В первые сотни лет своего существования Земля пережила многочисленные катаклизмы, оставившие глубокие шрамы на ее поверхности. За миллиарды лет, прошедшие с тех пор, ветровая и водяная эрозии, глобальные изменения климата почти стерли следы первобытной эпохи. Но их все еще можно найти. Примеры планет, которые в наши дни образуются вокруг других звезд, а также сложные компьютерные модели помогают понять историю нашей планеты.

Солнечная система сформировалась из того же первоначального облака газа и пыли, что и само Солнце. Подобные облака, называемые туманностями, часто незаметны, если не освещены звездами. В основном они состоят из самого легкого элемента, водорода, но при этом содержат небольшое количество гелия и более тяжелых элементов, сформировавшихся в предыдущих поколениях звезд и высвободившихся после их гибели.

Никто точно не знает, что вывело некую туманность на тот путь, который привел к возникновению Солнечной системы. Это могла быть взрывная волна от ближайшей сверхновой, действие силы тяжести пролетающей мимо звезды или просто проход сквозь облако из более плотного материала, когда туманность огибала по орбите . Каким бы ни был пусковой механизм, 4,5 млн. лет назад что-то направило туманность к коллапсу.

КОНЦЕНТРИРОВАННОЕ ВЕЩЕСТВО

По мере того как центр облака становился плотнее, он начинал оказывать большее влияние на свое окружение, втягивая его вовнутрь, пока спустя световой год первоначальное облако не уплотнилось и не стало шириной в несколько световых часов. Концентрация вещества привела к тому, что солнечная туманность стала быстрее вращаться.

В результате, туманность выровнялась и приобрела форму диска с выпуклостью в центре. Выпуклость, содержащая порядка 90 % массы туманности, стала нашей звездой, Солнцем, но продолжала быть окруженной газом и пылью — сырьем для формирования системы планет.

В непосредственной близости от Солнца над облаком доминировала пыль из тяжелых элементов, формирующих сложные химические соединения. Частицы пыли склеивались при столкновении, более легкие стремились к испарению в условиях жесткой солнечной радиации. Затем их сдувало прочь от внутренней Солнечной системы, и они вновь конденсировались в более прохладных зонах, где помогали формировать .

По мере того как глыбы пыли становились больше, возрастал риск их столкновения между собой, и в конце концов несколько из них увеличились достаточно, чтобы обладать эффективной силой притяжения.

РАСТУЩИЕ ПЛАНЕТЫ

Образовавшиеся планетозимали начали стремительно собирать материал из своего окружения. Рост по экспоненте продолжался до тех пор, пока несколько десятков объектов, варьирующихся в размере между Луной и Марсом, не стали доминировать во внутренней Солнечной системе. Постоянная бомбардировка поверхностей объектов нагрела их до температуры плавления.

На этом этапе планетозимали прекратили свой рост. Однако большинство из них закончили тем, что оказались на вытянутых, пересекающихся орбитах, что приводило к столкновениям и увеличению их размеров посредством слияния друг с другом. Каждое из этих межпланетных столкновений освобождало огромное количество энергии, помогающей сохранять планетозимали горячими.

ЗЕМЛЯ ЭПОХИ ГАДЕЯ

Последним, но не менее важным, стало колоссальное столкновение с миром размером с Марс, называемым Тейя, что привело к . На Земле самыми значительными событиями были извержения значительной части планетной мантии и поглошение ядра Тейи ядром Голубой планеты. После того как утихли отголоски толчков, Земля наконецто обрела свой нынешний вид. Ранняя эпоха истории Земли часто называется гадейским периодом («гадесом» древние греки называли ад). Газы из расплавленной внутренней части сформировали плотную атмосферу, но удар, образовавший Луну, сорвал большую часть атмосферы.

Согласно традиционным взглядам, в то время поверхность Земли сотрясалась от бурной вулканической активности, из-за чего она постоянно обновлялась. Вероятно, к тому времени сформировалась тонкая поверхностная кора — это могли быть минералы с высоким содержанием тяжелых элементов с высокой точкой плавления, например железо и магний. Однако этот плотный материал, должно быть, погрузился в расплавленную породу под ним.

Выделяющийся от всей этой активности газ создал атмосферу с высоким давлением, возможно, с высоким содержанием углекислого газа. В свою очередь, это привело к возникновению удушающего парникового эффекта, подобного тому, что наблюдается в наши дни на Венере. Несмотря на температуру выше 200 °С, выходящий при газовыделении водяной пар конденсировался в жидкость, при этом образовывались океаны с горячей водой. Однако недавние исследования образцов некоторых из древнейших пород Земли ставят под сомнение традиционную точку зрения.

ИНТЕНСИВНОЕ ВРАЩЕНИЕ

Какими бы ни были условия на поверхности, кое-что другое сделало юную Землю неузнаваемой для современного посетителя. Влияние Тейи вызвало очень быстрое вращение нашей планеты с пятичасовым циклом дня и ночи. Быстрое вращение привело к тому, что Земля была на 1800 км шире на экваторе, чем от полюса к полюсу. Однако с тех пор приливы и отливы от Луны замедляли ее движение, поэтому нынешний экваториальный диаметр всего лишь на 43 км больше полярного.

Voted Thanks!

Возможно Вам будет интересно:

Так приятно осознавать, что планета Земля оказалась наиболее пригодной для различных форм жизни. Здесь идеальные температурные условия, достаточно воздуха, кислорода и безопасного света. Трудно поверить, что когда-то ничего этого не было. Или почти ничего, кроме расплавленной космической массы неопределенной формы, плавающей в условиях невесомости. Но обо всем по порядку.

Взрыв вселенского масштаба

Ранние теории происхождения Вселенной

Ученые выдвигали разные гипотезы, объясняющие рождение Земли. В 18 веке французы утверждали, что причиной оказалась космическая катастрофа в результате столкновения Солнца с кометой. Англичане уверяли, что пролетающий мимо светила астероид отсек его часть, из которой в последствии появился целый ряд небесных тел.

Немецкие умы продвинулись дальше. Прототипом образования планет Солнечной системы они считали холодное пылевое облако невероятных размеров. Позже решили, что пыль была раскаленной. Ясно одно: образование Земли неразрывно связано с формированием всех планет и звезд, входящих в состав системы Солнца.

Сегодня астрономы и физики единодушны во мнении, что Вселенная образовалась после . Миллиарды лет назад гигантский огненный шар разлетелся на куски в космическом пространстве. Это вызвало гигантский выброс материи, частички которой обладали колоссальной энергией. Именно мощность последней мешала элементам создать атомы, заставляя отталкиваться друг от друга. Этому способствовала и высокая температура (примерно в миллиард градусов). Но через миллион лет пространство остыло приблизительно до отметки 4000º. С этого момента началось притяжение и образование атомов легких газообразных веществ (водорода и гелия).

Волновал умы ученых многие тысячелетия. Было и есть множество версий - от сугубо теологических до современных, сформированных на основе данных исследований дальнего космоса.

Но так как при образовании нашей планеты присутствовать никому не довелось, остается рассчитывать только на косвенные «улики». Также большую помощь в снятии завесы с этой тайны нам оказывают мощнейшие телескопы.

Солнечная система

История Земли неразрывно связана с появлением и вокруг которой она вращается. А потому начать придется издалека. По предположениям ученых, после Большого Взрыва понадобилось один или два миллиарда лет для того, чтобы галактики стали примерно такими, какие они есть сейчас. Солнечная система же возникла, предположительно, на восемь миллиардов лет позже.

Большинство ученых сходятся на том, что она, как и все подобные космические объекты, возникла из облака пыли и газа, поскольку вещество во Вселенной распределяется неравномерно: где-то его было больше, а в другом месте - меньше. В первом случае это приводит к образованию туманностей из пыли и газа. На каком-то этапе, возможно, посредством внешнего воздействия подобное облако сжалось и начало вращаться. Причина произошедшего, вероятно, кроется во взрыве сверхновой где-то в окрестностях нашей будущей колыбели. Однако если все образуются примерно одинаково, то эта гипотеза выглядит сомнительной. Скорее всего, достигнув определенной массы, облако начало притягивать к себе еще частицы и сжиматься, а вращательный момент приобрело из-за неравномерного распределения вещества в пространстве. Со временем этот крутящийся сгусток становился все более плотным посередине. Так, под влиянием огромного давления и повышающихся температур, и возникло наше Солнце.

