Состав Земли
Землю, конечно, можно изучать без помощи космического корабля. Однако только в двадцатом столетии мы получили карту всей планеты. Изображения планеты, принимаемые из космоса, имеют важное значение. Например, они помогают в прогнозировании погоды и особенно в отслеживании и предсказании ураганов. И еще они необычайно красивы.
Можно выделить несколько отдельных слоев Земли, у которых есть свои определенные химические и сейсмические характеристики (толщина в км):
1 — 40 Кора
40 — 400 Верхняя мантия
400 — 650 Переходная область
650 — 2890 Нижняя мантия
2890 — 5150 Внешнее ядро
5150 — 6378 Внутреннее ядро
Изменения коры значительны по толщине. Под океанами она более тонкая, чем под континентами. Внутреннее ядро и кора твердые, внешнее ядро и слои мантии полужидкие. Различные уровни отделяются друг от друга неоднородностями, которые хорошо определяются сейсмическими данными; наиболее известная из них — неоднородность Мохоровичича, располагающаяся между корой и верхней мантией.
Большая часть массы Земли заключена в мантии; основная часть оставшейся массы приходится на в ядро, а масса той части, на которой мы обитаем, составляет крошечную долю от всей массы (масса в кг*1024):
Атмосфера 0,0000051
Океаны 0,0014
Кора 0,026
Мантия 4,043
Внешнее ядро 1,835
Внутреннее ядро 0,09675
Ядро, вероятно, состоит в основном из железа (или никеля и железа), хотя возможно присутствие и некоторых более легких элементов. Температура в центре ядра может достигать 7500 K, а это больше, чем температура поверхности Солнца. Нижняя мантия состоит из обычного кремния, магния и кислорода с небольшим количеством железа, кальция и алюминия. Верхняя мантия — это большей частью оливен и пироксен (железо-магниевые силикаты), кальций и алюминий. Эти данные мы получили только благодаря сейсмическим методам; образцы из верхней мантии достигают поверхности в виде вулканической лавы, но большая часть Земли для нас недостижима. Кора — это прежде всего кварц (кремниевая двуокись) и другие силикаты типа полевого шпата. Химический состав Земли (по массе) следующий:
Железо 34,6%
Кислород 29,5%
Кремний 15,2%
Магний 12,7%
Никель 2,4%
Сера 1,9%
Титан 0,05%
Другие планеты земной группы, возможно, имеют подобные структуры и составы с некоторыми отличиями: у Луны маленькое ядро; у Меркурия очень большое ядро относительно диаметра планеты; мантии Марса и Луны намного более толстые; у Луны и Меркурия нет отчетливой с химической точки зрения коры; Земля — единственная планета с отчетливо определяемым внутренним и внешним ядром. Обратите внимание, однако, что наши знания относительно внутреннего строения планет носят теоретический характер даже для Земли.
Земля — самое плотное тело Солнечной системы.
Земная поверхность очень молода. В относительно короткий (по астрономическим стандартам) период в 500 000 000 лет эрозия и тектонические процессы разрушили и создали заново большую часть поверхности Земли, уничтожив тем самым почти все следы ранней геологической поверхностни (типа кратеров, появившихся в результате столкновений). Возраст Земли — от 4.5 до 4.6 миллиардов лет, а возраст самых старых известных камней — приблизительно 4 миллиарда лет. Самые старые окаменелости живых организмов имеют возраст меньше чем 3.9 миллиардов лет.
На 71% Земная поверхность покрыта водой. Земля — единственая планета, на которой вода может существовать в жидком виде на поверхности (хотя, возможно, на поверхности Титана есть жидкий этан или метан и жидкая вода под поверхностью Европы — спутника Юпитера). Жидкая вода, как мы знаем, необходима для жизни. Способность океанов сохранять тепло также очень важна в поддержании относительно устойчивой температуры Земли. Жидкая вода также ответственна за эрозию и выветривание континентов Земли — процесс, уникальный в солнечной системе сегодня (хотя, возможно, это произошло в прошлом на Марсе).
Aтмосферу Земли составляет азот — на 77 %, кислород — 21 % со следами аргона, двуокиси углерода и воды. Когда Земля только формировалась, в ее атмосфере, возможно, было очень большее количество двуокиси углерода, но к нынешнему времени большая его часть уже входит в состав карбонатных горных пород, немного меньший его объем содержится в растворенном виде в океанах и остальная часть использовалась и используется растениями для жизни. Очень малое количество присутствующей сейчас в атмосфере двуокиси углерода чрезвычайно важно для поддержания поверхностной температуры Земли через парниковый эффект. Парниковый эффект поднимает среднюю поверхностную температуру приблизительно на 35° C выше той температуры, которая была бы без него; океаны были бы заморожены и жизнь была бы невозможна.
Присутствие свободного кислорода совершенно замечательно с химической точки зрения. Кислород в атмосфере Земли производится и поддерживается биологическими процессами. Без жизни не было бы в атмосфере и свободного кислорода.
Взаимодействие Земли и Луны замедляет вращение Земли примерно на 2 миллисекунды в столетие. Исследования показывают, что 900 миллионов лет назад год состоял из 481 18-часового дня.
У Земли умеренное магнитное поле, производимое электрическими токами в ядре. Взаимодействие солнечного ветра, магнитного поля Земли и верхних слоев атмосферы Земли вызывает полярные сияния. Нарушения в этих явлениях заставляют магнитные полюса перемещаться относительно поверхности Земли; северный магнитный полюс в настоящее время находится в северной Канаде.
Магнитное поле Земли и его взаимодействие с солнечным ветром также производит радиационные пояса Ван Аллена — пару колец ионизированного газа (или плазмы). Внешний пояс простирается на высоте от 19 000 км до 41 000 км; внутренний пояс располагается на высоте от 7 000 км до 13 000 км.
У Земли только один естественный спутник — Луна, но на орбиту Земли были выведены еще тысячи малых искусственных. Астероид 3753 (1986 ТО) имеет сложную орбитальную связь с Землей; он не является нашей луной, его называют термином «компаньон».
planetologia.ru
Из чего состоит планета Земля
По данным современной науки, наша планета является единственной, где есть биологическая жизнь. Это объясняется наличием кислородосодержащей атмосферы.
Удивительно, но за все время существования, человечество мало что достоверно узнало об ее устройстве. Рассмотрим факты, известные на данный момент и выясним как добывается скрытая от людских глаз информация.
Вопрос, из чего состоит планета Земля, на протяжении многих веков волнует все поколения. Считается, что в центре расположено ядро, покрыта планета земной корой, а прокладкой между ними служит мантия. Пробраться в недра не так просто.
Современные буровые установки позволяют заглянуть на глубину 12,262 км. Такое отверстие было сделано в 1994 году на Кольском полуострове.
Ядро
Предположение о строении было выдвинуто в 19 веке. Свое подтверждение оно получило в 20 столетии, при записи сейсмической активности и вызванных ей колебаниях. Кроме того выяснилось, что продольные сейсмические волны затухают на глубине ниже мантии. Поведение характерно при столкновении с материей высокой плотности.
Поперечные волны центр вообще не пропускает. Это свидетельствует о том, что вещество находится в жидком состоянии. Общепринято: в центре находятся жидкое железо (80%) и никель (20%). Его температура приблизительно равна 5000-6000°C.
Еще одним подтверждением является изучение изменения магнитного поля, проведенное в 1905 году. Позже было предположено, что есть и твердая основа, спрятанная под рекой расплавленного металла. К такому выводу пришли сейсмологи в 30-х гг прошлого века.
Плотность метеоритов с составом железо/никель как у нашего ядра, на 10% превышает плотность ядра нашей планеты. Это значит, что в недрах помимо металлов, находятся примеси. Теоретические познания дают представления о том, из чего еще состоит ядро Земли:
- Кислород;
- водород;
- фосфор;
- углерод;
- сера.
