Составить характеристика земли как небесного тела

Земля – это самая большая планета земной группы. Она находится на третьем месте по удаленности от Солнца и имеет спутник – Луну. Земля является единственной планетой, которая населена живыми существами. Человеческая цивилизация является важным фактором, оказывающим непосредственное влияние на облик планеты. Какие же еще характеристики свойственны нашей Земле?

Форма и масса, расположение

Земля является гигантским космическим телом, ее масса составляет порядка 6 септиллионов тонн. По своей форме она напоминает картофелину или грушу. Именно поэтому исследователи иногда называют форму, которую имеет наша планета, «потатоид» (от англ. potato — картофель). Немаловажными являются также характеристики Земли как небесного тела, описывающие ее пространственное положение. Наша планета расположена в 149,6 млн километров от Солнца. Для сравнения, Меркурий расположен в 2,5 раза ближе к светилу, чем Земля. А Плутон находится в 40 раз дальше от Солнца, чем Меркурий.

Соседи нашей планеты

Краткая характеристика Земли как небесного тела должна содержать информацию и о ее спутнике – Луне. Ее масса в 81,3 раза меньше земной. Земля вращается вокруг своей оси, которая расположена под углом 66,5 градуса по отношению к орбитальной плоскости. Одни из основных следствий вращения Земли вокруг своей оси и ее движения по орбите – это смена дня и ночи, а также времен года.

Наша планета входит в группу так называемых земных планет. В эту категорию также включены Венера, Марс и Меркурий. Более отдаленные планеты-гиганты – Юпитер, Нептун, Уран и Сатурн – практически полностью состоят из газов (водорода и гелия). Все планеты, которые относятся к категории земных, вращаются вокруг своей оси, а также по эллиптическим траекториям вокруг Солнца. Лишь один только Плутон в силу своих характеристик не включается учеными ни в одну группу.

Земная кора

Одной из главных характеристик Земли как небесного тела является наличие земной коры, которая, словно тонкая кожица, покрывает всю поверхность планеты. Состоит она из песков, различных глин и минералов, камней. Средняя толщина земной коры составляет 30 км, но в некоторых районах ее величина составляет 40-70 км. Космонавты утверждают, что земная кора – не самое восхитительное зрелище из космоса. В некоторых местах она вздыблена горными грядами, в других, наоборот, проваливается вниз гигантскими котлованами.

Океаны

Небольшая характеристика Земли как небесного тела обязательно должна включать в себя упоминание об океанах. Все котлованы на Земле заполнены водой, которая дает пристанище сотням живых видов. Однако намного больше растений и животных можно встретить на суше. Если положить всех живых существ, обитающих в воде, на одну чашу весов, а тех, кто живет на суше, – на другую, то тяжелее окажется чаша с обитателями суши. Ее вес окажется в 2 тысячи раз больше. Это очень удивительно, ведь площадь океана составляет более 361 млн кв. км или же 71 % всей поверхности Земли. Океаны являются отличительной особенностью нашей планеты наряду с наличием кислорода в атмосфере. Причем доля пресной воды на Земле составляет всего лишь 2,5 %, вся остальная масса имеет соленость порядка 35 промилле.

Ядро и мантия

Характеристика Земли как небесного тела будет неполной без описания ее внутреннего строения. Ядро планеты состоит из горячей смеси двух металлов – никеля и железа. Оно окружено горячей и вязкой массой, которая похожа на пластилин. Это силикаты – вещества, которые по своему составу похожи на песок. Их температура составляет несколько тысяч градусов. Эта вязкая масса носит название мантии. Температура ее не везде одинакова. Около земной коры она составляет порядка 1000 градусов, а с приближением к ядру она возрастает до 5000 градусов. Однако даже в районах, приближенных к земной коре, мантия может быть холоднее или горячее. Самые горячие участки называются магматическими очагами. Магма прожигает поверхность земной коры, и на этих местах образуются вулканы, лавовые долины, гейзеры.

Земная атмосфера

Еще одной характеристикой Земли как небесного тела является наличие атмосферы. Ее толщина составляет всего лишь около 100 км. Воздух – это газовая смесь. Она состоит из четырех компонентов – азота, аргона, кислорода и углекислого газа. Остальные вещества присутствуют в воздухе в незначительном количестве. Большая часть воздуха расположена в слое атмосферы, который находится ближе всего к поверхности Земли. Эта часть носит название тропосферы. Ее толщина составляет порядка 10 км, а вес достигает 5000 трлн тонн.

Хотя в древности людям была неизвестна характеристика планеты Земли как небесного тела, уже тогда предполагалось, что она относится именно к категории планет. Как удалось нашим предкам сделать такой вывод? Дело в том, что они использовали звездное небо вместо часов и календарей. Уже тогда стало ясно, что разные светила на небосклоне движутся по-своему. Одни практически не двигаются с места (их стали называть звездами), а другие часто меняют свое положение относительно звезд. Именно поэтому эти небесные тела стали называть планетами (в переводе с греческого слово «планета» переводится как «блуждающая»).

Планета Земля является для нас самым изученным объектом во Вселенной. Однако она таит множество тайн и загадок, которые еще предстоит разгадать.

Земля – третья по счету планета от Солнца, которая находится на внешнем краю галактики Млечный путь в области рукава Ориона. На данный момент Земля – единственный известный нам астрономический объект, населенный живыми организмами.

Формирование и эволюция

Вопрос о том, как появилась и сформировалась планета Земля, занимает умы ученых не одно столетие. Самой современной гипотезой ее образования, как и всех остальных тел в Солнечной системе, является гипотеза солнечной туманности.

Данная гипотеза гласит о том, что после Большого взрыва на месте нашей системы образовалось гигантское водородно-гелиевое облако, содержащее фрагменты межзвездной пыли. Взрыв приближенной к нему сверхновой спровоцировал сжатие этой массы, образовавшей протопланетный диск. Пыль, газы и обломки стали сливаться между собой под действием силы притяжения, формируя сначала планетоиды, а затем планетоподобные тела. Так образовались все объекты Солнечной системы, в том числе и наш дом. При этом возраст Земли равен 4,5 млрд. лет, а процесс окончательного формирования занял еще 20 млн. лет.

Исследования планеты

В исследовании собственного
дома люди, естественно, продвинулись сильнее всего. Все научные направления,
изучающие земную поверхность и космическое пространство вокруг нее, объединены
в термин геонауки.

Геология – наиболее всеобъемлющая отрасль геонауки, изучающая строение, происхождение планеты Земля, состав и структуру ее поверхности, а также все происходящие на ней процессы.  Геология имеет множество ответвлений и смежных направлений, позволяющих досконально изучить прошлое, настоящее и будущее третьей от Солнца планеты. Общее количество наук геологического цикла – 697. Наиболее известными из них являются география, литология, палеонтология, топография, экология, геохимия, океанология, метеорология, климатология.

Изучением Земли, как космического объекта, занимается планетология. Она выясняет, почему Земля является особой планетой Солнечной системы, изучает взаимодействие с другими небесными телами, а также использует ее в качестве аналога для сравнения с другими небесными телами.

Исследование Земли
началось еще в Древнем мире. Античные историки и географы наблюдали, а позднее
описывали в своих трудах происходящие тектонические изменения, изучали минералы
и металлы, пытались объяснить формирование различных форм ландшафта. Влияние
церкви с ее библейскими представлениями о возникновении мира в средние века
немного притормозило все исследования. Окончательное становление геологических
наук произошло лишь к концу 17 века. С этих пор геология и смежные дисциплины
продолжают развиваться, используя в своих исследованиях самые новые технологии
и современные данные других наук.

Орбита и радиус

Орбита планеты Земля расположена между орбитами двух других объектов земного типа — Венеры и Марса. Расстояние до ближайшей к нам Венеры колеблется от 38 до 260 млн. км.  Солнце же удалено от нас в среднем на 150 млн. км.

Время, за которое Земля совершает оборот вокруг своей оси и полный оборот по своей эллиптической орбите, известно всем ее жителям. Это 24 часа (23 часа 56 минут 4,1 секунды) и 365,25 суток соответственно. Сама орбита Земли имеет длину порядка 940 млн. км., и она движется по своему пути с запада на восток со скоростью около 108 тыс. км/ч.