Гипотезы разных лет

Как уже было сказано выше, люди всегда задавались вопросом о том, как образовалась планета Земля. Первые научные обоснования появились лишь в семнадцатом веке нашей эры. В то время было совершено множество открытий, в том числе и физических законов. По одной из таких гипотез, Земля образовалась в результате столкновения кометы с Солнцем как остаточное от взрыва вещество. По другой - наша система возникла из холодного облака космической пыли.

Частички последней сталкивались между собой и соединялись, пока не сформировались Солнце и планеты. А вот французские ученые предположили, что указанное облако было раскаленным. По мере остывания оно вращалось и сжималось, образуя кольца. Из последних и сформировались планеты. А в центре появилось Солнце. Англичанин Джеймс Джинс предположил, что когда-то мимо нашего светила пролетала другая звезда. Она и вырвала своим притяжением вещество из Солнца, из которого впоследствии и сформировались планеты.

Как образовалась Земля

По мнению современных ученых, Солнечная система возникла из холодных частиц пыли и газа. Вещество сжималось и распалось на несколько частей. Из самого крупного куска и образовалось Солнце. Этот кусок вращался и разогревался. Он стал похожим на диск. Из плотных частиц на периферии этого газово-пылевого облака и образовались планеты, в том числе и наша Земля. Между тем в центре зарождающейся звезды под действием высоких температур и огромного давления пошли

Существует гипотеза, возникшая в ходе поиска экзопланет (похожих на Землю), что чем больше у звезды тяжелых элементов, тем менее вероятно зарождение близ нее жизни. Это связано с тем, что большое их содержание приводит к появлению вокруг светила газовых гигантов - объектов вроде Юпитера. А такие великаны неизбежно перемещаются в сторону звезды и выталкивают с орбит маленькие планеты.

Дата рождения

Образовалась Земля примерно четыре с половиной миллиарда лет назад. Вращающиеся вокруг раскаленного диска куски становились все тяжелее. Предполагается, что изначально их частички притягивались благодаря электрическим силам. А на каком-то этапе, когда масса этого «кома» достигла определенного уровня, он стал притягивать все в округе уже с помощью гравитации.

Как и в случае с Солнцем, сгусток стал сжиматься и раскаляться. Вещество полностью расплавилось. Со временем сформировался более тяжелый центр, состоящий, в основном, из металлов. Когда образовалась Земля, она стала медленно остывать, и из более легких веществ формировалась кора.

Столкновение

А затем появилась Луна, но не так, как образовалась Земля, опять же, по предположению ученых и по найденным на нашем спутнике минералам. Земля, уже остыв, столкнулась с чуть меньшей по размерам другой планетой. В итоге оба объекта полностью расплавились и превратились в один. А выброшенное взрывом вещество стало вращаться вокруг Земли. Из него и получилась Луна. Утверждают, что минералы, найденные на спутнике, отличаются от земных своей структурой: как будто вещество было расплавлено и снова застыло. Но ведь то же произошло и с нашей планетой. И почему это жуткое столкновение не привело к полному уничтожению двух объектов с образованием мелких осколков? Загадок много.

Путь к жизни

Затем Земля снова начала остывать. Опять сформировалось металлическое ядро, а затем тонкий поверхностный слой. А между ними - относительно подвижная субстанция - мантия. Благодаря сильной вулканической деятельности сформировалась атмосфера планеты.

Изначально она, конечно, была абсолютно непригодна для дыхания человека. Да и жизнь была бы невозможна без появления жидкой воды. Предполагается, что последнюю на нашу планету занесли миллиарды метеоритов с окраин Солнечной системы. По всей видимости, через некоторое время после того, как образовалась Земля, случилась мощнейшая бомбардировка, причиной которой могло стать гравитационное воздействие Юпитера. Вода была заключена внутри минералов, а вулканы превратили ее в пар, и она выпадала на образовывая океаны. Затем появился кислород. По мнению многих ученых, это произошло благодаря жизнедеятельности древних организмов, которые смогли появиться в тех суровых условиях. Но это уже совсем другая история. А человечество с каждым годом становится все ближе и ближе к получению ответа на вопрос, как образовалась планета Земля.

> Планета Земля

Все про планету Земля для детей: как появилась и образовалась, интересные факты, из чего состоит и строение на фото и рисунках, вращение Земли, Луна и жизнь.

Начать рассказ о Земле для самых маленьких можно с того, что мы живем на третьей планете от Солнца. Родители или учителя в школе должны были объяснить детям , что им очень повезло. Ведь Земля – это пока единственная известная планета Солнечной системы, содержащая атмосферу с кислородом, жидкие океаны на поверхности и жизнь.

Если рассматривать по величине, то мы занимаем пятое место (меньше , и , но больше и ).

Диаметр планеты Земля – 13000 км. Она имеет кругообразную форму, потому что гравитация втягивает материю. Хотя это и не идеальный круг, ведь вращение заставляет планету сдавливаться в полюсах и расширяться на экваторе.

Вода занимает приблизительно 71% (большая часть – океаны). 1/5 атмосферы состоит из кислорода, который производят растения. Пока ученые веками изучали планету, космические аппараты позволили взглянуть на нее из космоса. Ниже школьники и дети всех возрастов смогут рассмотреть интересные факты о Земле и получить полноценное описание третьей планеты от Солнца с фото и картинками. Но следует напомнить, что у Земли есть класс, а точнее планетарный тип - скалистое тело (есть также ледяные и газовые гиганты, которые отличаются по характеристикам).

Характеристики орбиты Земли - объяснение для детей

Чтобы дать полное объяснение для детей , родители должны раскрыть понятие оси. Это воображаемая линия, идущая через центр от Северного к Южному полюсу. На один оборот уходит 23,934 часа, а на околосолнечную орбиту – 365.26 дней (земной год).

Дети должны знать, что земная ось наклонена относительно плоскости эклиптики (воображаемая поверхность орбиты Земли вокруг Солнца). Из-за этого северное и южное полушария иногда поворачиваются и отворачиваются от Солнца. Это приводит к смене времен года (изменяется получаемое количество света и тепла).

Орбита Земли представляет не идеальный круг, а овальный эллипс (это присуще всем планетам). Приближается к Солнцу в начале января и отдаляется в июле (хотя это меньше влияет на нагрев и охлаждение, чем наклон земной оси). Следует объяснить детям ценность нахождения планеты в обитаемой зоне. Это дистанция, позволяющая температуре поддерживать воду в жидком состоянии.

Орбита и вращение Земли - объяснение для детей

• Средняя удаленность от Солнца: 149 598 262 км.
• Перигелий (самая близкая дистанция к Солнцу): 147 098 291 км.
• Афелий (наиболее удаленная дистанция от Солнца): 152 098 233 км.
• Продолжительность солнечного дня (один осевой оборот): 23,934 часа.
• Продолжительность года (один обход вокруг Солнца): 365,26 дней.
• Экваториальный наклон к орбите: 23.4393 градуса.

Формирование и эволюция Земли - объяснение для детей

Объяснение для детей останется неполным, если описание Земли обойдет предысторию. Исследователи полагают, что Земля сформировалась вместе с Солнцем и другими планетами 4.6 миллиардов лет назад. Тогда воссоединилась с огромнейшим газовым и пыльным облаком – солнечной туманностью. Сила тяжести постепенно разрушала ее, придавая больше скорости и форму диска. Большая часть материала притянулась в центр и начала формировать .

Другие частицы сталкивались и соединялись, образуя более крупные тела. Солнечный ветер обладал такой силой, что ему удалось сместить более легкие элементы (водород и гелий) из самых отдаленных миров. Именно поэтому Земля и другие планеты стали скалистыми.

В ранней истории планета Земля для детей способна показаться безжизненным куском скалы. Радиоактивные материалы и растущее из глубины давление давали достаточно тепла, чтобы расплавить внутреннее пространство. Из-за этого некоторые химикаты выплеснулись наружу, образовывая воду, а другие стали атмосферными газами. По последним данным, кора и океаны могли появиться через 200 миллионов лет после формирования планеты.

Дети должны знать, что земную историю делят на 4 эона: хадейский, архейский, протерозойский и фанерозойский. Первые три заняли почти 4 миллиарда лет и вместе называются докембрийскими. Доказательства наличия жизни обнаружили в архее около 3.8 миллиарда лет назад. Но жизнь не отличалась богатством до фанерозоя.

Период фанерозоя делится на 3 эпохи: палеозой, мезозой и кайнозой. Первая продемонстрировала появление многих разновидностей животных и растений в морях и на суше. Мезозой предоставил динозавров, а вот кайнозой – это буквально наша эпоха (млекопитающие).

