Какие свойства имеет земля

Форма и размеры Земли

Земля имеет форму близкую к шарообразной (геоид). Геодезические измерения показали, что форма Земли сложная и не является типичным шаром. Это можно доказать, сравнив экваториальный и полярный радиусы. Расстояние от центра планеты до её экватора называется большой полуосью (или экваториальным радиусом) и составляет 6 378 245 м. Расстояние от центра планеты до её полюса называется малой полуосью и составляет 6 356 863 м.  Следовательно, большая полуось больше малой примерно на 22 км. Земля слегка сплюснута у полюсов (полярное сжатие).

Общая площадь поверхности земного шара составляет 510 млн. кв. км. Длина экватора – 40 000 км.

Вокруг Земли  на расстоянии 384,4 тыс. км обращается единственный её спутник Луна. Период обращения Луны вокруг Земли и вокруг своей оси совпадают, поэтому Луна повёрнута к Земле одной стороной, а другую с Земли не видно.

Земной магнетизм

Земля обладает магнитным полем, наглядно, проявляющимся в воздействии на магнитную стрелку, которая свободно подвешенная в пространстве всегда устанавливается вдоль магнитных силовых линий, сходящихся в магнитных полюсах. Магнитное поле (магнитосфера) надежно предохраняет все живое на поверхности Земли от губительного воздействия заряженных космических частиц.

Движение Земли и его показатели и последствия

В настоящее время установлено, что Земля имеет четыре вида движения.

1. Движение вместе с Солнечной системой вокруг центра Галактики. Один галактический год (время, за которое Солнечная система совершает один оборот) составляет 280 млн. лет.
2. Движение вокруг Солнца по орбите, имеющей форму эллипса, близкого к кругу  с радиусом 149 млн. км. Скорость движения Земли около 30 км / сек. Полный оборот земля совершает за 365, 25 суток. Это время называется звёздным годом. Ось Земли неизменно наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5 градусов. Это обеспечивает  различное положение планеты к Солнцу в течение года, влияет на угол падения солнечных лучей и как следствие смену  времен года.

Во время полного оборота Земли вокруг Солнца есть особо примечательные даты:

• 22 июня – день летнего солнцестояния. В этот день земная ось наклонена Северным полюсом к Солнцу. Солнце стоит в зените над параллелью 23,5 градусов с.ш. Поэтому Северное полушарие получает гораздо больше тепла, чем Южное. Во всем полушарии наблюдается самый длинный день. А в северной приполярной области (от  65 градусов с.ш. до полюса) Солнце не заходит и наблюдается полярный день.  В Южном полушарии картина противоположная: самая длинная ночь, а в приполярной области (от 65 градусов ю.ш. до Южного полюса) Солнце вообще не восходит. Параллели  65 градусов в обоих полушариях называются полярными кругами. Если двигаться от полярных кругов к полюсам, то продолжительность полярных дней и ночей увеличивается. На полюсах она составляет 6 месяцев. Параллели 23,5 градуса в Северном и Южном полушариях называют тропиками.
• 22 декабря – день зимнего солнцестояния. В этот день Солнце в зените над южным тропиком (23,5 градусов ю.ш.). В Южном полушарии самый длинный день, а в Северном – самый короткий.
• 21 марта (в Южном полушарии 23 сентября) — день весеннего равноденствия, 23 сентября (в Южном полушарии 21 марта) — день осеннего равноденствия.  В эти дни Солнце в зените над экватором. В обоих полушариях день равен ночи.

3. Движение Земли вокруг своей оси. Земля вращается вокруг своей условной оси с запада на восток с полным оборотом в течение звёздных суток, под которыми понимают время полного оборота нашей планеты вокруг оси  относительно звезд, считая их бесконечно далёкими. Звёздные сутки  равны примерно 24 часам. Места, где условная ось пересекает поверхность Земли, называют полюсами. С этим движением связана смена дня и ночи на Земле. Время от восхода солнца  до заката называется  днём, а от заката до восхода – ночью. Между дневным светом и ночной темнотой существует время сумерек, когда Солнце еще не взошло, или только село и освещает воздух над горизонтом и за счет этого предметы легко различимы. Продолжительность сумерек зависит от того, под каким углом к горизонту  происходит видимое движение Солнца. Чем ближе к экватору, тем сумерки короче. Время, когда вечерние сумерки сходятся с утренними, называют «белые ночи».

