Земля

Земля — це третя від Сонця планета Сонячної системи, єдина планета, на якій відоме життя, домівка людства.

Планетарні характеристики

Земля обертається навколо зірки по еліптичній орбіті (дуже близької до кругової) із середньою швидкістю 29765 м/с на середній відстані 149.6 млн. км за період рівний 365.24 доби. Земля має супутник — Місяць, що обертається навколо Землі на середній відстані 384400 км. Нахил земної осі до площини екліптики складає 66033`22``. Період обертання планети навколо своєї осі 23 год 56 хв 4.1 сек. Обертання навколо своєї осі викликає зміну дня і ночі, а нахил осі і обертання навколо Сонця — зміну пір року.

Припливи

Анімація повного добового ходу Сонця

Полярний день

Схід Сонця на МКС

Форма Землі — геоїд, приблизно — еліпсоїд, сфероїд. Середній радіус Землі складає 6371.032 км, екваторіальний — 6378.16 км, полярний — 6356.777 км. Площа поверхні земної кулі 510 млн. км?, об'єм — 1.083 * 1012 км?, середня густина 5518 кг/м?. Маса Землі складає 5976 * 1021 кг. Земля має магнітне і тісно зв'язане з ним електричне поля. Гравітаційне поле Землі зумовлює її сферичну форму й існування атмосфери.

Відхилення геоїда(EGM96) від фігури Землі (еліпсоїда WGS84), що ідеалізується. Видно, що поверхня Світового океану насправді не усюди гладка, наприклад, на півночі Індійського океану - знижена на ~100 метрів, а на заході Тихого - піднята на ~80 метрів.

За сучасними космогонічними уявленнями Земля утворилася приблизно 4.7 млрд. років тому з розсіяної в протосонячній системі газової речовини. В результаті диференціації речовини Землі, під дією свого гравітаційного поля, в умовах розігріву земних надр виникли і розвилися різні за хімічним складом, агрегатним станом і фізичними властивостями оболонки — геосфери: ядро (у центрі), мантія, земна кора, гідросфера, атмосфера, магнітосфера. У складі Землі переважає залізо (34.6 %), кисень (29.5 %), кремній (15.2 %), магній (12.7 %). Земна кора, мантія і внутрішня частина ядра тверді (зовнішня частина ядра вважається рідкою). Від поверхні Землі до центру зростають тиск, густина й температура. Тиск у центрі планети 3.6 * 1011 Па, густина приблизно 12.5 * 10? кг/м?, температура в діапазоні від 5000 до 6000 0С. Основні типи земної кори — материковий і океанічний, у перехідній зоні від материка до океану розвинута кора проміжної будови.

Місяць - відносно великий планетоподобный супутник з діаметром, рівним чверті земного. Це найбільший, по відношенню до розмірів своєї планети, супутник сонячної системи. По назві земного місяця, природні супутники інших планет також називають "місяцями".

Океан і суходіл

Велика частина Землі зайнята Світовим океаном (361.1 млн. км?; 70.8 %), суходіл складає 149.1 млн.км3 (29.2 %), і утворює шість материків (Євразію, Африку, Північну Америку, Південну Америку, Антарктиду і Австралію) і острови. Він підіймається над рівнем світового океану в середньому на 875 м (найбільша висота 8848 м — гора Джомолунгма), гори займають понад 1/3 поверхні суходолу. Пустелі покривають приблизно 20 % поверхні суходолу, ліси — близько 30 %, льодовики — понад 10 %. Середня глибина світового океану близько 3800 м (найбільша глибина 11020 м — Маріанський жолоб (западина) у Тихому океані). Обсяг води на планеті складає 1370 млн. км?, середня солоність 35 г/л.

Геологічна будова

Внутрішнє ядро, за припущенням, має діаметр 2600 км і складається з чистого заліза чи нікелю, зовнішнє ядро товщиною 2250 км із розплавленого заліза або нікелю, мантія близько 2900 км товщиною складається переважно з твердих гірських порід, відділена від земної кори поверхнею Мохоровичича. Кора і самий верхній шар мантії утворюють 12 основних рухомих плато, деякі з них несуть континенти. Плато постійно повільно рухаються, цей рух називається тектонічним дрейфом.