Ось вращения наклонена к
плоскости орбиты под углом 23,4°, поэтому поток солнечного света неравномерно
попадает на земную поверхность в течение суток в разные периоды года. Это
обусловливает смену дня и ночи, а также сезонность климата.

Физические характеристики Земли

Основные физические
параметры третьей от Солнца планеты:

• Площадь поверхности – 510 млн. кв.км, при этом чуть больше 70% площади приходится на моря и океаны;
• Масса планеты Земля – 5,9*10²⁴ кг;
• Средняя плотность – 5,6 г/куб. см (самая плотная из всех тел земного типа);
• Экваториальный диаметр — планеты Земля – 12,75 тыс. км, а средний радиус – 6371 км. Длина окружности по экватору – 40,1 тыс. км.

Наша планета, в отличие от ее художественных изображений, не имеет идеально круглой формы. Она представляет собой неправильную сферу, немного сжатую у полюсов. Из-за преобладания Мирового океана над сушей на снимках из космоса она имеет голубой цвет, за что была прозвана «голубой планетой».

Состав и поверхность

Как у всех твердотельных объектов земного типа, в химическом составе Земли преобладают тяжелые элементы.  Больше всего в составе железа (32%), далее следуют кислород, окиси кремния, магния, алюминия и кальция. На долю остальных элементов приходится не более 1,2%.

Земная кора имеет различное строение в зависимости от своего расположения. Для океанической ее части характерно базальтовое строение, т.е. она образовалась из застывших магматических пород. Кора материков имеет трёхслойное строение:осадочные породы, гранитно-гнейсовый слой, нижняя базальтовая кора.

Граница между корой и
мантией пролегает на расстоянии 7-70 км над поверхностью. Центральная же часть —
железоникелевое ядро — залегает на глубине 3 тысяч километров.

Температура

Средняя температура планеты Земля – 14,7° Цельсия. Температурный максимум был зарегистрирован в иранской пустыне Дашти — Лут, которая в 2005 году прогрелась до 70,7°С. Самыми жаркими областями также считаются ливийская Эль-Азизия, Долина смерти в США, аравийская пустыня Руб-Эль-Хали и малийский город Тибуку. Самая низкая температура на поверхности Земли за всю историю наблюдений (-89,2°С) была зафиксирована в 1983 году  на антарктической станции Восток. Кроме Антарктиды экстремально низкие температуры наблюдались в якутских поселениях Верхоянск и Оймякон, гренландской исследовательской станции North Ice, канадском городе Снэг.

Атмосфера

Главными компонентами атмосферы Земли являются азот и кислород в соотношении примерно 3:1. Около 1% приходится на углекислый газ, водяные пары, инертные и другие газы.  Общая масса всех атмосферных газов составляет 5,2 *10¹⁸кг, при этом 75% ее находится в нижних слоях атмосферы.

Атмосфера регулирует погоду, защищает земную поверхность от космического излучения и мелких метеорных тел. Кислород, присутствующий в воздушной оболочке, поддерживает жизнь на нашей планете, а также в виде трехатомного озона оберегает ее от избыточного ультрафиолетового излучения. Двуокись углерода и водяной пар нагревают атмосферу, поддерживая комфортную для существования живых организмов температуру. Формирование климата происходит за счет циркуляции атмосферы. Это процесс движения воздушных масс, происходящий за счет перераспределения тепловой энергии, получаемой от Солнца и отраженной от земной поверхности. Количество энергии уменьшается при увеличении широты. Из-за этого существуют природные зоны, в пределах которых наблюдается наибольшая однородность климата, — климатические пояса.

Причины обитаемости

Наш дом является единственной обитаемой областью во всей Солнечной системе. Вопрос о том, как появилась жизнь на Земле, один из главных вопросов мироздания. Но окончательного и достоверного ответа на него пока не получено. За всю историю человечества было выдвинуто множество теорий возникновения живых существ. Наиболее современные из них:

• Химическая эволюция – возникновение
  органических веществ из неорганических под влиянием процессов самоорганизации и
  внешних энергетических причин.
• Голобиоз – теория, утверждающая, что
  структуры, имеющие элементарный метаболизм, были первичны.
• РНК-теория –  первичная молекула рибонуклеиновой кислоты
  является предшественницей всех живых организмов.
• Панспермия – занос живых организмов на земную
  поверхность из космоса.

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.

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.

Интересные факты про планету Земля

• Наша планета единственная  в Солнечной системе не названа в честь божеств. Earth произошло от староанглийского Eartha, означающего «почва».
• Скорость вращения уменьшается на 17 миллисекунд в 100 лет. Для того, чтобы земные сутки увеличились на час, потребуется более 140 млн. лет.
• Считается, что вода первоначально находилась во внутренних слоях вблизи земной мантии. На поверхность она попала благодаря вулканической активности.
• Атмосферный кислород был получен, по большей части, в результате оксигенного фотосинтеза.
• Температура земного ядра равна температуре солнечной атмосферы. Также в ядре содержится более 90% всех залежей золота.
• 97% воды Мирового океана не пригодны для питья из-за высокой концентрации соли. Из оставшихся 3% чистой воды 2/3 спрятаны в ледниках.
• Из космоса можно рассмотреть австралийский Большой Барьерный Риф и загрязнение воздуха над областью КНР.
• Человек изучил лишь 5% Мирового океана.
• Земной рельеф имеет самое малое количество кратеров среди всех объектов Солнечной системы. Это связано  с тектонической активностью и интенсивной эрозией почв, меняющих ее поверхность.
• Численность населения планеты на конец 2018 года – более 7,67 млрд. человек. Ее территория поделена на 197 стран, без учета зависимых областей и непризнанных стран. Самыми большими по площади и населению являются Россия и Китай соответственно. Самым маленьким — Ватикан.

Земля – это самая большая планета земной группы. Она находится на третьем месте по удаленности от Солнца и имеет спутник – Луну. Земля является единственной планетой, которая населена живыми существами. Человеческая цивилизация является важным фактором, оказывающим непосредственное влияние на облик планеты. Какие же еще характеристики свойственны нашей Земле?

Форма и масса, расположение

Земля является гигантским космическим телом, ее масса составляет порядка 6 септиллионов тонн. По своей форме она напоминает картофелину или грушу. Именно поэтому исследователи иногда называют форму, которую имеет наша планета, «потатоид» (от англ. potato — картофель). Немаловажными являются также характеристики Земли как небесного тела, описывающие ее пространственное положение. Наша планета расположена в 149,6 млн километров от Солнца. Для сравнения, Меркурий расположен в 2,5 раза ближе к светилу, чем Земля. А Плутон находится в 40 раз дальше от Солнца, чем Меркурий.

Соседи нашей планеты

Краткая характеристика Земли как небесного тела должна содержать информацию и о ее спутнике – Луне. Ее масса в 81,3 раза меньше земной. Земля вращается вокруг своей оси, которая расположена под углом 66,5 градуса по отношению к орбитальной плоскости. Одни из основных следствий вращения Земли вокруг своей оси и ее движения по орбите – это смена дня и ночи, а также времен года.

Наша планета входит в группу так называемых земных планет. В эту категорию также включены Венера, Марс и Меркурий. Более отдаленные планеты-гиганты – Юпитер, Нептун, Уран и Сатурн – практически полностью состоят из газов (водорода и гелия). Все планеты, которые относятся к категории земных, вращаются вокруг своей оси, а также по эллиптическим траекториям вокруг Солнца. Лишь один только Плутон в силу своих характеристик не включается учеными ни в одну группу.

Земная кора

Одной из главных характеристик Земли как небесного тела является наличие земной коры, которая, словно тонкая кожица, покрывает всю поверхность планеты. Состоит она из песков, различных глин и минералов, камней. Средняя толщина земной коры составляет 30 км, но в некоторых районах ее величина составляет 40-70 км. Космонавты утверждают, что земная кора – не самое восхитительное зрелище из космоса. В некоторых местах она вздыблена горными грядами, в других, наоборот, проваливается вниз гигантскими котлованами.

