Земля – это третья планета в Солнечной системе. Из всех планет земного типа она самая крупная. Если сравнивать планеты по массе и диаметру, то она является пятой из тех, что обращаются вокруг Солнца. Земля является самой уникальной, поскольку именно здесь существует жизнь в том виде, в котором мы можем ее оценить. Отличительной ее особенностью является наличие воды. Водная оболочка покрывает 70,8% поверхности всей планеты, а на суше присутствует огромное количество рек и озер.
Оглавление
Зарождение Земли
Происхождение Земли уже много лет исследуется учеными. Согласно одной из точек зрения, она развилась из солнечной туманности — протопланетного диска. Первостепенными элементами межзвездной пыли были водород и гелий. Считается, что именно они остались после того, как случился Большой взрыв, а более тяжелые элементы появились немного позже — в остывающей Вселенной после взрывов сверхновых.
Так и образовалась Солнечная система и планеты вокруг нее. Возраст Земли составляет 4,54 млрд. лет. При этом период ее формирования составил приблизительно 10-20 млн. лет.
У Земли есть собственный спутник, который является естественным. Это Луна. Она сформировалась немного позже — 4,527 млрд. лет назад. Ученые считают, что это произошло после того, как Тейя столкнулась с молодой Землей.
Под действием гравитации более тяжелые элементы, такие как железо, опускались в недра Земли, при этом более легкие минералы, такие как силикаты, вытеснялись на поверхность. Таким образом, сформировалось железное ядро и произошло расслоение Земли. Спустя 10 млн лет после зарождения Земли и после ее разделения на слои у планеты возникло магнитное поле. Это случилось 3,5 млрд лет назад.
Продолжающаяся вулканическая деятельность насыщала околопланетное пространство газами. В результате начала формироваться первичная атмосфера. Вода была занесена на планету кометами и астероидами. Изначально она имела форму льда. Последний начал таять и испаряться под действием высоких температур, которые вырывались из недр Земли. Этот процесс привел к тому, что на поверхности планеты образовался водный покров. Магнитное поле не давало солнечному ветру разрушить тонкую атмосферу и, тем самым, способствовало ее сохранению и дальнейшему формированию.
На протяжении всего периода формирования Земли продолжалось движение тектонических плит. Континенты расходились и сходились, постоянно перемещаясь. По известным данным, 750 млн. лет назад произошло расхождение Родинии. Немного позже, 600 млн. лет назад, континенты снова объединились. Объединенную плиту назвали Паннотием. Последним из всех известных континентов, который разошелся, является Пангея. Это случилось 180 млн. лет. В результате последнего расхождения поверхность Земли приобрела тот вид, который существует в настоящее время.
Форма Земли
Наша планета не является идеальной сферой – она представляет из себя геоид – сплюснутый шар, больше похожий на эллипс. Это связано с суточным вращение Земли, когда область на экваторе под действием центробежных сил. Так, экваториальный радиус больше полярного на 43 км.
Если же убрать с поверхности Земли всю воду, то форма, что останется будет очень далека даже от геоида.
Основные характеристики Земли
Строение
Наша планета имеет твердую поверхность. Среди четырех планет, что находятся внутри Главного пояса астероидов, Земля самая крупная по массе и размерам. Она лидирует по величине средней плотности, гравитации и магнитного поля. Земля считается последней, где еще происходит тектоника плит.
Для наглядного представления строения нашей планеты, можно представить торт с несколькими слоями. У Земли похожая структура. Все имеющиеся слои существенно отличаются не только по механическим, но и по химическим характеристикам.
Ядро Земли
Предположительно, основной состав ядра это железо-никелевый сплав, средняя плотность которого 5515 кг/м3 (плотность воды 1000 кг/м3). Радиус ядра оценивается в 3500 км, а глубина залегания составляет 2900 км.
Ядро делится на две части — внутреннее и внешнее. Внутреннее является твердым. Его радиус — 1300 км. Внешнее — жидкое, имеющее толщину в 2200 км.
Внутреннее и внешнее ядро разделены границей, где температура достигает 6230 К. Плотность твердого ядра в самом его центре составляет — 12,5 т/м3, а давление — 3,7 млн. атмосфер.
Масса ядра целиком оценивается в \( 1,932*10^{24} \) кг.
