Космос и планета земля: Книга: «Космос и планета Земля. Детская энциклопедия». Купить книгу, читать рецензии | ISBN 978-5-9567-2682-2

Как сформировалась Земля?

Ученые считают, что Земля образовалась примерно в то же время, что и Солнце и другие планеты, примерно 4,6 миллиарда лет назад, когда Солнечная система образовалась из гигантского вращающегося облака газа и пыли, известного как Солнечная туманность. Когда туманность разрушилась под действием силы собственной гравитации, она начала вращаться быстрее и сжалась в диск. Затем большая часть материала этого диска была стянута к центру, чтобы сформировать солнце.

Другие частицы внутри диска столкнулись и слиплись, образуя все более крупные тела, включая Землю. Ученые считают, что Земля изначально представляла собой безводную массу горных пород.

«Считалось, что из-за того, что эти астероидов и комет летали вокруг и сталкивались с Землей, условия на ранней Земле могли быть адскими», — ранее говорила Симона Марчи, планетолог из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо. рассказал Space.com.

Тем не менее, анализ минералов, заключенных в древних микроскопических кристаллах, позволяет предположить, что жидкая вода уже присутствовала на Земле в течение первых 500 миллионов лет ее существования, сказал Марчи.

Радиоактивные материалы в горных породах и растущее давление в недрах Земли произвели достаточно тепла, чтобы расплавить недра планеты, в результате чего некоторые химические вещества поднялись на поверхность и образовали воду, а другие превратились в газы атмосферы. Недавние данные свидетельствуют о том, что земная кора и океаны могли образоваться примерно через 200 миллионов лет после того, как планета приобрела форму.

Связанный: 10 кратеров от столкновения с Землей, которые вы должны увидеть

Часто задаваемые вопросы о Земле, на которые отвечает эксперт

Мы задали Джеку Райту, научному сотруднику ЕКА, несколько часто задаваемых вопросов о нашей планете Земля.

Джек Райт, Внутренний научный сотрудник Европейского космического агентства (ЕКА).

Что отличает Землю от других планет Солнечной системы?

Насколько нам известно, Земля — единственная планета, на которой есть жизнь, и единственная планета Солнечной системы с жидкой водой на поверхности. Земля также является единственной планетой в Солнечной системе с активной тектоникой плит, где поверхность планеты разделена на твердые плиты, которые сталкиваются и расходятся, вызывая землетрясения, горообразование и вулканизм. Участки вулканизма вдоль границ подводных плит Земли считаются потенциальной средой, в которой могла впервые возникнуть жизнь.

Что делает нашу планету уникально подходящей для жизни?

Земля находится на правильном расстоянии от Солнца, так что жидкая вода оставалась стабильной в значительных объемах на протяжении большей части жизни планеты. В нем есть нужные химические ингредиенты для жизни (например, вода и углерод), а химический цикл (например, между недрами планеты и океанами в результате вулканизма и другой геологической активности) обеспечивает химические пути для жизни, чтобы извлекать энергию для выживания.

Дополнительными факторами, позволившими развить сложную жизнь, являются насыщенная кислородом атмосфера и защита от солнечной радиации ее магнитным полем.

Какая планета находится ближе всего к Земле по расстоянию?

Новые данные показывают, что, учитывая среднее расстояние, Меркурий является ближайшей планетой к Земле; учитывая наименьшее возможное расстояние, вместо этого Венера ближе всего.

Меркурий больше всего похож на наш в Солнечной системе?

Нет. Меркурий не имеет атмосферы и имеет старую поверхность, покрытую ударными кратерами, поэтому он очень не похож на Землю. Одно сходство состоит в том, что Меркурий и Земля имеют внутренние магнитные поля. Венера и Земля очень похожи по размеру. Появляются свидетельства активного вулканизма на Венере, однако ее атмосфера в 100 раз плотнее земной и состоит в основном из углекислого газа с сернокислотными облаками. Поверхность спутника Сатурна Титана физически напоминает земную с горами, реками, озерами и морями. Разница в том, что горы Титана состоят из водяного льда, который при температуре поверхности (-180°C) прочен, как скала, а реки и моря полны углеводородов.

Сколько планет Млечного Пути могут иметь такие же условия, как Земля?

Ученые подсчитали, что каждая пятая звезда, такая как наше Солнце, имеет одну планету, похожую на Землю, вращающуюся вокруг них, которая может поддерживать жизнь. Учитывая, что в нашем Млечном Пути более 200 миллиардов звезд, в нашей галактике может существовать около 40 миллиардов планет, которые могут поддерживать жизнь.

Почему так важно сохранить нашу планету?

Наблюдение за Землей из космоса обеспечивает объективное покрытие как в пространстве, так и во времени. Один и тот же космический датчик собирает данные со всего мира, в том числе из мест, слишком удаленных или недоступных для наземного сбора данных.

А поскольку спутники наблюдения Земли остаются на месте в течение длительного периода времени, они могут выявлять изменения окружающей среды, происходящие постепенно. Оглядываясь на архивные спутниковые данные, мы видим неуклонную вырубку тропических лесов в мире, очевидное ежегодное повышение уровня моря, приближающееся к 2 мм в год, и увеличение загрязнения атмосферы.