Океаны

Небольшая характеристика Земли как небесного тела обязательно должна включать в себя упоминание об океанах. Все котлованы на Земле заполнены водой, которая дает пристанище сотням живых видов. Однако намного больше растений и животных можно встретить на суше. Если положить всех живых существ, обитающих в воде, на одну чашу весов, а тех, кто живет на суше, – на другую, то тяжелее окажется чаша с обитателями суши. Ее вес окажется в 2 тысячи раз больше. Это очень удивительно, ведь площадь океана составляет более 361 млн кв. км или же 71 % всей поверхности Земли. Океаны являются отличительной особенностью нашей планеты наряду с наличием кислорода в атмосфере. Причем доля пресной воды на Земле составляет всего лишь 2,5 %, вся остальная масса имеет соленость порядка 35 промилле.

Ядро и мантия

Характеристика Земли как небесного тела будет неполной без описания ее внутреннего строения. Ядро планеты состоит из горячей смеси двух металлов – никеля и железа. Оно окружено горячей и вязкой массой, которая похожа на пластилин. Это силикаты – вещества, которые по своему составу похожи на песок. Их температура составляет несколько тысяч градусов. Эта вязкая масса носит название мантии. Температура ее не везде одинакова. Около земной коры она составляет порядка 1000 градусов, а с приближением к ядру она возрастает до 5000 градусов. Однако даже в районах, приближенных к земной коре, мантия может быть холоднее или горячее. Самые горячие участки называются магматическими очагами. Магма прожигает поверхность земной коры, и на этих местах образуются вулканы, лавовые долины, гейзеры.

Земная атмосфера

Еще одной характеристикой Земли как небесного тела является наличие атмосферы. Ее толщина составляет всего лишь около 100 км. Воздух – это газовая смесь. Она состоит из четырех компонентов – азота, аргона, кислорода и углекислого газа. Остальные вещества присутствуют в воздухе в незначительном количестве. Большая часть воздуха расположена в слое атмосферы, который находится ближе всего к поверхности Земли. Эта часть носит название тропосферы. Ее толщина составляет порядка 10 км, а вес достигает 5000 трлн тонн.

Хотя в древности людям была неизвестна характеристика планеты Земли как небесного тела, уже тогда предполагалось, что она относится именно к категории планет. Как удалось нашим предкам сделать такой вывод? Дело в том, что они использовали звездное небо вместо часов и календарей. Уже тогда стало ясно, что разные светила на небосклоне движутся по-своему. Одни практически не двигаются с места (их стали называть звездами), а другие часто меняют свое положение относительно звезд. Именно поэтому эти небесные тела стали называть планетами (в переводе с греческого слово «планета» переводится как «блуждающая»).

Издревле наша планета Земля — это начальный пункт для развития любой вселенской науки, будь то философия, астрономия или физика. И хотя Земля давно уже не считается центром Вселенной, она остается центром нашего познания — все, что удается найти на космических объектах, ученые связывают с привычными нам объектами и веществами с нашей планеты. Однако так ли много мы знаем о нашем доме? В этой статье пойдет речь о многогранности Земли, которая служит нам верным инструментом изучения космоса.

Физические характеристики Земли

Те, кто хоть раз представлял себе исполинские масштабы Вселенной, точно чувствовали всю крохотность нашей планеты. Как тут не вспомнить знаменитое фото «Pale Blue Dot» (с англ. «Бледно-голубая точка»), снятое в 1990 году зондом «Вояджер-1» из внутреннего края Солнечной системы. На снимке наша планета и правда выглядит как микроскопическая точка — на расстоянии 6 миллиардов километров она занимает на снимке всего 0,12 пикселя! Так как мощности телескопов растут, и границы обозримой Вселенной расширяются, Земля кажется нам все меньше и ничтожнее среди пустого и холодного космоса.

Однако не стоит забывать, что Земля — это уникальная по многим параметрам планета. Она является самой большой среди внутренних, «скалистых» планет Солнечной системы, куда входят еще Меркурий, Венера и Марс. На орбите Земли находится один из наиболее массивных спутников Солнечной системы — Луна. А еще на нашей планете сочетается несколько феноменальных явлений — жидкая вода, плотная атмосфера, активные недра и жизнь. Вместе эти компоненты создают такое химическое и геологическое разнообразие на Земле, достичь которого не смогло еще ни одно известное планетное тело.

А еще вполне закономерно, что Земля есть и будет наиболее детально изученным космическим телом в истории человечества. Смельчакам, которые стремились к истине, пришлось пройти путь в тысячи лет — от вычисления массы и породы слонов, поддерживающих земной диск, до запуска высокоорбитальных спутников. На сегодняшний день известны следующие характеристики — а именно:

Форма Земли

Земля обладает формой эллипсоида — сферы, приплюснутой со сторон, что приводит к несоразмерности линейных измерений планеты. Скатайте шарик из пластилина, прижмите его слегка пальцами со сторон — и у вас в руках уменьшенная модель земного шара! Диаметр Земли от Северного полюса до Южного составляет 12 712 километров, когда на экваторе — 12 756 км.

Большие планеты приобретают сферическую форму благодаря воздействию гравитации — она заставляет вещество равномерно отдаляться от центра массы космического тела. Почему же тогда Земля не представляет собой идеальный шар? Все дело в центробежной силе, возникающей из-за вращения планеты вокруг собственной оси. Из-за нее Земля шире в плоскости вращения и уже по оси, то есть на полюсах.

К слову, истинно-научное определение формы Земли — референц-эллипсоид. Это связано с тем, что поверхность планеты отличается от поверхности идеальной геометрической фигуры — материки пересекают высокие горы и глубокие долины, а сами континенты возвышаются над мировым океаном. Такое видение фигуры нашей планеты используется в точных науках — например, в геодезии.

• Интересный факт: Неправильная форма нашей планеты создает забавный феномен. Когда самой большой горой является Эверест (Джомолунгма), возвышающийся над уровнем моря на 8848 метров, от центра Земли наиболее отдален 6310-метровый вулкан Чимборасо. Секрет в том, что он находится ближе к экватору, из-за чего выигрывает пару десятков километров у Эвереста.

Масса Земли

Обладая линейными параметрами Земли, нетрудно высчитать ее объем — 1083207000000 км³, больше триллиона кубических километров! Это невероятно много для человека. К примеру, в мире ежегодно варится около 200 миллиардов литров пива, самого популярного алкогольного напитка — но чтобы создать из пива сферу, равную по размеру Земле, пивоварам пришлось бы работать 541 миллиардов лет!

С помощью наблюдения за гравитационными взаимодействиями объектов Солнечной системы, знаменитый британский ученый Исаак Ньютон рассчитал среднюю плотность нашей планеты. По его изысканиям, Земля в 5 с половиной раз гуще воды — и обладает плотностью в 5,48 г/см³. Итоговая масса нашей Земли составляет примерно 5,98×10²⁴ килограмм.

• Интересный факт: Наша Земля является самым плотным объектом Солнечной системы — даже Солнце обладает меньшей плотностью, всего в 1,4 г/см³. А Уран, самая «воздушная» из планет, обладает консистенцией в 0,68 г/см³ — даже меньше, чем у обычного картона! Многие феномены нашей планеты объясняются столь высокой концентрацией вещества.

Изменение массы Земли

Массивность Земли постоянно меняется — например, масса планеты уменьшается за счет испарения водорода в космос. Он получается из воды, расщепляемой ультрафиолетовым излучением. Также массу планеты уменьшают потери гелия. А в глубинах постоянно идет преобразование материи в энергию за счет ядерных процессов. В сумме, за год космос «улетает» около 98 тысяч тонн вещества! Одновременно Земля наращивает массу — глобальное потепление и поглощение космической пыли с метеорами позволяет впитать до 40 тысяч тонн каждый год.

Итоговый баланс таков — масса нашей планеты уменьшается на 50–60 миллионов килограмм в год. Однако не стоит из-за этого волноваться — для того, чтобы истаять до опасной черты, Земле понадобится больше триллиона лет. Столько не проживет даже наше Солнце.

Орбитальные характеристики Земли

Процесс движения нашей планеты в Солнечной системе определяет многое на Земле — от смены времен года до интенсивности нагрева ядра нашей планеты. Кроме того, они являются отправной точкой многих физических формул, которые позволили точно вычислить массу нашей планеты.

Перигелий и афелий — точки удаления от Солнца

Первое, с чего стоит начать — это расстояние Земли от центра планетной системы, Солнца. В среднем оно составляет 149 597 870,7 километра. Эту величину еще называют астрономической единицей, a.u. (с английского «astronomical unit») и часто используют для выражения расстояния от Солнца других планет нашей системы.