Большинство окаменелостей из палеозоя – беспозвоночные животные (кораллы, трилобиты и моллюски). Окаменелости рыбы датировались возрастом в 450 миллионов лет, а земноводных – 380 миллионов лет. Огромные леса, болота и ранние рептилии заселили Землю 300 миллионов лет назад.

Мезозой стал периодом жизни динозавров. Хотя окаменелости млекопитающих также имели возраст в 200 миллионов лет. В этот период власть захватили цветущее растения (и продолжают удерживать ее сегодня).

Кайнозой стартовал около 65 миллионов лет назад, когда вымерли динозавры (ученые приписывают эту заслугу космическому воздействию). Млекопитающим удалось выжить, и они стали главными существами на планете.

Состав и структура Земли - объяснение для детей

Атмосфера

Состав: 78% азота и 21% кислорода с небольшими примесями воды, двуокиси углерода, аргона и других газов. Больше нигде в Солнечной системе вы не найдете атмосферу, наполненную свободным кислородом. А ведь именно это оказалось важным для нашей жизни.

Землю окружает воздух, становясь тонким по мере удаленности от поверхности. На высоте в 160 км он настолько тонкий, что спутникам приходится преодолевать лишь незначительное сопротивление. Но следы атмосферы все же находят и на высоте в 600 км.

Самый нижний слой атмосферы – тропосфера. Она не прекращает своего движения и отвечает за погодные условия. Солнечный свет нагревает атмосферу, создавая теплый воздушный поток. Он расширяется и охлаждается с уменьшением давления. Дети должны понять, что холодный воздух становится плотнее, поэтому опускается вниз, чтобы согреться в нижних слоях.

На высоте 48 км расположена стратосфера. Это неподвижный озоновый слой, созданный ультрафиолетовым светом, заставившим трио атомов кислорода сформировать озоновую молекулу. Для самых маленьких будет интересно узнать, что именно озон защищает нас от большей части опасного ультрафиолетового излучения.

Углекислый газ, водяной пар и прочие газы задерживают тепло и нагревают Землю. Если бы не этот «парниковый эффект», то поверхность была бы чересчур холодной и не позволила бы развиться жизни. Хотя неправильный парник мог бы превратить нас в адски жаркий аналог Венеры.

Спутники на околоземной орбите показали, что верхняя атмосфера расширяется днем и уменьшается ночью из-за процессов нагрева и охлаждения.

Магнитное поле

Магнитное поле Земли создается потоками, исходящими от внешнего слоя земного ядра. Магнитные полюса всегда двигаются. Магнитный северный полюс ускоряет движение до 40 км в год. Через несколько десятилетий он покинет Северную Америку и достигнет Сибири.

НАСА считает, что магнитное поле изменяется и в других направлениях. Во всем мире оно ослабло на 10%, если отмерять с 19 века. Хотя эти трансформации незначительны, если углубиться в далекое прошлое. Иногда поле полностью переворачивалось, меняя северный и южный полюса местами.

Когда заряженные Солнцем частицы оказываются в магнитном поле, они разбиваются об молекулы воздуха над полюсами и создают сияние – северное и южное.

Химический состав

Наиболее распространенный элемент в земной коре – кислород (47%). Далее идут кремний (27%), алюминий (8%), железо (5%), кальций (4%), и по 2% калия, натрия и магния.

В составе ядра Земли в основном: никель, железо и более легкие элементы (сера и кислород). Мантия сделана из силикатных пород, богатых железом и магнием (комбинация кремния и кислорода – кремнезем, а содержащие его материалы называют силикатными).

Внутренняя структура

Школьникам и детям всех возрастов следует запомнить, что земное ядро достигает 7100 км в ширину (это немного больше половины земного диаметра и примерно равняется размеру Марса). Самые отдаленные слои (2250 км) жидкие, а вот внутреннее представляет собою твердое тело и достигает 4/5 размера Луны (2600 км в диаметре).

Над ядром расположена мантия толщиною в 2900 км. Дети могли слышать в школе , что она не совсем жесткая, но может течь очень медленно. Земная кора плывет по ней, что вызывает практически незаметное смещение континентов. Правда люди осознают это в виде землетрясения, извергающихся вулканов и формирования горных хребтов.

Есть два вида земной коры. Суша континентов состоит по большей части из гранита и прочих легких силикатных минералов. Океанские этажи представляют темную и плотную вулканическую породу – базальт. Континентальная кора в толщину достигает 40 км, хотя может отличаться в зависимости от конкретного района. Океаническая разрастается всего до 8 км. Вода наполняет низкие участки базальта и формирует мировой океан. У Земли много воды, поэтому она полностью заполняет океанские бассейны. Остальная же часть достигает краев континентов – континентальный шлейф.

Чем ближе к ядру, тем тепле. На самом дне континентальной коры температура достигает 1000 °C и увеличивается на 1°C с каждым километром вниз. Геологи предполагают, что внешнее ядро накалено до 3700-4300 °C, а внутреннее – 7000°C. Это даже жарче, чем на поверхности Солнца. Только огромное давление позволяет сохранять его структуру.

Недавние исследования экзопланет (например, миссия Кеплера НАСА) предполагают, что планеты типа Земля встречаются по всей нашей галактике. Почти четверть наблюдаемых солнечных звезд могут располагать потенциальными обитаемыми землями.

Земная Луна - объяснение для детей

Дети не должны забывать, что у Земли есть верный спутник - Луна. В ширину достигает 3474 км (примерно четверть земного диаметра). Наша планета располагает всего одним спутником, хотя у Венеры и Меркурия их вообще нет, а у некоторых есть два и более.

Луна сформировалась после того, как в Землю врезался гигантский объект. Оторванные обломки и стали составным материалом Луны. Ученые считают, что объект был примерно размером с Марс.

Пока известно, что Земля – единственная планета во Вселенной, населенная жизнью. Насчитывают несколько миллионов известных видов от самого глубокого океанского дна до наивысших уровней атмосферы. Но исследователи говорят, что еще не все обнаружено (примерно 5-100 миллионов, из которых нашли лишь около 2 миллионов).

Ученые подозревают, что есть и другие обитаемые планеты. Среди них рассматривают спутник Сатурна Титан или Европу Юпитера. Пока исследователи все еще разбираются в процессах эволюции и кажется, что у Марса есть все шансы на наличие организмов. Некоторые думают, что именно из марсианских метеоритов, упавших на Землю, и зародилась наша жизнь.

Важно напомнить детям, что наша планета считается самой изученной, потому что исследование Земли ведется от первобытных племен до сегодня. Множество интересных наук предлагают характеристику планеты со всех сторон. География Земли раскрывает страны, геология изучает состав и движение плит, а биология рассматривает живые организмы. Чтобы ребенку было интереснее исследовать Землю, используйте печатные или Гугл карты, а также наши онлайн телескопы. Не забывайте, что планета Земля - уникальная система и пока единственный мир с жизнью. Поэтому ее нужно не только всесторонне изучать, но и оберегать.

Земля - третья от Солнца планета и пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.

Иногда упоминается как Мир, Голубая планета, иногда Терра (от лат. Terra). Единственное известное человеку на данный момент тело Солнечной системы в частности и Вселенной вообще, населённое живыми организмами.

Научные данные указывают на то, что Земля образовалась из солнечной туманности около 4,54 миллиардов лет назад, и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник - Луну. Жизнь появилась на Земле около 3,5 миллиардов лет назад, то есть в течение 1 миллиарда после её возникновения. С тех пор биосфера Земли значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, а также формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную для жизни солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия существования жизни на Земле.

Радиация, обусловленная самой земной корой, со времён её образования значительно снизилась благодаря постепенному распаду радионуклидов в ней. Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые движутся по поверхности со скоростями порядка нескольких сантиметров в год. Приблизительно 70,8 % поверхности планеты занимает Мировой океан, остальную часть поверхности занимают континенты и острова. На материках расположены реки и озёра, вместе с Мировым океаном они составляют гидросферу. Жидкая вода, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо из известных планет и планетоидов Солнечной системы, кроме Земли. Полюса Земли покрыты ледяным панцирем, который включает в себя морской лёд Арктики и антарктический ледяной щит.

Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, очень вязкого слоя, называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро, являющееся источником магнитного поля Земли и внутреннее твёрдое ядро, предположительно, состоящее из железа и никеля. Физические характеристики Земли и её орбитального движения позволили жизни сохраниться на протяжении последних 3,5 млрд лет. По различным оценкам, Земля будет сохранять условия для существования живых организмов ещё в течение 0,5 - 2,3 млрд лет.

