Земля
Земля — третья от Солнца планета Солнечной системы и единственное известное небесное тело, на котором существует жизнь. Она относится к планетам земной группы: имеет твёрдую каменную поверхность и металлическое ядро. Океаны, атмосфера, горные породы и живые организмы образуют взаимосвязанную систему, которая непрерывно меняется.[3]
Размеры и физические характеристики
Земля — крупнейшая из каменистых планет Солнечной системы: её средний диаметр составляет около 12 742 км, а длина экватора — примерно 40 075 км. По воображаемой дороге, опоясывающей планету по экватору, автомобиль со скоростью 100 км/ч ехал бы почти 17 суток без остановок.[1]
При этом Земля немного сплюснута у полюсов: её экваториальный диаметр примерно на 43 км больше полярного. Масса нашей планеты достигает 5,97 × 1024 кг, а средняя плотность — около 5,51 г/см³. По плотности Земля превосходит все остальные планеты Солнечной системы.[1][4]
Под океанами и материками расположены каменная кора, мощная мантия и металлическое ядро. Внешняя часть ядра жидкая, а внутренняя — твёрдая.[5] Движение электропроводящего вещества во внешнем ядре поддерживает магнитное поле планеты, которое отклоняет значительную часть заряженных частиц солнечного ветра.[6]
Орбита и вращение
Земля движется вокруг Солнца по слабо вытянутой эллиптической орбите. В ближайшей к Солнцу точке, перигелии, расстояние составляет около 147,1 млн километров; в наиболее удалённой, афелии, — около 152,1 млн километров. Эксцентриситет орбиты составляет около 0,0167 — её форма близка к окружности.[7]
Средняя скорость Земли на орбите — около 29,8 км/с, или 107 тысяч км/ч. За минуту планета проходит почти 1800 километров, а за полный оборот вокруг Солнца — около 940 млн километров. Движение неравномерно: в перигелии скорость возрастает примерно до 30,3 км/с, а в афелии снижается до 29,3 км/с.[1]
Оборот относительно далёких звёзд Земля совершает примерно за 365,256 суток. Аналогично различают вращение относительно звёзд и относительно Солнца: первое занимает около 23 часов 56 минут, тогда как средние солнечные сутки длятся 24 часа. Разница возникает потому, что за время вращения Земля успевает продвинуться по орбите.[1]
Наклон оси и времена года
Ось вращения Земли наклонена примерно на 23,4° к перпендикуляру к плоскости орбиты. В течение года меняются высота Солнца над горизонтом и продолжительность светового дня. Полушарие, повёрнутое к Солнцу, получает больше энергии, и в нём наступает лето; в противоположном полушарии в это время зима.[7]
Основная причина смены сезонов — наклон оси. Земля проходит перигелий в начале января, когда в Северном полушарии зима. Это помогает понять, почему одним изменением расстояния до Солнца нельзя объяснить годовой ход температуры.[7]
Внутреннее строение
В строении Земли выделяют несколько основных областей:
- Кора — тонкая внешняя оболочка. Под океанами она обычно тоньше, чем под материками.
- Мантия — мощный слой горячих горных пород между корой и ядром.
- Внешнее ядро — жидкая металлическая область, в основном состоящая из железа с примесями.
- Внутреннее ядро — твёрдая центральная часть, сохраняющая такое состояние благодаря высокому давлению.[5]
Большая часть мантии находится в твёрдом состоянии. Однако на протяжении миллионов лет её вещество способно медленно деформироваться и течь. Расплавы возникают в отдельных областях, например при определённых условиях у границ литосферных плит.[8]
Сведения о глубоких недрах получают главным образом по сейсмическим волнам. Их скорость, отражение и способность проходить через разные среды позволяют восстанавливать внутреннее строение планеты, хотя непосредственно добраться до ядра невозможно.[9]
Тектоника плит и рельеф
Кора и жёсткая верхняя часть мантии образуют литосферу, разделённую на движущиеся плиты. Их перемещения очень медленны по человеческим меркам, но за миллионы лет меняют очертания материков и океанов.[5]
В областях расхождения плит образуется новая океаническая кора. Там, где одна плита погружается под другую, вещество возвращается в мантию; при столкновениях материков возникают горные системы. С границами плит связана значительная часть землетрясений и вулканизма. Рельеф, который выглядит постоянным на протяжении одной жизни, является промежуточным результатом длительной геологической истории.[10]
Океаны и круговорот воды
Вода покрывает около 71 % поверхности Земли. Примерно 96,5 % всей земной воды находится в океанах. Остальная распределена между ледниками, подземными водами, озёрами, реками, атмосферой и другими резервуарами. Поэтому пресная вода, доступная в реках и озёрах, составляет лишь небольшую часть общего запаса.[11]
Вода постоянно переходит между этими резервуарами. Испарение переносит её в атмосферу, конденсация образует облака, а осадки возвращают воду на поверхность. Часть воды стекает в океан, часть просачивается в грунт или надолго остаётся во льдах. Океанические течения также переносят тепло и влияют на климат разных регионов.[12]