Мантия
Эта структура составляет 83% объема всей планеты. Она состоит из кремниевых силикатных образований. Именно здесь образуются сейсмические процессы и тектонические движения. Температура среды превышает 2000 градусов. Физические законы предполагают, что при такой внутренней температуре, все вокруг должно находиться в газообразном или жидком состоянии.
Как же объяснить, что при высоких температурах и внутреннее ядро и мантия остаются твердыми веществами? Большую роль играет давление, которое увеличивает температуру перехода элементов в жидкое состояние. При снижении давления, ближе к поверхности, твердые тела плавятся и образуется известная магма. Она растекается, заполняя собой все расщелины в породах.
В некоторых местах (например на стыках тектонических плит), магма находится ближе к поверхности и прорывается наружу. Так образуется действующий вулкан.
Земная кора
Это верхняя часть твердой оболочки планеты. Ее толщина разнится, в зависимости от рельефа местности и наличия водоемов:
- Под водами океанов — около 10 км;
- до 40 км на равнинах материков;
- 80 км на горных участках (Анды и Памира).
Верхний слой занимают осадочные породы. Они содержат информацию о прежде существовавших представителях флоры и фауны. Этот слой содержит полезные ископаемые, которые человек применяет в процессе своей жизнедеятельности. В их числе нефть, газ, минеральные ископаемые, металлы и многие другие ресурсы.
Ученым давно известно, на сколько процентов Земля состоит из воды. Этот показатель переваливает за половину и составляет 71% от всего объема шара. То есть, суша занимает менее 30% земной поверхности. Ежегодные испарения воды из Мирового Океана превышают 350 тысяч км³. Удивительно, но лишь 10% воды доходит до суши в виде осадков. Основная масса возвращается в водоемы.
Совместно с мантией, кора образует внешнюю сферу твердой части планеты – литосферу. Теория гласит, что литосферные плиты включают в себя сушу и океаническую зону со всеми их активами. Их границы определяют зоны тектонической и вулканической активности. Литосферные плиты находятся в постоянном движении, именно этим вызван ежегодный рост Эвереста на 2-2,5см.
Атмосфера
Воздух — это то, из чего состоит атмосфера. Он содержит азот (78 %) и кислород (21 %). Оставшееся место занимают водяные пары и инертные газы.
Различают основные слои:
- Тропосфера — образована над поверхностью и отвечает за все климатические условия;
- стратосфера — характеризуется разряженным воздухом и включает щит планеты — озоновый слой;
- мезосфера — среда не приспособлена для полетов самолетов и искусственных спутников, из-за своей плотности, которая низкая для одних и высокая для других аппаратов;
- термосфера — «ареал обитания» искусственных спутников, ее состав определяется ионами, воздух, как таковой отсутствует;
- экзосфера — завершает воздушную систему планеты и постепенно соединяется с открытым космосом.
Таковы теоретические и практические знания, по вопросу: из чего состоит Земля. Предположения о строении, возникают с завидной периодичностью. Жаль, что современные технологии не всегда позволяют проверить их на практике.
Понравилась статья? Поделитесь!
interesnie-fakti.net
Земля — это… Что такое Земля?
планета, на которой мы живем; третья от Солнца и пятая из крупнейших планет в Солнечной системе. Как полагают, Солнечная система сформировалась из вихревых газово-пылевых облаков ок. 5 млрд. лет назад. Земля богата природными ресурсами, имеет в целом благоприятный климат и, возможно, является единственной планетой, на которой существует жизнь. В недрах Земли протекают активные геодинамические процессы, проявляющиеся в спрединге океанического дна (наращивании океанической коры и последующем ее раздвижении), дрейфе материков, землетрясениях, вулканических извержениях и др.Земля вращается вокруг своей оси. Хотя это движение и не заметно на поверхности, точка на экваторе перемещается со скоростью ок. 1600 км/ч. Земля также обращается вокруг Солнца по орбите протяженностью ок. 958 млн. км со средней скоростью 29,8 км/с, совершая полный оборот примерно за год (365,242 средних солнечных суток). Солнечная система.
ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Форма и состав. Земля представляет собой сферу, состоящую из трех слоев – твердого (литосферы), жидкого (гидросферы) и газообразного (атмосферы). Плотность пород, слагающих литосферу, увеличивается по направлению к центру. Так называемая «твердая Земля» включает ядро, выполненное главным образом железом, мантию, состоящую из минералов более легких металлов (например, магния), и относительно тонкую твердую кору. Местами она раздроблена (в областях разломов) или смята в складки (в горных поясах).
Форма и размер. Примерные очертания и размеры Земли известны уже более 2000 лет. Еще в 3 в. до н.э. греческий ученый Эратосфен довольно точно рассчитал радиус Земли. В настоящее время известно, что ее экваториальный диаметр составляет 12 754 км, а полярный – ок. 12 711 км. Геометрически Земля представляет собой трехосный эллипсоидный сфероид, сплющенный у полюсов (рис. 1, 2). Площадь поверхности Земли ок. 510 млн. км 2, из них 361 млн. км2 приходится на воду. Объем Земли равен ок. 1121 млрд. км3.
Неравенство радиусов Земли частично обусловлено вращением планеты, в результате которого возникает центробежная сила, максимальная на экваторе и ослабевающая по направлению к полюсам. Если бы на Земле действовала только одна эта сила, все находящиеся на ее поверхности предметы улетели бы в космос, однако из-за силы земного притяжения этого не происходит.
Сила земного притяжения, или гравитация, удерживает Луну на орбите, а атмосферу – вблизи земной поверхности. Из-за вращения Земли и действия центробежной силы гравитация на ее поверхности несколько уменьшается. Силой земного притяжения обусловлено ускорение свободного падения предметов, величина которого составляет примерно 9,8 м/с
Неоднородность земной поверхности предопределяет различия гравитации в разных районах. Измерения ускорения силы тяжести позволяют получать информацию о внутреннем строении Земли. Например, вблизи гор прослеживаются бóльшие его значения. Если показатели меньше ожидаемых, то можно предположить, что горы сложены менее плотными породами. геодезия.
Масса и плотность. Масса Земли составляет ок. 6000×1018 т. Для сравнения масса Юпитера больше примерно в 318 раз, Солнца – в 333 тыс. раз. С другой стороны, масса Земли в 81,8 раза превышает массу Луны. Плотность Земли варьирует от незначительной в верхних слоях атмосферы до исключительно высокой в центре планеты. Зная массу и объем Земли, ученые рассчитали, что ее средняя плотность примерно в 5,5 раза больше плотности воды. Одна из наиболее распространенных пород на поверхности Земли – гранит имеет плотность 2,7 г/см 3, плотность в мантии изменяется от 3 до 5 г/см3, в пределах ядра от 8 до 15 г/см3. В центре Земли она может достигать 17 г/см3. Напротив, плотность воздуха у земной поверхности составляет примерно 1/800 плотности воды, а в верхних слоях атмосферы она очень мала.
Давление. Атмосфера оказывает давление на земную поверхность на уровне моря с силой 1 кг/см2 (давление в одну атмосферу), которое уменьшается с высотой. На высоте ок. 8 км оно понижается примерно на две трети. Внутри Земли давление быстро возрастает: на границе ядра оно составляет ок. 1,5 млн. атмосфер, а в его центре – до 3,7 млн. атмосфер.