Суточное вращение  Земли является  причиной не только смены дня и ночи, но имеет еще одно важное следствие – отклонение любого движущегося тела относительно поверхности Земли. Каждое движущееся тела под действием сил инерции стремится сохранить направление своего движения. Находясь на Земле, мы оцениваем любое движение  относительно земной поверхности, которую принимаем неподвижной. На самом деле Земля вращается и тело, стараясь сохранить направление своего движения отклоняется  по отношению к земной поверхности. Силу, отклоняющую таким образом тело, называют «силой Кориолиса» (в честь фр. уч. Г.Кориолиса). Хотя этот термин не совсем справедлив, т.к. на самом деле никакой силы нет, а отклонение связано только с подвижной системой отсчёта. Более правильно применение термина «ускорение Кориолиса» для характеристики такого отклонения.

Ученые рассчитали, что это отклонение равно 2 х sin(А) х В х С, где А – широта местности; В – угловая скорость вращения Земли, С – скорость движения объекта.  Поэтому на экваторе ускорение Кориолиса  равно нулю, а на полюсах имеет максимальное значение. В обычной жизни это отклонение мы не замечаем, но в природных процессах оно оказывается ощутимым и долгим. Отклоняются движущиеся с большой скоростью воздушные и водные массы. Поэтому, например, одни берега рек (подмытые водой) более крутые, другие – более пологие. В северном полушарии движущиеся тела отклоняются вправо, а в южном – влево.

4. Обращение Земли и Луны вокруг общего центра масс и возникающие при этом центробежные силы, а также суточное вращение  Земли вокруг собственной оси создают периодические уровня вод и сменяющие их понижения – приливы и отливы (периодичность их примерно два раза в сутки). Приливная волна движется с востока на запад навстречу суточному вращению Земли. Один оборот вокруг общего центра масс Земля и Луна совершают за 27,32 суток (лунный месяц).

Планета Земля — одна из 8 планет Солнечной системы, третья по удаленности от Солнца. Ее называют колыбелью человечества, Голубой планетой, Гайей и даже Миром. Пока в системе научных знаний она остается единственной планетой, на которой существует жизнь.

Формирование и эволюция планеты Земля

Возраст Земного шара составляет около 4,5 млрд лет. На заре своего существования он еще не был планетой и представлял собой Протоземлю — облако вращающегося газа и межзвездной пыли. Постепенно облако начало сжиматься. Существует гипотеза, что сжатие началось под действием ударной волны, долетевшей из глубин космоса, после взрыва сверхновой звезды. Становясь все плотнее, облако нагревалось. Межзвездная пыль объединялась в более крупные конгломераты. Так, постепенно сформировался шар, состоящий из расплавленных горных пород.

Началось медленное остывание планеты. При охлаждении горная порода на поверхности Земли затвердевала, формируя земную кору. Более тяжелые элементы и более плотные вещества опускались к центру шара. Наружу часто вырывались раскаленные горные породы. Чем холоднее становилась Земля, тем больше вокруг нее конденсировалось газов и водяного пара. 3,8 млрд лет назад на поверхности извергались вулканы, бушевали бури и ливни. Формировались первые континенты, моря и океаны. У планеты появилось собственное магнитное поле.

Около 2,5 млрд лет назад условия на планете сложились таким образом, что в морях смогла возникнуть первая, еще примитивная жизнь. Появились древние растения, благодаря которым атмосфера начала насыщаться кислородом.

Чем ближе условия приближались к современным, тем разнообразнее становилась жизнь на Земле. Примерно 500-400 млн лет назад в воде появились первые животные, потомки которых со временем выбрались на сушу.