Мантия
Слой, расположенный над ядром. Самый толстый слой из всех, на ее долю приходится 80% всего объема Земли. Расположена в диапазоне 30-2900 км от поверхности.
Сама мантия также имеет разделение на верхнюю и нижнюю. Давление в нижней мантии равняется 140 ГПа или \( 1,4*10^6 \) атмосфер. Основными элементами мантии являются железо и магний.
Подземный «океан»
На границе, сформированной верхней и нижней мантией, существует слой, представляющий собой огромный океан воды. Его объем можно сравнить с количеством вод, составляющих Мировой океан. Вода появилась между мантиями в результате погружения одних тектонических плит под другие. Таким образом, этот резервуар начал заполнятся 3,3 млрд. лет назад.
Кора
Внешняя оболочка нашей планеты имеет толщину в 5-70 км. Она бывает континентальной и океанической. Последняя — более тонкая. Основными элементами коры являются базальты. Масса коры примерно равна 2,6*10^19 тонн, из них 21% приходится на океаническую кору и 79% — на континентальную. От общей массы Земли кора занимает лишь 0,473%.
Внутреннее тепло
Наша планета обладает запасом энергии для собственного «согревания». Доля внутреннего тепла, примерно 20 %, осталась от тех процессов, которые происходили еще на этапе зарождения и становления планеты. Остальную часть тепла обеспечивает радиоактивность, которая возникает в результате распада таких изотопов, как калий-4, уран-238, уран-235 и торий-232. Теплообмен происходит за счет мантийных потоков – плюмов – которые двигаются от соприкосновения мантии с ядром на поверхность до коры.
Химический состав планеты
Гидросфера
В структуру гидросферы входит вся вода, которая присутствует на планете Земля. Именно ее наличие в жидком виде значительно отличает Землю от всех других планет Солнечной системы. Количество воды достигает 1,35*10^18 тонн. Этот показатель составляет 0,022% от всей массы планеты. Если всю воду на Земле равномерно распределить по всей ее поверхности, то получившийся слой достигнет толщину в 2,7 км.
Несмотря на такой объем воды на планете, пресная или пригодная для питья вода присутствует всего в количестве 2,5 % от общей массы.
По некоторым данным, вода появилась 4 млрд. лет назад.
Атмосфера
Еще одной отличительной чертой Земли является наличие газового слоя или атмосферы. Благодаря ему на планете присутствуют оптимальные условия для существования. Основные составляющие атмосферы — азот и кислород. За период формирования Земли атмосфера также подвергалась регулярным изменениям, в результате чего получился такой химический состав, который пригоден для жизни человека.
Атмосфера также создает смену погоды на планете, переносит теплые потоки из одной точки Земли в другую, защищает от метеоритов, космических лучей и ультрафиолетового излучения.
Атмосфера не дает теплу, которое присутствует на поверхности планеты, улетучиться в космос. Средняя температура на Земле составляет около 15 Цельсий. И эта температура держится постоянно только благодаря атмосфере. В отсутствии газовой оболочки ее значение составило около — 23 Цельсий, что значительно затруднило бы существование человека.
Атмосфера разделена на несколько слоев. Ими являются: тропо-, страто-, мезо-, термо-, ионо- и экзосфера.
Магнитное поле
Как именно сформировалось магнитное поле доподлинно неизвестно. Одной из теорий является «магнитное динамо», согласно которой поле возникает в жидком внешнем ядре благодаря протекающему там электрическому току.
Движения магнитного поля изменчивы и хаотичны. Его полюса на планете постоянно передвигаются, и раз в 700 тысяч лет они могут менять свою полярность.
За пределами планеты в результате влияния магнитного поля формируется магнитосфера. Эта область пространства защищает Землю от потока ионизированных частиц, истекающих из солнечной короны.
Орбита и вращение Земли
Вращение планеты происходит не только вокруг Солнца, но и вокруг собственной оси. В первом случае она проходит полный круг за один звездный год, но если говорить точнее, то это период составляет 365,2564 дня. Во втором случае это происходит за 23 часа 56 минут и 4,091 секунды. При этом движется она со скоростью 29,765 км/с.
Среднее расстояние от нашей планеты до Солнца — 150 млн. км.
Ось, вокруг которой происходит вращение, наклонена к плоскости орбиты под углом 23,50. Благодаря этому показателю возможна смена времен года на планете.