Атмосфера и климат
В сухом воздухе у поверхности преобладают азот и кислород. Водяной пар содержится в переменных количествах; его доля зависит от температуры и влажности. Поэтому состав сухого воздуха и состав реальной влажной атмосферы приводят раздельно.[13]
Температура определяется балансом между поглощённой солнечной энергией и тепловым излучением, уходящим в космос. На этот баланс влияют облака, лёд, океаны, поверхность суши и состав атмосферы. Средняя температура всей планеты является результатом усреднения множества разных условий: она не описывает погоду в отдельном месте.[14]
Парниковые газы поглощают и переизлучают часть инфракрасного излучения. Естественный парниковый эффект поддерживает поверхность более тёплой, чем она была бы без него. Увеличение концентрации этих газов вследствие деятельности человека меняет энергетический баланс и вызывает современное глобальное потепление.[15]
Магнитное поле
Основная часть магнитного поля Земли возникает благодаря движениям электропроводящего вещества во внешнем ядре. Этот механизм называют геодинамо. В окружающем пространстве поле образует магнитосферу, которая взаимодействует с солнечным ветром.[6]
Магнитосфера отклоняет значительную часть потока заряженных частиц, но обмен энергией с солнечным ветром продолжается. Его проявления включают магнитные бури и полярные сияния. Земное магнитное поле меняется со временем, а положение магнитных полюсов не совпадает с географическими полюсами вращения.[6]
Луна и приливное взаимодействие
У Земли один постоянный естественный спутник — Луна. Различие лунного притяжения в разных частях Земли вызывает приливное воздействие; свой вклад вносит и Солнце. В океанах это проявляется приливами и отливами, однако их высота и расписание сильно зависят от формы берегов, глубины и особенностей конкретного бассейна.[16]
Приливное взаимодействие постепенно меняет систему Земля — Луна: спутник удаляется, а вращение Земли в долгосрочной перспективе замедляется. Наиболее распространённая модель происхождения Луны связывает её образование с крупным столкновением на раннем этапе истории Земли. Детали события продолжают исследовать по образцам, наблюдениям и компьютерным расчётам.[17]
Возраст и развитие жизни
Возраст Земли оценивается примерно в 4,54 млрд лет. Его определяют с помощью радиометрического датирования и сопоставления земных пород с метеоритами — сохранившимся материалом ранней Солнечной системы. Образование планеты было длительным процессом накопления вещества и разделения его на оболочки.[2]
Земля остаётся единственным известным миром с жизнью. Её пригодность для организмов связана с сочетанием условий: наличием жидкой воды, источников энергии и химических элементов. Сама жизнь также меняет планету, участвуя в круговоротах веществ и влияя на состав атмосферы. Поэтому современную Землю изучают как систему взаимодействующих геологических, физических и биологических процессов.[3]
Исследование Земли
Наблюдения со спутников позволяют сопоставлять процессы в разных частях планеты: следить за облаками, температурой океана, состоянием ледников и изменениями растительности. Их объединяют с наземными измерениями, океаническими наблюдениями и анализом образцов.[18]
Для планетологии Земля служит ближайшим и наиболее подробно изученным примером каменной планеты. Сравнение с Венерой, Марсом и экзопланетами помогает выяснить, как масса, атмосфера, вода и геологическая активность влияют на развитие миров, похожих по исходному составу.[3]
См. также
Источники
- ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 Earth Fact Sheet // NASA, National Space Science Data Center.
- ↑ 2,0 2,1 Geologic Time: Age of the Earth // Геологическая служба США (USGS).
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Facts About Earth // NASA Science.
- ↑ Planetary Fact Sheet — Metric // NASA, National Space Science Data Center.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 Inside the Earth // USGS, This Dynamic Earth.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 Earth's Magnetosphere // NASA Science.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 What Causes the Seasons? // NASA Space Place.
- ↑ Are the tectonic plates floating on magma? // USGS.
- ↑ The Interior of the Earth // USGS.
- ↑ Understanding plate motions // USGS, This Dynamic Earth.
- ↑ How Much Water is There on Earth? // USGS, Water Science School.
- ↑ Oceans and Seas and the Water Cycle // USGS, Water Science School.
- ↑ Meteorology: An Educator’s Resource for Inquiry-Based Learning for Grades 5–9 // NASA.
- ↑ Climate and Earth's Energy Budget // NASA Earth Observatory.
- ↑ What is the greenhouse effect? // NASA Science.
- ↑ Tides // NASA Science.
- ↑ Moon Formation // NASA Science.
- ↑ Earth Science Missions // NASA Science.