Краткая характеристика планеты земля. Внутреннее строение земли
Что может находиться внутри нашей с вами родной планеты? Попросту говоря, из чего состоит Земля, каково ее внутреннее строение? Эти вопросы издавна волновали ученых. Но оказалось, что прояснить данный вопрос не так уж и просто. Даже при помощи суперсовременных технологий человек может углубиться вовнутрь только на расстояние, равное пятнадцати километрам, а этого, конечно же, мало для того, чтобы все понять и обосновать. Поэтому даже в наши дни исследования на тему «из чего состоит Земля» проходят, в основном, с использованием косвенных данных и предположений-гипотез. Но и в этом ученые достигли уже определенных результатов.
Как изучают планету
Еще во времена древних отдельные представители человечества стремились к познанию: из чего состоит Земля. Люди изучали и срезы горных пород, обнаженные самой природой и доступные для просмотра. Это, в первую очередь, обрывы, горные склоны, крутой берег морей и рек. По этим естественным срезам много чего можно понять, потому что они состоят из тех пород, которые были здесь и миллионы лет назад. А сегодня учеными в некоторых местах суши пробуриваются скважины. Из них самая глубокая - 15 км на Также изучение идет при помощи шахт, прорываемых для добычи ископаемых: угля и руды, к примеру. Из них также извлекаются образцы пород, способных рассказать людям о том, из чего состоит Земля.
Косвенные данные
Но это - то, что касается опытных и визуальных знаний о строении планеты. А вот при помощи науки сейсмологии (изучение землетрясений) и геофизики ученые проникают в глубины бесконтактно, анализируя сейсмические волны и их распространение. Эти данные рассказывают нам о свойствах веществ, находящихся глубоко под землей. Ведется изучение строения планеты и при помощи искусственных спутников, которые пребывают на орбите.
Из чего состоит планета Земля
Внутреннее строение планеты неоднородное. Сегодня учеными-исследователями установлено, что внутри состоит из нескольких частей. В середине находится ядро. Далее - мантия, которая огромна и составляет примерно пять шестых всей Наружная кора представлена тонким слоем, покрывающим сферу. Эти три составные части, в свою очередь, также не совсем однородны и имеют особенности строения.
Ядро
Из чего состоит ядро земли? Ученые выдвигают несколько версий состава и происхождения центральной части планеты. Самая популярная: ядро представляет собой железо-никелевый расплав. Ядро делится на несколько частей: внутреннее - твердое, внешнее - жидкостное. Оно очень тяжелое: составляет более трети общей массы планеты (для сравнения, его объем составляет лишь 15%). По мнению ученых, оно формировалось постепенно, с течением времени, а железо и никель высвобождались из силикатов. В настоящее время (в 2015-м) ученые из Оксфорда предложили версию, согласно которой ядро состоит из радиоактивного урана. Этим, кстати, они объясняют и повышенную теплоотдачу планеты, и существование магнитного поля до сего времени. В любом случае, информация, из чего состоит ядро Земли, может быть получена только гипотетически, так как опытные образцы современной науке недоступны.
Мантия
Из чего состоит Сразу следует оговориться, что, как и в случае с ядром, ученым еще не довелось ни разу добраться до нее. Поэтому изучение ведется также при помощи теорий и гипотез. В последние годы, правда, японскими исследователями ведется бурение на дне океана, где до мантии останется «всего-то» 3000 км. Но пока еще результаты не озвучиваются. А составляют мантию, по мнению ученых, силикаты - породы, насыщенные железом и магнием. Они пребывают в расплавленном жидком состоянии (температура достигает 2500 градусов). А еще в состав мантии, как ни странно, входит и вода. Там ее очень много (если выплеснуть всю внутреннюю воду на поверхность, то уровень мирового океана поднялся бы на 800 метров).
Земная кора
Она занимает всего чуть более процента планеты по объему и чуть менее - по массе. Но, несмотря на ее малый вес, для человечества очень важное значение, ведь именно на ней и проживает все живое на Земле.
Сферы Земли
Известно, что возраст нашей планеты составляет примерно 4,5 миллиарда лет (ученые выяснили это при помощи радиометрических данных). При изучении Земли выявлено несколько присущих ей оболочек, названных геосферами. Они различаются и по своему химическому составу, и по физическим свойствам. Гидросфера включает в себя всю имеющуюся на планете воду в различных ее состояниях (жидкое, твердое, газообразное). Литосфера - каменная оболочка, плотно опоясывающая Землю (от 50 до 200 км толщиной). Биосфера - все живое на планете, включая и бактерии, и растения, и людей. Атмосфера (от древнегреческого «атмос», что означает пар) - воздушная без которой было бы невозможно существование жизни.