Однако надо учесть, что орбита Земли вокруг Солнца не является правильным кругом. Как и у других космических тел, она эллиптическая — значит, в одних местах Земля подходит к светилу ближе, а в других, наоборот, отдаляется.

• Точка максимального сближения планеты с Солнцем называется перигелий (греч. префикс «peri» — «около» и корня «gelios» — «Солнце»). У нашей планеты этот показатель равен 147 098 290 километрам — 0,98 астрономической единицы. По земному календарю, этот период наступает между 2 и 5 января.
• Точка максимального отдаления Земли, афелий (греч. префикс «а» — из, от и «gelios» — Солнце» находится на расстоянии в 152 098 232 километров от Солнца. Наступает он 2–5 июля.

Таким образом, колебание расстояния нашей планеты от Солнца составляет 5 миллионов километров — почти 17 световых секунд! Точки отдаления и приближения в астрономии называют еще апоцентром и перицентром, а конкретно Земли — апогеем и перигеем.

Период вращения Земли вокруг оси

Наша планета вращается не только вокруг звезды, но и вокруг собственной оси. Полный оборот (сидерические сутки) происходит за 23 часа 56 минут 4,1 секунды. Абсолютная скорость вращения, измеряемая у экватора, составляет 1670 километров в час. Скорость вращения Земли не является постоянной — она напрямую зависит от расстояния к Солнцу. В афелии сутки укорачиваются на 10 секунд, а в перигелии — удлиняются.

Почему указанная длина суток короче наших, обычных на 4 минуты? Дело в том, что сидерический период вращения определяется по звездам — а точнее, по положению поверхности планеты относительно них. Из-за того, что далекие звезды неподвижны по сравнению с Солнцем, последнему требуется дополнительные 4 минуты для занятия прежней позиции.

• Интересный факт — Всем известно, что Луна создает на водных поверхностях Земли приливные волны. Однако эти волны не ударяются о материки — наоборот, континенты сами ударяются об них из-за быстрого вращения планеты. Это тормозит Землю, что приводит сразу к двум эффектам — Луна отдаляется, а дни на Земле удлиняются. Так, во времена динозавров в сутках было всего 16 часов!

Важно помнить о том, что при удалении от экватора относительная скорость вращения падает. Так, на средней полосе России Земля вокруг оси движется со скоростью 1275 км/ч — а на полюсах и вовсе стоит «неподвижно». Высокая скорость вращения вокруг оси используется в космонавтике — космодромы строят ближе к экватору для того, чтобы использовать разгон Земли и сэкономить топливо.

Вращается Земля против часовой стрелки — как и все другие планеты Солнечной системы, за исключением Венеры и Урана. Первичной силой, которая заставила планеты вращаться, была аккреция — зародыши планет набирали вещество с остатков туманности вокруг молодого Солнца, раскручиваясь все сильнее под воздействием растущей массы и прибывающего вещества. Также на характер вращения влияли массовые столкновения, произошедшие миллиарды лет назад после первичного планетообразования.

Ученые считают, что именно столкновения способны развернуть вращение планет вспять. Для того чтобы раскрутить Землю в обратном направлении, сегодня понадобится удар очень большого астероида — настолько большого, что под неправильным углом касания он может разрушить нашу планету на обломки. Необходимая для изменения вращения энергия является одной из главных проблем терраформирования — создания на других планетах земных условий.

Последствия вращения

В статье уже упоминалось о том, что из-за центробежной силы вращения Земля вширь больше, чем вдоль. Какие еще последствия имеет вращение Земли вокруг оси?

Во-первых, сила притяжения на экваторе меньше, чем где-либо еще. Ускорение свободного падения там 9,78 м/с² — на одну сотую часть меньше эталонного g, которое составляет 9,81 м/с². Именно из-за этого мореплавателям старины были так ценны механические часы — маятниковые хронометры начинали идти быстрее при приближении к экватору, что сильно мешало навигации.

Во-вторых, направление вращения планеты влияет на самостоятельное движение всех тел на Земле. Так как планета вращается с запада на восток, пушечные снаряды на большой скорости неизменно отклоняются в Северном полушарии вправо (в Южном — налево). Это явление проявляется повсеместно и в природе: на севере планеты реки размывают правые берега больше, чем левые, а циклоны закручиваются справа налево. Сила вращения Земли, которая влияет на движения жидкостей и газов на планете, называют силой Кориолиса — в честь французского физика Гюстава Кориолиса, впервые опубликовавшего статью на эту тему.

В Интернете и прессе часто упоминают еще одно проявление силы Кориолиса: вода в сливах ванн и раковин на Северном полушарии закручивается против часовой стрелки, а на Южном — по часовой стрелке. Это, однако, не совсем так. В лабораторных условиях, где вода была равномерной температуры и плотности, а место слива находилось по центру уравновешенного сосуда, сила Кориолиса действительно закручивала водную воронку «по правилам». Но в быту на стекающую воду действует много других факторов — от положения слива относительно ванной до шероховатости поверхности самой ванной. Поэтому на практике воронка воды в сливе может вращаться как и справа налево, так и слева направо.

Наклонен оси вращения Земли — причина смены сезонов

Если ось вращения Земли не будет наклонена, по всей планете восцарят несменные сезоны — ибо Солнце равномерно освещало бы всю планету. Благодаря вытянутости Земли по экватору, на стыке полушарий царило бы вечное и очень жаркое лето — а на полюсах навсегда бы наступили холодные сумерки.

Поэтому наклон оси Земли — одна из наиболее важных для живых существ орбитальных характеристик. Измеряется наклонение в градусах и зависит от центрального тела, от которого угол наклонения строится. Относительно экватора Солнца угол составляет 7,15°, а относительно плоскости орбиты Земли — 23,5°.

В итоге Земля никогда не освещается равномерно Солнцем: во время движения вокруг светила, полушария планеты поочередно нагреваются больше, что и приводит к смене сезонов. По этой же причине лето на Северном полушарии наступает одновременно с зимой на Южном. Из-за особенностей угла наклона земной орбиты на экваторе жарко даже «зимой», которая технически там не наступает — а на полюсах стоит вечная стужа, и день и ночь меняются раз в полгода.

• Интересный факт. Как читатели уже знают, ближе всего к Солнцу Земля подходит в январе — именно тогда, когда на Южном полушарии наступает разгар лета. Поэтому лето на Юге всегда жарче по сравнению с летом на аналогичных широтах Севера — близость Земли к светилу дает на 6-8% больше энергии.

Наклонение, подобно другим орбитальным характеристикам, претерпевает изменения со временем — как и благодаря гравитационным взаимодействиям с Луной, так и возможными крупными столкновениями. Последние будут катастрофическими для жизни на Земле не столько из-за изменения наклона оси вращения, сколько из-за их сил. Для того чтобы изменить наклонения планеты на 1 градус, понадобится удар астероида массой с сотни тонн — он оставит кратер радиусом больше тысячи километров, а импульс от столкновения раздробит литосферные плиты.

Состав Земли

Наша планета — один из немногих объектов в Солнечной системе, геологическая активность которого продолжается по сей день. Вода, воздух и солнечный свет вступают в реакцию с веществом на поверхности, недра нашей планеты до сих пор раскалены — все это приводит к созданию разнообразных химических соединений, которые не встречаются на соседних планетах.

Впрочем, большинство материала нашей планеты скрыто под землей. Человечеству пока доступна только тысяча километров нашей атмосферы, а глубина самой большой скважины составляет 12 262 метров — из 6371000 метров расстояния до центра Земли! Многие прогнозы остаются чисто теоретическими и со стремительным развитием науки изменяются каждый день — теория тектоники плит, по которой сегодня рассчитывают движение континентов, землетрясения и местоположение ресурсов, была принята всего 50 лет назад.

Современный состав Земли ученые распределяют следующим образом:

• Железо (Fe) — 32,07%
• Кислород (O) — 30,12%
• Кремний (Si) — 15,12%
• Магний (Mg) — 13,90%
• Сера (S) — 2,92%
• Никель (Ni) — 1,82%
• Кальций (Ca) — 1,54%
• Алюминий (Al)— 1,41%

Давайте рассмотрим самые распространённые вещества на планете и разберемся, откуда они взялись и где их найти.

