2cosmos.space - сайт о космосе, науке, инженерии

07.06.2024

Земля ⊕

    Земля — это третья по счету планета от Солнца. Она образовалась около 4,6 млрд лет назад вместе со всей Солнечной Системой. Уникальность её в том, что она единственная планета на которой есть жизнь в Солнечной Системе. Входит в так называемую земную группу планет (Меркурий, Венера, Земля и Марс). У Земли есть также единственный естественный спутник — Луна.

    Характеристики:
радиус — 6378 км (диаметр соответственно 12 756 км);
длина экватора — 40 075 км;
площадь поверхности Земли — окло 510 млн км²;
масса — 5,98 * 10²⁴ кг;
плотность — 5510 кг/м³;
период вращения вокруг оси — 23ч 56мин 4с;
период обращения вокруг Солнца — 365,26 суток;
среднее расстояние от Солнца — 1 а.е. (примерно 150 млн км);
эксцентриситет орбиты — 0,017.


     Атмосфера Земли

    Земля обладает атмосферой массой 5,15 * 10¹⁸ кг, т.е. менее миллионной массы планеты. В ней образуются и перемещаются облака, циклоны, дуют ветры.
    Атмосфера состоит из смеси различных газов: азот (78%), кислород(21%) и 1% приходится на другие газы (аргон, водяной пар, в том числе 0,03% на углекислый газ и т.д.).
    Условно атмосфера Земли делится на несколько основных слоев: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу.
    Атмосфера защищает планету от некоторых опасных видов излучения губительных для всего живого, спасает от небольших метеоритов и может удерживать тепло в ночное время.
    Давление и плотность в атмосфере убывают с высотой. Половина воздуха содержится в нижних 5,6 км, а почти вся вторая половина сосредоточена до высоты 11,3 км. На высоте 95 км плотность воздуха в миллион раз ниже, чем у поверхности. На этом уровне и химический состав атмосферы уже иной. Растёт доля лёгких газов, и преобладающими становятся водород и гелий. Часть молекул разлагается на ионы, образуя ионосферу.
    Выше 1000 км находятся радиационные пояса. Их тоже можно рассматривать как часть атмосферы, заполненную очень энергичными ядрами атомов водорода и электронами, захваченными магнитным полем планеты.



     Климат

    На Земле существуют 4 основных вида климатических поясов: арктический (антарктический), умеренный, тропический, экваториальный. Этим поясам соответсвуют воздушные массы которые преобладают на территории этих поясов.
    Арктические воздушные массы, образующиеся вокруг Северного полюса (над Северным Ледовитым океаном), — холодные в течение всего года. Здесь высокое давление (тяжёлый и плотный холодный воздух опускается), высокая относительная влажность (но абсолютная невелика). На суше (на арктических островах) в зоне господства этих масс — "ледяная зона", постоянные снега и ледники. Если арктические массы вторгаются в умеренные широты, то несут похолодание.
    Экваториальные воздушные массы формируются в условиях высоких температур. Тёплый воздух, содержащий много влаги, поднимается вверх, охлаждается, влага конденсируется, и ежедневно идёт дождь. Поскольку воздух поднимается, то давление низкое. Здесь зона постоянно влажных экваториальных лесов.
    Тропические воздушные массы формируются в условиях , когда воздух, пришедший из экваториальных широт, опускается вниз, нагревается и становится сухим. Поэтому в областях господства этих масс на суше часто бывает зона пустынь.
    Свойства воздушных масс умеренных широт изменяются по временам года.
    Воздушные массы под действием ветров могут перемещаться на другую территорию и меняют установившуюся на ней погоду. Если же воздушная масса проникнет слишком далеко, то она постепенно изменит свои первоначальные свойства.
    Также существуют 3 переходных климатических пояса: субарктический (субантарктический), субтропический, субэкваториальный.




     Гидросфера планеты

    Вода покрывает более 70% поверхности земного шара, а средняя глубина Мирового океана около 4 км. Масса гидросферы примерно 1,46 * 10²¹ кг. Это в 275 раз больше массы атмосферы, но лишь 1/4000 от массы всей Земли.
    Гидросферу на 94% составляют воды Мирового океана, в которых растворены соли (в среднем 3,5%), а также ряд газов. Верхний слой океана содержит 140 трлн тонн углекислого газа, а растворённого кислорода — 8 трлн тонн.
     В основном в гидросферу Земли входят 4 крупных океана — Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый (хотя в последнее время начали выделять и пятый океан — Южный), а также моря, реки, озера, ледники и подземные воды.




     Температура на Земле

    На Земле небольшой перепад температур. Средняя температура планеты составляет около 15°C. Такие условия позволяют воде на поверхности Земли находиться в жидком состоянии в огромных количествах.