Из чего состоит атмосфера Земли
Внутренняя часть этой важнейшей для жизни оболочки примыкает к и представляет собой газообразную субстанцию. А внешняя - граничит с космическим околоземным пространством. Она определяет погоду на планете, и по своему составу также не однородна. Из чего состоит атмосфера Земли? Современные ученые с точностью могут определить ее составляющие. Азота в процентном отношении - более 75%. Кислорода - 23%. Аргона - чуть более 1 процента. Совсем понемногу: углекислого газа, неона, гелия, метана, водорода, ксенона и некоторых других веществ. Содержание воды в колеблется от 0,2% до 2,5% в зависимости от климатического пояса. Содержание углекислого газа также непостоянно. Некоторые характеристики современной атмосферы Земли напрямую зависят от промышленной деятельности человека.
Характерная черта эволюции Земли — дифференциация вещества, выражением которой служит оболочечное строение нашей планеты. Литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера образуют основные оболочки Земли, отличающиеся химическим составом, мощностью и состоянием вещества.
Внутреннее строение Земли
Химический состав Земли (рис. 1) схож с составом других планет земной группы, например Венеры или Марса.
В целом преобладают такие элементы, как железо, кислород, кремний, магний, никель. Содержание легких элементов невелико. Средняя плотность вещества Земли 5,5 г/см 3 .
О внутреннем строении Земли достоверных данных весьма мало. Рассмотрим рис. 2. Он изображает внутреннее строение Земли. Земля состоит из земной коры, мантии и ядра.
Рис. 1. Химический состав Земли
Рис. 2. Внутреннее строение Земли
Ядро
Ядро (рис. 3) расположено в центре Земли, его радиус составляет около 3,5 тыс км. Температура ядра достигает 10 000 К, т. е. она выше, чем температура внешних слоев Солнца, а его плотность составляет 13 г/см 3 (сравните: вода — 1 г/см 3). Ядро предположительно состоит из сплавов железа и никеля.
Внешнее ядро Земли имеет большую мощность, чем внутреннее (радиус 2200 км) и находится в жидком (расплавленном) состоянии. Внутреннее ядро подвержено колоссальному давлению. Вещества, слагающие его, находятся в твердом состоянии.
Мантия
Мантия — геосфера Земли, которая окружает ядро и составляет 83 % от объема нашей планеты (см. рис. 3). Нижняя ееграница располагается на глубине 2900 км. Мантия разделяется на менее плотную и пластичную верхнюю часть (800-900 км), из которой образуется магма (в переводе с греческого означает «густая мазь»; это расплавленное вещество земных недр — смесь химических соединений и элементов, в том числе газов, в особом полужидком состоянии); и кристаллическую нижнюю, тол- шиной около 2000 км.
Рис. 3. Строение Земли: ядро, мантия и земная кора
Земная кора
Земная кора - внешняя оболочка литосферы (см. рис. 3). Ее плотность примерно в два раза меньше, чем средняя плотность Земли, — 3 г/см 3 .
От мантии земную кору отделяет граница Мохоровичича (ее часто называют границей Мохо), характеризующаяся резким нарастанием скоростей сейсмических волн. Она была установлена в 1909 г. хорватским ученым Андреем Мохоровичичем (1857- 1936).
Поскольку процессы, происходящие в самой верхней части мантии, влияют на движения вещества в земной коре, их объединяют под общим названием литосфера (каменная оболочка). Мощность литосферы колеблется от 50 до 200 км.
Ниже литосферы располагается астеносфера — менее твердая и менее вязкая, но более пластичная оболочка с температурой 1200 °С. Она может пересекать границу Мохо, внедряясь в земную кору. Астеносфера — это источник вулканизма. В ней находятся очаги расплавленной магмы, которая внедряется в земную кору или изливается на земную поверхность.
Состав и строение земной коры
По сравнению с мантией и ядром земная кора представляет собой очень тонкий, жесткий и хрупкий слой. Она сложена более легким веществом, в составе которого в настоящее время обнаружено около 90 естественных химических элементов. Эти элементы не одинаково представлены в земной коре. На семь элементов — кислород, алюминий, железо, кальций, натрий, калий и магний — приходится 98 % массы земной коры (см. рис. 5).
Своеобразные сочетания химических элементов образуют различные горные породы и минералы. Возраст самых древних из них насчитывает не менее 4,5 млрд лет.
Рис. 4. Строение земной коры
Рис. 5. Состав земной коры
Минерал — это относительно однородное по своему составу и свойствам природное тело, образующееся как в глубинах, так и на поверхности литосферы. Примерами минералов служат алмаз, кварц, гипс, тальк и др. (Характеристику физических свойств различных минералов вы найдете в приложении 2.) Состав минералов Земли приведен на рис. 6.
Рис. 6. Общий минеральный состав Земли
Горные породы состоят из минералов. Они могут слагаться как из одного, так и из нескольких минералов.
Осадочные горные породы - глина, известняк, мел, песчаник и др. — образовались путем осаждения веществ в водной среде и на суше. Они лежат пластами. Геологи называют их страницами истории Земли, так как но ним можно узнать о природных условиях, существовавших на нашей планете в давние времена.
