым изученным объектом во Вселенной. Однако она таит множество тайн и загадок, которые еще предстоит разгадать.
Земля – третья по счету планета от Солнца, которая находится на внешнем краю галактики Млечный путь в области рукава Ориона. На данный момент Земля – единственный известный нам астрономический объект, населенный живыми организмами.
Формирование и эволюция
Вопрос о том, как появилась и сформировалась планета Земля, занимает умы ученых не одно столетие. Самой современной гипотезой ее образования, как и всех остальных тел в Солнечной системе, является гипотеза солнечной туманности.
Данная гипотеза гласит о том, что после Большого взрыва на месте нашей системы образовалось гигантское водородно-гелиевое облако, содержащее фрагменты межзвездной пыли. Взрыв приближенной к нему сверхновой спровоцировал сжатие этой массы, образовавшей протопланетный диск. Пыль, газы и обломки стали сливаться между собой под действием силы притяжения, формируя сначала планетоиды, а затем планетоподобные тела. Так образовались все объекты Солнечной системы, в том числе и наш дом. При этом возраст Земли равен 4,5 млрд. лет, а процесс окончательного формирования занял еще 20 млн. лет.
Исследования планеты
В исследовании собственного дома люди, естественно, продвинулись сильнее всего. Все научные направления, изучающие земную поверхность и космическое пространство вокруг нее, объединены в термин геонауки.
Геология – наиболее всеобъемлющая отрасль геонауки, изучающая строение, происхождение планеты Земля, состав и структуру ее поверхности, а также все происходящие на ней процессы. Геология имеет множество ответвлений и смежных направлений, позволяющих досконально изучить прошлое, настоящее и будущее третьей от Солнца планеты. Общее количество наук геологического цикла – 697. Наиболее известными из них являются география, литология, палеонтология, топография, экология, геохимия, океанология, метеорология, климатология.
Изучением Земли, как космического объекта, занимается планетология. Она выясняет, почему Земля является особой планетой Солнечной системы, изучает взаимодействие с другими небесными телами, а также использует ее в качестве аналога для сравнения с другими небесными телами.
Исследование Земли началось еще в Древнем мире. Античные историки и географы наблюдали, а позднее описывали в своих трудах происходящие тектонические изменения, изучали минералы и металлы, пытались объяснить формирование различных форм ландшафта. Влияние церкви с ее библейскими представлениями о возникновении мира в средние века немного притормозило все исследования. Окончательное становление геологических наук произошло лишь к концу 17 века. С этих пор геология и смежные дисциплины продолжают развиваться, используя в своих исследованиях самые новые технологии и современные данные других наук.
Орбита и радиус
Орбита планеты Земля расположена между орбитами двух других объектов земного типа — Венеры и Марса. Расстояние до ближайшей к нам Венеры колеблется от 38 до 260 млн. км. Солнце же удалено от нас в среднем на 150 млн. км.
Время, за которое Земля совершает оборот вокруг своей оси и полный оборот по своей эллиптической орбите, известно всем ее жителям. Это 24 часа (23 часа 56 минут 4,1 секунды) и 365,25 суток соответственно. Сама орбита Земли имеет длину порядка 940 млн. км., и она движется по своему пути с запада на восток со скоростью около 108 тыс. км/ч.
Ось вращения наклонена к плоскости орбиты под углом 23,4°, поэтому поток солнечного света неравномерно попадает на земную поверхность в течение суток в разные периоды года. Это обусловливает смену дня и ночи, а также сезонность климата.
Физические характеристики Земли
Основные физические параметры третьей от Солнца планеты:
- Площадь поверхности – 510 млн. кв.км, при этом чуть больше 70% площади приходится на моря и океаны;
- Масса планеты Земля – 5,9*10 24 кг;
- Средняя плотность – 5,6 г/куб. см (самая плотная из всех тел земного типа);
- Экваториальный диаметр — планеты Земля – 12,75 тыс. км, а средний радиус – 6371 км. Длина окружности по экватору – 40,1 тыс. км.
Наша планета, в отличие от ее художественных изображений, не имеет идеально круглой формы. Она представляет собой неправильную сферу, немного сжатую у полюсов. Из-за преобладания Мирового океана над сушей на снимках из космоса она имеет голубой цвет, за что была прозвана «голубой планетой».