Температуры на Земле сильно варьируют. Например, рекордно высокая температура +58° C была зарегистрирована в Эль-Азизии (Ливия) 13 сентября 1922, а рекордно низкая, –89,2° С, на станции Восток близ Южного полюса в Антарктиде 21 июля 1983. С глубиной на протяжении первых километров от земной поверхности температура повышается на 0,6° C каждые 18 м, далее этот процесс замедляется. Расположенное в центре Земли ядро раскалено до температуры 5000–6000° C. В приповерхностном слое атмосферы средняя температура воздуха составляет 15° C, в тропосфере (нижней основной Земле части атмосферы) она постепенно понижается, а выше (начиная со стратосферы) меняется в широких пределах в зависимости от абсолютной высоты.
Геомагнетизм. Еще в 1600 английский физик У.Гильберт, показал, что Земля ведет себя, как огромный магнит. По-видимому, турбулентные движения в расплавленном железосодержащем внешнем ядре генерируют электрические токи, под действием которых возникает сильное магнитное поле, простирающееся в космосе на расстоянии более 64 000 км. Силовые линии этого поля выходят из одного магнитного полюса Земли и входят в другой (рис. 3). Магнитные полюсы перемещаются вокруг географических полюсов Земли. Геомагнитное поле дрейфует в западном направлении со скоростью 24 км/год. В настоящее время Северный магнитный полюс расположен среди островов северной Канады. Ученые полагают, что на протяжении продолжительных этапов геологической истории магнитные полюсы примерно совпадали с географическими. В любой точке земной поверхности магнитное поле характеризуется горизонтальной составляющей напряженности, магнитным склонением (угол между этой составляющей и плоскостью географического меридиана) и магнитным наклонением (угол между вектором напряженности и плоскостью горизонта). На Северном магнитном полюсе стрелка компаса, который установлен вертикально, будет указывать строго вниз, а на Южном – строго вверх. Однако на магнитном полюсе стрелка компаса, расположенного горизонтально, беспорядочно вертится вокруг своей оси, поэтому компас здесь бесполезен для навигации. геомагнетизм.
Геомагнетизм обусловливает существование внешнего магнитного поля – магнитосферы. В настоящее время Северный магнитный полюс соответствует положительному знаку (силовые линии поля направлены внутрь Земли), а Южный – отрицательному (силовые линии направлены вовне). В геологическом прошлом полярность время от времени менялась на противоположную. Солнечный ветер (поток элементарных частиц, испускаемых Солнцем) деформирует магнитное поле Земли: на обращенной к Солнцу дневной стороне оно сжимается, а на противоположной, ночной, – вытягивается в т.н. магнитный хвост Земли.
Ниже 1000 км электромагнитные частицы в тонком верхнем слое земной атмосферы сталкиваются с молекулами кислорода и азота, возбуждая их, в результате происходит свечение, известное как полярное сияние, во всей полноте видимое только из космоса. Наиболее впечатляющие полярные сияния сопряжены с солнечными магнитными бурями, синхронными с максимумами солнечной активности, имеющими цикличность 11 лет и 22 года. В настоящее время Северное полярное сияние наилучшим образом видно из Канады и с Аляски. В средние века, когда северный магнитный полюс располагался восточнее, полярное сияние часто было видно в Скандинавии, северной России и северном Китае.
СТРОЕНИЕ
Литосфера (от греч. lithos – камень и sphaira – шар) – оболочка «твердой» Земли. Прежде считали, что Земля состоит из твердой тонкой коры и горячего кипящего расплава под ней, а к литосфере относили только твердую кору. Сегодня полагают, что «твердая» Земля включает три концентрические оболочки, называемые земной корой, мантией и ядром (рис. 4). Земная кора и верхняя мантия представляют собой твердые тела, внешняя часть ядра ведет себя как жидкая среда, а внутренняя – как твердое тело. Сейсмологи относят к литосфере земную кору и верхнюю часть мантии. Основание литосферы расположено на глубинах от 100 до 160 км на контакте с астеносферой (зоной пониженной твердости, прочности и вязкости в пределах верхней мантии, состоящей предположительно из расплавленных пород).
Земная кора – тонкая внешняя оболочка Земли средней мощностью 32 км. Наиболее тонкая она под океанами (от 4 до 10 км), а наиболее мощная – под материками (от 13 до 90 км). На кору приходится примерно 5% объема Земли.
Различают континентальную и океаническую земную кору (рис. 5). Первая из них ранее называлась сиаль, поскольку слагающие ее граниты и некоторые другие породы содержат в основном кремний (Si) и алюминий (Al). Океаническая кора называлась сима по преобладанию в составе ее пород кремния (Si) и магния (Mg). Обычно она состоит из темноцветных базальтов, часто вулканического происхождения. Существуют также районы с корой переходного типа, где океаническая кора медленно превращается в континентальную или, наоборот, часть континентальной коры преобразуется в океаническую. Такого рода трансформации происходят в процессе частичного или полного плавления, а также в результате коровых динамических процессов.
Около трети земной поверхности составляет суша, состоящая из шести материков (Евразии, Северной и Южной Америки, Австралии и Антарктиды), островов и групп островов (архипелагов). Бóльшая часть суши расположена в Северном полушарии. Взаимное расположение материков менялось на протяжении геологической истории. Около 200 млн. лет назад материки располагались в основном в Южном полушарии и образовывали гигантский суперконтинент Гондвану (см. также ГЕОЛОГИЯ).
Высота поверхности земной коры существенно различается от района к району: самая высокая точка на Земле – гора Джомолунгма (Эверест) в Гималаях (8848 м над уровнем моря), а самая низкая – на дне впадины Челленджер в Марианском желобе вблизи Филиппин (11 033 м ниже у.м.). Таким образом, амплитуда высот поверхности земной коры – более 19 км. В целом горные страны с высотами свыше 820 м над у. м. занимают примерно 17% поверхности Земли, а остальная территория суши – менее 12%. Около 58% земной поверхности приходится на глубоководные (3–5 км) океанические бассейны, а 13% – на довольно мелководный континентальный шельф и переходные области. Бровка шельфа обычно расположена на глубине ок. 200 м.
Крайне редко непосредственными исследованиями могут быть охвачены слои земной коры, расположенные глубже 1,5 км (как, например, в золотоносных рудниках ЮАР глубиной свыше 3 км, нефтяных скважинах Техаса глубиной ок. 8 км и в самой глубокой в мире – более 12 км – Кольской буровой экспериментальной скважине). На основе изучения этих и других скважин получено большое количество информации о составе, температуре и других свойствах земной коры. Кроме того, в районах интенсивных тектонических движений, например, в Большом Каньоне р.Колорадо и в горных странах, удалось составить детальное представление о глубинном строении земной коры.
Установлено, что земная кора состоит из твердых горных пород. Исключение составляют привулканические зоны, где существуют очаги расплавленных пород, или магмы, которые изливаются на поверхность в виде лавы. В целом породы земной коры примерно на 75% состоят из кислорода и кремния и на 13% – из алюминия и железа. Сочетания этих и некоторых других элементов образуют минералы, входящие в состав горных пород. Иногда в земной коре обнаруживаются в значительных концентрациях имеющие важное хозяйственное значение отдельные химические элементы и минералы. К ним относятся углерод (алмазы и графит), сера, руды золота, серебра, железа, меди, свинца, цинка, алюминия и др. металлов. минеральные ресурсы; минералы и минералогия.
Мантия – оболочка «твердой» Земли, расположенная под земной корой и простирающаяся примерно до глубины 2900 км. Она подразделяется на верхнюю (мощностью ок. 900 км) и нижнюю (мощностью ок. 1900 км) мантию и состоит из плотных зеленовато-черных железо-магниевых силикатов (перидотита, дунита, эклогита). В условиях поверхностных температур и давлений эти породы примерно вдвое жестче, чем гранит, а на больших глубинах становятся пластичными и медленно текут. Благодаря распаду радиоактивных элементов (особенно изотопов калия и урана) мантия постепенно нагревается снизу. Иногда в процессе горообразования блоки земной коры погружаются в мантийное вещество, где они плавятся, а затем во время вулканических извержений вместе с лавой выносятся на поверхность (иногда лава включает обломки перидотита, дунита и эклогита).
