Строение и состав земли

Луна и астероиды

Луна – естественный спутник Земли. Это самое близкое к нам небесное тело – нас разделяют всего 385 тыс. км. Именно поэтому по яркости на небосклоне Луна уступает только Солнцу.

Луна спутник Земли

На данный момент в
научном мире господствует следующая теория появления Луны: она считается
фрагментом нашей планеты, отколовшимся после столкновения с ней гигантского
небесного тела. Обломок вылетел на околоземную орбиту и окончательно
сформировался в спутник.  

У Луны нет атмосферы и
магнитного поля. Ее поверхность покрыта лунным грунтом — мелкими обломками
пород, возникшими после метеоритных бомбардировок. Основу ее рельефа составляют
кратеры различного диаметра, низинные моря и пещерообразные тоннели.

Взаимное гравитационное
влияние Земли и Луны породило приливы и отливы в Мировом океане. Наибольшая
энергия волн наблюдается во время высоких, сизигийных прилов. Они приходятся на
моменты, когда Луна, Земля и Солнце выстраиваются в один ряд.

Луна является самым исследуемым небесным телом, после планеты Земля. И она единственный внеземной объект, на который ступала нога человека. В перспективе  международные космические агентства рассматривают возможность колонизации земного спутника. Помимо Луны у нашей планеты есть квазиспутники. Астероиды Земли – мелкие тела, находящиеся в орбитальном резонансе с ней. Их период обращения вокруг центральной звезды равен периоду обращения планетарного хозяина, но орбитальный путь имеет более вытянутую форму.  Как правило, квазиспутники пересекают орбиты сразу нескольких крупных объектов Солнечной системы.

Астероидами Земли называются следующие квазиспутники:

• Круитни;
•  2003 YN107;
• (164207) 2004 GU9;
• 2010 SO16;
• (367943) Дуэнде;
• 2016 HO3.

Самым большим из них
является Круитни, диаметр которого составляет более 5 километров, а масса
равняется 1,3⋅1011
тонн. Остальные тела по размерам не превышают нескольких сотен метров.

История образования атмосферы

Согласно наиболее распространённой теории, атмосфера Земли во времени пребывала в трёх различных составах. Первоначально она состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства. Это так называемая первичная атмосфера (около четырех миллиардов лет назад). На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углекислым газом, аммиаком , водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера (около трех миллиардов лет до наших дней). Эта атмосфера была восстановительной. Далее процесс образования атмосферы определялся следующими факторами:

• утечка легких газов (водорода и гелия) в межпланетное пространство ;
• химические реакции, происходящие в атмосфере под влиянием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и некоторых других факторов.

Постепенно эти факторы привели к образованию третичной атмосферы, характеризующейся гораздо меньшим содержанием водорода и гораздо большим — азота и углекислого газа (образованы в результате химических реакций из аммиака и углеводородов).

Азот

Образование большого количества азота N 2 обусловлено окислением аммиачно-водородной атмосферы молекулярным кислородом О 2 , который стал поступать с поверхности планеты в результате фотосинтеза, начиная с 3 млрд лет назад. Также азот N 2 выделяется в атмосферу в результате денитрификации нитратов и других азотсодержащих соединений. Азот окисляется озоном до NO в верхних слоях атмосферы.

Азот N 2 вступает в реакции лишь в специфических условиях (например, при разряде молнии). Окисление молекулярного азота озоном при электрических разрядах в малых количествах используется в промышленном изготовлении азотных удобрений. Окислять его с малыми энергозатратами и переводить в биологически активную форму могут цианобактерии (сине-зелёные водоросли) и клубеньковые бактерии, формирующие ризобиальный симбиоз с бобовыми растениями, т. н. сидератами.

Кислород

Состав атмосферы начал радикально меняться с появлением на Земле живых организмов , в результате фотосинтеза , сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа. Первоначально кислород расходовался на окисление восстановленных соединений — аммиака, углеводородов, закисной формы железа , содержавшейся в океанах и др. По окончании данного этапа содержание кислорода в атмосфере стало расти. Постепенно образовалась современная атмосфера, обладающая окислительными свойствами. Поскольку это вызвало серьёзные и резкие изменения многих процессов, протекающих в атмосфере , литосфере и биосфере , это событие получило название Кислородная катастрофа .