Земля взаимодействует (притягивается гравитационными силами) с другими объектами в космосе, включая Солнце и Луну. Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365,26 солнечных суток - сидерический год. Ось вращения Земли наклонена на 23,44° относительно перпендикуляра к её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год - 365,24 солнечных суток. Сутки сейчас составляют примерно 24 часа. Луна начала своё обращение на орбите вокруг Земли примерно 4,53 миллиарда лет назад. Гравитационное воздействие Луны на Землю является причиной возникновения океанских приливов. Также Луна стабилизирует наклон земной оси и постепенно замедляет вращение Земли. Некоторые теории полагают, что падения астероидов приводили к существенным изменениям в окружающей среде и поверхности Земли, вызывая, в частности, массовые вымирания различных видов живых существ.

Планета является домом для миллионов видов живых существ, включая человека. Территория Земли разделена на 195 независимых государств, которые взаимодействуют между собой путём дипломатических отношений, путешествий, торговли или военных действий. Человеческая культура сформировала много представлений об устройстве мироздания - таких, как концепция о плоской Земле, геоцентрическая система мира и гипотеза Геи, по которой Земля представляет собой единый суперорганизм.

История Земли

Современной научной гипотезой формирования Земли и других планет Солнечной системы является гипотеза солнечной туманности, по которой Солнечная система образовалась из большого облака межзвёздной пыли и газа. Облако состояло главным образом из водорода и гелия, которые образовались после Большого взрыва и более тяжёлых элементов, оставленных взрывами сверхновых. Примерно 4,5 млрд лет назад облако стало сжиматься, что, вероятно, произошло из-за воздействия ударной волны от вспыхнувшей на расстоянии нескольких световых лет сверхновой. Когда облако начало сокращаться, его угловой момент, гравитация и инерция сплюснули его в протопланетный диск перпендикулярно к его оси вращения. После этого обломки в протопланетном диске под действием силы притяжения стали сталкиваться, и, сливаясь, образовывали первые планетоиды.

В процессе аккреции планетоиды, пыль, газ и обломки, оставшиеся после формирования Солнечной системы, стали сливаться во всё более крупные объекты, формируя планеты. Примерная дата образования Земли - 4,54±0,04 млрд лет назад. Весь процесс формирования планеты занял примерно 10-20 миллионов лет.

Луна сформировалась позднее, примерно 4,527±0,01 млрд лет назад, хотя её происхождение до сих пор точно не установлено. Основная гипотеза гласит, что она образовалась путём аккреции из вещества, оставшегося после касательного столкновения Земли с объектом, по размерам близким Марсу и массой 10 % от земной (иногда этот объект называют «Тейя»). В результате этого столкновения было высвобождено примерно в 100 млн раз больше энергии, чем в результате того, которое вызвало вымирание динозавров. Этого было достаточно для испарения внешних слоев Земли и расплавления обоих тел. Часть мантии была выброшена на орбиту Земли, что предсказывает, почему Луна обделена металлическим материалом, и объясняет её необычный состав. Под влиянием собственной силы тяжести выброшенный материал принял сферического форму и образовалась Луна.

Протоземля увеличилась за счёт аккреции, и была достаточно раскалена, чтобы расплавлять металлы и минералы. Железо, а также геохимически сродственные ему сидерофильные элементы, обладая более высокой плотностью, чем силикаты и алюмосиликаты, опускались к центру Земли. Это привело к разделению внутренних слоёв Земли на мантию и металлическое ядро спустя всего 10 миллионов лет после того, как Земля начала формироваться, произведя слоистую структуру Земли и сформировав магнитное поле Земли. Выделение газов из коры и вулканическая активность привели к образованию первичной атмосферы. Конденсация водяного пара, усиленная льдом, занесённым кометами и астероидами, привела к образованию океанов. Земная атмосфера тогда состояла из легких атмофильных элементов: водорода и гелия, но содержала значительно больше углекислого газа, чем сейчас, а это уберегло океаны от замерзания, поскольку светимость Солнца тогда не превышала 70 % от нынешнего уровня. Примерно 3,5 миллиардов лет назад образовалось магнитное поле Земли, которое предотвратило опустошение атмосферы солнечным ветром.

Поверхность планеты постоянно изменялась в течение сотен миллионов лет: континенты появлялись и разрушались. Они перемещались по поверхности, порой собираясь в суперконтинент. Приблизительно 750 млн лет назад самый ранний из известных суперконтинентов - Родиния - стал раскалываться на части. Позже эти части объединились в Паннотию (600-540 млн лет назад), затем в последний из суперконтинентов - Пангею, который распался 180 миллионов лет назад.

Возникновение жизни

Существует ряд гипотез возникновения жизни на Земле. Около 3,5-3,8 млрд лет назад появился «последний универсальный общий предок», от которого впоследствии произошли все другие живые организмы.

Развитие фотосинтеза позволило живым организмам использовать солнечную энергию напрямую. Это привело к оксигенации атмосферы, начавшейся примерно 2500 млн лет назад, а в верхних слоях - к формированию озонового слоя. Симбиоз мелких клеток с более крупными привёл к развитию сложных клеток - эукариот. Примерно 2,1 млрд лет назад появились многоклеточные организмы, которые продолжали приспосабливаться к окружающим условиям. Благодаря поглощению губительного ультрафиолетового излучения озоновым слоем жизнь смогла начать освоение поверхности Земли.

В 1960 году была выдвинута гипотеза Земли-снежка, утверждающая, что в период между 750 и 580 млн лет назад Земля была полностью покрыта льдом. Эта гипотеза объясняет кембрийский взрыв - резкое повышение разнообразия многоклеточных форм жизни около 542 млн лет назад.

Около 1200 млн лет назад появились первые водоросли, а примерно 450 млн лет назад - первые высшие растения. Беспозвоночные животные появились в эдиакарском периоде, а позвоночные - во время кембрийского взрыва около 525 миллионов лет назад.

После кембрийского взрыва было пять массовых вымираний. Вымирание в конце пермского периода, которое является самым массовым в истории жизни на Земле, привело к гибели более 90 % живых существ на планете. После пермской катастрофы самыми распространёнными наземными позвоночными стали архозавры, от которых в конце триасового периода произошли динозавры. Они доминировали на планете в течение юрского и мелового периодов. 65 млн лет назад произошло мел-палеогеновое вымирание, вызванное, вероятно, падением метеорита; оно привело к исчезновению динозавров и других крупных рептилий, но обошло многих мелких животных, таких как млекопитающие, которые тогда представляли собой небольших насекомоядных животных, а также птиц, являющихся эволюционной ветвью динозавров. В течение последних 65 миллионов лет развилось огромное количество разнообразных видов млекопитающих, и несколько миллионов лет назад обезьяноподобные животные получили способность прямохождения. Это позволило использовать орудия и способствовало общению, которое помогало добывать пищу и стимулировало необходимость в большом мозге. Развитие земледелия, а затем цивилизации, в короткие сроки позволило людям воздействовать на Землю как никакая другая форма жизни, влиять на природу и численность других видов.

Последний ледниковый период начался примерно 40 млн лет назад, его пик приходится на плейстоцен около 3 миллионов лет назад. На фоне продолжительных и значительных изменений средней температуры земной поверхности, что может быть связано с периодом обращения Солнечной системы вокруг центра Галактики (около 200 млн лет), имеют место и меньшие по амплитуде и длительности циклы похолодания и потепления, происходящие каждые 40-100 тысяч лет, имеющие явно автоколебательный характер, возможно, вызванный действием обратных связей от реакции всей биосферы как целого, стремящейся обеспечить стабилизацию климата Земли (см. гипотезу Геи, выдвинутую Джеймсом Лавлоком, а также теорию биотической регуляции, предложенную В. Г. Горшковым).

Последний цикл оледенения в Северном полушарии закончился около 10 тысяч лет назад.

Строение Земли

Согласно теории тектонических плит, внешняя часть Земли состоит из двух слоёв: литосферы, включающей земную кору, и затвердевшей верхней части мантии. Под литосферой располагается астеносфера, составляющая внешнюю часть мантии. Астеносфера ведёт себя как перегретая и чрезвычайно вязкая жидкость.

Литосфера разбита на тектонические плиты, и как бы плавает по астеносфере. Плиты представляют собой жёсткие сегменты, которые двигаются относительно друг друга. Существует три типа их взаимного перемещения: конвергенция (схождение), дивергенция (расхождение) и сдвиговые перемещения по трансформным разломам. На разломах между тектоническими плитами могут происходить землетрясения, вулканическая активность, горообразование, образование океанских впадин.