В 1909 хорватский геофизик А.Мохоровичич установил, что скорость распространения продольных сейсмических волн резко увеличивается на глубине ок. 35 км под материками и 5–10 км – под океаническим дном. Этот рубеж соответствует границе между земной корой и мантией и называется поверхностью Мохоровичича. Положение нижней границы верхней мантии менее определенно. Продольные волны, проникая в мантию, распространяются с ускорением до тех пор, пока не достигнут астеносферы, где их движение замедляется. Нижняя мантия, в которой скорость этих волн вновь увеличивается, более жесткая, чем астеносфера, но несколько более упругая, чем верхняя мантия.
Ядро Земли делится на внешнее и внутреннее. Первое из них начинается примерно на глубине 2900 км и имеет мощность ок. 2100 км. Граница нижней мантии и внешнего ядра известна как слой Гутенберга. В его пределах продольные волны замедляются, а поперечные вообще не распространяются. Это свидетельствует о том, что внешнее ядро ведет себя как жидкость, поскольку поперечные волны не способны распространяться в жидкой среде. Полагают, что внешнее ядро состоит из расплавленного железа, имеющего плотность от 8 до 10 г/см3. Внутреннее ядро радиусом ок. 1350 км рассматривается как твердое тело, т.к. скорость распространения в нем сейсмических волн вновь резко возрастает. Внутреннее ядро, по-видимому, состоит почти полностью из элементов, имеющих очень высокую плотность, – железа и никеля. геология.
Гидросфера представляет собой совокупность всех природных вод на земной поверхности и вблизи нее. Ее масса – менее 0,03% массы всей Земли. Почти 98% гидросферы составляют соленые воды океанов и морей, покрывающих ок. 71% земной поверхности. Около 4% приходится на материковые льды, озерные, речные и подземные воды, немного воды содержится в минералах и в живой природе.
Четыре океана (Тихий – самый большой и глубокий, занимающий почти половину земной поверхности, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый) вместе с морями образуют единую акваторию – Мировой океан. Однако океаны неравномерно распределены на Земле и сильно различаются по глубине. Местами океаны разделены только узкой полосой суши (например, Атлантический и Тихий – Панамским перешейком) или мелководными проливами (например, Беринговым – Северный Ледовитый и Тихий океаны). Подводным продолжением материков являются довольно мелководные континентальные шельфы, занимающие большие площади у берегов Северной Америки, восточной Азии и северной Австралии и полого спускающиеся по направлению к открытому океану. Край шельфа (бровка) обычно резко обрывается при переходе к континентальному склону, первоначально круто падающему, а затем постепенно выполаживающемуся в зоне континентального подножья, которое сменяется глубоководным ложем со средними глубинами 3700–5500 м. Континентальный склон обычно изрезан глубокими подводными каньонами, часто являющимися морским продолжением крупных речных долин. Речные осадки выносятся через эти каньоны и образуют подводные конусы выноса на континентальном подножии. Глубоководных абиссальных равнин достигают только тончайшие глинистые частицы. Ложе океана имеет неровную поверхность и представляет собой сочетание подводных плато и горных хребтов, местами увенчанных вулканическими горами (плосковершинные подводные горы называются гайотами). В тропических морях подводные горы завершаются кольцеобразными коралловыми рифами, образующими атоллы. По периферии Тихого океана и вдоль молодых островных дуг Атлантического и Индийского океанов имеются желоба глубиной более 11 км.
Морская вода представляет собой раствор, содержащий в среднем 3,5% минеральных веществ (ее соленость обычно выражается в промилле, ‰). Основным компонентом морской воды является хлористый натрий, присутствуют также хлорид и сульфат магния, сульфат кальция, бромид натрия и др. Некоторые внутренние моря благодаря поступлению огромного количества пресной воды имеют менее высокую соленость (например, максимальная соленость Балтийского моря 11‰), тогда как другие внутренние моря и озера отличаются очень высокой соленостью ( Мертвое море – 260–310‰, Большое Соленое озеро – 137–300‰).
Атмосфера – воздушная оболочка Земли, состоящая из пяти концентрических слоев – тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы. Реальная верхняя граница атмосферы отсутствует. Внешний слой, начинающийся примерно на высоте 700 км, постепенно разреживается и переходит в межпланетное пространство. Кроме того, существует еще магнитосфера, пронизывающая все слои атмосферы и простирающаяся далеко за ее пределы.
Атмосфера состоит из смеси газов: азота (78,08% ее объема), кислорода (20,95%), аргона (0,9%), диоксида углерода (0,03%) и редких газов – неона, гелия, криптона и ксенона (в сумме 0,01%). Почти всюду близ земной поверхности присутствует водяной пар. В атмосфере городов и промышленных районов обнаруживаются повышенные концентрации сернистого ангидрида, углекислого и угарного газов, метана, фтористого углерода и других газов антропогенного происхождения. загрязнение воздуха.
Тропосфера – слой атмосферы, в котором формируется погода. В умеренных широтах она простирается примерно до высоты 10 км. Ее верхний предел, известный как тропопауза, на экваторе выше, чем на полюсах. Имеются также сезонные изменения – летом тропопауза располагается несколько выше, чем зимой. В пределах тропопаузы происходит циркуляция огромных масс воздуха. Средняя температура воздуха в приземном слое атмосферы ок. 15° C. С высотой температура понижается примерно на 0,6° на каждые 100 м высоты. Холодный воздух верхних слоев атмосферы опускается, а теплый – поднимается. Но под влиянием вращения Земли вокруг своей оси и локальных особенностей распределения тепла и влаги эта принципиальная схема циркуляции атмосферы претерпевает изменения. Больше всего солнечной тепловой энергии поступает в атмосферу в тропиках и субтропиках, откуда в результате конвекции теплые воздушные массы переносятся в высокие широты, где теряют тепло. См также МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ.
Стратосфера расположена в диапазоне от 10 до 50 км над уровнем моря. Для нее характерны довольно постоянные ветры и температуры (в среднем ок. –50° С) и редкие перламутровые облака, образованные кристаллами льда. Однако в верхних слоях стратосферы температура повышается. Сильные турбулентные потоки воздуха, известные под названием струйных течений, циркулируют вокруг Земли в приполярных широтах и в экваториальном поясе. В зависимости от направления движения реактивных самолетов, летающих в нижних слоях стратосферы, струйные течения могут представлять опасность или благоприятствовать полетам. В стратосфере солнечная ультрафиолетовая радиация и заряженные частицы (главным образом, протоны и электроны) взаимодействуют с кислородом, продуцируя озон, ионы кислорода и азота. Наиболее высокие концентрации озона обнаружены в нижней стратосфере.
Мезосфера – слой атмосферы, расположенный в интервале высот от 50 до 80 км. В ее пределах температура постепенно понижается примерно от 0° C у нижней границы до –90° С (иногда до –110° С) у верхней границы – мезопаузы. Со средними слоями мезосферы сопряжена нижняя граница ионосферы, где электромагнитные волны отражаются ионизированными частицами.
Область между 10 и 150 км иногда называется хемосферой, поскольку именно здесь, главным образом в мезосфере, происходят фотохимические реакции.
Термосфера – высокие слои атмосферы примерно от 80 до 700 км, в которых повышается температура. Поскольку атмосфера здесь разрежена, тепловая энергия молекул – главным образом кислорода – низкая, а температуры зависят от времени суток, солнечной активности и некоторых других факторов. В ночное время температуры меняются примерно от 320° C в периоды минимальной солнечной активности до 2200° C во время пиков солнечной активности.