Загрязнение атмосферы

В последнее время на эволюцию атмосферы стал оказывать влияние человек . Результатом его деятельности стал постоянный значительный рост содержания в атмосфере углекислого газа из-за сжигания углеводородного топлива, накопленного в предыдущие геологические эпохи. Громадные количества СО 2 потребляются при фотосинтезе и поглощаются мировым океаном. Этот газ поступает в атмосферу благодаря разложению карбонатных горных пород и органических веществ растительного и животного происхождения, а также вследствие вулканизма и производственной деятельности человека. За последние 100 лет содержание СО 2 в атмосфере возросло на 10 %, причём основная часть (360 млрд тонн) поступила в результате сжигания топлива. Если темпы роста сжигания топлива сохранятся, то в ближайшие 200-300 лет количество СО 2 в атмосфере удвоится и может привести к глобальным изменениям климата .

Сжигание топлива — основной источник и загрязняющих газов (СО , , SO 2). Диоксид серы окисляется кислородом воздуха до SO 3 в верхних слоях атмосферы, который в свою очередь взаимодействует с парами воды и аммиака, а образующиеся при этом серная кислота (Н 2 SO 4) и сульфат аммония ((NH 4) 2 SO 4) возвращаются на поверхность Земли в виде т. н. кислотных дождей. Использование двигателей внутреннего сгорания приводит к значительному загрязнению атмосферы оксидами азота, углеводородами и соединениями свинца (тетраэтилсвинец Pb(CH 3 CH 2) 4)).

Аэрозольное загрязнение атмосферы обусловлено как естественными причинами (извержение вулканов, пыльные бури, унос капель морской воды и пыльцы растений и др.), так и хозяйственной деятельностью человека (добыча руд и строительных материалов, сжигание топлива, изготовление цемента и т. п.). Интенсивный широкомасштабный вынос твёрдых частиц в атмосферу — одна из возможных причин изменений климата планеты.

Планеты — гиганты

Существуют четыре газовых гиганта, располагающихся за орбитой Марса: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Они находятся во внешней Солнечной системе. Отличаются своей массивностью и газовым составом.

Планеты солнечной системы, масштаб не соблюден

Юпитер

Пятая по счёту от Солнца и крупнейшая планета нашей системы. Радиус её – 69912 км, она в 19 раз больше Земли и всего в 10 раз меньше Солнца. Год на Юпитере не самый долгий в солнечной системе, длится 4333 земных суток (неполных 12 лет). Его же собственные сутки имеют продолжительность около 10 земных часов. Точный состав поверхности планеты пока определить не удалось, однако известно, что криптон, аргон и ксенон имеются на Юпитере в гораздо больших количествах, чем на Солнце.

Юпитер, снимок зонда Вояджер-1

Существует мнение, что один из четырёх газовых гигантов на самом деле – несостоявшаяся звезда. В пользу этой теории говорит и самое большое количество спутников, которых у Юпитера много – целых 67. Чтобы представить себе их поведение на орбите планеты, нужна достаточно точная и чёткая модель солнечной системы. Самые крупные из них – Каллисто, Ганимед, Ио и Европа. При этом Ганимед является крупнейшим спутником планет во всей солнечной системе, радиус его составляет 2634 км, что на 8% превышает размер Меркурия, самой маленькой планеты нашей системы. Ио отличается тем, что является одним из трёх имеющих атмосферу спутников.

Сатурн

Вторая по размерам планета и шестая по счёту в Солнечной системе. В сравнении с остальными планетами, наиболее схожа с Солнцем составом химических элементов. Радиус поверхности равен 57350 км, год составляет 10 759 суток (почти 30 земных лет). Сутки здесь длятся немногим дольше, чем на Юпитере – 10,5 земных часов. Количеством спутников он ненамного отстал от своего соседа – 62 против 67. Самым крупным спутником Сатурна является Титан, так же, как и Ио, отличающийся наличием атмосферы. Немного меньше него по размеру, но от этого не менее известные – Энцелад, Рея, Диона, Тефия, Япет и Мимас. Именно эти спутники являются объектами для наиболее частого наблюдения, и потому можно сказать, что они наиболее изучены в сравнении с остальными.

Сатурн, снимок космического аппарата Кассини в 2007 году

Долгое время кольца на Сатурне считались уникальным явлением, присущим только ему. Лишь недавно было установлено, что кольца имеются у всех газовых гигантов, но у остальных они не настолько явно видны. Их происхождение до сих пор не установлено, хотя существует несколько гипотез о том, как они появились. Кроме того, совсем недавно было обнаружено, что неким подобием колец обладает и Рея, один из спутников шестой планеты.