Список крупнейших тектонических плит с размерами приведён в таблице справа. Среди плит меньших размеров следует отметить индостанскую, арабскую, карибскую плиты, плиту Наска и плиту Скотия. Австралийская плита фактически слилась с Индостанской между 50 и 55 млн лет назад. Быстрее всего движутся океанские плиты; так, плита Кокос движется со скоростью 75 мм в год, а тихоокеанская плита - со скоростью 52-69 мм в год. Самая низкая скорость у евразийской плиты - 21 мм в год.

Географическая оболочка

Приповерхностные части планеты (верхняя часть литосферы, гидросфера, нижние слои атмосферы) в целом называются географической оболочкой и изучаются географией.

Рельеф Земли очень разнообразен. Около 70,8 % поверхности планеты покрыто водой (в том числе континентальные шельфы). Подводная поверхность гористая, включает систему срединно-океанических хребтов, а также подводные вулканы, океанические желоба, подводные каньоны, океанические плато и абиссальные равнины. Оставшиеся 29,2 %, непокрытые водой, включают горы, пустыни, равнины, плоскогорья и др.

В течение геологических периодов поверхность планеты постоянно изменяется из-за тектонических процессов и эрозии. Рельеф тектонических плит формируется под воздействием выветривания, которое является следствием осадков, колебаний температур, химических воздействий. Изменяют земную поверхность и ледники, береговая эрозия, образование коралловых рифов, столкновения с крупными метеоритами.

При перемещении континентальных плит по планете океаническое дно погружается под их надвигающиеся края. В то же время вещество мантии, поднимающееся из глубин, создаёт дивергентную границу на срединно-океанических хребтах. Совместно эти два процесса приводят к постоянному обновлению материала океанической плиты. Возраст большей части океанского дна меньше 100 млн лет. Древнейшая океаническая кора расположена в западной части Тихого океана, а её возраст составляет примерно 200 млн лет. Для сравнения, возраст старейших ископаемых, найденных на суше, достигает около 3 млрд лет.

Континентальные плиты состоят из материала с низкой плотностью, такого как вулканические гранит и андезит. Менее распространён базальт - плотная вулканическая порода, являющаяся основной составляющей океанического дна. Примерно 75 % поверхности материков покрыто осадочными породами, хотя эти породы составляют примерно 5 % земной коры. Третьими по распространённости на Земле породами являются метаморфические горные породы, сформировавшиеся в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород под действием высокого давления, высокой температуры или того и другого одновременно. Самые распространённые силикаты на поверхности Земли - это кварц, полевой шпат, амфибол, слюда, пироксен и оливин; карбонаты - кальцит (в известняке), арагонит и доломит.

Педосфера - самый верхний слой литосферы - включает почву. Она находится на границе между литосферой, атмосферой, гидросферой. На сегодня общая площадь культивируемых земель составляет 13,31 % поверхности суши, из которых лишь 4,71 % постоянно заняты сельскохозяйственными культурами. Примерно 40 % земной суши сегодня используется для пахотных угодий и пастбищ, это примерно 1,3·107 км² пахотных земель и 3,4·107 км² пастбищ.

Гидросфера

Гидросфера (от др.-греч. Yδωρ - вода и σφαῖρα - шар) - совокупность всех водных запасов Земли.

Наличие жидкой воды на поверхности Земли является уникальным свойством, которое отличает нашу планету от других объектов Солнечной системы. Большая часть воды сосредоточена в океанах и морях, значительно меньше - в речных сетях, озёрах, болотах и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара.

Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, слагая криосферу.

Общая масса воды в Мировом океане примерно составляет 1,35·1018 тонн, или около 1/4400 от общей массы Земли. Океаны покрывают площадь около 3,618·108 км2 со средней глубиной 3682 м, что позволяет вычислить общий объём воды в них: 1,332·109 км3. Если всю эту воду равномерно распределить по поверхности, то получился бы слой, толщиной более 2,7 км. Из всей воды, которая есть на Земле, только 2,5 % приходится на пресную, остальная - солёная. Большая часть пресной воды, около 68,7 %, в настоящее время находится в ледниках. Жидкая вода появилась на Земле, вероятно, около четырёх миллиардов лет назад.

Средняя солёность земных океанов - около 35 грамм соли на килограмм морской воды (35 ‰). Значительная часть этой соли была высвобождена при вулканических извержениях или извлечена из охлаждённых изверженных горных пород, сформировавших дно океана.

Атмосфера Земли

Атмосфера — газовая оболочка, окружающая планету Земля; состоит из азота и кислорода, со следовыми количествами водяного пара, диоксида углерода и других газов. С момента своего образования она значительно изменилась под влиянием биосферы. Появление оксигенного фотосинтеза 2,4-2,5 млрд лет назад способствовало развитию аэробных организмов, а также насыщению атмосферы кислородом и формированию озонового слоя, который оберегает всё живое от вредных ультрафиолетовых лучей. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, защищает планету от космических лучей, и частично - от метеоритных бомбардировок. Она также регулирует основные климатообразующие процессы: круговорот воды в природе, циркуляцию воздушных масс, переносы тепла. Молекулы атмосферы могут захватывать тепловую энергию, мешая ей уйти в открытый космос, тем самым повышая температуру планеты. Это явление известно как парниковый эффект. Основными парниковыми газами считаются водяной пар, двуокись углерода, метан и озон. Без этого эффекта теплоизоляции средняя поверхностная температура Земли составила бы от минус 18 до минус 23 °C, хотя в действительности она равна 14,8 °С, и жизнь скорее всего не существовала бы.

Атмосфера Земли разделяется на слои, которые различаются между собой температурой, плотностью, химическим составом и т. д. Общая масса газов, составляющих земную атмосферу - примерно 5,15·1018 кг. На уровне моря атмосфера оказывает на поверхность Земли давление, равное 1 атм (101,325 кПа). Средняя плотность воздуха у поверхности - 1,22 г/л, причём она быстро уменьшается с ростом высоты: так, на высоте 10 км над уровнем моря она составляет не более 0,41 г/л, а на высоте 100 км - 10−7 г/л.

В нижней части атмосферы содержится около 80 % общей её массы и 99 % всего водяного пара (1,3-1,5·1013 т), этот слой называется тропосферой. Его толщина неодинакова и зависит от типа климата и сезонных факторов: так, в полярных регионах она составляет около 8-10 км, в умеренном поясе до 10-12 км, а в тропических или экваториальных доходит до 16-18 км. В этом слое атмосферы температура опускается в среднем на 6 °С на каждый километр при движении в высоту. Выше располагается переходный слой - тропопауза, отделяющий тропосферу от стратосферы. Температура здесь находится в пределах 190-220 K.

Стратосфера - слой атмосферы, который расположен на высоте от 10-12 до 55 км (в зависимости от погодных условий и времени года). На него приходится не более 20 % всей массы атмосферы. Для этого слоя характерно понижение температуры до высоты ~25 км, с последующим повышением на границе с мезосферой почти до 0 °С. Эта граница называется стратопаузой и находится на высоте 47-52 км. В стратосфере отмечается наибольшая концентрация озона в атмосфере, который оберегает все живые организмы на Земле от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Интенсивное поглощение солнечного излучения озоновым слоем и вызывает быстрый рост температуры в этой части атмосферы.

Мезосфера расположена на высоте от 50 до 80 км над поверхностью Земли, между стратосферой и термосферой. Она отделена от этих слоёв мезопаузой (80-90 км). Это самое холодное место на Земле, температура здесь опускается до −100 °C. При такой температуре вода, содержащаяся в воздухе, быстро замерзает, формируя серебристые облака. Их можно наблюдать сразу после захода Солнца, но наилучшая видимость создаётся, когда оно находится от 4 до 16° ниже горизонта. В мезосфере сгорает бо́льшая часть метеоритов, проникающих в земную атмосферу. С поверхности Земли они наблюдаются как падающие звёзды. На высоте 100 км над уровнем моря находится условная граница между земной атмосферой и космосом - линия Кармана.

В термосфере температура быстро поднимается до 1000 К, это связано с поглощением в ней коротковолнового солнечного излучения. Это самый протяжённый слой атмосферы (80-1000 км). На высоте около 800 км рост температуры прекращается, поскольку воздух здесь очень разрежён и слабо поглощает солнечную радиацию.

Ионосфера включает в себя два последних слоя. Здесь происходит ионизация молекул под действием солнечного ветра и возникают полярные сияния.