Экзосфера – самый верхний слой атмосферы, начинающийся на высотах ок. 700 км, где атомы и молекулы находятся настолько далеко одни от других, что сталкиваются весьма редко. Это т.н. критический уровень, на котором атмосфера перестает вести себя как обычный газ, а атомы и молекулы перемещаются в гравитационном поле Земли как спутники. В этом слое главными компонентами атмосферы являются водород и гелий – легкие элементы, которые в конечном счете улетучиваются в космическое пространство.
Способность Земли удерживать атмосферу зависит от силы земного притяжения и скорости движения молекул воздуха. Любой объект, который удаляется от Земли со скоростью менее 8 км/с, возвращается на нее под действием силы притяжения. При скорости 8–11 км/с объект выводится на околоземную орбиту, а свыше 11 км/с – преодолевает земную гравитацию.
Многие частицы верхних слоев атмосферы, обладающие высокой энергией, могли бы быстро улетучиться в космическое пространство, если бы не улавливались магнитным полем Земли (магнитосферой), которое защищает все живые организмы (в т.ч. и человека) от пагубного влияния малоинтенсивного космического излучения. атмосфера;межзвездное вещество; космоса исследование и использование.
ГЕОДИНАМИКА
Движения земной коры и эволюция материков. Основные изменения лика Земли заключаются в горообразовании и изменении площади и очертаний материков, которые в ходе формирования поднимаются и опускаются. Например, плато Колорадо площадью 647,5 тыс. км2, некогда располагавшееся на уровне моря, в настоящее время имеет средние абсолютные высоты ок. 2000 м, а Тибетское нагорье площадью ок. 2 млн. км2 поднялось примерно на 5 км. Такие массивы суши могли воздыматься со скоростью ок. 1 мм/год. После того, как заканчивается горообразование, начинают действовать разрушительные процессы, главным образом водная и в меньшей степени ветровая эрозия. Реки непрерывно размывают горные породы и отлагают наносы ниже по течению. Например, р.Миссисипи ежегодно выносит в Мексиканский залив ок. 750 млн. т растворенных и твердых осадков.
Континентальная земная кора сложена относительно легким материалом, поэтому материки, подобно айсбергам, плавают в плотной пластичной мантии Земли. При этом нижняя, бóльшая часть массы материков расположена ниже уровня моря. Наиболее глубоко погружена в мантию земная кора в области горных сооружений, образуя т.н. «корни» гор. Когда горы разрушаются и удаляются продукты выветривания, эти потери компенсируются новым «ростом» гор. С другой стороны, перегрузка речных дельт поступающим обломочным материалом является причиной их постоянного погружения. Такое поддержание равновесного состояния погруженной ниже уровня моря и расположенной выше него частей материков носит название изостазии.
Землетрясения и вулканическая деятельность. В результате движений крупных блоков земной поверхности в земной коре образуются разломы и происходит складкообразование. Гигантская мировая система разломов и сбросов, известная как срединно-океанический рифт, опоясывает Землю на протяжении более 65 тыс. км. Для этого рифта характерны движения вдоль разломов, землетрясения и сильный поток внутренней тепловой энергии, что свидетельствует о том, что магма расположена близ поверхности Земли. К этой системе принадлежит и разлом Сан-Андреас в южной Калифорнии, в пределах которого во время землетрясений отдельные блоки земной поверхности смещаются на величину до 3 м по вертикали. Тихоокеанское «огненное кольцо» и Альпийско-Гималайский горный пояс – основные районы вулканической активности, связанные со срединно-океаническим рифтом. К первому из этих районов приурочены почти 2/3 из известных примерно 500 вулканов. Здесь же происходит ок. 80% всех землетрясений на Земле. Иногда у нас на глазах возникают новые вулканы, как, например, вулкан Парикутин в Мексике (1943) или Суртсей у южных берегов Исландии (1965).
Земные приливы. Совершенно иную природу имеют периодические деформации Земли со средней амплитудой 10–20 см, известные как земные приливы, частично обусловленные притяжением Земли Солнцем и Луной. Кроме того, точки небосвода, в которых орбита Луны пересекает плоскость земной орбиты, совершают оборот вокруг Земли с периодом 18,6 лет. Этот цикл оказывает влияние на состояние «твердой» Земли, атмосферы и океана. Способствуя увеличению высоты приливов на континентальных шельфах, он может стимулировать сильные землетрясения и вулканические извержения. В умеренных широтах это может привести к повышению скорости некоторых океанических течений, например Гольфстрима и Куросио. Тогда их теплые воды станут более существенно влиять на климат. океанические течения; океан; ЛУНА; приливы и отливы.
Дрейф материков. Хотя большинство геологов и полагало, что на суше и на дне океанов происходит образование разломов и формирование складчатости, считалось, что положение материков и океанических впадин строго фиксировано. В 1912 немецкий геофизик А.Вегенер предположил, что древние массивы суши раскалывались на части и дрейфовали, словно айсберги, по более пластичной океанической коре. Тогда эта гипотеза не нашла поддержки среди большинства геологов. Однако в результате исследований глубоководных бассейнов в 1950–1970-х годах были получены неопровержимые доказательства в пользу гипотезы Вегенера. В настоящее время теория тектоники плит составляет основу представлений об эволюции Земли.
Спрединг океанического дна. Глубоководные магнитные съемки океанического дна показали, что древние вулканические породы перекрыты тонким плащом речных наносов. Эти вулканические породы, главным образом базальты, по мере остывания в процессе эволюции Земли сохраняли информацию о геомагнитном поле. Поскольку, как было сказано выше, время от времени полярность геомагнитного поля меняется, базальты, образовавшиеся в разные эпохи, имеют намагниченность противоположного знака. Океаническое дно делится на полосы, выполненные породами, различающимися знаком намагниченности. Параллельные полосы, расположенные по обе стороны от срединно-океанических хребтов, симметричны по ширине и направлению напряженности магнитного поля. Ближе всего к гребню хребта располагаются самые молодые формации, поскольку представляют свежеизверженную базальтовую лаву. Ученые считают, что горячие расплавленные породы поднимаются по трещинам вверх и растекаются по обе стороны от оси хребта (этот процесс можно сравнить с двумя конвейерными лентами, движущимися в противоположных направлениях), причем на поверхности хребтов чередуются полосы, имеющие противоположную намагниченность. Возраст любой такой полосы морского дна может быть определен с большой точностью. Эти данные рассматриваются как надежные свидетельства в пользу спрединга (расширения) океанического дна.
Тектоника плит. Если дно океана расширяется в шовной зоне срединно-океанического хребта, это означает, что либо поверхность Земли увеличивается, либо имеются районы, где океаническая кора исчезает и погружается в астеносферу. Такие районы, называемые зонами субдукции, действительно были обнаружены в поясе, окаймляющем Тихий океан, и в прерывистой полосе, протягивающейся от Юго-Восточной Азии до Средиземноморья. Все эти зоны приурочены к глубоководным желобам, опоясывающим островные дуги. Большинство геологов полагает, что на поверхности Земли имеется несколько жестких литосферных плит, которые «плавают» по астеносфере. Плиты могут скользить одна относительно другой, или одна может погружаться под другую в зоне субдукции. Единая модель тектоники плит дает наилучшее объяснение распределению крупных геологических структур и зон тектонической активности, а также изменению взаимного расположения материков.
Сейсмические зоны. Срединно-океанические хребты и зоны субдукции представляют собой пояса частых сильных землетрясений и вулканических извержений. Эти районы соединены протяженными линейными разломами, которые прослеживаются по всему земному шару. Землетрясения приурочены к разломам и очень редко происходят в каких-либо других областях. По направлению к материкам эпицентры землетрясений располагаются все глубже. Этот факт дает объяснение механизму субдукции: расширяющаяся океаническая плита ныряет под вулканический пояс под углом ок. 45°. По мере «соскальзывания» океаническая кора плавится, превращаясь в магму, которая через трещины изливается в виде лавы на поверхность.