Среди осадочных горных пород выделяют органогенные и неорганогенные (обломочные и хемогенные).
Органогенные горные породы образуются в результате накопления останков животных и растений.
Обломочные горные породы образуются в результате выветривания, псрсотложсния с помощью воды, льда или ветра продуктов разрушения ранее возникших горных пород (табл. 1).
Таблица 1. Обломочные горные породы в зависимости от размеров обломков
|
Название породы |
Размер облом кон (частиц) |
|
Более 50 см |
|
|
5 мм — 1 см |
|
|
1 мм — 5 мм |
|
|
Песок и песчаники |
0,005 мм — 1 мм |
|
Менее 0,005 мм |
Хемогенные горные породы формируются в результате осаждения из вод морей и озер растворенных в них веществ.
В толще земной коры из магмы образуются магматические горные породы (рис. 7), например гранит и базальт.
Осадочные и магматические породы при погружении на большие глубины под влиянием давления и высоких температур подвергаются значительным изменениям, превращаясь в метаморфические горные породы. Так, например, известняк превращается в мрамор, кварцевый песчаник — в кварцит.
В строении земной коры выделяют три слоя: осадочный, «гранитный», «базальтовый».
Осадочный слой (см. рис. 8) образован в основном осадочными горными породами. Здесь преобладают глины и глинистые сланцы, широко представлены песчаные, карбонатные и вулканогенные породы. В осадочном слое встречаются залежи таких полезных ископаемых, как каменный уголь, газ, нефть. Все они органического происхождения. Например, каменный уголь -это продукт преобразования растений древних времен. Мощность осадочного слоя колеблется в широких пределах — от полного отсутствия в некоторых районах суши до 20-25 км в глубоких впадинах.
Рис. 7. Классификация горных пород по происхождению
«Гранитный» слой состоит из метаморфических и магматических пород, близких по своим свойствам к граниту. Наиболее распространены здесь гнейсы, граниты, кристаллические сланцы и др. Встречается гранитный слой не везде, но на континентах, где он хорошо выражен, его максимальная мощность может достигать нескольких десятков километров.
«Базальтовый» слой образован горными породами, близкими к базальтам. Это метаморфизованные магматические породы, более плотные по сравнению с породами «гранитного» слоя.
Мощность и вертикальная структура земной коры различны. Выделяют несколько типов земной коры (рис. 8). Согласно наиболее простой классификации различают океаническую и материковую земную кору.
Континентальная и океаническая кора различны по толщине. Так, максимальная толщина земной коры наблюдается под горными системами. Она составляет около 70 км. Под равнинами мощность земной коры составляет 30-40 км, а под океанами она наиболее тонкая — всего 5-10 км.
Рис. 8. Типы земной коры: 1 — вода; 2- осадочный слой; 3 — переслаивание осадочных пород и базальтов; 4 — базальты и кристаллические ультраосновные породы; 5 — гранитно-метаморфический слой; 6 — гранулитово-базитовый слой; 7 — нормальная мантия; 8 — разуплотненная мантия
Различие континентальной и океанической земной коры по составу пород проявляется в том, что гранитный слой в океанической коре отсутствует. Да и базальтовый слой океанической коры весьма своеобразен. По составу пород он отличен от аналогичного слоя континентальной коры.
Граница суши и океана (нулевая отметка) не фиксирует перехода континентальной земной коры в океаническую. Замещение континентальной коры океанической происходит в океане примерно на глубине 2450 м.
Рис. 9. Строение материковой и океанической земной коры
Выделяют и переходные типы земной коры — субокеаническую и субконтинентальную.
Субокеаническая кора расположена вдоль континентальных склонов и подножий, может встречаться в окраинных и средиземных морях. Она представляет собой континентальную кору мощностью до 15-20 км.
Субконтинентальная кора расположена, например, на вулканических островных дугах.
По материалам сейсмического зондирования - скорости прохождения сейсмических волн — мы получаем данные о глубинном строении земной коры. Так, Кольская сверхглубокая скважина, впервые позволившая увидеть образцы пород с глубины более 12 км, принесла много неожиданного. Предполагалось, что на глубине 7 км должен начаться «базальтовый» слой. В действительности же он обнаружен не был, а среди горных пород преобладали гнейсы.
Изменение температуры земной коры с глубиной. Приповерхностный слой земной коры имеет температуру, определяемую солнечным теплом. Это гелиометрический слой (от греч. гелио — Солнце), испытывающий сезонные колебания температуры. Средняя его мощность — около 30 м.
Ниже расположен еще более тонкий слой, характерной чертой которого является постоянная температура, соответствующая среднегодовой температуре места наблюдений. Глубина этого слоя увеличивается в условиях континентального климата.
Еще глубже в земной коре выделяется геотермический слой, температура которого определяется внутренним теплом Земли и с глубиной возрастает.
Увеличение температуры происходит главным образом за счет распада радиоактивных элементов, входящих в состав горных пород, прежде всего радия и урана.