Уран

Седьмая по счету и третья по размеру планета, радиус которой составляет 25267 км. Справедливо считается самой холодной планетой среди остальных, температура достигает -224 градусов по Цельсию. Продолжительность года — 30 685 суток в земном исчислении (почти 84 года), сутки же ненамного меньше земных – 17 с небольшим часов. Из-за сильной наклонности оси планеты, иногда создается впечатление, будто она не вращается, как остальные небесные тела нашей системы, а катится, подобно шару. Это может наблюдать любой, кого интересует астрономия, геометрическая модель солнечной системы наглядно продемонстрирует этот эффект.

Уран — снимок Вояджера-2 в 1986 году

Спутников у него гораздо меньше, чем у соседнего Сатурна, всего 27. Наиболее известны Титания, Ариэль, Оберон, Умбриэль и Миранда. Они не настолько крупны, как спутники.

Примечательно, что ведя наблюдения за Ураном в свой телескоп, астроном Уильям Гершель сначала не понял, что он наблюдает за планетой, будучи уверен, что он видит комету.

Нептун

Размером восьмая планета солнечной системы очень близка к своему ближайшему соседу, Урану. Радиус Нептуна равняется 24547 км. Год на планете равняется 60 190 суток (приблизительно 164 земных года). В атмосфере зафиксированы самые сильные ветра в нашей системе, скорость которых достигает 260 м/с.

Нептун, вид с Вояджера-2

По сравнению с остальными планетами-гигантами спутников у него совсем мало – всего 14. Самые известные из них – Тритон, третий в солнечной системе спутник, имеющий атмосферу, Протей и Нереида.

Примечательно, что это – единственная из планет, которая была открыта не благодаря наблюдениям, а с помощью математических расчётов.

Жизнь на планете Земля

26. Люди существуют на Земле всего 500,000 лет. Если представить все время существования Земли (4,5 миллиарда лет), как небоскрёб высотой 450 метров, история людей уместилась бы на верхушке и была бы длиной 5 сантиметров.

27. Люди разговаривают примерно на 6,000 разных языках.

28. В Китае и Индии живут 1,43 миллиарда и 0,37 миллиардов людей соответственно – это более трети населения всей планеты.

29. На Земле насчитывается около 8,7 миллиона различных видов растений и животных.

30. Самое сильное зафиксированное землетрясение было зарегистрировано в Чили 22 мая 1960 года, силой в 9.5 баллов.

31. Толщина земной коры на суше может составлять 50 километров, а в океанах — 5 километров.

32. Луна меньше Солнца в 400 раз, но также в 400 раз ближе к Земле – из-за этого Луна и Солнце одинаково выглядят с Земли.

33. Тихий Океан является самым большим океаном на Земле, и по своим размерам он превосходит все остальные океаны вместе взятые на 14 миллионов квадратных километров.

Getty Images Pro

34. Земля является самой большой планетой из земной группы, в которую входит Меркурий, Венера, Земля и Марс.

35. 71% поверхности Земли занимает вода, на сушу приходится только 29% площади.

36. На данный момент на Земле проживает около 7.7 миллиардов человек и существуют 195 независимых и суверенных стран, однако их количество постоянно меняется.

37. На протяжении более 2000 лет люди верили, что Земля является центром Вселенной.

38. Земная атмосфера состоит на 78% из азота, на 21% из кислорода и остальными газами нашей атмосферы являются аргон, углекислый газ и остальные.

39. Из-за экстремальных погодных явлений с 1980 по 2000 год умерло почти 250,000 человек.

40. 12 апреля 1961 года Юрий Гагарин стал первым человеком, совершившим полёт в космическое пространство.

41. Международная Космическая Станция является самым большим искусственным спутником на орбите Земли.

pixabay

42. Орбита Земли при обращении вокруг Солнца не является ровным кругом.

43. Длина окружности Земли составляет 40,075 километра, а объём Земли составляет 1,1*10^12 кубических километра.

44. Земля легче Солнца в 330,000 раз и составляет 6,000*10^24 килограмма.

45. Скорость вращения Земли у экватора составляет 465 м/с.

46. Чтобы преодолеть гравитацию Земли, необходимо развить скорость более 11 километров в секунду.

47. Температура самой горячей точки, зафиксированной на Земле, составляет 56,9 градуса, а самая низкая -89,2 градуса по Цельсию.

48. Железо и кислород составляют 62% земной массы, а ядро Земли состоит из железа на 88.8%.

49. Примерно через 1 миллиард лет вода на Земле испарится из-за увеличения температуры Солнца, а через 5 миллиардов лет ожидается расширение Солнца, которое приведёт к полному уничтожению Земли.

50. Земля находится на расстоянии 28,000 световых лет от центра галактики Млечный путь.