Железо

Этот тяжелый элемент лидирует по концентрации в Земле среди других веществ — его массовая доля в Земле составляет 32%, что почти третья часть общей массы планеты! «Почему тогда, — спросите вы, — железо приходится добывать из-под земли, раз его так много?» Все дело в неравномерности его распределения — и в особенностях его химического состояния.

Прежде всего, львиная доля железа на Земле содержится в ядре планеты — по современным оценкам, ядро состоит из него не менее чем на 85%. К этому привела дифференциация недр, произошедшая во время жидкого этапа эволюции Земли — под действием гравитации, тяжелые элементы стремились к центру планеты, а более легкие выталкивались наружу.

Железо присутствует также в мантии и коре Земли — 5,8% и 4,2% массы соответственно. Однако в чистом виде оно приносится только метеоритами — а на Земле преимущественно состоит в связи с другими элементами. Выплавлять металл возможно только с нескольких видов минералов, преимущественно оксидов железа — таких как гематит (Fe₂O₃) или магнитный железняк (Fe₃O₄). Есть и другие известные минералы, содержащие железо — например, драгоценные камни гранат и нефрит.

При этом всем, железо — лидер среди металлов по концентрации в земной коре; его количество сравнимо только с количеством алюминия. Кроме того, железо важно в процессе обмена веществ живых организмов — оно входит в состав гемоглобина в крови, благодаря чему тот обретает способность переносить кислород. А еще именно железо придает крови красный цвет. Так как железо является важной составляющей ДНК, ученые считают, что без него жизнь на Земле могла бы и не сформироваться.

Во Вселенной образование железа является долгим и сложным процессом — оно синтезируется исключительно в ядрах сверхмассивных звезд на самом конце их эволюции. Избыток железа является одним из факторов, превращающих звезду в черную дыру. Когда массивное светило превращается в нейтронную звезду, железо мутирует в более тяжелые вещества, вроде урана или золота. Присутствие таких тяжелых элементов в составе Земли объясняется тем, что Солнце сформировалось с остатков старого светила звездного населения I, взорвавшегося миллиарды лет назад.

Кислород, кремний и магний

Эти три элемента являются самыми распространенными на Земле: в ее массовом составе 30% O (кислорода), 15,1% Si (кремния) и 13,9% Mg (магния). Более того, вместе они составляют 89% массы мантии планеты. Кора Земли почти на половину состоит из кислорода, и более чем на четверть — из кремния. Кислород является химической основой для воды и большинства сложных органических соединений.

Кислород

Хотя кислород составляет 21% объема (и 23% массы) атмосферы Земли, больше всего его находится в твердых веществах — 47% массы земной коры приходится на его твердые соединения, преимущественно с кремнием. Почти весь газообразный кислород был произведен живыми организмами. Также кислород, будучи самым тяжелым химическим элементом в молекуле воды, создает 85,8% массы всей гидросферы.

• Интересный факт: кислород составляет почти 1% Солнца. Его масса в 3329 раз больше всей массы Земли.

Занимательно влияние кислорода на живые организмы — чем его больше, тем больших размеров достигает живое существо. Поэтому животные древних времен были такими большими — так, концентрация кислорода в атмосфере 300 миллионов лет назад доходила до 35% массы воздуха. Внезапный контакт с большим количеством кислорода вызовет интоксикацию у сформировавшегося организма, в том числе у человека. Но существа попроще, вроде насекомых, действительно испытывают на себе акселерационный эффект.

Личинки жуков, выращенные в герметических террариумах с кислородной подпиткой, могут вырасти в разы больше собственных родителей. Подобный эксперимент можно провести и на дому, напитывая террариум кислородом при помощи обычной перекиси водорода — однако эффект непосредственно зависит от контроля кислородного режима.

Кремний

С кремнием мы часто сталкиваемся в природе: это песок, гранит и кварц. Также он часто встречается в соединении с серой — а порой и в виде самородков. Он формирует как и мелкий пустынный песок, так и громадные горные кряжи.

Более того, кремний является основой современной промышленности. Он входит в состав сложных электроприборов вроде микросхем и солнечных батарей, а также является базой для создания различных бытовых и строительных материалов, таких как стекло, кирпич, фаянс. Важен он также в природе: соединения кремния используются в создании опорно-защитных покрытий и тканей растений и животных.

Разумеется, доли состава различных сфер Земли различается — когда доля тех же благородных газов в литосфере составляет тысячные части процента, в атмосфере один аргон занимает целый процент! Подробнее о компонентах нашей планеты и истории их появления читайте ниже.

Топографическая карта Земли

Структура Земли

Разнообразие химического состава и активные геологические процессы привели к тому, что Земля имеет сложную многослойную структуру. Здесь космология тесно переплетается с космогонией — узнавая о том, как устроена наша планета, люди постигают глубины ее истории. На сегодняшний момент, Земля как астрономический объект разделяется на следующие компоненты:

• Планетная часть Земли — это твердая составляющая планеты, земля под нашими ногами. Без нее Земля с трудом бы существовала как космический объект — в тверди заложена самая большая часть ее массы. Кроме того, вращения ядра в центре Земли порождает магнитосферу — магнитное поле вокруг планеты. Наличие у Земли сильной магнитосферы выделяет ее среди всех внутренних планет Солнечной системы.
• На литосферу, верхнюю часть земной тверди, опираются два поверхностных слоя. Гидросфера, вся вода на планете, занимает больше 75% площади Земли, и заполняет громадные впадины между континентами, а также составляет многочисленные реки, озера и громадные ледники. Атмосфера, газовая оболочка, простирается на сотни километров ввысь над землей, и обеспечивает защиту от метеоритов и излучения. Кроме того, вода и воздух, переносимые атмосферой, постоянно меняют облик Земли.
• Особой составляющей Земли, распространенной во всех сферах планеты, является биосфера — общность всех живых организмов на планете. К ней принадлежим и мы с вами. Хотя в масштабах Вселенной жизнь кажется чем-то хрупким и недолговечным, она существует на Земле уже почти 3,8 миллиарда лет, серьезно изменив состав и облик планеты.

Это разделение хотя и очевидное, но совсем молодое и неустойчивое — только в середине XX века ученые дошли до того, что материки двигаются. Поскольку глубина проникновения исследователей в тайны мира растет, революция в представлениях о Земле может произойти в любую минуту.

Земля и космос

Не надо быть ученым, чтобы знать основные координаты нашей планеты — каждый день видна звезда Солнце, вокруг которой вращается Земля. В темное время суток можно увидеть Луну, наш единственный и пятый по размеру в Солнечной системе спутник. А в безоблачные летние ночи ярко сияет Млечный путь — видимая часть галактики, в рукаве Ориона которой движется наше Солнце вместе с миллионами других звезд.

Точные координаты нашей планеты во Вселенной таковы:

1. Планетарная система: Солнечная
2. Местное межзвёздное облако
3. Галактический рукав Ориона
4. Галактика: Млечный Путь
5. Скопление галактик: Местная группа
6. Сверхскопление галактик: Местное сверхскопление (Девы)
7. Сверхскопление галактик: Ланиакея
8. Стена: Комплекс сверхскоплений Рыб-Кита

Что означают эти обозначения, и как выглядит наш дом издалека, вы можете узнать в статье о крупномасштабной структуре Вселенной. Однако в местоположении нашей планеты есть очень много других особенностей, которые астрономические обозреватели не спешат упоминать. И зря — дьявол кроется в мелочах, как говорится в одной старой пословице. Поэтому давайте посмотрим вместе, что находится совсем рядом с Землей — так близко, что мы даже не обращаем внимание.

Ближайшее окружение Земли

Самое близкое к Земле космическое тело — это наша Луна. Расстояние к ней составляет «всего» 384 400 километров — в 9,6 раза больше экватора Земли! Для человека это уже немало. Управляемый полет на Луну занял 3 дня 3 часа и 49 мину. В то же время зонд «Новые Горизонты» справился с подлетом к нашему спутнику всего за 8 часов. Но стоит помнить и о цели полетов — «Новым Горизонтам», в отличие от американских астронавтов, не нужно было тормозить для «прилунения».

Луна — это необычный во всех отношениях спутник. Его «знакомство» с Землей было тесным и горячим: планета-родитель врезалась в нашу планету, выбив из нее громадный кусок — так и родилась наша Луна. Развиваясь вместе с Землей, она приобрела свой неповторимый облик, которым человек любуется уже не одну тысячу лет.