Величину нарастания температуры горных пород с глубиной называют геотермическим градиентом. Он колеблется в довольно широких пределах — от 0,1 до 0,01 °С/м — и зависит от состава горных пород, условий их залегания и ряда других факторов. Под океанами температура с глубиной нарастает быстрее, чем на континентах. В среднем с каждыми 100 м глубины становится теплее на 3 °С.
Величина, обратная геотермическому градиенту, называется геотермической ступенью. Она измеряется в м/°С.
Тепло земной коры — важный энергетический источник.
Часть земной коры, простирающаяся ло глубин, доступных для геологического изучения, образует недра Земли. Недра Земли требуют особой охраны и разумного использования.
Земля – третья от Солнца планета. Крупнейшая планета земной группы по плотности, диаметру, массе. Из всех известных планет только на Земле имеется кислородсодержащая атмосфера, большое количество воды, пребывающей в жидком агрегатном состоянии. Единственная известная человеку планета, на которой есть жизнь.
Краткая характеристика
Земля является колыбелью человечества, об этой планете известно многое, но все равно, все её тайны на современном уровне научного развития мы не можем разгадать. Наша планета является достаточно маленькой в масштабах Вселенной, масса 5,9726*10 24 кг, имеет форму не идеального шара, её средний радиус составляет 6371 км, экваториальный радиус — 6378,1 км, полярный радиус – 6356,8 км. Длина окружности большого круга на экваторе составляет 40 075,017 км, а на меридиане 40 007,86 км. Объем Земли — 10,8 * 10 11 км 3 .
Центром вращения Земли является Солнце. Движение нашей планеты происходит в пределах эклиптики. Вращается по орбите, которая образовалась в начале формирования солнечной системы. Форма орбиты представляется в виде неидеального круга, расстояние от солнца в январе на 2,5 млн. км ближе, чем в июне, считается средним расстоянием от Солнца 149,5 млн. км (астрономическая единица).
Земля вращается с запада на восток, но ось вращения и экватор наклонены по отношению к эклиптики. Ось Земли не вертикальна, наклонена под углом 66 0 31’ по отношению к плоскости эклиптике. Экватор наклонен на 23 0 по отношению к оси вращения Земли. Ось вращения Земли не постоянно изменяется из-за прецессии, на это изменение влияет сила притяжение Солнца и Луны, ось описывает конус вокруг своего нейтрального положения, период прецессии составляет 26 тыс. лет. Но помимо этого ось испытывает еще колебания, называемые нутацией, так как нельзя говорить, что только Земля вращается вокруг солнца, потому что происходит вращение системы Земля – Луна, они связаны друг с другом в виде гантели, центр тяжести которой, называемый барицентром, расположен внутри Земли на расстоянии от поверхности около 1700 км. Поэтому из-за нутации, колебания, наложенные на кривую прецессии, составляют 18,6 тыс. лет, т.е. угол наклона земной оси относительно постоянен в течение длительного времени, однако претерпевает незначительные изменения с периодичностью 18,6 тыс. лет. Время вращения Земли и всей солнечной систему вокруг центра нашей галактики – Млечного пути, составляет 230-240 млн. лет (галактический год).
Средняя плотность планеты 5,5 г/см 3 , на поверхности средняя плотность около 2,2-2,5 г/см 3 , плотность внутри Земли велика, её рост происходит скачкообразно, расчет производится по периоду свободных колебаний, моменту инерции, моменту импульса.
Большую часть поверхности (70,8%) занимает Мировой океан, все остальное континенты и острова.
Ускорение свободного падения, на уровне океана на широте 45 0: 9, 81 м/с 2 .
Земля является планетой земной группы. Планеты земной группы характеризуются высокой плотностью и состоят преимущественно из силикатов и металлического железа.
Луна единственный естественный спутник Земли, но на орбите так же присутствует огромное количество искуственных спутников.
Образование планеты
Земля сформировалась путем аккреции планетезимали, около 4,6 млрд. лет назад. Планетезимали — частицы, которые слипались в газопылевом облаке. Процесс слипания частиц – аккреция. Процесс стягивания этих частицы происходило очень быстро, для жизни нашей Вселенной, несколько миллионов лет считается мгновением. Спустя 17-20 млн. лет от начала образования, Земля набрала массу современного Марса. Спустя 100 млн. лет Земля набрала 97% своей современной массы.
Первоначально Земля была расплавлена и раскалена из-за сильного вулканизма и частых столкновений с другими небесными телами. Постепенно внешний слой планеты охлаждался и превратился в Земную кору, какую мы сейчас можем наблюдать.
Считается, что Луна образовалась в связи с ударом о поверхность Земли небесного тела, масса которого была около 10% земной массы, в результате этого часть вещества была выброшена на околоземную орбиту. Вскоре из этого материала образовалась Луна, на расстоянии 60 тыс. км. В результате удара Земля получила большой импульс, что привело к периоду обращения вокруг своей оси за 5 часов, а так же появился заметный наклон оси вращения.
