Земля (планета)

Автор: Mega
Просмотров: 83655
Комментариев: 0
Дата: 30-03-2011, 20:46
Земля (планета)
Земля (планета) Земля - третья от Солнца планета Солнечной системы , единственная планета, на которой известно жизнь , дом человечества . Земля принадлежит к планетам земной группы и является крупнейшей из этих планет в Солнечной системе. Землю иногда называют миром , латинским названием Терра или гречески - Гея .
Земля является объектом исследования значительного количества наук о Земле . Изучение Земли как небесного тела принадлежит к области астрономии , строение и состав Земли изучает геология , состояние атмосферы - метеорология , совокупность проявлений жизни на планете - биология . География дает описание особенностей рельефа поверхности планеты - океанов , морей , озер и год , материков и островов , гор и долин , а также поселения и обществ. образования: города и села , государства, экономические районы и т.д.

Планетарные характеристики


Земля вращается вокруг звезды Солнце по эллиптической орбите (очень близкой к круговой ) со средней скоростью 29765 м / с на среднем расстоянии 149 600 000 км за период , что примерно равно 365,24 суток . Земля имеет спутник - Луну , которая вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии 384400 км. Наклон земной оси к плоскости эклиптики составляет 66 0 33'22''. Период обращения планеты вокруг своей оси 23 ч 56 мин 4,1 с. Вращение вокруг своей оси вызывает смену дня и ночи , а наклон оси и обращение вокруг Солнца - смену времен года .

Форма Земли - геоид . Средний радиус Земли составляет 6371,032 км , экваториальный - 6378,16 км, полярный - 6356,777 км. Площадь поверхности земного шара 510 млн км ², объем - 1,083 · 10 12 км ², средняя плотность - 5518 кг / м ³. Масса Земли составляет 5976.10 21 кг. Земля имеет магнитное и тесно связанное с ним электрическое поля. Гравитационное поле Земли обуславливает ее близкую к сферической форму и существование атмосферы .

По современным космогоническим представлениям Земля образовалась примерно 4,7 млрд лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газового вещества. В результате дифференциации вещества Земли, под действием своего гравитационного поля, в условиях разогрева земных недр возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам оболочки - геосферы : ядро (в центре), мантия , земная кора , гидросфера , атмосфера , магнитосфера . В составе Земли преобладает железо (34,6%), кислород (29,5%), кремний (15,2%), магний (12,7%). Земная кора, мантия и внутренняя часть ядра твердые (внешняя часть ядра считается жидкой). От поверхности Земли к центру возрастают давление, плотность и температура. Давление в центре планеты 3.6 · 10 11 Па , плотность примерно 12,5 · 10 ³ кг / м ³, температура в диапазоне от 5000 до 6000 ° C . Основные типы земной коры - материковый и океанический, в переходной зоне от материка к океану развита кора промежуточного строения.


Форма Земли


Фигура Земли - это идеализация , с помощью которой пытаются описать форму планеты . В зависимости от цели описания используют различные модели формы Земли.

Первое приближение

Наиболее грубой форме описания фигуры Земли при первом приближении - есть сфера . Для большинства проблем общего землеведения этого приближения представляется достаточным, чтобы использовать в описании или исследовании некоторых географических процессов . В таком случае отвергают Сплющенность планеты при полюсах как несущественное замечание. Земля имеет одну ось вращения и экваториальную плоскость - плоскость симметрии и плоскости симметрии меридианов , что характерно отличает ее от бесконечности множеств симметрии идеальной сферы. Горизонтальная структура географической оболочки характеризуется определенной поясностью и определенной симметрией относительно экватора .

Второе приближение

При большем приближении фигуру Земли приравнивают к эллипсоида вращения . Эта модель, характеризующаяся выраженной осью, экваториальной плоскостью симметрии и меридиональными плоскостями, используется в геодезии для вычисления координат, построение картографических сетей, расчетов и т.д. Разница полуосей такого эллипсоида составляет 21 км, большая ось - 6378,160 км, малая - 6356,777 км, эксцентриситет - 1 / 298, 25. Положение поверхности легко может быть теоретически рассчитано, но его невозможно определить экспериментально в натуре.

Третье приближение

Так как экваториальный сечение Земли также эллипс с разностью длин полуосей в 200 м и эксцентриситетом 1 / 30000, третьей моделью выступает трехосный эллипсоид. В географических исследованиях эта модель почти не используется, она лишь свидетельствует о сложной внутреннее строение планеты.