Квазиспутники.

Нет ли у Земли других естественных спутников кроме Луны? На самом деле их тысячи. Множество пылинок и камешков вращаются вокруг нашей планеты, и их число с каждым годом растет. Однако читателя наверняка интересуют более крупные тела — раз не такие большие, как Луна, то хотя бы размером с увесистую скалу.

Но таких, увы, больше нет. Исключение составляют квазиспутники — космические тела, орбиты которых на определенных секторах движения проходят очень близко к Земле. Самый большой из них, астероид Круитни, имеет в обхвате 5 километров. Орбита Круитни вокруг Солнца вытянута настолько, что в перигелии он приближается к Меркурию, а в афелии долетает до Марса — полноценным спутником его не назовешь. Тем не менее, он достаточно близок к Земле, и она регулярно меняет направление его движения.

Проблемой Круитни и многих квазиспутников вообще является то, что их орбиты очень нестабильны. Влияние на такие астероиды оказывает не только Земля, но и другие планеты и космические тела — в итоге они могут как и стать полноценными спутниками Земли, так и попросту врезаться в нее.

Последнее хоть и маловероятно, но опасно. Недавний метеорит в Челябинске был размером всего в 17 метров — но сумел натворить дел в городе и нанести милионный ущерб. А вдруг столкновение произойдет с астероидом вроде Круитни? Даже если он упадет в океан, на 600 километров вокруг разойдутся волны в 500 метров высотой. А гул громкостью в 60 децибелл — как у загруженной дороги в утренний час пик — будет слышен даже на обратной стороне Земли.

Искусственные спутники

Однако больше всего в населении орбиты Земли преуспел человек. С начала космической эры 4 октября 1957 года, когда в СССР был запущен первый искусственный спутник «Спутник-1», прошло уже немало лет — и уже сейчас Земля окутана целым облаком из более чем 18 тысяч спутников.

Околоземные спутники используются в самых разных целях — от научных исследований и предоставления услуг связи до размещения орбитального оружия. Однако стоит учитывать, что искусственным спутником считается вообще любой объект, запущенный человеком на земную орбиту. По этому критерию искусственные спутники Земли делятся на две главных категории: собственно спутники и космический мусор.

Спутником считается любой аппарат, который может (или мог в прошлом) выполнять какие-либо действия на орбите. Поэтому в их число входят и орбитальные станции с космонавтами, оснащенные разнообразной научной аппаратурой, и любительские радиоустановки, которые только и могут что сообщать о своем существовании в радиодиапазоне. Поэтому всего спутников насчитывается около 6 тысяч — активно же действующих не больше 600. Остальные же болтаются вокруг Земли, оставаясь «условно-функционирующими» — по сути, тот же космический мусор.

«Полезные» спутники

Настоящие, полезные спутники известны всем: это аппараты связи, метеорологические спутники и космические станции — сотни их. Благодаря спутникам можно получить телефонную связь и доступ в Интернет в любой точке земного шара, отслеживать перемещение воздушных масс и даже контролировать созревание урожая! Спутники телевизионной ретрансляции и геонавигации уже стали неотъемлемой частью жизни во всем мире — даже в отсталой африканской Либерии, где нет линий электропередач, смотрят спутниковое телевидение.

С совершенствованием технологий услуги спутников становятся все дешевле и эффективнее — однако остается одна проблема: медленность. В ее корне лежит банальная физика: для того, чтобы оставаться на геостационарной орбите и находится постоянно на одной точке земного неба (обязательное условие для спутника связи), аппарату необходимо выбираться на высоту около 37 тысяч километров над поверхностью Земли. Сигналу необходимо достичь спутника, обработаться на нем — ведь большинство протоколов связи подразумевают шифрование и сжатие — и долететь обратно до планеты.

Если приравнять скорость прохождения радиоволны со скоростью света, средняя задержка составит 2-3 секунды — это не критично, если вы просто смотрите видео с YouTube, но создает проблемы во время телефонного разговора. Поэтому когда ваш навигатор долго ищет сигнал GPS, не спешите винить производителя — скорее всего, проблема в неумолимости законов физики.

Космический мусор

Появление большого количества отработавших свое спутников на орбите связана с историческими трудностями космонавтики. Поначалу государства и частные компании разрабатывали технологии, позволяющие вывести чем больше спутников за один раз, да подешевле. В результате появились PocketSat’ы, с англ. «Карманные спутники», доставляемые на орбиту всего за 10 тысяч долларов — теперь вместо покупки нового автомобиля можно организовать свою личную станцию спутниковой связи. И лишь потом осваиватели космоса озаботились проблемой свода спутников с орбиты. Сегодня почти все орбитальные космические аппараты рассчитаны на сход с орбиты и сгорание в атмосфере после выработки ресурса — однако «экологически-чистых» спутников существует пока не так много.

Однако куда большую проблему представляет так называемый «классический» космический мусор — ступени космических ракет, обломки космических аппаратов и твердая пыль — шлак от твердотопливных разгонных ступеней. На орбите Земли такого мусора насчитывается больше 13 тысяч объектов. Думаете, это немного? Взгляните на карту космического мусора — он равномерным слоем покрывает пространство вокруг Земли, создавая угрозу для других, работающих спутников.

Каковы шансы столкнуться с космическим мусором на земной орбите? На самом деле, они достаточно высоки. Даже два спутника могут врезаться друг в друга — так, «спящий» российский спутник военных коммуникаций «Космос-2251» в 2009 году был протаранен французским спутником «Iridium-33», предоставляющим услуги мобильной связи. Скорость каждого из них составляла больше 24000 км/с — удар вышел таким, что спутники разлетелись на сотни осколков. Даже шлакопыль от двигателей ракет может быть опасной — собираясь в скоростные облака, они попадают на солнечные панели и оптические приборы аппаратов, засоряя и повреждая их. Поэтому той же Международной Космической Станции  приходится регулярно маневрировать, уклоняясь от снарядов.

Роль Земли в астрономии

Волей случая наша планета является своеобразным атласом построения других планет — на Земле были или существуют поныне большинство планетарных физических и химических процессов. Это и атмосфера, в которой идет обмен веществом с жидкостной оболочкой и поверхностью; недра, где продолжается геологическая активность, а ядро создает магнитное поле — эти явления встречаются на других объектах Солнечной системы по отдельности, но никогда вместе. Кроме того, Земля содержит как и универсальный для всех планет и астероидов скальный материал, так и свои собственные, уникальные минералы — механизмы их формирования позволяют предсказать обнаружение новых веществ на экзопланетах.

Изучение Земли не прекращается ни на секунду, позволяя нам взглянуть на нашу и другие планеты по-новому. Так, в октябре 2015 года физики выдвинули гипотезу о том, что ядро Земли совсем не железное, как считалось ранее — исходя из его плотности и радиоактивности, оно скорее состоит из чистого урана. А новые геологические находки меняют представление о том, что в начале своей истории Земля была расплавленным адом — может быть, что континентам и воде на планете уже больше 4 миллиардов лет! Эволюционируют даже классические схемы формирования гор и долин — оказалось, что обычные муравьи способны разрушать скалы в 170 раз быстрее ветра и воды.

Поэтому сказать точно можно лишь одно: познание нового будет продолжаться, оставаясь все таким же свежим и насыщенным — до тех пор, пока на Земле будет хоть одно существо, способное познавать.

Планеты Солнечной системы
Карликовые планеты	Плутон· Церера· Хаумеа· Макемаке· Эрида
Планеты Земной группы	Меркурий· Венера· Земля· Марс
Газовые гиганты	Юпитер· Сатурн· Уран· Нептун

Земля является третьей планетой от Солнца и единственной в системе, где имеется жизнь. Небесное тело обладает большим количеством особенностей, и люди уже успели хорошо его изучить. Оно относится к планетам земной группы, наряду с Марсом, Венерой и Меркурием. Объект движется вокруг Солнца по определенной орбите и обладает уникальным климатом, благодаря которому существование жизни стало возможным.

История образования Земли

Земля образовалась примерно 4,54 млрд лет назад вместе с другими планетами Солнечной системы. Ранее на этом месте располагалось большое протопланетное облако, которое постепенно пришло во вращение. Находящиеся внутри него вещества начали сталкиваться друг с другом и собираться в планеты.