Дегазация и вулканическая активность создала первую атмосферу на Земле. Предполагается, что вода, т.е. лёд и водяной пар был занесен с помощью комет, сталкивающихся с Землей.
На протяжении сотен миллионов лет поверхность планеты постоянно изменялась, континенты формировались и распадались. Они двигались по поверхности, объединяясь и формируя континент. Этот процесс происходил циклично. Примерно 750 млн. лет назад, суперконтинент Родиния, ранний из известных, начал распадаться. Позднее, с 600 до 540 миллионов лет назад, континенты сформировали Паннотию и, наконец, Пангею, которая распалась 180 млн. лет назад.
Мы не имеем точного представления о возрасте и образовании Земли, все эти данные являются косвенными.
Первая фотография, сделанная Эксплорер-6.
Наблюдение
Форма и внутреннее строение Земли
Планета Земля имеет 3 разные оси: по экватору, полярный и экваториальные радиусы, структурно является кардиоидальным эллипсоид, было вычислено, что полярные области чуть-чуть приподняты по отношению к другим областям и напоминают форму сердца, северное полушарие приподнято на 30 метров относительно южного полушария. Наблюдается полярная ассиметрия структуры, но тем не менее мы считаем, что Земля имеет форму сфероида. Благодаря изучению со спутников было выявлено, что Земля имеет на своей поверхности впадины и была представлена картина Земли в виде груши, то есть она является трехосным эллипсоидом вращения. Отличие геоида от трехосного эллипсоида не более 100 м, это вызвано неравномерным распределением масс как на поверхности Земли (океаны и континенты), так и внутри неё. В каждой точки поверхности геоида сила тяжести направлена к ней перпендикулярно, является эквипотенциальной поверхностью.
Основным методом изучения строения Земли является сейсмологический метод. Метод основан на изучении изменения скоростей сейсмических волн от плотности вещества внутри Земли.
Земля имеет слоистую внутреннее строение. Она состоит из твердых селикатных оболочек (коры и вязкой мантии), и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая, а внутренняя – твердая. Строение планеты схоже с персиком:
- тонкая корочка – земная кора, средняя мощность 45 км (от 5 до 70 км), наибольшая толщина под крупными горами;
- слой верхней мантии (600 км), содержит слой, отличающийся по физическим характеристикам (уменьшение скорости сейсмических волн), в котором вещество либо нагрето, либо чуть-чуть расплавлено — слой называемый астеносфера (50-60 км под океанами и 100-120 км под материками).
Часть Земли, которая находится вместе с земной корой и верхней частью мантии, до слоя астеносферы, называется Литосфера.
- Граница между верхней и нижней мантией (глубина 660 км) граница с каждым годом становится все более четкой и резкой, толщина 2 км, на ней меняется скорость волн и состав вещества.
- Нижняя мантия доходит до глубины 2700 — 2900 км, благодаря ученым России установлено, что возможно существование еще одной границы в нижней мантии, т.е. существование средней мантии.
- Внешнее ядро – жидкое вещество (глубина 4100 км), которое не пропускает поперечные волны, не обязательно, что эта часть имеет вид некой жидкости, просто это вещество обладает характеристиками жидкого объекта.
- Внутреннее ядро – твердое вещество, железо с примесями никеля (Fe: 85,5%; Ni: 5,20%), глубина 5150 – 6371 км.
Все данные получены косвенно, так как бурение скважин на такую глубину не производилось, но они теоретически доказаны.
Сила тяжести в любой точки земли зависит от ньютоновского тяготения, но важно размещение плотностных неоднородностей, которое и объясняет непостоянство силы тяжести. Присутствует эффект изостазии (уравновешивания), чем выше гора тем больше корень горы. Ярким примером эффекта изостазии является айсберг. Парадокс на Северном Кавказе, нет уравновешивание, почему это происходит до сих пор не известно.
Атмосфера Земли
Атмосфера – газовая оболочка окружающая Землю. Условно она граничит с межпланетным пространством на расстоянии 1300 км. Официально считается, что граница атмосферы определяется на высоте 118 км, то есть выше этого расстояния аэронавтика становится полностью невозможной.
Масса воздуха (5,1 — 5,3)*10 18 кг. Плотность воздуха у поверхности моря составляет 1,2 кг/м 3 .
Возникновение атмосферы обуславливается двумя факторами:
- Испарение вещества космических тел при падении их на Землю.
- Дегазация земной мантии – выделение газа при вулканических извержениях.
С возникновением океанов и появлением биосферы атмосфера начала меняться за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.
Строение атмосферы:
- Планетарный пограничный слой – самый нижний слой газовой оболочки планеты, свойства и характеристики которого в значительной части определяются взаимодействием с типом поверхности планеты (жидкая, твердая). Толщина слоя 1-2 км.
- Тропосфера – нижний слой атмосферы, наиболее изученный, в разных широтах имеет разные значения толщины: в полярных областях 8-10 км, умеренные широты 10-12 км, на экваторе 16-18 км.