Четвертое приближение

Геоид - это эквипотенциальные поверхность , совпадающая со средним уровнем Мирового океана , является геометрическим местом точек пространства, имеющих одинаковый потенциал силы тяжести . Такая поверхность имеет неправильную сложную форму, т.е. не является плоскостью. Уровневая поверхность в каждой точке перпендикулярна к отвеса . Практическое значение и важность этой модели состоит в том, что только с помощью отвеса, уровня, нивелира и других геодезических приборов можно проследить положение уровневых поверхностей, т.е. в нашем случае, геоида.

Океан и суша


Генеральная особенность строения земной поверхности заключается в распределении на материки и океаны . Большая часть Земли занята Мировым океаном (361,1 млн. км ² 70,8%), суша составляет 149,1 млн. км ² (29,2%), и образует шесть материков ( Евразию , Африку , Северную Америку , Южную Америку , Антарктиду и Австралию ) и острова. Она поднимается над уровнем мирового океана в среднем на 875 м (наибольшая высота 8848 м - гора Джомолунгма ), горы занимают свыше 1 / 3 поверхности суши. Пустыни покрывают примерно 20% поверхности суши, леса - около 30%, ледники - свыше 10%. Амплитуда высот на планете достигает 20 км. Средняя глубина мирового океана примерно равна 3800 м (наибольшая глубина 11020 м - Марианский желоб (впадина) в Тихом океане ). Объем воды на планете составляет 1370 млн км ³, средняя соленость 35 ‰ ( г / л ).

Геологическое строение


Земля (планета)
Геологическое строение Земли
Внутреннее ядро , предположительно, имеет диаметр 2600 км и состоит из чистого железа или никеля , внешнее ядро толщиной 2250 км из расплавленного железа или никеля, мантия около 2900 км толщиной состоит преимущественно из твердых горных пород , отделенная от земной коры поверхностью Мохоровича . Кора и верхний слой мантии образуют 12 основных подвижных блоки , некоторые из них несут континенты. Плато постоянно медленно движутся, это движение называется тектоническим дрейфом .

Внутреннее строение и состав «твердой» Земли. 3. состоит из трех основных геосфер: земной коры, мантии и ядра, которое, в свою очередь, делится на ряд слоев. Вещество этих геосфер разная по физическим свойствам , состоянием и минералогическим составом. В зависимости от величины скоростей сейсмических волн и характера их изменения с глубиной «твердую» Землю делят на восемь сейсмических слоев: А, В, С, D ', D ", Е, F и G. Кроме того, в Земле выделяют особо прочный слой литосферу и следующий, размягченный слой - астеносферу Шар А, или земная кора , имеет переменную толщину (в континентальной области - 33 км, в океанической - 6 км, в среднем - 18 км).

Под горами кора утолщается, в рифтовых долинах срединно-океанических хребтов почти исчезает. На нижней границе земной коры, - поверхности Мохоровичича , - скорости сейсмических волн возрастают скачкообразно, что связано преимущественно с изменением вещественного состава с глубиной, переходом от гранитов и базальтов в ультраосновных горных пород верхней мантии . Слои В, С, D ', D "входят в мантию. Слои Е, F и G образуют ядро Земли радиусом 3486 км На границе с ядром ( поверхности Гутенберга ) скорость продольных волн резко уменьшается на 30%, а поперечные волны исчезают, что означает, что внешнее ядро (слой Е, тянется до глубины 4980 км) жидкое Ниже переходного слоя F (4980-5120 км) находится твердое внутреннее ядро (слой G), в котором вновь распространяются поперечные волны.

В твердой земной коре преобладают такие химические элементы : кислород (47,0%), кремний (29,0%), алюминий (8,05%), железо (4,65%), кальций (2,96%), натрий (2,5%), магний (1,87%), калий (2,5%), титан (0,45%), которые в сумме составляют 98,98%. Наиболее редкие элементы: Ро (примерно 2.10 -14 %), Ra (2.10 -10 %), Re (7.10 -8 %), Au (4,3 · 10 -7 %), Bi (9 · 10 -7 %) и т.д.

В результате магматических, метаморфических, тектонических процессов и процессов осадкообразования земная кора резко дифференцирована, в ней протекают сложные процессы концентрации и рассеяния химических элементов, приводящих к образованию различных типов пород .