Радиус планеты

В 17 веке ученые вели дискуссии на тему разницы земного притяжения в разных точках планеты. Вскоре проявилось достаточно фактов, что притяжение ближе к северному полюсу снижается. Причиной этому могло стать сжатие полюсов. Сейчас известно, что расстояние до центра Земли короче всего у полюсов. Подтвердить эту гипотезу отправились две экспедиции. Одна должна была подсчитать полярный радиус, другая – экваториальный. Происходили эти события в 1735-36 годах. Тогда же было доказано, что радиус полюсов длиннее, чем экваториальный. Позже исследования в этой области продолжались и известна точная цифра расхождения между двумя радиусами, эта длина равна 21,4 км.

Радиус Земли

Точные размеры окружности и радиусы земного шара:

• По экватору окружность земного шара – 40 075,7 км;
• По меридиану – 40 008,55 км;
• Радиус большой полуоси – 6 378,2 км;
• Радиус малой полуоси – 6 356,8 км;
• Средний диаметр – 12 743,2 км;
• Расстояние до центра Земли- 6371,3 км.

О том, что форма и размеры планеты не позволяет ей на чем-то стоять, люди задумались уже к 7 веку до нашей эры. Тогда они заметили, что солнце постоянно исчезает и появляется, а к этому светилу относились с большим почтением, если не боялись его.

Сколько планет в Солнечной системе

Сколько планет в Солнечной системе? На это не так просто ответить.
Долгое время считалось, что в Солнечной системе девять планет:
Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.

Но, 24 августа 2006 года Плутон перестал считаться планетой.
Это было вызвано открытием планеты Эриды и других небольших планет Солнечной системы, в связи с чем потребовалось уточнить —
какие небесные тела можно считать планетами.
Было определено несколько признаков «настоящих» планет и оказалось, что Плутон не полностью им удовлетворяет.
Поэтому Плутон был переведён в разряд карликовых планет, к которым относится например и Церера
— бывший астероид №1 в Главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером.

В итоге, при попытке ответить на вопрос сколько планет в Солнечной системе, положение дел ещё больше запуталось.
Потому что кроме «настоящих» теперь появились ещё и карликовые планеты.
А ведь ещё есть и малые планеты, которыми называли крупные астероиды.
Например Веста, астероид №2 в упомянутом Главном поясе астероидов.
В последнее время были открыты та самая Эрида, Маке-Маке, Хаумея и ещё несколько небольших планет Солнечной системы,
данных о которых недостаточно и непонятно чем их считать — карликовыми или малыми планетами.
Не говоря уже о том, что некоторые небольшие астероиды упомянуты в литературе именно как малые планеты!
Например астероид Икар, размер которого всего около 1 километра, часто упоминается как малая планета…
Какие из этих тел следует учитывать при ответе на вопрос «cколько планет в Солнечной системе»???
В общем, «хотели как лучше, а получилось как всегда».

Любопытно, что многие астрономы и даже простые люди выступают «в защиту» Плутона, продолжая считать его планетой,
устраивают иногда маленькие демонстрации и усердно продвигают эту мысль в Сети (в основном за рубежом).

Поэтому, при ответе на вопрос «cколько планет в Солнечной системе» проще всего коротко сказать «восемь» и даже не пытаться что-то обсуждать…
иначе сразу же обнаружится, что точного ответа просто нет 🙂

Климат на планете

Климат на Земле формируется под влиянием поступающей на планету солнечной энергии и процессов, происходящих в атмосфере и гидросфере (например, круговорота воды, ветра, движения циклонов). Выделяют 4 основных климатических пояса (полярный, умеренный, тропический, экваториальный) и 4 переходных (субарктический, субантарктический, субэкваториальный и субтропический). В границах одного пояса климат является однородным.

Экваториальный климат — климат влажных лесов экваториального пояса. Credit: yandex.ua

Самый жаркий среди них — экваториальный. Здесь температура достигает +80 °C. Самый холодный — полярный. Это связано с распределением солнечной энергии, достигающей поверхности планеты. В полярных широтах световые лучи проходят более длинный путь в атмосфере и теряют по дороге больше энергии.

Существуют и другие классификации климатических зон Земли. Например, в основе одной из них лежит тип растительности, произрастающей на рассматриваемой территории. Согласно этой системе выделяют следующие природные зоны:

• тропические леса;
• пустыни;
• умеренная зона;
• континентальный пояс;
• полярный тип.

Особенности климата, формирующегося в тех или иных природных зонах, обуславливаются также удаленностью от морей, направлением течений, рельефом местности и другим факторами.