Состав и поверхность
Как у всех твердотельных объектов земного типа, в химическом составе Земли преобладают тяжелые элементы. Больше всего в составе железа (32%), далее следуют кислород, окиси кремния, магния, алюминия и кальция. На долю остальных элементов приходится не более 1,2%.
Земная кора имеет различное строение в зависимости от своего расположения. Для океанической ее части характерно базальтовое строение, т.е. она образовалась из застывших магматических пород. Кора материков имеет трёхслойное строение:осадочные породы, гранитно-гнейсовый слой, нижняя базальтовая кора.
Граница между корой и мантией пролегает на расстоянии 7-70 км над поверхностью. Центральная же часть — железоникелевое ядро — залегает на глубине 3 тысяч километров.
Температура
Средняя температура планеты Земля – 14,7° Цельсия. Температурный максимум был зарегистрирован в иранской пустыне Дашти — Лут, которая в 2005 году прогрелась до 70,7°С. Самыми жаркими областями также считаются ливийская Эль-Азизия, Долина смерти в США, аравийская пустыня Руб-Эль-Хали и малийский город Тибуку. Самая низкая температура на поверхности Земли за всю историю наблюдений (-89,2°С) была зафиксирована в 1983 году на антарктической станции Восток. Кроме Антарктиды экстремально низкие температуры наблюдались в якутских поселениях Верхоянск и Оймякон, гренландской исследовательской станции North Ice, канадском городе Снэг.
Атмосфера
Главными компонентами атмосферы Земли являются азот и кислород в соотношении примерно 3:1. Около 1% приходится на углекислый газ, водяные пары, инертные и другие газы. Общая масса всех атмосферных газов составляет 5,2 *10 18 кг, при этом 75% ее находится в нижних слоях атмосферы.
Атмосфера регулирует погоду, защищает земную поверхность от космического излучения и мелких метеорных тел. Кислород, присутствующий в воздушной оболочке, поддерживает жизнь на нашей планете, а также в виде трехатомного озона оберегает ее от избыточного ультрафиолетового излучения. Двуокись углерода и водяной пар нагревают атмосферу, поддерживая комфортную для существования живых организмов температуру. Формирование климата происходит за счет циркуляции атмосферы. Это процесс движения воздушных масс, происходящий за счет перераспределения тепловой энергии, получаемой от Солнца и отраженной от земной поверхности. Количество энергии уменьшается при увеличении широты. Из-за этого существуют природные зоны, в пределах которых наблюдается наибольшая однородность климата, — климатические пояса.
Причины обитаемости
Наш дом является единственной обитаемой областью во всей Солнечной системе. Вопрос о том, как появилась жизнь на Земле, один из главных вопросов мироздания. Но окончательного и достоверного ответа на него пока не получено. За всю историю человечества было выдвинуто множество теорий возникновения живых существ. Наиболее современные из них:
- Химическая эволюция – возникновение органических веществ из неорганических под влиянием процессов самоорганизации и внешних энергетических причин.
- Голобиоз – теория, утверждающая, что структуры, имеющие элементарный метаболизм, были первичны.
- РНК-теория – первичная молекула рибонуклеиновой кислоты является предшественницей всех живых организмов.
- Панспермия – занос живых организмов на земную поверхность из космоса.
Луна и астероиды
Луна – естественный спутник Земли. Это самое близкое к нам небесное тело – нас разделяют всего 385 тыс. км. Именно поэтому по яркости на небосклоне Луна уступает только Солнцу.
На данный момент в научном мире господствует следующая теория появления Луны: она считается фрагментом нашей планеты, отколовшимся после столкновения с ней гигантского небесного тела. Обломок вылетел на околоземную орбиту и окончательно сформировался в спутник.
У Луны нет атмосферы и магнитного поля. Ее поверхность покрыта лунным грунтом — мелкими обломками пород, возникшими после метеоритных бомбардировок. Основу ее рельефа составляют кратеры различного диаметра, низинные моря и пещерообразные тоннели.