Экзосфера - внешняя и очень разреженная часть земной атмосферы. В этом слое частицы способны преодолевать вторую космическую скорость Земли и улетучиваться в космическое пространство. Это вызывает медленный, но устойчивый процесс, называемый диссипацией (рассеянием) атмосферы. В космос ускользают в основном частицы лёгких газов: водорода и гелия. Молекулы водорода, имеющие самую низкую молекулярную массу, могут легче достигать второй космической скорости и утекать в космическое пространство более быстрыми темпами, чем другие газы. Считается, что потеря восстановителей, например водорода, была необходимым условием для возможности устойчивого накопления кислорода в атмосфере. Следовательно, свойство водорода покидать атмосферу Земли, возможно, повлияло на развитие жизни на планете. В настоящее время бо́льшая часть водорода, попадающая в атмосферу, преобразуется в воду, не покидая Землю, а потеря водорода происходит, в основном, от разрушения метана в верхних слоях атмосферы.

Химический состав атмосферы

У поверхности Земли воздух содержит до 78,08 % азота (по объёму), 20,95 % кислорода, 0,93 % аргона и около 0,03 % углекислого газа. На долю остальных компонентов приходится не более 0,1 %: это водород, метан, угарный газ, оксиды серы и азота, водяной пар, и инертные газы. В зависимости от времени года, климата и местности в состав атмосферы могут входить пыль, частицы органических материалов, пепел, сажа и др. Выше 200 км основным компонентом атмосферы становится азот. На высоте 600 км преобладает гелий, а от 2000 км - водород («водородная корона»).

Погода и климат

Земная атмосфера не имеет определённых границ, она постепенно становится тоньше и разреженнее, переходя в космическое пространство. Три четверти массы атмосферы содержится в первых 11 километрах от поверхности планеты (тропосфера). Солнечная энергия нагревает этот слой у поверхности, вызывая расширение воздуха и уменьшая его плотность. Затем нагретый воздух поднимается, а его место занимает более холодный и плотный воздух. Так возникает циркуляция атмосферы - система замкнутых течений воздушных масс путем перераспределения тепловой энергии.

Основой циркуляции атмосферы являются пассаты в экваториальном поясе (ниже 30° широты) и западные ветры умеренного пояса (в широтах между 30° и 60°). Морские течения также являются важными факторами в формировании климата, также как и термохалинная циркуляция, которая распределяет тепловую энергию из экваториальных регионов в полярные.

Водяной пар, поднимающийся с поверхности, формирует облака в атмосфере. Когда атмосферные условия позволят подняться теплому влажному воздуху, эта вода конденсируется и выпадает на поверхность в виде дождя, снега или града. Большая часть атмосферных осадков, выпавших на сушу, попадает в реки , и в конечном итоге возвращается в океаны или остаётся в озёрах, а затем снова испаряется, повторяя цикл. Этот круговорот воды в природе является жизненно важным фактором для существования жизни на суше. Количество осадков, выпадающих за год различно, начиная от нескольких метров до нескольких миллиметров в зависимости от географического положения региона. Атмосферная циркуляция, топологические особенности местности и перепады температур определяют среднее количество осадков, которое выпадает в каждом регионе.

Количество солнечной энергии, достигнувшее поверхности Земли, уменьшается с увеличением широты. В более высоких широтах солнечный свет падает на поверхность под более острым углом, чем в низких; и он должен пройти более длинный путь в земной атмосфере. В результате этого среднегодовая температура воздуха (на уровне моря) уменьшается примерно на 0,4 °С при движении на 1 градус по обе стороны от экватора. Земля разделена на климатические пояса - природные зоны, имеющие приблизительно однородный климат . Типы климата могут быть классифицированы по режиму температуры, количеству зимних и летних осадков. Наиболее распространённая система классификации климата - классификация Кёппена, в соответствии с которой наилучшим критерием определения типа климата является то, какие растения произрастают на данной местности в естественных условиях. В систему входят пять основных климатических зон (влажные тропические леса, пустыни, умеренный пояс, континентальный климат и полярный тип), которые в свою очередь подразделяются на более конкретные подтипы.

Биосфера

Биосфера — это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосферы), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности. Термин «биосфера» был впервые предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом в 1875 году. Биосфера - оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Она начала формироваться не ранее, чем 3,8 млрд лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она включает в себя всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и микроорганизмов.

Биосфера состоит из экосистем, которые включают в себя сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющие обмен веществом и энергией между ними. На суше они разделены главным образом географическими широтами, высотой над уровнем моря и различиями по выпадению осадков. Наземные экосистемы, находящиеся в Арктике или Антарктике, на больших высотах или в крайне засушливых районах, относительно бедны растениями и животными; разнообразие видов достигает пика во влажных тропических лесах экваториального пояса.

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли в первом приближении представляет собой диполь, полюса которого расположены рядом с географическими полюсами планеты. Поле формирует магнитосферу, которая отклоняет частицы солнечного ветра. Они накапливаются в радиационных поясах - двух концентрических областях в форме тора вокруг Земли. Около магнитных полюсов эти частицы могут «высыпаться» в атмосферу и приводить к появлению полярных сияний. На экваторе магнитное поле Земли имеет индукцию 3,05·10-5 Tл и магнитный момент 7,91·1015 Tл·м3.

Согласно теории «магнитного динамо», поле генерируется в центральной области Земли, где тепло создаёт протекание электрического тока в жидком металлическом ядре. Это в свою очередь приводит к возникновению у Земли магнитного поля. Конвекционные движения в ядре являются хаотичными; магнитные полюса дрейфуют и периодически меняют свою полярность. Это вызывает инверсии магнитного поля Земли, которые возникают в среднем несколько раз за каждые несколько миллионов лет. Последняя инверсия произошла приблизительно 700 000 лет назад.

Магнитосфера - область пространства вокруг Земли, которая образуется, когда поток заряженных частиц солнечного ветра отклоняется от своей первоначальной траектории под воздействием магнитного поля. На стороне, обращённой к Солнцу, толщина её головной ударной волны составляет около 17 км и расположена она на расстоянии около 90 000 км от Земли. На ночной стороне планеты магнитосфера вытягивается, приобретая длинную цилиндрическую форму.

Когда заряженные частицы высокой энергии сталкиваются с магнитосферой Земли, то появляются радиационные пояса (пояса Ван Аллена). Полярные сияния возникают когда солнечная плазма достигает атмосферы Земли в районе магнитных полюсов.

Орбита и вращение Земли

Земле требуется в среднем 23 часа 56 минут и 4,091 секунд (звёздные сутки), чтобы совершить один оборот вокруг своей оси. Скорость вращения планеты с запада на восток составляет примерно 15 градусов в час (1 градус в 4 минуты, 15′ в минуту). Это эквивалентно угловому диаметру Солнца или Луны каждые две минуты (видимые размеры Солнца и Луны примерно одинаковы).

Вращение Земли нестабильно: скорость её вращения относительно небесной сферы меняется (в апреле и ноябре продолжительность суток отличается от эталонных на 0,001 с), ось вращения прецессирует (на 20,1″ в год) и колеблется (удаление мгновенного полюса от среднего не превышает 15′). В большом масштабе времени - замедляется. Продолжительность одного оборота Земли увеличивалась за последние 2000 лет в среднем на 0,0023 секунды в столетие (по наблюдениям за последние 250 лет это увеличение меньше - около 0,0014 секунды за 100 лет). Из-за приливного ускорения, в среднем, каждый следующий день оказывается длиннее предыдущего на ~29 наносекунд

Период вращения Земли относительно неподвижных звезд, в Международной службе вращения Земли (IERS), равен 86164,098903691 секунд по версии UT1 или 23 ч. 56 мин. 4.098903691 с.

Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите на расстоянии около 150 млн км со средней скоростью 29,765 км/сек. Скорость колеблется от 30,27 км/сек (в перигелии) до 29,27 км/сек (в афелии). Двигаясь по орбите, Земля совершает полный оборот за 365,2564 средних солнечных суток (один звёздный год). С Земли перемещение Солнца относительно звёзд составляет около 1° в день в восточном направлении. Скорость движения Земли по орбите непостоянна: в июле (при прохождении афелия) она минимальна и составляет около 60 угловых минут в сутки, а при прохождении перигелия в январе максимальна, около 62 минут в сутки. Солнце и вся Cолнечная система обращается вокруг центра галактики Млечного Пути по почти круговой орбите со скоростью около 220 км/c. В свою очередь, Солнечная система в составе Млечного Пути движется со скоростью примерно 20 км/с по направлению к точке (апексу), находящейся на границе созвездий Лиры и Геркулеса, ускоряясь по мере расширения Вселенной.