Внутрішня будова і склад «твердої» Землі. 3емля складається з трьох основних геосфер: земної кори, мантії і ядра, яке, в свою чергу, поділяється на ряд шарів. Речовина цих геосфер різна за фіз. властивостями, станом і мінералогіч. складом. У залежності від величини швидкостей сейсміч. хвиль і характеру їх зміни з глибиною «тверду» Землю ділять на вісім сейсміч. шарів: А, В, С, D', D", Е, F і G. Крім того, в Землі виділяють особливо міцний шар літосферу і наступний, розм'якшений шар — астеносферу. Шар А, або земна кора, має змінну товщину (в континентальній області 33 км, в океанічній 6 км, в сер. 18 км).

Будова Землі

Під горами кора потовщується, в рифтових долинах серединно-океанічних хребтів майже зникає. На нижній межі земної кори, — поверхні Мохоровичича, — швидкості сейсмічних хвиль зростають стрибкоподібно, що пов'язано переважно зі зміною речовинного складу з глибиною, переходом від гранітів і базальтів до ультраосновних гірських порід верхньої мантії. Шари В, С, D', D" входять в мантію. Шари Е, F і G утворюють ядро Землі радіусом 3486 км. На межі з ядром (поверхні Гутенберґа) швидкість подовжніх хвиль різко зменшується на 30 %, а поперечні хвилі зникають, що вказує на те, що зовнішнє ядро (шар Е, що тягнеться до глибини 4980 км) рідке?. Нижче перехідного шару F (4980-5120 км) знаходиться тверде внутрішнє ядро (шар G), в якому знову розповсюджуються поперечні хвилі.

У твердій земній корі переважають такі хімічні елементи: кисень (47,0 %), кремній (29,0 %), алюміній (8,05 %), залізо (4,65 %), кальцій (2,96 %), натрій (2,5 %), магній (1,87 %), калій (2,5 %), титан (0,45 %), які в сумі складають 98,98 %. Найбільш рідкісні елементи: Ро (бл. 2х10-14), Ra (2х10-10 %), Re (7х10-8 %), Au (4,3х10-7%), Bi (9х10-7%) тощо.

У результаті магматичних, метаморфічних, тектонічних процесів і процесів осадоутворення земна кора різко диференційована, в ній протікають складні процеси концентрації і розсіяння хімічних елементів, що приводять до утворення різних типів порід.

Вважають, що верхня мантія за складом близька до ультраосновних порід, в яких переважає О (42,5 %), Mg (25,9 %), Si (19,0 %) і Fe (9,85 %). У мінеральному відношенні тут панує олівін, менше піроксенів. Нижню мантію вважають аналогом кам'яних метеоритів (хондритів). Ядро 3емлі за складом аналогічне залізним метеоритам і містить бл. 80 % Fe, 9 % Ni, 0,6 % Co. На основі метеоритної моделі розрахований середній склад З., в якому переважає Fe (35 %), О (30 %), Si (15 %) і Mg (13 %).

Температура є однією з найважливіших характеристик земних надр, що дозволяють пояснити стан речовини в різних шарах і побудувати загальну картину глобальних процесів. За вимірюваннями в свердловинах температура на перших кілометрах наростає з глибиною з градієнтом 20 оС/км. На глибині 100 км, де знаходяться первинні вогнища вулканів, середня температура трохи нижча за температуру плавлення гірських порід і дорівнює 1100оС. При цьому під океанами на глибині 100—200 км температура вища, ніж під континентами, на 100—200 оС. Стрибок густини речовини в шарі С на глибинв 420 км відповідає тиску 1,4х1010 Па і ототожнюється з фазовим переходом в олівіні, який відбувається при температурі бл. 1600 оС. На межі з ядром при тискові 1,4х1011 Па і т-рі порядку 4000 оС силікати знаходяться в твердому стані, а залізо в рідкому. У перехідному шарі F, де залізо затвердіває, температура може бути 5000 оС, в центрі 3. — 5000-6000 оС, тобто, адекватна темппературі поверхні Сонця.

Атмосфера Землі

Атмосфера Землі, загальна маса якої 5.15 * 10·15 т, складається з повітря — суміші в основному азоту (78.08 %) і кисню (20.95 %), 0,93 % аргону, 0,03 % вуглекислого газу, інше — це водяна пара, а також інертні та інші гази. Максимальна температура поверхні суходолу 57-580 С (у тропічних пустелях Африки і Північної Америки), мінімальна — біля ?900 С (у центральних районах Антарктиди).

Атмосфера Землі захищає все живе на від згубного впливу космічного випромінювання.

Хімічний склад атмосфери Землі: 78,1 відсотка — азот, 20 — кисень, 0,9 — аргон, решта — вуглекислий газ, водяна пара, водень, гелій, неон.