     Магнитное поле Земли

    У Земли есть магнитное поле, которое защищает её от заряженных частиц, радиации, излучения идущих от Солнца и космоса (галактическая радиация).
    Наиболее вероятный источник такого поля — жидкое железное (т.е. проводящее токи) ядро, где возникают движения, действующие по механизму самовозбуждающегося динамо. В нём должны существовать токовые петли, грубо напоминающие витки провода в электромагните, которые и генерируют различные составляющие геомагнитного поля.




     Внутреннее строение Земли

    По записям колебаний земной поверхности при землетрясениях — сейсмограммам — было установлено что Земля состоит из коры, мантии и ядра (внешнего и внутреннего).
    Кора отделяется от мантии отчётливой границей, на которой скачкообразно возрастают скорости сейсмических волн, что вызвано резким повышением плотности вещества. Эта граница носит название раздел Мохоровичича (иначе поверхность Мохо или раздел М) по фамилии сербского сейсмолога, открывшего её в 1909 году.
    Земная кора находящаяся под материками — это твёрдый слой поверхности Земли толщиной около 70 км, под океанами толщина около 5 км. Земная кора состоит из примерно 10 основных литосферных плит, на границах которых случается подавляющее число землетрясений . Эти плиты плавают на врхнем расплавленном слое мантии — астеносфере.
    Астеносфера находится на глубине от 70 до 250 км. В астеносфере температура мантийного вещества приближается к температуре его плавления. Чем глубже, тем выше давление и температура.
    Литосферные плиты несут на себе материки и океаны. На Земле 6 крупных материков — Евразия, Африка, Северная Америка, Южная Америка, Австралия и Антарктида — которые омываются 4-мя океанами — Атлантическим, Тихим, Индийским, Северным Ледовитым (в последнее время выделяют еще и 5 океан — Южный).
    Ниже коры расположена мантия. Её толщина около 2900 км. Мантия твёрдая, но может двигаться как ледники.
    Глубже находится ядро радиусом примерно 3500 км (соответственно диаметр примерно 7000 км). В ядре Земли температура может достигать около 6000 °C. Тепло от него отводится конвективными потоками в мантии. Давление в ядре превышает 3600 кбар. Ядро делится на внешнее и внутреннее. Толщина внешнего ядра 2200 км, диаметр внутреннего ядра 2500 км.
    Внешнее ядро состоит из расплавленного железа и образует сильное магнитное поле. В нем сосредоточено около 30% массы планеты.
    Переходная зона между внешним и внутренним ядрами довольно тонкая — около 5 км.
    Внутреннее ядро твердое, тоже железное. К настоящему времени оно составляет 1,7% массы Земли.



     Тепловая энергия планеты

    В земных недрах довольно высокие температуры. При погружении температура увеличивается на 20° на километр.
    Большинство исследователей указывают на 3 возможных источника энергии для поддержания тепловой конвекции в мантии. Во первых, мантия всё ещё сохраняет большое количество тепла, накопленного в период формирования планеты. Его достаточно, чтобы поверхностный тепловой поток сохранялся на его теперешнем уровне в течение срока, в несколько раз превышающего нынешний возраст Земли. При этом планета должна остывать, но её остывание происходит очень медленно. Во вторых, определённое количество тепла, по видимому, поставляется в мантию из ядра. И, наконец, третий источник — это распад радиоактивных элементов (их содержание в мантии в настоящее время трудно оценить).


     История материков

    600 млн лет назад на Земле было несколько подвижных континентальных плит, весьма похожих на современные. Новый сверхматерик Пангея появился значительно позже. Он существовал 300-200 млн лет назад, а затем распался на части, которые и сформировали нынешние материки.
    Дрейф континентов:
1 — стадия — единый материк Пангея;
2 — стадия отделения Лавразии и Гондваны;
3 — стадия возникновения современных очертаний.