- Тропопауза – переходный слой между тропосферой и стратосферой.
- Стратосфера – слой атмосферы, находящийся на высоте от 11 км до 50 км. Незначительное изменение температуры в начальном слое с последующим повышением в слое 25 – 45 км от -56 до 0 0 С.
- Стратопауза – пограничный слой между стратосферой и мезосферой. В слое стратопаузы температура держится на уровне 0 0 С.
- Мезосфера – слой начинается на высоте 50 км с толщиной около 30-40 км. Температура понижается на 0,25-0,3 0 С с увеличением высоты на 100 м.
- Мезопауза – переходный слой между мезосферой и термосферой. Температура в этом слое колеблется на уровне — 90 0 С.
- Термосфера – верхняя точка атмосферы высота около 800 км. Рост температуры происходит до высот 200 – 300 км, где достигается значения порядка 1500 К, затем с повышением высоты колеблется в этом пределе. Область ионосферы, место где происходит ионизация воздуха («полярное сияние») лежит внутри термосферы. Толщина слоя зависит от уровня активности Солнца.
Существует предельная линия, которая отделяет атмосферу Земли и космическое пространство, имеет название – Линия Кармана. Высота 100 км над уровнем моря.
Гидросфера
Общий объем воды на планете – около 1390 млн. км 3 , не удивительно, что 72% общей площади Земли занято океанами. Океаны очень важная часть геологической деятельности. Масса же гидросферы примерно 1,46*10 21 кг – это почти в 300 раз больше массы атмосферы, но совсем малая доля от массы всей планеты.
Гидросфера делится на Мировой океан, подземные воды и поверхностные воды.
Самая глубокая точка в Мировом океане (Марианская впадина) – 10 994 метра, средняя глубина океана составляет 3800 м.
Поверхностные континентальные воды занимают лишь малую долю в общей массе гидросферы, но тем не менее играют важнейшую роль в жизни наземной биосферы, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Сверх того эта часть гидросферы находится в постоянном взаимодействии с атмосферой и земной корой.
Вода, находящаяся в твердом состоянии, называют криосферой.
Водная составляющая поверхности планеты определяет климат.
Земля представляется в виде магнита, апроксимируется диполем (северный и южный полис). На северном полюсе силовые линии входят в внутрь, а на южном выходят. На самом деле на северном полюсе (географическом) должен быть южный полюс, а на южном (географическом) должен быть северный, но было условленно наоборот. Ось вращения Земли и географическая ось не совпадают, разница по центру расхождения около 420-430 км.
Магнитные полюса Земли не находятся на одном месте, происходит постоянное смещение. На экваторе магнитное поле Земли имеет индукцию 3,05·10 -5 Tл и магнитный момент 7,91·10 15 Tл·м 3 . Напряженность магнитного поля не большое, например, у магнита на двери шкафа в 30 раз больше.
По остаточной намагниченности было определенно, что магнитное поле меняло свой знак очень много раз, несколько тысяч.
Магнитное поле образует магнитосферу, которая задерживает вредное излучение Солнца.
Происхождение магнитного поля для нас остается загадкой, существует только гипотезы, они заключается в том, что наша Земля – это магнитное гидродинамо. Например, на Меркурии нет магнитного поля.
Время, когда появилось магнитное поле тоже остается проблемой, известно, что оно было 3,5 млрд. лет назад. Но совсем недавно появились данные, что в минералах циркона, найденных в Австралии, возраст которых 4,3 млрд. лет осталась остаточная намагниченность, что остается загадкой.
Самое глубокое место на Земле было открыто в 1875 году – Марианская впадина. Самая глубокая точка 10 994.
Самая высокая точка – Эверест, Джомолунгма – 8848 метров.
На Кольском полуострове, в 10 км к западу от города Заполярный, пробурена самая глубокая скважина в мире. Её глубина составляет 12 262 метра.
Есть ли на нашей планете точка где, мы будем весить меньше, чем комар? Да, есть, центр нашей планеты, сила гравитационного притяжения там равна 0, тем самым, вес человека в центре нашей планеты меньше, чем вес любого насекомого на поверхности Земли.
Одно из самых красивых явлений, наблюдаемое не вооруженным взглядом — полярное сияние – свечение верхних слоев атмосферы планеты, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.
Антарктида хранит в себе 2/3 запасов пресной воды.
Если все ледники растают, уровень воды поднимется примерно на 900 метров.
Каждый день на нас падает сотни тысяч тонн космической пыли, но почти все сгорает в атмосфере.