В долгосрочной перспективе этот мониторинг окружающей среды Земли позволит надежно оценить глобальное воздействие деятельности человека и вероятные будущие масштабы изменения климата.

Научные доказательства глобального изменения климата неопровержимы. Последствия потепления климата имеют далеко идущие последствия  — , влияющие на ресурсы пресной воды, глобальное производство продуктов питания и уровень моря и вызывающие увеличение числа экстремальных погодных явлений. Чтобы бороться с изменением климата, ученым и лицам, принимающим решения, нужны надежные данные, чтобы понять, как меняется наша планета.

Уже более трех десятилетий спутники наблюдения за Землей предоставляют факты, необходимые для решения проблем нашего меняющегося мира.

Земля — единственная естественная обитаемая планета для сложной (например, человеческой) жизни в Солнечной системе. Последствия потепления климата имеют далеко идущие последствия и уже угрожают образу жизни некоторых людей и наносят ущерб более широкому биоразнообразию. Если Земля станет непригодной для жизни, нам больше некуда будет идти. Колонизация Луны и Марса не заменит сохранение Земли. Луна и Марс не могут поддерживать земное население людей и других организмов.

Внутренняя структура Земли

Ядро Земли имеет ширину около 4 400 миль (7 100 км), что немного больше половины диаметра Земли и примерно такого же размера, как Марс. Самые внешние 1400 миль (2250 км) ядра жидкие, а внутреннее ядро ​​твердое. Это твердое ядро ​​примерно в четыре пятых меньше земной Луны и имеет диаметр около 1600 миль (2600 км). Ядро отвечает за магнитное поле планеты, которое помогает отклонять вредные заряженные частицы, выпущенные солнцем.

Над ядром находится мантия Земли, протяженностью около 1800 миль (2,900 км) толщиной. Мантия не совсем жесткая, но может течь медленно. Земная кора плавает на мантии подобно тому, как кусок дерева плавает в воде. Медленное движение горных пород в мантии перемещает континенты и вызывает землетрясения, извержения вулканов и образование горных хребтов.

Связанный: Земные слои: исследование нашей планеты изнутри и снаружи

Над мантией Земля имеет два вида коры. Суша континентов состоит в основном из гранита и других светлых силикатных минералов, в то время как дно океана состоит в основном из темной, плотной вулканической породы, называемой базальтом. Средняя толщина континентальной коры составляет около 25 миль (40 км), хотя в некоторых районах она может быть тоньше или толще. Океаническая кора обычно имеет толщину всего около 8 км. Вода заполняет низкие участки базальтовой коры, образуя мировой океан.

Земля нагревается ближе к своему ядру. В нижней части континентальной коры температура достигает примерно 1800 градусов по Фаренгейту (1000 градусов по Цельсию), повышаясь примерно на 3 градуса по Фаренгейту на милю (1 градус по Цельсию на километр) ниже коры. Геологи считают, что температура внешнего ядра Земли составляет от 6700 до 7800 градусов по Фаренгейту (от 3700 до 4300 градусов по Цельсию), а температура внутреннего ядра может достигать 12 600 градусов по Фаренгейту (7000 градусов по Цельсию) — жарче, чем на поверхности Солнца.

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли создается токами, протекающими во внешнем ядре Земли. Магнитные полюса всегда находятся в движении, а магнитный Северный полюс ускоряет свое движение на север до 24 миль (40 км) в год с момента начала отслеживания в 1830-х годах. Скорее всего, через несколько десятилетий он покинет Северную Америку и достигнет Сибири.

Магнитное поле Земли меняется и другими способами. По данным НАСА, во всем мире магнитное поле ослабло на 10 процентов с 19 века.

Но эти изменения незначительны по сравнению с тем, что магнитное поле Земли делало в прошлом. Примерно несколько раз в миллион лет поле полностью переворачивается, и Северный и Южный полюса меняются местами. Как ранее сообщал Space.com, магнитному полю может потребоваться от 100 до 3000 лет, чтобы совершить переворот.

По словам Эндрю Робертса, профессора Австралийского национального университета, сила магнитного поля Земли уменьшилась примерно на 90 процентов, когда в древнем прошлом произошла инверсия поля. Падение делает планету более уязвимой для солнечных бурь и радиации, которые могут значительно повредить спутники, а также коммуникационную и электрическую инфраструктуру.

«Надеемся, что такое событие произойдет в далеком будущем, и мы сможем разработать технологии будущего, чтобы избежать огромного ущерба», — говорится в заявлении Робертса.

Когда заряженные солнечные частицы попадают в магнитное поле Земли, они сталкиваются с молекулами воздуха над магнитными полюсами, заставляя их светиться. Это явление известно как полярные сияния, северное и южное сияние.

Атмосфера Земли

Атмосфера Земли примерно на 78 процентов состоит из азота и на 21 процент из кислорода, со следовыми количествами воды, аргона, углекислого газа и других газов. Ни на одной другой планете Солнечной системы нет атмосферы, насыщенной свободным кислородом, который жизненно важен для одной из других уникальных особенностей Земли: жизни.

