Земля

Земля как одна из планет Солнечной системы на первый взгляд ничем не примечательна. Это не самая большая, но и не самая маленькая из планет. И все же Земля обладает одной уникальной особенностью – жизнью.

Атмосфера, климат и гидросфера

Слой газов, который окружает Землю, играет важную роль в защите и поддержке жизни. Во-первых, атмосфера поглощает губительное для жизни ультрафиолетовое излучение и часть инфракрасного; во-вторых, 'подобранная' плотность атмосферы в сочетании с 'подобранным' расстоянием до Солнца создают условия (благоприятные температуру и давление) для существования воды в жидком состоянии. Растения питаются водой и углекислым газом, а в атмосферу выделяют кислород, необходимый для жизни животных. Масса атмосферы Земли составляет примерно миллионную долю массы планеты. Вблизи поверхности она содержит 78.08% азота, 20.95% кислорода, 0.94% инертных газов, 0.03% углекислого газа и в незначительных количествах другие газы. На высоте 95 км воздух в миллион раз разреженнее, чем у поверхности. На этом уровне и химический состав атмосферы уже иной. Преобладающими веществами становятся водород и гелий; часть молекул разлагается на ионы, образуя ионосферу.

Вода покрывает 71% поверхности земного шара, а средняя глубина Мирового океана около 3.8 км. Масса гидросферы примерно 1.46 х10²¹ кг – одна четырехтысячная массы планеты. Гидросферу на 94% составляют воды Мирового океана.

География и геология

Земля состоят из трех основных частей: коры, оболочки (мантии) и ядра. Кора – однородный слой толщиной порядка 35 км, состоит из плат, плавающих по поверхности жидкой мантии. Мантия расположена ниже коры, до глубины примерно 2,900 км. Вещество мантии постоянно находится в движении. Неравенство температур различных слоев в ней приводит к активному перемешиванию вещества: более холодное и, соответственно, более плотное тонет, более горячее всплывает.

Ниже границы между ядром и мантией плотность вещества возрастает от 5,600 до 10,000 кг/м³. Ядро планеты состоит из железа и никеля; внутреннее ядро твердое, внешнее – жидкое. Температура ядра 6,000 ^оС – такая же, как на поверхности Солнца. Перемещения во внешнем ядре создают магнитное поле Земли, которое простирается в космос, создавая магнитный 'кокон' планеты – магнитосферу.

Литосфера включает в себя земную кору и часть верхней мантии. Этот жесткий слой объединяется в единое целое его механическими свойствами. Литосфера расколота примерно на 10 больших плит, на границах которых случается большинство землетрясений.

История образования Земли

Наша планета образовалась около 4.6 млрд лет назад. В процессе ее формирования из частиц протопланетного облака постепенно увеличивалась ее масса. Росли силы тяготения, а следовательно, и скорости частиц, падавших на планету. Кинетическая энергия частиц превращалась в тепло, и Земля все сильнее разогревалась. Температура на глубинах 100–1000 км приблизилась к точке плавления. По-видимому, первые возникшие расплавы представляли собой смесь жидких железа, никеля и серы. Расплав накапливался, а затем вследствие более высокой плотности просачивался вниз, постепенно формируя земное ядро. При постепенном остывании планеты богатый никелем железо-никелевый сплав начал кристаллизоваться – так зародилось твердое внутреннее ядро. К настоящему времени оно составляет 1.7% массы Земли. В расплавленном внешнем ядре сосредоточено около 30% земной массы.

Около 4–3.8 млрд лет назад планета уже имела воздушную оболочку и океаны. Атмосфера состояла тогда в основном из углекислого газа, азота и водяных паров. Кислорода в ней было мало, но он вырабатывался в результате фотохимической диссоциации воды и фотосинтезирующей деятельности простых организмов, таких, как сине-зеленые водоросли.

Сверхматерик Пангея появился 300 млн лет назад, просуществовал 100 млн лет, а затем распался на части, которые и сформировали нынешние материки.

В конце концов недра Земли остынут до такой степени, что конвекция в мантии и, следовательно, движение материков (а, значит, и горообразование, извержения вулканов, землетрясения) постепенно ослабнут и прекратятся. Через 5 млрд лет Солнце подойдет к концу своего жизненного пути и раздуется в красного гиганта, его суммарная светимость возрастет; как следствие возрастет температура на Земле, вода испарится, обнажив ровную поверхность планеты. Очевидно, жизнь человечества на Земле тогда будет уже невозможна.

Прецессия

Притяжение Луны и Солнца заставляет Землю медленно раскачиваться подобно волчку, поэтому ось ее вращения описывает конус в пространстве за период в 26 тысяч лет; соответственно перемещаются и небесные полюса, описывая окружноси на небесной сфере с тем же периодом в 26 тыс. лет. Если сейчас северный небесный полюс находится около Полярной звезды, то, например, 9 тыс. лет назад место Полярной занимала Тау Геркулеса, 5 тыс. лет назад – Тубан (Альфа Дракона), а через 12 тыс. лет полюс окажется вблизи Веги – Альфы Лиры.