Считают, что верхняя мантия по составу близка к ультраосновных пород, в которых преобладает О (42,5%), Mg (25,9%), Si (19,0%) и Fe (9,85%). В минеральном отношении здесь царит оливин , меньше пироксенов . Нижнюю мантию считают аналогом каменных метеоритов ( хондритов ). Ядро 3емли по составу аналогичное железным метеоритам и содержит примерно 80% Fe , 9% Ni , 0,6% Co . На основе метеоритной модели рассчитан средний состав Земли, в котором преобладает Fe (35%), А (30%), Si (15%) и Mg (13%).

Температура является одной из важнейших характеристик земных недр , позволяющих объяснить состояние вещества в различных слоях и построить общую картину глобальных процессов. По измерениям в скважинах температура на первых километрах нарастает с глубиной с градиентом 20 ° C / км. На глубине 100 км, где находятся первичные очаги вулканов , средняя температура чуть ниже температуры плавления горных пород и равна 1100 ° C. При этом под океанами на глубине 100-200 км температура выше, чем во континентами , на 100-200 ° C. Скачок плотности вещества в слое С на глибинв 420 км соответствует давления 1,4 · 10 10 Па и отождествляется с фазовым переходом в оливин , который происходит при температуре примерно 1600 ° C. На границе с ядром при давления 1,4 · 10 11 Па и температуре порядка 4000 ° C силикаты находятся в твердом состоянии , а железо в жидком . В переходном слое F, где железо затвердевает, температура может быть 5000 ° C, в центре 3емли - 5000-6000 ° C, т.е., адекватная темпператури Солнца.


Атмосфера Земли


Атмосфера Земли, общая масса которой 5,15 · 10 15 т , состоит из воздуха - смеси в основном азота (78,08%) и кислорода (20,95%), 0,93% аргона , 0,03% углекислого газа , остальное - это водяной пар , а также инертные и другие газы . Максимальная температура поверхности суши 57-58 ° C (в тропических пустынях Африки и Северной Америки ), минимальная - около -90 ° C (в центральных районах Антарктиды ).

Атмосфера Земли защищает все живое от губительного воздействия космического излучения .

Химический состав атмосферы Земли : 78,1% - азот , 20 - кислород , 0,9 - аргон , остальные - углекислый газ , водяной пар, водород , гелий , неон .

Атмосфера Земли включает :
  • тропосферу (до 15 км)
  • стратосферу (15-100 км)
  • ионосферу (100 - 500 км).

Между тропосферой и стратосферой размещается переходный слой - тропопауза . В глубинах стратосферы под воздействием солнечного света создается озоновый экран , защищающий живые организмы от космического излучения. Выше - мезо- , термо- и экзосферы .

Погода и климат

Нижний слой атмосферы называется тропосферой. В ней происходят явления, определяющие погоду . Вследствие неравномерного нагрева поверхности Земли солнечной радиацией, в тропосфере непрестанно проходит циркуляция больших масс воздуха . Основными воздушными течениями в атмосфере Земли является пассаты в полосе до 30 ° вдоль экватора и западные ветры умеренного пояса в полосе от 30 ° до 60 °. Другим фактором переноса тепла является система океанических течений .

Вода оказывает на поверхности земли постоянный круговорот . Испаряясь с поверхности вод и суши, при благоприятных условиях водяной пар поднимается вверх в атмосфере, что приводит к образованию облаков . Вода возвращается на поверхность земли в виде атмосферных осадков и стекает к морей и океанов системой год .

Количество солнечной энергии, которую получает поверхность Земли уменьшается с ростом широты . Чем дальше от экватора, тем меньше угол падения солнечных лучей на поверхность, и тем больше расстояние, которое должен пройти луч в атмосфере. Вследствие этого среднегодовая температура на уровне моря уменьшается примерно на 0.4 ° ​​C на один градус широты. Поврехню Земли разделяют на широтные пояса из примерно одинаковым климатом : тропический , субтропический , умеренный и полярный . Классификация климатов зависит от температуры и количества осадков. Наибольшее признание получила классификация климатов Кеппена , по которой выделяют пять широких групп - влажные тропики, пустыня, влажные средние широты, континентальный климат, холодный полярный климат. Каждая из этих групп разделяется на специфические пидрупы.

Влияние человека на атмосферу Земли

Атмосфера Земли испытывает значительное влияние жизнедеятельности человека. Около 300 млн автомобилей ежегодно выбрасывают в атмосферу 400 млн т оксидов углерода , более 100 млн т углеводов , сотни тысяч тонн свинца . Мощные производители выбросов в атмосферу: ТЭС , металлургическая , химическая , нефтехимическая , целлюлозная и другие отрасли промышленности , автотранспорт .