Воздух окружает Землю и становится тоньше по мере удаления от поверхности. Примерно в 100 милях (160 км) над Землей воздух настолько разрежен, что спутники могут проноситься через атмосферу с небольшим сопротивлением. Тем не менее, следы атмосферы можно найти на высоте 370 миль (600 км) над поверхностью планеты.

Нижний слой атмосферы известен как тропосфера, которая постоянно находится в движении и поэтому у нас есть погода. Солнечный свет нагревает поверхность планеты, заставляя теплый воздух подниматься в тропосферу. Этот воздух расширяется и охлаждается по мере уменьшения атмосферного давления, и, поскольку этот холодный воздух плотнее, чем его окружение, он затем опускается и снова нагревается Землей.

Над тропосферой, примерно в 30 милях (48 км) над поверхностью Земли, находится стратосфера. Неподвижный воздух стратосферы содержит озоновый слой, который образовался, когда ультрафиолетовое излучение заставило три атома кислорода соединиться в молекулы озона. Озон предотвращает попадание большей части вредного солнечного ультрафиолетового излучения на поверхность Земли, где оно может повредить и мутировать жизнь.

Водяной пар, углекислый газ и другие газы в атмосфере улавливают солнечное тепло, нагревая Землю. Без этого так называемого «парникового эффекта» Земля, вероятно, была бы слишком холодной для существования жизни, хотя безудержный парниковый эффект привел к адским условиям на нынешней поверхности Венеры.

Спутники на околоземной орбите показали, что верхние слои атмосферы на самом деле расширяются днем ​​и сжимаются ночью из-за нагрева и охлаждения.

Химический состав Земли

Кислород является наиболее распространенным элементом в горных породах земной коры, составляя примерно 47 процентов веса всей горной породы. Вторым по распространенности элементом является кремний (27 процентов), за ним следует алюминий (8 процентов); железо, 5%; кальций, 4%; и натрий, калий и магний, примерно по 2% каждого.

Земное ядро ​​состоит в основном из железа и никеля и потенциально меньшего количества более легких элементов, таких как сера и кислород. Мантия состоит из силикатных пород, богатых железом и магнием (сочетание кремния и кислорода известно как кремнезем, а минералы, содержащие кремнезем, известны как силикатные минералы).

Луна Земли

Луна Земли имеет ширину 2159 миль (3474 км), что составляет около одной четверти диаметра Земли. У нашей планеты есть одна луна, а у Меркурия и Венеры их нет, а у всех остальных планет в нашей Солнечной системе их две или более.

Основное объяснение того, как образовалась Луна на Земле, состоит в том, что гигантский удар выбил сырые ингредиенты для Луны из примитивной расплавленной Земли на орбиту. Ученые предположили, что объект, упавший на планету, имел примерно 10% массы Земли — размером с Марс.

Наблюдение за Землей

Космонавты и ученые многое узнали о нашей планете, покинув ее. С расстояния 240 миль (408 километров) на борту Международной космической станции (МКС) астронавты могут наблюдать за тонкой и хрупкой земной атмосферой.

Тем временем спутники на орбите Земли могут отслеживать реакцию планеты на изменения, вызванные естественным путем и человеком, в большем масштабе. Спутники были запущены для обнаружения изменений в дыре в озоновом слое, мониторинга облачности и погодных условий, а также для управления использованием людьми ресурсов Земли.

Исследователи подозревают, что есть и другие кандидаты на место жизни в нашей Солнечной системе, такие как спутник Сатурна 9. 0086 Титан или спутник Юпитера Европа — может быть домом для примитивных живых существ. Ученым еще предстоит точно определить, как именно наши примитивные предки впервые появились на Земле, хотя большинство считает, что химический бульон на планете дал начало строительным блокам живых организмов. (Согласно предыдущему отчету Space.com, точный набор обстоятельств, необходимых для создания жизни на безжизненной планете, довольно маловероятен, так что, похоже, нам очень повезло.)

Подробнее из Live Science: Как возникла жизнь на Земле?

Другая теория предполагает, что жизнь сначала возникла на соседней планете Марс, которая когда-то могла быть обитаемой, а затем переместилась на Землю на метеоритах, сброшенных с Красной планеты ударами других космических камней.

«Тем не менее, нам повезло, что мы оказались здесь, потому что Земля определенно была лучшей из двух планет для поддержания жизни», — сказал Space.com биохимик Стивен Беннер из Вестхаймерского института науки и технологий во Флориде. «Если бы наши гипотетические марсианские предки остались на Марсе, возможно, не было бы о чем рассказывать».

Дополнительные ресурсы

• Узнайте больше о нашей планете в «Краткой истории Земли: четыре миллиарда лет в восьми главах» (Custom House, 2021) Эндрю Х. Нолл.
• Посетите страницу НАСА, посвященную планете Земля.
• Рассмотрим другую точку зрения журнала Discover на то, что делает Землю уникальной: ее полезные ископаемые.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Получайте последние космические новости и последние новости о запусках ракет, наблюдениях за небом и многом другом!