Взаимное гравитационное влияние Земли и Луны породило приливы и отливы в Мировом океане. Наибольшая энергия волн наблюдается во время высоких, сизигийных прилов. Они приходятся на моменты, когда Луна, Земля и Солнце выстраиваются в один ряд.
Луна является самым исследуемым небесным телом, после планеты Земля. И она единственный внеземной объект, на который ступала нога человека. В перспективе международные космические агентства рассматривают возможность колонизации земного спутника. Помимо Луны у нашей планеты есть квазиспутники. Астероиды Земли – мелкие тела, находящиеся в орбитальном резонансе с ней. Их период обращения вокруг центральной звезды равен периоду обращения планетарного хозяина, но орбитальный путь имеет более вытянутую форму. Как правило, квазиспутники пересекают орбиты сразу нескольких крупных объектов Солнечной системы.
Астероидами Земли называются следующие квазиспутники:
- Круитни;
- 2003 YN107;
- (164207) 2004 GU9;
- 2010 SO16;
- (367943) Дуэнде;
- 2016 HO3.
Самым большим из них является Круитни, диаметр которого составляет более 5 километров, а масса равняется 1,3⋅10 11 тонн. Остальные тела по размерам не превышают нескольких сотен метров.
Источник
МКС Онлайн
Астрофизики удивлены неожиданным эффектом от черных дыр
Земля
Земля является третьей планетой от Солнца и самой большой из планет земной группы. При этом она всего лишь пятая по величине планета с точки зрения размера и массы в Солнечной системе, но, что удивительно, самая плотная из всех планет в системе (5,513 кг/м3). Примечательно также, что Земля является единственной планетой в Солнечной системе, которую сами люди не называли в честь мифологического существа, — ее название происходит от старого английского слова «ertha», что означает почву.
Считается, что Земля образовалась где-то около 4.5 миллиарда лет назад, а в настоящее время является единственной известной планетой, где возможно существование жизни в принципе, а условия таковы, что жизнь в буквальном смысле кишит на планете.
Земля и другие планеты Солнечной системы
На протяжении всей истории человечества люди стремились понять свою родную планету. Тем не менее, кривая обучения оказалась очень и очень сложной, с большим количеством ошибок сделанными по пути. Например, еще до существования древних римлян, мир понимался как плоский, а не сферический. Вторым наглядным примером является вера в то, что Солнце вращается вокруг Земли. Лишь только в шестнадцатом веке, благодаря работе Коперника, люди узнали, что на самом деле Земля просто планета, вращающаяся вокруг Солнца.
Возможно, самым главным открытием относительно нашей планеты в течение последних двух столетий является то, что Земля является как обычным так и уникальным местом в Солнечной системе. С одной стороны, многие из ее характеристик довольно заурядны. Возьмем, например, размер планеты, ее внутренние и геологические процессы: ее внутренняя структура практически идентична трем другим планетам земной группы в Солнечной системе. На Земле происходят практически те же геологические процессы, формирующие поверхность, которые свойственны подобным планетам и многим планетарным спутникам. Однако при всем при этом, Земля обладает просто огромным количеством абсолютно уникальных характеристик, которые разительно отличают ее от практически всех известных на сегодняшний день планет земной группы.
Атмосфера Земли
Одним из необходимых условий для существования жизни на Земле без сомнения является ее атмосфера. Она состоит из примерно 78% азота (N2), 21% кислорода (О2) и 1% аргона. Также в составе есть совсем незначительное количество двуокиси углерода (CO2) и других газов. Примечательно, что азот и кислород необходимы для создания дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и производства биологической энергии, без которой невозможно существования жизни. Кроме того, кислород присутствующий в озоновом слое атмосферы, защищает поверхность планеты и поглощает вредное солнечное излучение.
Любопытно то, что Значительное количество кислорода, присутствующего в атмосфере, создается на Земле. Образуется он в качестве побочного продукта фотосинтеза, когда растения превращают углекислый газ из атмосферы в кислород. По существу, это означает, что без растений количество углекислого газа в атмосфере было бы гораздо выше, а уровень кислорода значительно ниже. С одной стороны, если уровень углекислого газа повысится, вполне вероятно, что Земля будет страдать от парникового эффекта как на Венере. С другой стороны, если процентное содержание углекислого газа станет даже немного ниже, то уменьшение парникового эффекта привело бы резкому похолоданию. Таким образом, текущий уровень углекислого газа способствует идеальному диапазону комфортных температур от -88 °С до 58 °С.