Наша планета – Земля – имеет множество имен: голубая планета, Терра (лат.), третья планета, Earth (анг.). Она вращается вокруг Солнца по круговой орбите, радиусом около 1 астрономической единицы (150 млн. км). Период обращения по орбите происходит со скоростью 29,8 км/с и длится 1 год (365 суток) Ее возраст, сравним с возрастом всей солнечной системы, и насчитывает 4,5 миллиарда лет. Современная наука полагает, что Земля образовалась из пыли и газа, который остался, от формирования Солнца. Из того, что элементы с высокой плотностью находятся на больших глубинах, а легкие вещества (силикаты различных металлов) остались на поверхности, следует закономерный вывод –Земля, в начале своего формирования, находилась в расплавленном состоянии. Сейчас, температура ядра планеты, находится в пределах 6200 °С. После спада высоких температур, она начала твердеть. Огромные площади Земли, до сих пор покрыты водой, без которой возникновение жизни, было бы невозможно.
Основное ядро Земли, делится на внутреннее твердое, радиусом 1300 км и внешнее жидкое (2200 км). Температура в центре ядра доходит до 5000 °С. Мантия простирается на глубине 2900 км и составляет 83% объема Земли и 67% общей массы. Она имеет каменистый вид и состоит из 2ух частей: внешней и внутренней. Литосфера – внешняя часть мантии протяженность около 100 км. Земная кора – верхняя часть литосферы неравномерной толщины: около 50 км на континентах и около 10 км под океанами. Литосфера состоит больших плит, размеры которых достигают целых континентов. Движение этих плит, под действием конвективных потоков, геологи назвали «движение тектонических плит».
Магнитное поле
По сути, Земля – это генератор постоянного тока. Магнитное поле Земли возникает за счет взаимодействия вращения вокруг собственной оси, с жидким ядром внутри планеты. Оно формирует магнитную оболочку Земли — «магнитосферу». Магнитные бури – это резкие изменения магнитного поля Земля. Они вызываются потоками частичек ионизированного газа, которые двигаются от Солнца (солнечный ветер), после вспышек на нем. Частицы, сталкиваясь с атомами земной атмосферы, образуют одно из красивейших природных явлений – полярные сияния. Особое свечение, обычно происходит около Северных и Южных полюсов, поэтому его еще называют Северным сиянием. Анализ структуры древних каменистых образований показал, что раз в 100 000 лет происходит инверсия (смена) Северного и Южного полюсов. Как именно происходит этот процесс, ученые пока точно сказать не могут, но бьются над ответом и на этот вопрос.
Ранее, в состав атмосферы нашей планеты входили метан с двуокисью водяного пара и углекислого газа, водород и аммониак. В дальнейшем, большая часть элементов ушла в пространство. Их заменили водяной пар и углеродный ангидрит. Атмосферу удерживает сила земной гравитации. Она имеет несколько слоев.
Тропосфера – нижний и самый плотный слой земной атмосферы, в котором температура падает с высотой на 6 °С на каждый километр. Ее высота доходит до 12 км от поверхности Земли.
Стратосфера – часть атмосферы, расположенная на расстоянии от 12 до 50 км, между тропосферой и мезосферой. В ней содержится много озона, а температура незначительно растет с высотой. Озон поглощает ультрафиолетовую радиацию, исходящую от Солнца, тем самым предохраняя живые организмы от излучения.
Мезосфера – слой атмосферы, лежащий под термосферой, на высоте от 50 до 85 км. Характеризуется низкой температурой до -90 °С, которая падает с высотой.
Термосфера – слой атмосферы, расположенный на высоте от 85 до 800 км, между мезосферой и экзосферой. Характеризуется температурой до 1500 °С, падающей с высотой.
Экзосфера – внешний и последний слой атмосферы, является самым разряженным и переходит в межпланетное пространство. Характеризуется высотой более 800 км.
Жизнь на Земле
Средняя температура на Земле колеблется около 12 °С. Максимальная в западной сахаре достигает +70 °С, минимальная в Антарктиде доходит до –85 °С. Водная оболочка Земли – гидросфера – занимает 71% , 2/3 или 361 млн. км2, поверхности Земли. В Земных океанах находится 97% всех водных запасов. Часть находиться в виде снега и льда, а часть присутствует в атмосфере. Глубина мирового океана в Марианской впадине, составляет 11 тыс. м, а средняя глубина около 3,9 тыс. м. Как на континентах, так и в океанах, присутствуют очень разнообразные и удивительные формы жизни. Ученые всех времен бились над вопросом: откуда же произошла жизнь на Земле? Естественно, что однозначного и точного ответа на этот вопрос просто не существует. Могут быть лишь догадки и предположения.