Луна обращается вместе с Землёй вокруг общего центра масс каждые 27,32 суток относительно звёзд. Промежуток времени между двумя одинаковыми фазами луны (синодический месяц) составляет 29,53059 дня. Если смотреть с северного полюса мира, Луна движется вокруг Земли против часовой стрелки. В эту же сторону происходит и обращение всех планет вокруг Солнца, и вращение Солнца, Земли и Луны вокруг своей оси. Ось вращения Земли отклонена от перпендикуляра к плоскости её орбиты на 23,5 градуса (направление и угол наклона оси Земли изменяется из-за прецессии, а видимое возвышение Солнца зависит от времени года); орбита Луны наклонена на 5 градусов относительно орбиты Земли (без этого отклонения в каждом месяце происходило бы одно солнечное и одно лунное затмение).

Из-за наклона оси Земли высота Солнца над горизонтом в течение года изменяется. Для наблюдателя в северных широтах летом, когда Cеверный полюс наклонён к Солнцу, светлое время суток длится дольше и Солнце в небе находится выше. Это приводит к более высоким средним температурам воздуха. Когда Северный полюс отклоняется в противоположную от Солнца сторону, всё становится наоборот и климат делается холоднее. За Северным полярным кругом в это время бывает полярная ночь, которая на широте Северного полярного круга длится почти двое суток (солнце не восходит в день зимнего солнцестояния), достигая на Северном полюсе полугода.

Эти изменения климата (обусловленные наклоном земной оси) приводят к смене времён года. Четыре сезона определяются солнцестояниями - моментами, когда земная ось максимально наклонена по направлению к Солнцу либо от Солнца, - и равноденствиями. Зимнее солнцестояние происходит около 21 декабря, летнее - примерно 21 июня, весеннее равноденствие - приблизительно 20 марта, а осеннее - 23 сентября. Когда Северный полюс наклонён к Солнцу, южный, соответственно, наклонён от него. Таким образом, когда в северном полушарии лето, в южном - зима, и наоборот (хотя месяцы называются одинаково, то есть, например, февраль в северном полушарии - последний (и самый холодный) месяц зимы, а в южном - последний (и самый тёплый) месяц лета).

Угол наклона земной оси относительно постоянен в течение длительного времени. Однако он претерпевает незначительные смещения (известные как нутация) с периодичностью 18,6 лет. Также существуют долгопериодические колебания (около 41 000 лет), известные как циклы Миланковича. Ориентация оси Земли со временем тоже изменяется, длительность периода прецессии составляет 25 000 лет; эта прецессия является причиной различия звёздного года и тропического года. Оба эти движения вызваны меняющимся притяжением, действующим со стороны Солнца и Луны на экваториальную выпуклость Земли. Полюсы Земли перемещаются относительно её поверхности на несколько метров. Такое движение полюсов имеет разнообразные циклические составляющие, которые вместе называются квазипериодическим движением. В дополнение к годичным компонентам этого движения существует 14-месячный цикл, именуемый чандлеровским движением полюсов Земли. Скорость вращения Земли также не постоянна, что отражается в изменении продолжительности суток.

В настоящее время Земля проходит перигелий около 3 января, а афелий - примерно 4 июля. Количество солнечной энергии, достигающей Земли в перигелии, на 6,9 % больше, чем в афелии, поскольку расстояние от Земли до Солнца в афелии больше на 3,4 %. Это объясняется законом обратных квадратов. Так как южное полушарие наклонено в сторону Солнца примерно в то же время, когда Земля находится ближе всего к Солнцу, то в течение года оно получает немного больше солнечной энергии, чем северное. Однако этот эффект значительно менее значим, чем изменение полной энергии, обусловленное наклоном земной оси, и, кроме того, большая часть избыточной энергии поглощается большим количеством воды южного полушария.

Для Земли радиус сферы Хилла (сфера влияния земной гравитации) равен примерно 1,5 млн км. Это максимальное расстояние, на котором влияние гравитации Земли больше, чем влияние гравитаций других планет и Солнца.

Наблюдение

Впервые Земля была сфотографирована из космоса в 1959 году аппаратом Эксплорер-6. Первым человеком, увидевшим Землю из космоса, стал в 1961 году Юрий Гагарин. Экипаж Аполлона-8 в 1968 году первым наблюдал восход Земли с лунной орбиты. В 1972 году экипаж Аполлона-17 сделал знаменитый снимок Земли - «The Blue Marble».

Из открытого космоса и с «внешних» планет (расположенных за орбитой Земли) можно наблюдать прохождение Земли через фазы, подобные лунным, так же, как земной наблюдатель может видеть фазы Венеры (открытые Галилео Галилеем).

Луна

Луна - относительно большой планетоподобный спутник с диаметром, равным четверти земного. Это самый большой, по отношению к размерам своей планеты, спутник Солнечной системы. По названию земной Луны, естественные спутники других планет также называются «лунами».

Гравитационное притяжение между Землёй и Луной является причиной земных приливов и отливов. Аналогичный эффект на Луне проявляется в том, что она постоянно обращена к Земле одной и той же стороной (период оборота Луны вокруг своей оси равен периоду её оборота вокруг Земли; см. также приливное ускорение Луны). Это называется приливной синхронизацией. Во время обращения Луны вокруг Земли Солнце освещает различные участки поверхности спутника, что проявляется в явлении лунных фаз: тёмная часть поверхности отделяется от светлой терминатором.

Из-за приливной синхронизации Луна удаляется от Земли примерно на 38 мм в год. Через миллионы лет это крошечное изменение, а также увеличение земного дня на 23 мкс в год, приведут к значительным изменениям. Так, например, в девоне (примерно 410 млн лет назад) в году было 400 дней, а сутки длились 21,8 часа.

Луна может существенно повлиять на развитие жизни путём изменения климата на планете. Палеонтологические находки и компьютерные модели показывают, что наклон земной оси стабилизируется приливной синхронизацией Земли с Луной. Если бы ось вращения Земли приблизилась к плоскости эклиптики, то в результате климат на планете стал бы чрезвычайно суровым. Один из полюсов был бы направлен прямо на Солнце, а другой - в противоположную сторону, и по мере обращения Земли вокруг Солнца они менялись бы местами. Полюсы были бы направлены прямо на Солнце летом и зимой. Планетологи, изучавшие такую ситуацию, утверждают, что, в таком случае на Земле вымерли бы все крупные животные и высшие растения.

Видимый с Земли угловой размер Луны очень близок к видимому размеру Солнца. Угловые размеры (и телесный угол) этих двух небесных тел схожи, потому что хоть диаметр Солнца и больше лунного в 400 раз, оно находится в 400 раз дальше от Земли. Благодаря этому обстоятельству и наличию значительного эксцентриситета орбиты Луны, на Земле могут наблюдаться как полные, так и кольцеобразные затмения.

Наиболее распространённая гипотеза происхождения Луны, гипотеза гигантского столкновения, утверждает, что Луна образовалась в результате столкновения протопланеты Теи (размером примерно с Марс) с прото-Землёй. Это, среди прочего, объясняет причины сходства и различия состава лунного грунта и земного.

В настоящее время у Земли нет других естественных спутников, кроме Луны, однако есть по крайней мере два естественных соорбитальных спутника - это астероиды 3753 Круитни, 2002 AA29 и множество искусственных.

Астероиды, сближающиеся с Землёй

Падение на Землю крупных (диаметром в несколько тысяч км) астероидов представляет опасность её разрушения, однако все наблюдаемые в современную эпоху подобные тела для этого слишком малы и их падение опасно только для биосферы. Согласно распространённым гипотезам такие падения могли послужить причиной нескольких массовых вымираний. Астероиды с перигелийными расстояниями, меньшими или равными 1,3 астрономических единицы, которые могут в обозримом будущем приблизиться к Земле на расстояние, меньшее или равное 0,05 а. е., считаются потенциально опасными объектами. Всего зарегистрировано около 6200 объектов, которые проходят на расстоянии до 1,3 астрономических единиц от Земли. Опасность их падения на планету расценивается как пренебрежимо малая. По современным оценкам, столкновения с подобными телами (по самым пессимистическим прогнозам) вряд ли происходят чаще, чем раз в сто тысяч лет.