Горообразование. Там, где древние океанические впадины уничтожаются в процессе субдукции, происходит столкновение материковых плит между собой или с осколками плит. Как только это случается, земная кора сильно сжимается, формируется надвиг, а мощность коры увеличивается почти вдвое. В связи с изостазией смятая в складки зона испытывает подъем и таким образом рождаются горы. Пояс горных сооружений альпийского этапа складчатости прослеживается вдоль побережья Тихого океана и в Альпийско-Гималайской зоне. В этих районах многочисленные столкновения литосферных плит и подъем территории начались ок. 50 млн. лет назад. Более древние горные системы, как, например, Аппалачи, имеют возраст свыше 250 млн. лет, но в настоящее время они настолько разрушены и сглажены, что утратили типичный горный облик и превратились в почти ровную поверхность. Однако, поскольку их «корни» погружены в мантию и плавают, они испытывали неоднократный подъем. И все же со временем такие древние горы превратятся в равнины. Большинство геологических процессов проходят через стадии молодости, зрелости и старости, но обычно такой цикл занимает очень длительное время.
Распределение тепла и влаги. Взаимодействие гидросферы и атмосферы контролирует распределение тепла и влаги на земной поверхности. Соотношение суши и моря в значительной степени определяет характер климата. Когда увеличивается поверхность суши, происходит похолодание. Неравномерное распределение суши и моря в настоящее время является предпосылкой для развития оледенения.
Больше всего тепла поверхность Земли и атмосфера получают от Солнца, которое на протяжении всего времени существования нашей планеты почти с одинаковой интенсивностью излучает тепловую и световую энергию. Атмосфера предохраняет Землю от слишком быстрого возврата этой энергии назад в космос. Около 34% солнечной радиации теряется из-за отражения облаками, 19% поглощается атмосферой и только 47% достигает земной поверхности. Суммарный приток солнечной радиации к верхней границе атмосферы равен отдаче радиации с этой границы в космическое пространство. В результате устанавливается тепловой баланс системы «Земля – атмосфера».
Поверхность суши и воздух приземного слоя быстро нагреваются днем и довольно быстро теряют тепло ночью. Если бы в верхней тропосфере отсутствовали улавливающие тепло слои, амплитуда колебаний суточных температур могла бы быть гораздо больше. Например, Луна получает от Солнца примерно столько же тепла, сколько и Земля, но, поскольку у Луны нет атмосферы, температуры ее поверхности днем повышаются примерно до 101° C, а ночью понижаются до –153° C.
Океаны, температура воды которых меняется гораздо медленнее, чем температура земной поверхности или воздуха, оказывают на климат сильное смягчающее воздействие. Ночью и зимой воздух над океанами остывает значительно медленнее, чем над сушей, а если океанические воздушные массы перемещаются над материками, это приводит к потеплению. И наоборот, днем и летом морской бриз охлаждает сушу.
Распределение влаги на земной поверхности определяется круговоротом воды в природе. Каждую секунду в атмосферу, главным образом с поверхности океанов, испаряется огромное количество воды. Влажный океанический воздух, проносясь над материками, охлаждается. Затем влага конденсируется и возвращается на земную поверхность в форме дождя или снега. Частично она сохраняется в снежном покрове, реках и озерах, а частично возвращается в океан, где снова происходит испарение. Таким образом завершается гидрологический цикл.
Океанические течения являются мощным терморегулирующим механизмом Земли. Благодаря им в тропических океанических районах поддерживается равномерная умеренная температура и теплые воды переносятся в более холодные высокоширотные регионы.
Поскольку вода играет существенную роль в эрозионных процессах, она тем самым влияет на движения земной коры. А любое перераспределение масс, обусловленное такими движениями в условиях вращающейся вокруг своей оси Земли, способно, в свою очередь, внести вклад в изменение положения земной оси. Во время ледниковых эпох уровень моря понижается, так как вода аккумулируется в ледниках. Это, в свою очередь, приводит к разрастанию материков и увеличению климатических контрастов. Сокращение речного стока и понижение уровня Мирового океана препятствуют достижению теплыми океаническими течениями холодных регионов, что ведет к дальнейшим климатическим изменениям.
ДВИЖЕНИЕ ЗЕМЛИ
Земля вращается вокруг своей оси и обращается вокруг Солнца. Эти движения усложняются за счет гравитационного влияния других объектов Солнечной системы, представляющей собой часть нашей Галактики (рис. 6). Галактика вращается вокруг своего центра, следовательно, и Солнечная система вместе с Землей вовлечены в это движение.
Вращение вокруг собственной оси. Земля совершает один оборот вокруг оси за 23 ч 56 мин 4,09 с. Вращение происходит с запада на восток, т.е. против часовой стрелки (если смотреть со стороны Северного полюса). Поэтому кажется, что Солнце и Луна восходят на востоке и заходят на западе. Земля совершает примерно 3651/4 оборота за время одного витка вокруг Солнца, что составляет один год или занимает 3651/4 суток. Поскольку на каждый такой виток, кроме целых суток, дополнительно затрачивается еще четверть суток, каждые четыре года к календарю добавляется один день. Гравитационное притяжение Луны постепенно замедляет вращение Земли и удлиняет сутки примерно на 1/1000 с каждое столетие. По геологическим данным, темпы вращения Земли могли меняться, но не более чем на 5%.
Обращение Земли вокруг Солнца. Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, близкой к круговой, в направлении с запада на восток со скоростью ок. 107 000 км/ч. Среднее расстояние до Солнца 149 598 тыс. км, а разница между наибольшим и наименьшим расстоянием 4,8 млн. км. Эксцентриситет (отклонение от круга) земной орбиты меняется очень незначительно на протяжении цикла продолжительностью 94 тыс. лет. Изменения расстояния до Солнца, как полагают, способствуют формированию сложного климатического цикла, с отдельными этапами которого сопряжено наступание и отступание ледников во время ледниковых периодов. Эта теория, развитая югославским математиком М.Миланковичем, подтверждается геологическими данными.
Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66°33′, благодаря чему происходит смена времен года. Когда Солнце находится над Северным тропиком (23°27′ с.ш.), в Северном полушарии начинается лето, при этом Земля располагается дальше всего от Солнца. В Южном полушарии лето начинается, когда Солнце поднимается над Южным тропиком (23°27′ ю.ш.). В это время в Северном полушарии начинается зима.
Прецессия. Притяжение Солнца, Луны и других планет не изменяет угла наклона земной оси, но приводит к тому, что она перемещается по круговому конусу. Это перемещение называется прецессией. В настоящее время Северный полюс направлен на Полярную звезду. Полный цикл прецессии составляет ок. 25 800 лет и вносит существенный вклад в климатический цикл, о котором писал Миланкович.
Дважды в год, когда Солнце находится непосредственно над экватором, и дважды в месяц, когда аналогичным образом расположена Луна, притяжение, обусловливающее прецессию, уменьшается до нуля и происходит периодическое увеличение и снижение темпов прецессии. Такое колебательное движение земной оси известно как нутация, которая достигает максимума каждые 18,6 лет. Эта периодичность по влиянию на климат занимает второе место после смены времен года.
Система Земля – Луна. Земля и Луна связаны взаимным притяжением. Общий центр тяжести, называемый центром масс, расположен на линии, соединяющей центры Земли и Луны. Поскольку масса Земли почти в 82 раза больше массы Луны, центр масс этой системы расположен на глубине более 1600 км от поверхности Земли. И Земля, и Луна совершают оборот вокруг этой точки за 27,3 суток. Поскольку они обращаются вокруг Солнца, центр масс описывает сглаженный эллипс, хотя каждое из этих тел имеет волнистую траекторию.