Интересный факт: формирование Земли продолжалось на протяжении 10-20 млн лет, после чего она превратилась в планету, но ее внешний вид и структура были далеки от современных.

Изначально Земля представляла собой раскаленное тело, но постепенно оно начало остывать. По мере снижения температуры поверхность покрывалась твердой оболочкой. А примерно через 10 млн лет в планету врезалось небесное тело, названное учеными Теей. В результате столкновения на определенное расстояние от нее отлетели осколки, которые впоследствии превратились в Луну.

Благодаря вулканической деятельности и реакции, происходящей внутри горных пород, вокруг планеты сформировалась атмосфера. В ней начала конденсироваться вода, которая в совокупности составила Мировой Океан. Через миллиард лет после формирования планеты вокруг нее образовалось магнитное поле, которое начало защищать ее от солнечных ветров. Примерно 3,3 млрд лет назад на Земле появились условия, подходящие для создания жизни.

Строение Земли

Сердцевина Земли состоит из двух компонентов: внутреннего и внешнего ядер. Их радиус составляет 1300 км и 2200 км соответственно. В центре планеты температура способна достигать +5000 градусов Цельсия. Вокруг ядра находится слой мантии, который составляет примерно 84% от всего состава Земли. Он, в свою очередь, делится на верхнюю и нижнюю. Наружный слой мантии, называемый литосферой, начинается на глубине 2900 км от поверхности.

Интересный факт: масса слоя мантии составляет 67% от общего веса третьей планеты от Солнца.

Литосфера имеет толщину в 100 км. Ее верхняя часть зовется земной корой и служит оболочкой планеты. Толщина на суше равна примерно 50 км, а на дне океанов – 10 км. Литосфера представляет собой совокупность больших плит, которые имеют свойство двигаться.

Магнитное поле

Земля непрерывно вращается вокруг своей оси. Ядро, находящееся внутри планеты, реагирует на это, из-за чего вокруг нее возникает магнитное поле, называемое “магнитосферой”. Также оно привязано к полюсам – Северному и Южному. Когда на Солнце происходят вспышки, множество частиц ионизированного газа попадают на Землю и вступают во взаимодействие с ним. Из-за этого в магнитном поле происходят сильные изменения, называемые бурями. Некоторые люди чувствуют эти колебания, из-за чего у них появляется мигрень и головные боли.

Полярные сияния являются наглядным примером магнитных бурь. Солнечный ветер сталкивается с атомами, находящимися в атмосфере Земли, после чего в пространстве появляется характерное свечение.

Интересный факт: полярное сияние наиболее заметно у Южного и Северного полюсов планеты, но на последнем оно видно гораздо отчетливее.

Анализ полярного сияния помог установить, что примерно раз в 100 тысяч лет у Земли полюса меняются местами. Однако на данный момент недостаточно данных, чтобы объяснить причину, из-за которой происходит это явление.

Атмосфера

Появление сложных форм жизни на Земле стало возможным благодаря наличию атмосферы. Она имеет определенную структуру, состоящую из нескольких слоев. В прошлом в ее состав входили углекислый газ, водород, метан, аммиак и водяной пар. Но с течением времени большая часть этих элементов улетучилась в космическое пространство, а оставшиеся до сих пор удерживаются в атмосфере благодаря силе притяжения Земли.

Атмосфера планеты имеет пять слоев:

1. Тропосфера. Нижний слой, высота которого составляет 12 км, является самым плотным, поскольку в нем находится наибольшее количество кислорода и других веществ. Температура в тропосфере с каждым километром падает на 6 градусов Цельсия по мере подъема.
2. Стратосфера. Второй слой атмосферы, находящийся над Землей на расстоянии от 12 до 50 км. В нем присутствует большое количество озона, который не пропускает ультрафиолет, исходящий от Солнца. Таким образом, стратосфера защищает поверхность планеты от радиации.
3. Мезосфера. Слой находится на расстоянии от 50 до 85 км над поверхностью Земли. Его средняя температура равна -90 градусов Цельсия.
4. Термосфера. Четвертый слой атмосферы, который находится на высоте от 85 до 800 км. Он характеризуется высокими температурами: в некоторых местах этот параметр доходит до +1500 градусов Цельсия.
5. Экзосфера. Верхний слой атмосферы планеты, который начинается на высоте в 800 км над поверхностью. Он содержит наименьшее количество кислорода, и примерно на высоте в 10 тысяч км постепенно переходит в космическое пространство, где не действует сила притяжения Земли.

Чем выше находится слой над поверхностью планеты, тем меньшее количество веществ в нем содержится.

Интересный факт: человек способен дышать лишь в тропосфере. На расстоянии в 7 км ему уже требуется дополнительный источник кислорода, а на высоте в 15 км он в принципе не может вздохнуть из-за атмосферного давления.

За пределами экзосферы начинается космическое пространство, которое близко к вакууму. В нем присутствуют лишь атомы водорода, но их концентрация настолько мала, что вероятность их столкновения друг с другом стремится к нулю.

Суша

Поверхность планеты состоит из суши и Мирового океана. И хоть земляная область по площади меньше, чем водная, она имеет неоднородную структуру и массу особенностей. Суша состоит из гор, равнин, лесов, пустынь и других территорий, имеющих уникальный ландшафт.

Интересный факт: площадь суши Земли составляет примерно 134,7 млн кв. км. Это 29,1 % от общей поверхности планеты.

Главная отличительная особенность поверхности Земли от других планет заключается в том, что на ней практически полностью отсутствуют кратеры. Но это не означает, что их никогда не было в большом количестве. Известно, что до образования атмосферы на ней присутствовали многочисленные кратеры, поскольку небесные тела не сгорали в момент сближения. Но постепенно эти неровности на поверхности исчезли.

Ученые установили две основные причины, почему кратеры постепенно “стерлись” с Земли: эрозия и выветривание. Оба явления протекают очень медленно, и их влияние может быть заметно лишь через долгое время.

Под эрозией подразумевается процесс, в ходе которого частицы воды, почвы и ветер воздействуют на поверхность. Они медленно убирают неровности, делая участок суши ровным. Выветривание – процесс разрушения поверхности на мелкие куски, например, когда русло реки постепенно стирается из-за содержащихся в воде твердых веществ. Два этих процесса являются основными факторами, почему со временем кратеры на Земле полностью исчезли. А образование новых стало невозможным, поскольку с появлением атмосферы метеориты начали сгорать при сближении с поверхностью.

Также у палеонтологов есть теория, каким образом на Земле появилась суша. Благодаря вулканической деятельности, из разломов выделялась магма, которая постепенно остывала, становилась твердой. Иногда она формировалась в целые острова, возвышающиеся над океаном.

Движение тектонических плит в свое время тоже повлияло на формирование суши. Из-за их наложения образовывались горы и участки земли, возвышающиеся над водой.

Океаны Земли

Мировой океан составляет примерно 70 % от всей поверхности Земли. Даже при наблюдении из космоса за планетой невооруженным взглядом видно, что большая площадь небесного тела – синего цвета. Наличие воды в жидком виде является уникальной отличительной особенностью Земли от остальных объектов Солнечной системы.

Мировой океан на планете образовался примерно 3,8 млрд лет назад, благодаря чему стало возможно появление жизни. Ведь первые существа появились именно в воде, после чего в процессе эволюции перебрались на сушу.

Существует две версии, как образовался Мировой океан. Когда Земля формировалась, она поглотила большое количество водяного пара, имеющегося в космосе. Долгое время он находился под поверхностью, но когда началась геологическая активность, вырвался наружу. Попав в атмосферу, пар сконденсировался и осел на Земле в виде воды. Вторая версия заключается в том, что в прошлом на планету падали метеориты, практически полностью состоящие из льда. Последний постепенно растаял и образовал водоемы.

Как появилась жизнь на Земле

На Земле обитает большое количество организмов, которые могут существовать в определенных условиях. Одни заселяют сушу, а другие приспособлены исключительно к водной среде. Ученые непрерывно бьются над загадкой, как именно появилась жизнь на планете, и пока не могут прийти к единому выводу.

Основная теория основана на взаимодействии газов и химических реакциях. Логично, что первые формы жизни зародились в тот период, когда на Земле уже существовала атмосфера и магнитное поле. Предполагается, что электромагнитные бури запустили реакции в газах, которые находились над поверхностью планеты. В результате образовались частицы аминокислот, которые осели в океане. Оказавшись в водной среде, они продолжили эволюционировать и превратились в одноклеточные живые организмы.