     Природа Земли

    Земля обладает уникальной природой. На ней расположены несколько видов природных зон:
    - влажные экваториальные леса;
    - саванны;
    - пустыни;
    - степи;
    - жестколистные вечнозелёные леса;
    - переменно влажные (мусонные) леса;
    - смешанные и широколиственные леса;
    - тайга;
    - тундра;
    - арктические и антарктические пустыни.
    Природные зоны закономерно сменяют друг друга в определённом порядке в зависимости от соотношения тепла и влаги.
    Влажные экваториальные леса располагаются по обе стороны от экватора. Здесь нет времён года. Круглый год очень тепло — от 24 до 28 °C и влажно (свыше 2000 мм осадков в год). Растительность образует несколько ярусов. В кронах деревьев живут обезьяны, множество птиц, по земле ползают змеи и ящерицы. В многоводных реках водятся крокодилы, бегемоты. Особенно разнообразен мир насекомых. Некоторые опасны для человека, поскольку являются переносчиками болезней — малярии, жёлтой лихорадки. Такого разнообразия растительности и животного мира нигде на Земле больше не встречается.
    Саванны располагаются к северу и к югу от экваториальных лесов. Это территория с травянистой растительностью и отдельными группами деревьев. Здесь различают зимний тёплый сухой сезон и летний жаркий сезон дождей. Высокие травы, толстая кора редких деревьев, как у африканского баобаба, и мелкие листья, как у акации, помогают запасать воду. Представители животного мира саванн — антилопы, зебры, львы и гепарды.
    Пустыни занимают значительную территорию на разных широтах на всех материках. В пустынях высокие температуры в течение всего года и их большие суточные амплитуды. На материке Африка располагается одна из величайших пустынь планеты — Сахара. На западе Южной Америки располагается самая сухая пустыня — Атакама. Огромные территории заняты пустынями в центре Евразии, на Аравийском полуострове.
    Пустыни образовались в результате недостатка влаги (менее 100 мм в год). Поэтому растительность в них скудная. Животный мир представлен грызунами (тушканчики, песчанки), копытными животными (антилопы, верблюды). В пустынях водятся змеи, ящерицы. Много насекомых — скорпионов, пауков, муравьев. У растений мощная корневая система, мелкие листья или колючки. В оазисах растёт цырица пустыни — финиковая пальма.
    Степи — обширные равнинные пространства, покрытые травянистой растительностью. Основная полоса степей находится в Северном полушарии — в Евразии и Северной Америке. В южном полушарии больше пространства степей в Южной Америке. В степях жаркое, сухое лето и довольно суровая зима, плодородные почвы (чернозёмы) и большое разнообразие злаковой растительности. Здесь водятся суслики, мыши, волки, много птиц и др. Степи в основном распаханы и густо заселены людьми.
    В полосе между тропическими и умеренными широтами на суше, особенно в Северном полушарии, кроме пустынь и степей, существуют и лесные зоны. В условиях прохладной дождливой зимы и сухого тёплого лета распространены жестколистные вечнозелёные леса и кустарники. Наибольшую площадь эта зона занимает на побережье Средиземного моря. На восточных окраинах материков, напротив, чётко выражены сухой зимний и влажный летний сезоны. Там большим видовым разнообразием отличаются переменно влажные (мусонные) леса с вечнозелёными породами деревьев, густым подлеском, лианами.
    Зона смешанных и широколиственных лесов занимает значительную территорию в умеренных широтах, где чётко выделяются 4 времени года и выпадает достаточное количество осадков (не менее 500 мм). В сохранившихся лесах этой зоны среди деревьев преобладают более теплолюбивые широколиственные, с ценной древесиной — дуб, граб, бук. Но таких лесов почти не осталось — они вырублены под населённые пункты и пашни. Гораздо реже, чем раньше, встречаются в лесах волки, лисы, медведи, олени. По мере продвижения к северу зимы становятся всё холоднее и продолжительнее, появляется всё больше мелколиственных (берёза, осина) и морозостойких хвойных пород.
    Тайга занимает северную часть Евразии и Северной Америки. Здесь холодная зима, тёплое и короткое лето. Таёжные леса состоят из хвойных деревьев: ели, сосны, кедра, пихты, лиственницы. Почвы под ними малоплодородные — подзолистые или мерзлотно-таёжные. Животный мир богат пушным зверем.
    Тундра протянулась в Северном полушарии по северной окраине Евразии и Северной Америки. Отличительные особенности тундры — долгая суровая зима и короткое холодное лето, мёрзлый грунт. В таких условиях существует лишь скудная, малорослая растительность, например мхи, лишайники, а также карликовые ивы и берёзы, ягодные кустарники — клюква, брусника, голубика. Из животных обитают песцы, северные олени, зайцы, полярные волки, мелкие грызуны (например, лемминги). Летом в воздухе полчища насекомых, которые привлекают сюда перелётных птиц.
    Арктические и антарктические пустыни раскинулись на побережье и островах Северного Ледовитого океана и в Антарктиде. Это — царство снега и льда. Полярный день и полярная ночь на полюсах длятся по полгода. Из растений встречаются только некоторые виды лишайников и мхов. В арктике живёт белый медведь. В Антарктиде пингвины. Антарктический материковый ледник — крупнейшая на Земле ледяная пустыня.
    Природные зоны сменяют друг друга постепенно, по мере изменения климатических условий. Поэтому, кроме основных, существуют и переходные зоны — лесотундра, лесостепь, полупустыни.




     Галерея - планета Земля