Географические сведения

Площадь

• Поверхность: 510,072 млн км²
• Суша: 148,94 млн км² (29,1 %)
• Вода: 361,132 млн км² (70,9 %)

Длина береговой линии: 356 000 км

Использование суши

Данные на 2011 год

• пашня - 10,43%
• многолетние насаждения - 1,15 %
• другое - 88,42%

Поливные земли: 3 096 621,45 км² (на 2011 год)

Социально-экономическая география

31 октября 2011 года население Земли достигло 7 миллиардов человек. Согласно оценкам ООН, население Земли достигнет 7,3 миллиардов в 2013 году и 9,2 млрд в 2050 году. Ожидается, что основная доля роста населения придётся на развивающиеся страны. Средняя плотность населения на суше около 40 чел./км2, в разных частях Земли сильно различается, причём наивысшей она является в Азии. По прогнозам, к 2030 году уровень урбанизации населения достигнет 60 %, тогда как сейчас он составляет 49 % в среднем по миру.

Роль в культуре

Русское слово «земля» восходит к праслав. *zemja с тем же значением, которое, в свою очередь, продолжает пра-и.е. *dheĝhōm «земля».

В английском языке Земля - Earth. Это слово продолжает древнеанглийское eorthe и среднеанглийское erthe. Как имя планеты Earth впервые было использовано около 1400 года. Это единственное название планеты, которое не было взято из греко-римской мифологии.

Стандартный астрономический знак Земли - крест, очерченный окружностью. Этот символ использовался в различных культурах для разных целей. Другая версия символа - крест на вершине круга (♁), стилизованная держава; использовался в качестве раннего астрономического символа планеты Земля.

Во многих культурах Земля обожествляется. Она ассоциируется с богиней, богиней-матерью, называется Мать Земля, нередко изображается как богиня плодородия.

У ацтеков Земля называлась Тонанцин - «наша мать». У китайцев - это богиня Хоу-Ту (后土), похожая на греческую богиню Земли - Гею. В скандинавской мифологии богиня Земли Ёрд была матерью Тора и дочерью Аннара. В древнеегипетской мифологии, в отличие от многих других культур, Земля отождетствляется с мужчиной - бог Геб, а небо с женщиной - богиня Нут.

Во многих религиях существуют мифы о возникновении мира, повествующие о сотворении Земли одним или несколькими божествами.

Во множестве античных культур Земля считалась плоской, так, в культуре Месопотамии, мир представлялся в виде плоского диска, плавающего по поверхности океана. Предположения о сферической форме Земли были сделаны древнегреческими философами; такой точки зрения придерживался Пифагор. В Средневековье большинство европейцев считало, что Земля имеет форму шара, что было засвидетельствовано таким мыслителем как Фома Аквинский. До появления космических полётов суждения о шарообразной форме Земли были основаны на наблюдении вторичных признаков и на аналогичной форме других планет.

Технический прогресс второй половины XX века изменил общее восприятие Земли. До начала космических полётов Земля часто изображалась как зелёный мир. Фантаст Фрэнк Пауль, возможно, первым изобразил безоблачную голубую планету (с чётко выделенной сушей) на обороте июльского выпуска журнала Amazing Stories в 1940 году.

В 1972 году экипажем Аполлона-17 была сделана знаменитая фотография Земли, получившая название «Blue Marble» (Голубой Мрамор). Снимок Земли, сделанный в 1990 году Вояджером-1 с огромного от неё расстояния, побудил Карла Сагана сравнить планету с бледной голубой точкой (Pale Blue Dot). Также Земля сравнивалась с большим космическим кораблём с системой жизнеобеспечения, которую необходимо поддерживать. Биосфера Земли иногда описывалась как один большой организм.

Экология

В последние два века растущее движение в защиту окружающей среды проявляет обеспокоенность растущим влиянием деятельности человечества на природу Земли. Ключевыми задачами этого социально-политического движения являются защита природных ресурсов, ликвидация загрязнения. Защитники природы выступают за экологически рациональное использование ресурсов планеты и управление окружающей средой. Этим, по их мнению, можно добиться путём внесения изменений в государственную политику и изменением индивидуального отношения каждого человека. Это особенно касается крупномасштабного использования невозобновляемых ресурсов. Необходимость учёта влияния производства на окружающую среду налагает дополнительные затраты, что приводит к возникновению конфликта между коммерческими интересами и идеями природоохранных движений.

Будущее Земли

Будущее планеты тесно связано с будущим Солнца. В результате накопления в ядре Солнца «отработанного» гелия светимость звезды начнёт медленно возрастать. Она увеличится на 10 % в течение следующих 1,1 млрд лет, и в результате этого обитаемая зона Солнечной системы сместится за пределы современной земной орбиты. Согласно некоторым климатическим моделям, увеличение количества солнечного излучения, падающего на поверхность Земли, приведёт к катастрофическим последствиям, включая возможность полного испарения всех океанов.

Повышение температуры поверхности Земли ускорит неорганическую циркуляцию CO2, уменьшив его концентрацию до смертельного для растений уровня (10 ppm для C4-фотосинтеза) за 500-900 млн лет. Исчезновение растительности приведёт к снижению содержания кислорода в атмосфере и жизнь на Земле станет невозможной за несколько миллионов лет. Ещё через миллиард лет вода с поверхности планеты исчезнет полностью, а средние температуры поверхности достигнут 70 °С. Большая часть суши станет непригодна для существования жизни, и она в первую очередь должна остаться в океане. Но даже если бы Солнце было вечно и неизменно, то продолжающееся внутреннее охлаждение Земли могло бы привести к потере большей части атмосферы и океанов (из-за снижения вулканической активности). К тому времени единственными живыми существами на Земле останутся экстремофилы, организмы способные выдерживать высокую температуру и недостаток воды.

Спустя 3,5 миллиарда лет от настоящего времени светимость Солнца увеличится на 40 % по сравнению с современным уровнем. Условия на поверхности Земли к тому времени будут схожи с поверхностными условиями современной Венеры: океаны полностью испарятся и улетучатся в космос, поверхность станет бесплодной раскалённой пустыней. Эта катастрофа сделает невозможным существование каких-либо форм жизни на Земле. Через 7,05 млрд лет в солнечном ядре закончатся запасы водорода. Это приведёт к тому, что Солнце сойдёт с главной последовательности и перейдёт в стадию красного гиганта. Модель показывает, что оно увеличится в радиусе до величины, равной примерно 77,5 % нынешнего радиуса орбиты Земли (0,775 а. е.), а его светимость возрастет в 2350-2700 раз. Однако к тому времени орбита Земли может увеличиться до 1,4 а. е., поскольку ослабнет притяжение Солнца из-за того, что оно потеряет 28-33 % своей массы вследствие усиления солнечного ветра. Однако исследования 2008 года показывают, что Земля возможно всё-таки будет поглощена Солнцем вследствие приливных взаимодействий с его внешней оболочкой.

К тому времени поверхность Земли будет находиться в расплавленном состоянии, поскольку температуры на Земле достигнут 1370 °С. Атмосфера Земли , вероятно, будет унесена в космическое пространство сильнейшим солнечным ветром, испускаемым красным гигантом. Через 10 млн лет с того времени, как Солнце войдёт в фазу красного гиганта, температуры в солнечном ядре достигнут 100 млн K, произойдёт гелиевая вспышка, и начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия, Солнце уменьшится в радиусе до 9,5 современных. Стадия «выжигания гелия» (Helium Burning Phase) продлится 100-110 миллионов лет, после чего повторится бурное расширение внешних оболочек звезды, и она снова станет красным гигантом. Выйдя на асимптотическую ветвь гигантов, Солнце увеличится в диаметре в 213 раз. Спустя 20 миллионов лет начнётся период нестабильных пульсаций поверхности звезды. Эта фаза существования Солнца будет сопровождаться мощными вспышками, временами его светимость будет превышать современный уровень в 5000 раз. Это будет происходить от того, что в термоядерную реакцию будут вступать ранее не затронутые остатки гелия.

Через примерно 75 000 лет (по другим источникам - 400 000) Солнце сбросит оболочки, и в конечном итоге от красного гиганта останется лишь его маленькое центральное ядро - белый карлик, небольшой, горячий, но очень плотный объект, с массой около 54,1 % от первоначальной солнечной. Если Земля сможет избежать поглощения внешними оболочками Солнца во время фазы красного гиганта, то она будет существовать ещё многие миллиарды (и даже триллионы) лет, до тех пор пока будет существовать Вселенная, однако условий для повторного возникновения жизни (по крайней мере, в её нынешнем виде) на Земле не будет. Со вхождением Солнца в фазу белого карлика, поверхность Земли постепенно остынет и погрузится во мрак. Если представить размеры Солнца с поверхности Земли будущего, то оно будет выглядеть не как диск, а как сияющая точка с угловыми размерами около 0°0’9″.

Чёрная дыра с массой, равной земной, будет иметь шварцшильдовский радиус 8 мм.

(Visited 1 217 times, 1 visits today)