Интересный факт: эксперименты показали, что для того, чтобы частица аминокислоты, попавшая в воду, превратилась в простейший живой организм, должно пройти несколько миллионов лет.

Появившиеся одноклеточные питались углекислым газом и после его переработки выделяли в пространство кислород. Последний попадал в атмосферу и накапливался в ней, меняя ее свойства. Это дало возможность для появления более сложных форм жизни.

Характеристики планеты

Земля обладает следующими характеристиками:

• масса планеты равна 5972*10^21 кг;
• радиус в экваторе – 6371 км;
• ось Земли наклонена на 23,5 градусов;
• плотность равна 5,52 г/см3;
• температура на поверхности меняется в диапазоне от -85 до +70 градусов Цельсия;
• сутки на Земле длятся 23 ч 56 мин 4 с;
• в течение года планета находится в среднем в 149,6 млн км от Солнца;
• скорость перемещения по орбите равна 29,8 км/с;
• год на Земле длится 365,25 суток;
• эксцентриситет равен 0,017;
• ускорение свободного падения над поверхностью равно 9,8 м/с2;
• единственным спутником Земли является Луна.

Орбита и вращение

Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток, и на полный оборот у нее уходит 23 ч 56 мин 4 с. На один градус планета поворачивается за 4 мин 15 с. Причем в зависимости от времени года, скорость вращения небесного тела отличается: в апреле и ноябре продолжительность суток увеличивается на 0,001 с.

Интересный факт: за последние 2000 лет время полного оборота вокруг своей оси у Земли увеличилось на 0,0023 секунды.

Вокруг Солнца планета движется по эллиптической орбите, находясь на среднем расстоянии в 150 млн км. При этом, скорость перемещения равна 29,8 км/с. На то, чтобы совершить полный оборот вокруг звезды, Земле требуется 365,25 дней. Помимо этого, небесное тело вместе с Солнечной системой также движется относительно центра галактики Млечный Путь со скоростью 20 км/с.

Поскольку ось Земли имеет наклон, в зависимости от времени года, Солнце находится над горизонтом на разной высоте, что напрямую влияет на длительность ночи. Например, летом звезда располагается выше, из-за чего темное время суток значительно меньше, чем зимой.

Почему Земля так называется

Люди называют третью планету от Солнца “Землей” уже долгое время. На каждом языке обозначение небесного тела звучит по-разному, тем не менее, оно остается неизменным на протяжении тысяч лет. Но откуда появилось это название?

Большинство планет Солнечной системы получили имена, имеющие отношение к божествам определенных культур. И Земля не является исключением. В мифологии многих народов прошлого существовало божество, характеризующее собой плодородие почвы. Скандинавские народы поклонялись богине Ёрд, римляне почитали Теллус (Терру), а греки – Гею.

Именно от них появились различные варианты названия планеты, которые используются разными народами до сих пор. Например, имя богини Ёрд послужило основой для появления английского “Earth” – именно так называют третью планету от Солнца народы, говорящие на этом языке. В астрологии небесное тело именуют Terra. Причиной для появления имени послужила римская богиня Теллус.

На русском языке планета называется “Земля”. Основой для такого имени послужило слово “Зем”, которое обозначает почву. На большинстве языков название небесного тела имеет такое же значение, но произносится по-разному.

Спутник Земли – Луна

Луна является единственным спутником Земли, который по размерам составляет примерно 25% от планеты. Из-за того, что между телами имеется гравитационное притяжение, в Мировом океане происходят приливы и отливы.

Интересный факт: Луна вращается вокруг своей оси с такой же скоростью, с которой делает полный оборот вокруг Земли. Из-за этого спутник всегда повернут к планете одной стороной.

Считается, что Луна появилась в результате столкновения Земли с протопланетой Тейей. Последняя вскользь задела небесное тело, из-за чего на определенное расстояние от него отлетели осколки. Постепенно они сформировались в Луну.

На данный момент спутник отдален от Земли на 384 400 км, и с каждым годом это расстояние увеличивается на 38 мм. Из-за этого на планете время суток становится дольше, а длительность года сокращается. В рамках небольшого отрезка это малозаметно, но если проанализировать ситуацию с прогнозом на далекое будущее, картина существенно изменится. Например, 410 млн лет назад год длился примерно 400 дней, а средняя продолжительность каждого из них составляла 21 ч 48 мин.

Луна играет важную роль для Земли в плане сохранения стабильного климата. Спутник не дает изменяться наклону оси планеты. В противном случае, один полюс небесного тела был бы направлен прямо на Солнце, а второй находился на противоположной стороне. И по мере движения Земли вокруг звезды, они бы менялись местами. Таким образом, на каждом из полюсов друг друга сменяли бы жаркое лето и суровая зима. Ученые провели анализ, в ходе которого установили, что при таких условиях существование крупных животных и высоких растений на планете стало бы невозможным.

Наблюдение из космоса

Впервые возможность посмотреть на планету из космоса у человечества появилась в 1959-ом году. Американский спутник Эксплорер-6 вышел на орбиту планеты и сделал снимок. А спустя два года Юрий Гагарин стал первым человеком, отправившимся в космос и лично увидевшим Землю.

В 1968-ом году космический корабль Аполлон-8 доставил экипаж на лунную орбиту, откуда астронавты смогли наблюдать восход планеты из-за спутника. Спустя четыре года Аполлон-17 сфотографировал Землю. Снимок набрал большую популярность и получил название “The Blue Marble” (Голубой мрамор).

В современном мире наблюдение за Землей ведется благодаря большому количеству спутников и космических аппаратов, находящихся в космосе. Члены экипажа МКС имеют возможность ежедневно лицезреть Землю из космоса. Также некоторые космические аппараты фотографируют ее, находясь при этом на орбитах других планет или прокладывая путь в сторону от Солнечной системы. Это позволяет увидеть Землю с разных расстояний.

Потенциально опасные объекты

Несмотря на то, что большинство небесных тел при вхождении в атмосферу Земли сгорают, есть вероятность того, что некоторые метеориты все-таки столкнутся с поверхностью. Доказано, что если на планету упадет астероид, размеры которого составляют несколько тысяч километров, этого будет достаточно, чтобы практически вся жизнь на ней исчезла.

Потенциально опасными объектами для Земли считаются астероиды размером более 150 м в диаметре, которые проходят от нее на расстоянии ближе, чем 195 млн км (1,3 астрономических единицы). Их относят к классу “сближающихся”. Это означает, что в теории они могут когда-нибудь войти в атмосферу планеты. Если же габариты астероида не превышают 150 м, то с большой вероятностью он сгорит в атмосфере.

Интересный факт: из всех астероидов, которые относятся к классу “сближающихся”, лишь 20 % представляют реальную угрозу для Земли.

Что ждет Землю в будущем?

Дальнейшая судьба Земли напрямую зависит от Солнца. Звезда накапливает внутри гелий, из-за которого её яркость постепенно увеличивается. Например, через 1 млрд лет она будет светить на 10% ярче. Из-за этого на Землю попадет слишком много солнечного ветра, и озоновый слой уже не сможет защитить от него. Температура над поверхностью начнет возрастать. Не исключено, что из-за этого Мировой океан испарится. Количество углерода на планете уменьшится, что приведет к вымиранию растений, которые полностью исчезнут еще через 500-900 млн лет. Как итог, сократится количество кислорода в атмосфере, что сделает невозможным существование большинства живых организмов. Комфортно ощущать себя будут лишь существа, которым не требуется много кислорода, при этом они способны выживать при +70 градусах Цельсия.

Через 3,5 млрд лет яркость Солнца возрастет на 40%. К тому времени поверхность Земли уже будет раскаленной, вода полностью испарится, существование жизни в принципе будет невозможным.

Спустя 7 млрд лет Солнце израсходует запасы водорода и превратится в красного гиганта. Из-за этого радиус звезды увеличится, и его габариты станут больше орбиты Земли. Правда планета к тому моменту может отдалиться от Солнца на большее расстояние, т.к. ослабнет сила притяжения. Температура на поверхности Земли будет примерно +1370 градусов Цельсия.

Интересное видео о Земле