Прочие формы движения. В пределах Галактики Земля и остальные объекты Солнечной системы перемещаются со скоростью ок. 19 км/с в направлении звезды Вега. Кроме того, Солнце и другие соседние звезды обращаются вокруг центра Галактики со скоростью ок. 220 км/с. В свою очередь, наша Галактика входит в состав небольшой локальной группы галактик, которая, в свою очередь, является частью гигантского скопления галактик.
ЛИТЕРАТУРА
Магницкий В.А. Внутреннее строение и физика Земли. М., 1965
Вернадский В.И. Биосфера. М., 1967
Колесник С.В. Общие географические закономерности Земли. М., 1970
Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. М., 1980
Рид Г., Уотсон Дж. История Земли, тт. 1–2. Л., 1981
Рингвуд А. Происхождение Луны и Земли. М., 1982
dic.academic.ru
«Происхождение структур земной коры» / Земля
Химический состав Земли (Ботт, 1974; Белоусов, 1975; Ушаков, 1974). Мантия и ядро, составляющие 99% объёма Земли, недоступны для непосредственного изучения. Породы, составляющие земную кору, не отвечают составу внутренних тел планеты, так как их плотность, даже по сравнению со средней плотностью Земли, слишком мала. Тем не менее общее представление о составе Земли благодаря исследованиям В. И. Вернадского, А. Е. Ферсмана и B. М. Гольдшмидта было сформировано уже в начале этого века. Наша планета на 90 % состоит, по-видимому, из четырёх (железо, кислород, кремний, магний) и на 98 % — из восьми химических элементов: вышеназванные четыре плюс никель, кальций, сера и алюминий. На долю всех остальных элементов приходится лишь 2 % от общей массы Земли. Это представление базируется на сопоставлении расчётных физических свойств внутренних оболочек со свойствами различных видов земных пород и отдельных минералов при лабораторных экспериментах с высокими давлениями и температурами, а также на аналогиях с химическим составом метеоритов. Существуют два основных класса метеоритов: один составляют железные, другой — каменные метеориты. Железные метеориты (или сидериты) состоят главным образом из сплавов железа (90 %) с никелем. От общего числа собранных на Земле метеоритов их доля составляет примерно 10 %. Каменные метеориты (аэролиты) состоят из силикатов. Они делятся на две группы:1 — хондриты, содержащие мелкие округлые зерна (хондры) силикатного (пироксенового, оливинового, смешанного) состава, взвешенные в тонкозернистой массе того же силикатного вещества;
2 — ахондриты, не содержащие хондр. Хондриты имеют преимущественное распространение. Их доля достигает 90 % от общего числа аэролитов. Минеральный состав хондритов подобен составу ультраосновных горных пород, %: оливин — 46, пироксены — 25, плагиоклазы — 11, железо-никелевые компоненты — 12. Существование двух основных классов метеоритов означает, что породившие их материнские тела состояли главным образом из силикатов и железо-никелевых сплавов. Причём силикатные и железо-никелевые массы были обособленны друг от друга: железо-никелевые массы, как более плотные, вероятно, концентрировались в центре тел, а силикаты составляли оболочки.
По аналогии с этим можно предполагать, что Земля также имеет железо-никелевое ядро и мантию, по составу близкую к хондритам. Плотности внутренних масс Земли, установленные геофизическими исследованиями, этому предположению не противоречат. Вопрос о времени разделения первичного космического вещества на силикатную и железо-никелевую фазы до сих пор остаётся дискуссионным.
Сейчас господствует точка зрения, что в момент своего рождения наша планета представляла собой квазиоднородное тело, а её расслоение на оболочки и обособление ядра произошло значительно позднее, причём эти процессы протекали с умеренной скоростью. Разогрев планеты, обусловивший дифференциацию первичного вещества, нарастал постепенно. Земной шар, видимо, никогда не был полностью расплавлен. Если бы такое случилось хотя бы на недолгое время, то дифференциация первичного вещества завершилась бы именно в эту жидкую стадию. Между тем магматические явления, наиболее ярко отражающие дифференциацию и разделение глубинного вещества по удельному весу, имели место на продолжении всей длительной (более 3.5 млрд. лет) геологической истории Земли (Проблемы эволюции…, 1986) и весьма энергично продолжаются в настоящее время. Несомненно, что дифференциация ещё далека от завершения.
Поэтому допускается, что в нижней мантии до сих пор сохраняется исходный средний состав Земли, близкий к хондритовому, и что отделение от неё относительно более лёгких масс, всплывающих вверх, и более тяжёлых масс, погружающихся вниз, является тем энергетическим источником, за счёт которого питаются все эндогенные процессы и поддерживается тектоническая активность Земли на продолжении всей её жизни.
gemp.ru
Планета Земля
Цивилизации на протяжении веков по-разному называли нашу планету, а также были различные концепции о том, как она выглядит. Майя верили, что Земля была плоской, и что есть ягуар, известный как Bacab, в каждом углу Земли, который держит небо.Гея символизировала Землю для древних греков; она, как полагали, дала жизнь Вселенной в Греческой мифологии.
Среднее расстояние от Земли до Солнца 150 миллионов километров. Астрономы называют это расстояние 1 астрономическая единица, и используют его для сравнения с другими планетами в Солнечной Системе. Например, Марс расположен в 1.52 а.е. от Солнца, а Сатурн в 9.58 а.е. Солнечному свету требуется 8 минут, чтобы пройти от Солнца до Земли.
Земля вращается вокруг своей оси менее, чем за 24 часа. Фактически это 23 часа, 56 минут и 4 секунды. Это сидерический (звездный) день. Земля вращается по орбите вокруг Солнца за каждые 365.2564 дня. Эти дополнительные .2564 дня, создают необходимость в високосных годах. Вот почему мы добавляем дополнительный день в феврале в каждый год, делимый на 4, год не високосный, если делится только на 100 (1900, 2100, и т.д.) и високосный, если делится на 400 (1600, 2000, и т.д.).
Ученые часто пытались открыть то, что делает Землю идеальным местом для поддержания жизни. Земля описывалась как находящаяся в «обитаемой зоне», которая является теоретической областью в Солнечной Системе, где условия окружающей среды оптимальные для существования жизни. Ученые используют «обитаемую зону» для поиска экзопланет, которые могут иметь способность поддерживать жизнь. Земля — единственная планета в нашей Солнечной Системе с тектоникой плит. Тектоника плит помогает защитить нашу планету от перегревания как на Венере, потому что углерод в растениях проходит свой путь обратно в Землю и повторно используется. Жидкая вода тоже является важным элементом для жизни. Более 70% поверхности Земли — это вода.
Воздух, которым мы дышим, — это смесь газов. Обычно состав воздуха — это 78% азота, 21% кислорода и 1% других газов, в том числе: ксенон, диоксид углерода, водород, аргон, неон, гелий и криптон. Есть еще несколько газов в атмосфере. Давайте не забывать о водяном паре, пыльце, пыли и других твердых веществах, которые смешались в ней. Большая часть планеты состоит из четырех основных веществ. Если бы вы могли разделить Землю на вещества, вы бы получили 32.1% железа, 30.1% кислорода, 15.1% кремния и 13.9% магния. Конечно, большая часть железа находится внизу в земном ядре. Из ядра никогда не брали образцы, но ученые полагают, что оно на 88% из железа.