Одна из версий, которая считается наиболее достоверной и подходит под многочисленные критерии, объединяя разнообразные мнения, заключается в химических реакциях газов. Якобы, Благоприятные условия для формирования жизни, появились благодаря электрическим и магнитным бурям, вызывавшими эти реакции газов, которые находились в уже существующей тогда атмосфере. Продукты таких химических реакций, содержали самые элементарные частицы, которые входили в состав протеинов (аминокислоты). Эти вещества, попали в океаны и продолжили свои реакции уже там. И только через многие миллионы лет, развились первые простейшие, примитивные клетки, способные к воспроизводству или делению. Отсюда и объяснения, что жизнь на Земле произошла из воды. Растительные клетки, синтезировали разные молекулы и питались за счет углекислого ангидрида. Этот процесс, растения делают и сейчас, он называется фотосинтез. В результате фотосинтеза, в нашей атмосфере накапливался кислород, который изменил ее состав и свойства. В результате эволюции, разнообразие живых существ на планете росло, но для поддержания их жизни, был необходим кислород. Так что, без прочного щита нашей планеты – стратосферы, защищающего все живое от радиоактивного солнечного излучения, и кислорода – вырабатываемого растениями, жизни на земле, могло бы и не быть.
Характеристики Земли
Масса: 5,98*1024кг
Диаметр на экваторе: 12 742 км
Наклон оси: 23,5°
Плотность: 5,52 г/см3
Температура поверхности: от –85 °С до +70 °С
Длительность звёздных суток: 23 часа, 56 минут, 4 секунды
Расстояние от Солнца (среднее): 1 а. е. (149,6 млн. км)
Скорость движения по орбите: 29,7 км/с
Период обращения по орбите (год): 365,25 дней
Эксцентриситет орбиты: e = 0,017
Наклон орбиты к эклиптике: i = 7,25° (к солнечному экватору)
Ускорение свободного падения: g = 9,8 м/с2
Спутники: Луна
Планета Земля относится к планетом земной группы, это говорит о том, что поверхность Земли твердая и строение и состав Земли во многом похоже на другие планеты земной группы. Земля является самой крупной планетой земной группы. У Земли самый большой размер, масса, сила гравитации и магнитного поля. Поверхность планеты Земля еще очень (по астрономическим меркам) молода. 71% Поверхности планеты занимает водная оболочка и это делает планету уникальной, на других планетах вода на поверхности не могла бы находиться в жидком состоянии из-за неподходящих температур планет. Способность океанов сохранять тепло воды, позволяет координировать климат, перенося это тепло в другие места при помощи течения (наиболее известное теплое течение – Гольфстрим в Атлантическом океане).
Строение и состав похож на многие другие планеты, но все же есть весомые отличия. В составе земли можно найти все элементы таблицы Менделеева. Строение Земли всем известно с малых лет: металлическое ядро, большой слой мантии и, конечно же, земная кора с большим разнообразием рельефа и внутреннего состава.
Состав Земли.
Изучая массу Земли ученые пришли к выводу, что планета состоит на 32% из железа, 30% кислорода, 15% кремния, 14% магния, 3% серы, 2% никеля, 1,5% земли состоит из кальция и на 1,4% из алюминия, а на остальные элементы приходится 1,1%.
Строение Земли.
Земля, как и все планеты земной группы имеет слоистое строение. В центре планеты расположено ядро из расплавленного железа. Внутренняя часть ядра состоит из твердого железа. Все ядро планеты окружено вязкой магмой (более твердой, чем под поверхностью планеты) В состав ядра так же входит расплавленный никель и другие химические элементы.
Мантия планеты – вязкая оболочка на которую приходится 68% массы планеты и около 82% от общего объема планеты. Мантия состоит из силикатов железа, кальция, магния и многих других. Расстояние от поверхности Земли до ядра более 2800 км. и все это пространство занимает мантия. Обычно мантию разделяют на две основные части: верхнею и нижнюю. Выше отметки 660 км. до земной коры расположена верхняя мантия. Известно, что она, со времен формирования Земли и до наших дней, потерпела значительные изменения в своем составе, так же известно, что именно верхняя мантия породила земную кору. Нижняя мантия расположена, соответственно, ниже границы 660 км. до ядра планеты. Нижняя мантия была мало изучена из-за трудной доступности, но у ученых есть все основания полагать, что нижняя мантия не потерпела серьезных изменений в своем составе за все время существования планеты.
Земная кора – самая верхняя, твердая оболочка планеты. Толщина земной коры сохраняется в пределах от 6 км. на дне океанов и до 50 км. на континентах. Земную кору, так же как и мантию, разделяют на 2 части: океаническая земная кора и континентальная земная кора. Океаническая земная кора состоит, в основном, из различных пород и осадочного чехла. Континентальная земная кора состоит из трех слоев: осадочный чехол, гранитный и базальтовый.
За время жизни планеты состав и строение Земли терпели значительные изменения. Рельеф планеты постоянно меняется, тектонические плиты то сдвигаются, образуя на месте своего стыка большие горные рельефы, то раздвигаются, создавая между собой моря и океаны. Движение тектонических плит происходит из-за изменения температур мантии под ними и под различными химическими воздействиями. Состав планеты тоже подвергался различным внешним воздействиям, что привело в его изменению.
В один момент, Земля достигла того состояния, чтобы на ней могла появиться жизнь, что и произошло. длилась очень долгое время. За эти миллиарды лет она смогла из одноклеточного организма перерасти или мутировать в многоклеточные и сложные организмы, каким и является человек.