Океаны Земли
При наблюдении Земли из космоса, первое что бросается в глаза — океаны жидкой воды. С точки зрения площади поверхности, океаны покрывают примерно 70% от Земли, что является одним из уникальнейших свойств нашей планеты.
Подобно атмосфере Земли, наличие жидкой воды является необходимым критерием для поддержания жизни. Ученые полагают, что впервые жизнь на Земле возникла 3,8 миллиарда лет назад и именно в океане, а возможность передвигаться по суше появилась у живых существ намного позже.
Планетологи объясняют наличие на Земле океанов двумя причинами. Первой из них является сама Земля. Существует предположение, что во время формирования Земли атмосфера планеты смогла захватить большие объемы водяного пара. Со временем, геологические механизмы планеты, в первую очередь ее вулканическая активность, выпустила этот водяной пар в атмосферу, после чего в атмосфере,этот пар сконденсировался и упал на поверхность планеты в виде жидкой воды. Другая версия предполагает, что источником воды были кометы, которые падали на поверхность Земли в прошлом, лед который преобладал в их составе и образовал существующие на Земле водоемы.
Поверхность Земли
Не смотря на то, что большая часть поверхности Земли расположена под ее океанами, «сухая» поверхность имеет много отличительных черт. При сравнении Земли с другими твердыми телами в Солнечной системе, ее поверхность разительно отличается, так как на ней нет кратеров. По мнению планетологов, это не говорит о том, что Земля избежала многочисленных ударов малых космических тел, а скорее указывает на то, что доказательства подобных воздействий были стерты. Возможно существует множество геологических процессов, ответственных за это, но ученые выделяют два наиболее важных — выветривание и эрозия. Считается, что во многом именно двоякое воздействие данных факторов повлияло на стирание с лица Земли следов от кратеров.
Так выветривание ломает поверхностные структуры на более мелкие куски, не говоря уже химических и физических способах атмосферного воздействия. Примером химического выветривания являются кислотные дожди. Пример физического выветривания — истирание русел рек, вызванное породами, содержащимися в проточной воде. Второй же механизм — эрозия, по своей сути является воздействием на рельеф движением частиц воды, льда, ветра или земли. Таким образом, под воздействием выветривания и эрозии, были «стерты» ударные кратеры на нашей планете, за счет чего были образованы некоторые особенности рельефа.
Также ученые выделяют два геологических механизма, которые, по их мнению, помогли сформировать поверхность Земли. Первым таким механизмом является вулканическая активность — процесс выделения магмы (расплавленной породы) из недр Земли через разрывы в ее коре. Возможно, именно по причине вулканической активности земная кора была изменена и были сформированы острова (наглядным примером являются Гавайские острова). Вторым механизмом определяют горообразование или образование гор в результате сжатия тектонических плит.
Структура планеты Земля
Подобно другим планетам земной группы, Земля состоит из трех компонентов: ядра, мантии и коры. В настоящее наука уверена, что ядро нашей планеты состоит из двух отдельных слоев: внутреннее ядро из твердого никеля и железа и наружного сердечника из расплавленного никеля и железа. При этом мантия представляет собой очень плотную и почти полностью твердую силикатную породу, — ее толщина составляет примерно 2850 км. Кора также состоит из силикатных пород и разница по своей толщине. В то время как континентальные диапазоны коры составляют от 30 до 40 километров в толщину, океаническая кора намного тоньше, — всего от 6 до 11 км.
Еще одна отличительная черта Земли относительно других планет земной группы это то, что ее кора делится на холодные, жесткие плиты, которые опираются на более горячую мантию, расположенную ниже. Кроме того, эти пластины находятся в постоянном движении. Вдоль их границ как правило осуществляется сразу два процесса, известных как субдукция и спрединг. Во время субдукции две пластины вступают в контакт производя землетрясения и одна пластина наезжает на другую. Второй процесс представляет собой разделение, когда две пластины отходят друг от друга.