Земля — самая плотная планета в Солнечной Системе, со средней плотностью приблизительно 5520
кг/м3, что в 5 раз больше плотности воды. Планета такая плотная, потому что она состоит из большого количества железа. Железо сконцентрировано в ядре, где его 88%. Так как планета такая плотная, ее гравитация большая по сравнению с ее размером. Температура на нашей планете не настолько экстремальная как на других планетах. Самая низкая зарегистрированная температура на Земле приблизительно -89°C в Антарктиде, в то время как самая высокая зарегистрированная температура 58°C. Диаметр планеты 12,742 км, а объем 1,080,000,000,000 km3. Планета — не идеальная сфера. На самом деле это сплющенный у полюсов сфероид. Это значит, что он придавлен у полюсов и выпуклый у экватора. Это вызвано скоростью вращения Земли и обычно для всех планет.Поверхность Земли на 70% состоит из воды. Такого рода ограничение мест, где мы можем жить. Атмосфера — самая плотная в первые 50 км от поверхности, но она на самом деле достигает свыше 10,000 км над планетой. Этот самый внешний слой атмосферы называется экзосфера, и начинается с 500 км над поверхностью Земли. В этой точке свободно падающие частицы могут избежать притяжения гравитации Земли, и быть сдуты солнечным ветром. Более 75% атмосферы Земли содержится в пределах 11 км. Выше воздух становится слишком разряженным, чтобы поддерживать большую часть жизни.
Земля, как полагают, единственная планета в нашей Солнечной Системе, которая имеет тектонику плит. Существует несколько континентальных плит, которые постоянно движутся и помогают формировать нашу планету. Эти плиты являются частями коры Земли, которая плавает по расплавленному ядру. Этот процесс имеет много важных эффектов, но один из самых важных — это рециркуляция углерода. В течение долгих периодов времени останки жизни, богатые углеродом, уносятся обратно во внутреннюю часть Земли и перерабатываются. Это выводит углерод из атмосферы, что гарантирует, что мы не получим бесконтрольного парникового эффекта. Если бы другие планеты имели эти плиты, было бы больше обитаемых планет в нашей галактике.
Наша планета имеет один спутник, который известен просто как Луна. Когда-то ученые обнаружили, что другие планеты тоже имеют луны, тогда имя нашего спутника стали писать с заглавной. Луна имеет синхронное вращение (гравитационный захват) с нашей планетой, что значит, что ей требуется столько же времени для того, чтобы завершить орбиту вокруг Земли, сколько Земле требуется времени, чтобы сделать оборот вокруг своей оси. Из-за этого одна и та же сторона Луны всегда направлена к нашей планете — хотя на самом деле мы видим более 50% спутника из-за нескольких факторов — поэтому мы никогда не видели другой стороны Луны, пока не отправили зонд, чтобы ее сфотографировать.
Интересные факты о Земле
Название прочитанной вами статьи «Планета Земля».
universetoday-rus.com
Планета Земля
Планета Земля, третья планета по удаленности от Солнца, она является самой крупной по массе среди других землеподобных планет в Солнечной системе. Уникальность Земли состоит в том, что она единственная известная на сегодняшний день планета на которой существует жизнь. Наука говорит о том, что планета Земля образовалась 4.5 млрд. лет назад, а вскоре после своего образования она своим гравитационным полем притянула к себе единственный на сегодня спутник – Луну.
Считается, что жизнь на земле возникла порядка 3.5 млрд. лет назад, т.е. спустя 1 млрд. лет после образования земли. Возможность образования жизни на Земле обуславливается тем, что после своего образования и до наших дней биосфера планеты меняла свои различные абиотические факторы, а также саму атмосферу, это обусловило возникновение и формирование озонового шара Земли, также возникновение и непрерывный рост анаэробных организмов, которые в содействии с магнитным полем блокировали вредную радиацию. Все эти факторы, а особенно блокирование внешней космической радиации и дали возможность жизни развиваться непрерывными темпами, давая ей эволюционировать.
Кора земного шара разделена на несколько тектонических плит. Тектонические плиты имеют свойство менять свое расположение и постоянно двигаются (мигрируют), но движение их измеряется миллионами лет.
Около 70% всей земной поверхности составляет морская вода, все остальное пространство (около 30%) составляют континенты и острова. Для существования всех форм жизни на Земле крайне необходима жидкая вода, но на сегодняшний день воду в таком состоянии можно встретить лишь на Земле и ни на какой другой планете. На других планетах Солнечной системы также существует вода, но в твердом состоянии и это, а также еще ряд других факторов не дает развиваться жизни на этих планетах.
Планета Земля, как и другие космические тела в солнечной системе и во всей вселенной взаимодействует с другими космическими объектами – Солнцем и Луной. Земля вращается вокруг Солнца, а полный оборот вокруг Солнца она делает за 365.26 земных дней. Этот промежуток времени называется сидерический год.
Сидерический год равен 365.26 Солнечным суткам на земле.
Земля постоянно вращается, а ось ее вращения наклонена на 24.3о, относительно ее орбитальной плоскости.
Единственным и постоянным спутником Земли является Луна. Ученые считают, что Луна была присоединена к Земле и начала свое вращение вокруг нее около 4.53 миллиарда лет назад. Луна имеет свои определенные функции и имеет немалое влияние на жизнь на Земле.
Кроме этого определенную роль в формировании Земли, а именно в формировании океанов на планете сыграла ранняя космическая бомбардировка кометами. Такие бомбардировки на ранних этапах формирования играли очень значимую роль, а те астероиды, которые падали на Землю после формирования океанов имели сильное воздействие на формирование окружающей среды на планете.
Многие ученые приписывают роль «уничтожителей жизни», так как по их мнению именно астероиды являются виновниками вымирания нескольких видов живых существ до появления человечества.
По форме наша планета очень похожа на эллипсоидную, а не на круглую, как ее изображали немного ранее. Если быть точным, то планета Земля имеет шарообразную форму, которая утолщена на экваторе. Диаметр планеты составляет почти 12 750 км.
Химический состав, которым обладает планета, состоит в основном из железа (32.1%), алюминия (1.5%), никеля (1.8%), кальция (1.5%), магния (13.9%), серы (2.9%), кремния (около 15%), а также из кислорода (30.1%). На все другие элементы на земле приходится около 1-1.2%.
Внутреннее строение Земли принято различать на:
— атмосферу;
— биосферу;
— гидросферу;
— литосферу;
— пиросферу;
— центросферу
Которые также поделены на несколько составных.
Атмосфера Земли – это внешняя газовая оболочка планеты, нижняя граница которой проходит по гидросфере и литосфере, а верхняя черта атмосферы находится на высоте 1000 километров от поверхности. В атмосфере принято также различать тропосферу, который считается двигающим слоем, стратосферу, которая находится над тропосферой, а также последний (верхний) слой – ионосферу.
Тропосфера составляет около 10 км, а масса ее составляет около 3\4 всей массы атмосферы (т.е приблизительно 75%). На высоту около 80 км над тропосферой простирается слой стратосферы. Выше всех слоев находится ионосфера. Этот слой получил свое название потому, что он постоянно ионизируется под воздействием космических лучей.
Гидросфера занимает около 71% всей поверхности планеты. Соленость этого слоя составляет 35 г\л, а температура колеблется от 3 до 32оС.
С литосферой, гидросферой и атмосферой сливается самый уникальный слой на нашей планете – биосфера. Сама биосфера подразделяется на несколько сфер – сфера растений, которые имеют численность около 500 000 различных видов, а также на животную сферу, которая имеет общее число видов свыше 1 млн.
Литосфера – это каменная оболочка планеты. Толщина ее варьируется от 40 до 100 километров, она составляет дно океанов, материки и острова.
Сразу под литосферой находится пиросфера и считается она огненной оболочкой земного шара. Температура пиросферы повышается примерно на один градус каждые 33 метра глубины. Существует гипотеза о том, что благодаря пиросфере породы находящиеся в глубине Земли находятся в расплавленном состоянии.
Центросфера Земли, по мнениям многих ученых, находится примерно на глубине 1800 километров и состоит преимущественно из никеля и железа. Температура центросферы достигает нескольких тысяч градусов, а давление составляет около 3 млн. атмосфер.
mirznanii.com