Равноденствия и солнцестояния

Если бы наклона оси не было, то продолжительность дня и ночи в любом месте Земли всегда была бы одинаковой и климат был одним и тем же в течение всего года. Холодным или теплым – в зависимости от широты, но одинаковым. Однако из-за наклона Северное и Южное полушария в течение года получают разные количества солнечного света и тепла, поскольку лучи Солнца в разные периоды падают на них под разным углом. Если угол падения солнечных лучей близок к прямому, поверхность Земли нагревается хорошо, если лучи падают косо, под острым углом, то нагрев земной поверхности происходит слабее.

Обратите внимание! Угол падения солнечных лучей для нагревания земной поверхности важнее продолжительности светового дня!

С конца марта по конец сентября больше света и тепла получает Северное полушарие а с конца сентября по конец марта – Южное.

Астрономически времена года разделены четырьмя моментами, которые носят название сентябрьского (осеннего) равноденствия 22/23 сентября, (декабрьского) зимнего солнцестояния 21/22 декабря, (мартовского) весеннего равноденствия 20/21 марта и июньского (летнего) солнцестояния 21/22 июня.

Солнцестоянием называется период наибольшего или наименьшего наклона земной оси по направлению к Солнцу, когда один из полюсов Земли максимально приближен к Солнцу, а другой максимально от Солнца удален. Во время июньского солнцестояния ближе к Солнцу находится Северный полюс, а во время декабрьского – Южный.

Обратите внимание! Названия «осеннее и весеннее равноденствие», «летнее и зимнее солнцестояние» носят условный характер. То, что в Северном полушарии называется «осенним равноденствием», в Южном носит название весеннего

Поэтому правильнее называть равноденствия и солнцестояния по месяцам, а не по временам года.

В дни солнцестояния в одном полушарии наблюдается самый длинный день, а в другом – самая длинная ночь.

В дни равноденствия, которые наблюдаются в марте и сентябре, на всей поверхности Земли (за исключением районов полюсов) день равен ночи, потому что оба полушария освещаются Солнцем одинаково. Образно говоря, в эти дни Солнце светит не на один из полюсов, а на экватор.

С астрономической точки зрения лето и зима начинаются в дни солнцестояния и заканчиваются в дни равноденствия. Соответственно, в дни равноденствия начинаются весна и осень.
Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты и движение Земли вокруг Солнца приводят к неравномерному освещению земной поверхности. По условиям освещенности делится на пять поясов освещенности или поясов освещения, различающихся по высоте стояния полуденного Солнца над горизонтом, продолжительности дня и, соответственно, по тепловым (климатическим) условиям.

• Один жаркий – экваториальный или тропический пояс.
• Два умеренных.
• Два холодных полярных.

Границами между поясами освещенности служат тропики – параллели, расположенные на широте 23° 30’9 к югу и северу от экватора, и полярные круги, расположенные на широте 66° 30′. Тропики отличаются от находящихся между ними параллелей тем, что на них солнце оказывается в зените только 1 раз в год – в день июньского или декабрьского солнцестояния. В более высоких широтах солнце в зените никогда не оказывается.

Поверхность Земли

Около 30% поверхности Земли является сушей. В отличие от других планет, на земной поверхности отсутствуют кратеры от столкновения с разными космическими телами.

Некоторые ученые считают, что кратеров нет по причине выветривания, вызываемого атмосферными осадками.

Однако другие исследователи уверены, что это происходит вследствие эрозии, то есть разрушения пород и почв водными потоками и ветром.

По мнению экспертов, существует 2 геологических механизма, посредством которых происходило формирование Земли.

• В качестве первого механизма выступала вулканическая активность, в результате чего земная кора видоизменилась, и появились острова.
• Вторым механизмом было горообразование, вызванное движением тектонических плит.

Будущее Земли

Будущее Земли, как планеты, зависит от множества факторов:

• изменения излучения Солнца;
• темпов остывания земного ядра;
• поведения тектонических плит;
• воздействия со стороны других планет Солнечной системы;
• столкновения с космическими телами.

Согласно одной из существующих теорий, планету ждут циклы оледенения, связанные с изменениями орбиты и оси вращения, что снова вызовет вымирание большого количества видов.

Другая гипотеза связывает судьбу Земли с увеличением солнечной активности, которое предположительно произойдет через 1-3 млрд лет, вызовет испарение океанов и приведет к возникновению парникового эффекта через 4 млрд лет. К тому времени на планете не останется жизни. Через еще 3,5 млрд. лет она будет поглощена Солнцем, превратившимся в красного гиганта. Некоторые ученые предполагают, что планета продолжит существовать, но изменит свою орбиту.

Все эти теории относятся к далекому будущему и претерпят еще немало изменений, связанных с развитием науки и знаний о Вселенной.