Атмосфера Землі включає:

тропосферу (до 15 км)

стратосферу (15—100 км)

іоносферу (100 — 500 км).

Між тропосферою і стратосферою розміщується перехідний шар — тропопауза. У глибинах стратосфери під впливом сонячного світла створюється озоновий екран, який захищає живі організми від космічного випромінювання. Вище — мезо-, термо- й екзосфери. Значного впливу науково-технічного прогресу зазнає атмосфера Землі. Близько 300 млн. автомобілів щорічно викидають в атмосферу 400 млн. т оксидів вуглецю, понад 100 млн. т вуглеводів, сотні тисяч тонн свинцю. Найпотужніші виробники викидів в атмосферу: ТЕС, металургійна, хімічна, нафтохімічна, целюлозна та інші галузі промисловості, автотранспорт.

Систематичне вдихання забрудненого повітря помітно погіршує здоров'я людей. Газоподібні і пилові домішки можуть надавати повітрю неприємного запаху, подразнювати слизові оболонки очей, верхніх дихальних шляхів і тим самим знижувати їхні захисні функції, бути причиною хронічних бронхітів та захворювань легенів. Численні дослідження показали, що на фоні патологічних відхилень в організмі (захворювання легенів, серця, печінки, нирок та інших органів) шкідлива дія атмосферного забруднення проявляється сильніше. Важливою екологічною проблемою стало випадання кислотних дощів. Щорічно при спалюванні палива в атмосферу надходить до 15 млн. т двоокису сірки, який, сполучаючись з водою, утворює слабкий розчин сірчаної кислоти, що разом з дощем випадає на землю. Кислотні дощі негативно впливають на людей, врожай, споруди і т. ін.

Забруднення атмосферного повітря може також опосередковано впливати на здоров'я і санітарні умови життя людей.

Накопичення в атмосфері вуглекислого газу може викликати потепління клімату в результаті парникового ефекту. Суть його полягає в тому, що шар двоокису вуглекислого газу, який вільно пропускає сонячну радіацію до Землі, буде затримувати повернення у верхні шари атмосфери теплового випромінювання. У зв'язку з цим у нижніх шарах атмосфери підвищуватиметься температура, що, у свою чергу, призведе до танення льодовиків, снігів, підйому рівня океанів і морів, затоплення значної частини суші.

Магнітне поле Землі

Зовнішнє ядро Землі рідке і металеве. Метал - речовина, що проводить струм, і якби існували в рідкому ядрі постійні течії, то відповідний електричний струм створював би магнітне поле. Завдяки обертанню Землі, такі течії в ядрі існують. Земля в деякому наближенні є магнітним диполем, тобто своєрідним магнітом з двома полюсами: південним і північним.

Природа геомагнітних бурь

Історія

Утворення Землі і початковий етап її розвитку (тривалістю приблизно 1,2 млрд. років) належать до догеологічної історії. Абсолютний вік найдревніших гірських порід складає понад 3,5 млрд. років і, починаючи з цього моменту, веде відлік геологічна історія Землі, яка поділяється на два нерівних етапи: докембрій, що займає приблизно 5/6 усього геологічного літочислення (близько 3 млрд. років), і фанерозой, що охоплює останні 570 млн. років. Близько 3-3,5 млрд. років тому в результаті закономірної еволюції матерії на Землі виникло життя, почався розвиток біосфери — сукупності всіх живих організмів (так звана жива речовина Землі), яка суттєво вплинула на розвиток атмосфери, гідросфери й геосфери (принаймні в частині осадової оболонки).

Новий фактор, що справляє могутній вплив на біосферу та навіть геосферу — діяльність людства, що з'явилося на Землі після появи (в результаті еволюції) людини менш ніж 3 млн. років тому (єдності щодо датування не досягнуто й деякі дослідники вважають — 7 млн. років тому). Відповідно, у процесі розвитку біосфери виділяють утворення й подальший розвиток ноосфери.

Високий темп росту населення Землі (чисельність земного населення складала 275 млн. у 1000 році, 1,6 млрд. у 1900 році і приблизно 6,7 млрд. чол. у 2009 році) і посилення впливу людського суспільства на природне середовище висунули проблеми раціонального використання всіх природних ресурсів і охорони природи.

Майбутнє 

Художнє представлення того, як може виглядати Земля через 5-7 мільярдів років, коли Сонце збільшиться в діаметрі і стане червоним гігантом.