Орбита и вращение Земли
Земле требуется примерно 365 дней для того, чтобы сделать полный оборот по орбите вокруг Солнца. Длина нашего года связана в значительной степени со средним орбитальным расстоянием Земли, которое составляет 1,50 х 10 в степени 8 км. При таком орбитальном расстоянии солнечному свету требуется в среднем около восьми минут и двадцати секунд для достижения поверхности Земли.
При орбитальном эксцентриситете .0167 орбита Земли является одной из самых круговых во всей Солнечной системе. Это означает, что разница между перигелием Земли и афелием относительно мала. В результате столь небольшой разницы интенсивность солнечного света на Земле остается практически неизменной круглый год. Тем не менее, положение Земли на своей орбите определяет тот или иной сезон.
Наклон оси Земли составляет приблизительно 23,45 °. При этом Земле требуется двадцать четыре часа для того, чтобы завершить один оборот вокруг своей оси. Это самое быстрое вращение среди планет земной группы, но немного медленнее, чем у всех газовых планет.
Интересные факты
• В прошлом Земля считалась центром Вселенной. 2000 лет древние астрономы считали, что Земля статична, а другие небесные тела путешествуют по круговым орбитам вокруг нее. К такому мнению они пришли наблюдая очевидное движение Солнца и планет при наблюдении с Земли. В 1543 году Коперник опубликовал свою гелиоцентрическую модель Солнечной системы, в которой Солнце находится в центре нашей Солнечной системы.
• Земля это единственная планета в системе, которую не назвали в честь мифологических богов или богинь (остальные семь планет в Солнечной системе были названы в честь римских богов или богинь). Имеется ввиду пять видимых невооруженным глазом планет: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Все тот же подход с именами древнеримских богов был использован после открытия Урана и Нептуна. Само же слово «Земля» происходит от старого английского слова «ertha» означающее почву.
• Земля является самой плотной планетой в Солнечной системе. Плотность Земли отличается в каждом слое планеты (ядро, например, является более плотным, чем земная кора). Средняя плотность планеты составляет около 5,52 грамма на кубический сантиметр.
• Гравитационное взаимодействие между Землей и Луной вызывает приливы на Земле. Считается, что Луна заблокирована приливными силами Земли, поэтому ее период вращения совпадает с Земным и она обращена к нашей планете всегда одной и той же стороной.
• Вращение Земли постепенно замедляется. Замедление вращения Земли происходит очень медленно, примерно 17 миллисекунд на сто лет. Но, в конечном итоге, это удлиняет день. Тем не менее, этому процессу потребуется около 140 миллионов лет для того, чтобы увеличить сутки с 24 до 25 часов.
• Атмосфера Земли на 78% состоит из азота, 21% кислорода, а также следовых количеств других газов, включая аргон и углекислый газ.
• Значительная часть земного кислорода была образована в процессе фотосинтеза.
• Земля имеет очень мощное магнитное поле. Это поле защищает планету от воздействия солнечного ветра и, как считают ученые, является результатом никель-железного ядра планеты и его быстрого вращения.
• Земля имеет озоновый слой, который защищает ее от вредного солнечного излучения. Эта оболочка представляет собой особый тип кислорода, который поглощает большую часть мощных ультрафиолетовых лучей.
• 70% поверхности Земли покрыто водой, остальную часть представляют континенты и острова, на которых также присутствует множество озер и других источников воды.
• Считается, что первая жизнь на Земле возникла в океане посредством процесса абиогенеза — естественного процесса, при котором жизнь вырастает из неживой материи в виде простого органического соединения.
• Вода Земли первоначально могла находится внутри планеты. Но, с течением времени, вода была доставлена на поверхность в результате вулканической активности планеты.
• Земля имеет относительно небольшое число видимых кратеров по сравнению с другими твердыми телами в Солнечной системе. Это происходит потому, что Земля является геологически активной, на ней происходят такие процессы, как тектоника и эрозия, которые могут менять ее поверхность.
Фото Земли
Знаменитая фотография Земли с Луны, сделанная экипажем космической миссии «Аполлон-8»
10 фактов о планете Земля
Источник