Систематическое вдыхание загрязненного воздуха заметно ухудшает здоровье людей. Газообразные и пылевые примеси могут оказывать воздуху неприятного запаха , раздражать слизистые оболочки глаз , верхних дыхательных путей и тем самым снижать их защитные функции, быть причиной хронических бронхитов и заболеваний легких. Многочисленные исследования показали, что на фоне патологических отклонений в организме (заболевания легких, сердца, печени, почек и других органов) вредное воздействие атмосферного загрязнения проявляется сильнее. Важной экологической проблемой стало выпадение кислотных дождей . Ежегодно при сжигании топлива в атмосферу поступает до 15 млн т двуокиси серы , который, сочетаясь с водой, образует слабый раствор серной кислоты , что вместе с дождем выпадает на землю. Кислотные дожди негативно влияют на людей, урожай, сооружения и т.д.

Загрязнение атмосферного воздуха может также косвенно влиять на здоровье и санитарные условия жизни людей.

Накопление в атмосфере углекислого газа может вызвать потепление климата в результате парникового эффекта . Суть его заключается в том, что слой двуокиси углекислого газа, который свободно пропускает солнечную радиацию к Земле, будет задерживать возвращения в верхние слои атмосферы теплового излучения . В связи с этим в нижних слоях атмосферы повышаться температура, что, в свою очередь, приведет к таянию ледников , снегов , подъема уровня океанов и морей, затопление значительной части суши.

История


Земля образовалась примерно 4540 миллионов лет назад с дискообразной протопланетарном облака вместе с другими планетами Солнечной системы. Формирования Земли в результате аккреции продолжалось 10-20 млн лет. Сначала Земля была полностью расплавленной, но постепенно остыла, и на ее поверхности образовалась тонкая твердая оболочка - земная кора .

Вскоре после образования Земли, примерно 4530 миллионов лет назад, образовалась Луна. Современная теория образования единого естественного спутника Земли утверждает, что это произошло как результат столкновения с массивным небесным телом , которое получило название Тея .
Первичная атмосфера Земли образовалась в результате дегазации горных пород и вулканической активности . Из атмосферы сконденсировавшаяся вода , образовав Мировой океан . Несмотря на то, что Солнце к тому времени светило на 70% слабее, чем сейчас, геологические данные показывают, что океан не замерз, что, возможно, связано с парниковым эффектом . Примерно 3,5 млрд лет назад сформировалось магнитное поле Земли, что защитило ее атмосферу от солнечного ветра .

Образование Земли и начальный этап ее развития (продолжительностью примерно 1,2 млрд лет) относятся к догеологичнои истории. Абсолютный возраст древнейших горных пород составляет свыше 3,5 млрд лет и, начиная с этого момента, ведет отсчет геологическая история Земли, которая делится на два неравных этапа: докембрий , занимающий примерно 5 / 6 всего геологического летоисчисления (около 3 млрд. лет) , и фанерозой , охватывающей последние 570 млн. лет. Около 3-3,5 млрд лет назад в результате закономерной эволюции материи на Земле возникла жизнь , началось развитие биосферы - совокупности всех живых организмов (так называемая живое вещество Земли), которая существенно повлияла на развитие атмосферы , гидросферы и геосферы (по крайней мере в части осадочной оболочки). В результате кислородной катастрофы деятельность живых организмов изменила состав атмосферы Земли, обогатив ее кислородом, что создало возможность для развития аэробных живых существ.

Новый фактор, который оказывает мощное влияние на биосферу и даже геосферу - деятельность человечества , появившееся на Земле после появления в результате эволюции человека менее 3 млн лет назад (единства относительно датировки не достигнуто и некоторые исследователи считают - 7 млн лет назад) . Соответственно, в процессе развития биосферы выделяют образования и дальнейшее развитие ноосферы - оболочки Земли, на которую большое влияние оказывает деятельность человека.

Высокий темп роста населения Земли (численность земного населения составляла 275 млн в 1000 году, 1,6 млрд в 1900 году и примерно 6,7 млрд в 2009 году) и усиление влияния человеческого общества на природную среду выдвинули проблемы рационального использования всех природных ресурсов и охраны природы .

Научно-популярное онлайн издание "Меганаука"