Физические характеристики Земли

Земля является одной из теллурических планет. Так называют планеты, имеющие твердую поверхность, металлическое ядро и диаметр, сравнимый с 0,1 долей диаметра Солнца. К этой группе относятся также Меркурий, Венера и Марс. Среди них Земля — самая большая и плотная. Ее средний диаметр составляет 12,7 тыс. километров, масса — 5,97×10^24 кг, а плотность — 5,513 кг/м³. В нашей планетарной системе Земля является пятой по величине.

Земля имеет форму геоида — сплюснутого эллипсоида, поэтому ее диаметры по экватору и по нулевому меридиану имеют разную длину. Из-за этого эффекта самыми удаленными от центра планеты точками на поверхности являются вулкан Чимборасо и гора Уаскаран.

Орбита и вращение

Земля удалена от Солнца на 150 млн км. Она вращается вокруг него по эллиптической орбите с запада на восток, а также вокруг собственной оси в том же направлении. Протяженность орбиты — 940 млн км. Средняя скорость движения по орбите — 29,8 км/с.

Время прохождения орбиты составляет 365,24 суток, а 1 оборот вокруг своей оси занимает 23 часа 56 минут. Эти величины определили длину года и суток на нашей планете. Земля вращается вокруг своей оси быстрее других теллурических планет, но медленнее, чем газовые.

Кроме того, вместе с Солнцем и всеми планетами Солнечной системы Земля по круговой орбите вращается вокруг центра Млечного Пути — нашей галактики. Скорость этого движения составляет 220 км/с.

Магнитное поле

В центре Земли находится железоникелевое ядро. Вращаясь, оно создает магнитное поле нашей планеты. Пространство вокруг Земли, в границах которого действую силы магнитного поля, называется магнитосферой. Благодаря ей все живое на ее поверхности защищено от воздействия солнечного ветра — потока заряженных частиц, летящих от Солнца. Магнитосфера отклоняет этот поток в стороны.

Магнитное поле Земли имеет 2 полюса, которые почти совпадают с географическими полюсами планеты. В этих областях частицы могут проникать в атмосферу, из-за чего возникает северное (полярное) сияние (Аврора). При столкновении частиц солнечного ветра с молекулами кислорода возникает красное и желтое свечение, а с молекулами азота — синее.

Структура Земли

Земля имеет слоистое строение. С увеличением глубины происходит следующая смена слоев:

• кора;
• верхняя мантия;
• мантия;
• жидкое внешнее ядро;
• твердое внутреннее ядро.

В составе земной коры выделяют литосферу и астеносферу — верхний и нижний слой соответственно. Литосфера состоит из тектонических плит, прижатых друг к другу и при этом медленно движущихся относительно друг друга. Средняя толщина литосферы — 64 км, при этом континентальная кора тоньше океанической. Крупнейшие тектонические плиты Земли:

1. Евразийская.
2. Антарктическая.
3. Африканская.
4. Североамериканская.
5. Южноамериканская.
6. Тихоокеанская.
7. Индо-Австралийская.

Астеносфера — переходный слой между литосферой и верхней мантией, которая представляет собой вязкие, расплавленные горные породы. В этом слое возникают хаотичные течения, которые и приводят к движению тектонических плит. При их столкновении, наползании друг на друга или разрыве случаются землетрясения, возникают горы и каньоны.

По мере движения к центру Земли структура мантии меняется и она становится твердой. Мантия представлена силикатными горными породами и простирается до глубины 2,9 тыс. км. На ее долю приходится 83% объема и 67% массы планеты.

Под мантией находится земное ядро — самая горячая и тяжелая часть планеты. Его температура достигает 4 тыс.℃. Радиус внешнего ядра Земли составляет 3,4 тыс. км, а внутреннего — 1,2 тыс. км. Жидкая часть ядра состоит из железа и серы, а твердая — из железа и никеля.

Гидросфера планеты

Гидросфера Земли начала формироваться 4 млрд лет назад. Она объединяет все запасы воды:

1. Мировой океан.
2. Пресные континентальные воды.
3. Замерзшие воды (снежный покров и ледники).
4. Водяной пар и облака в атмосфере.

Мировой океан представляет собой водное пространство, покрывающее нашу планету и имеющее общий солевой состав. Он занимает около 70% всей поверхности Земли, а остальное приходится на сушу — континенты и острова. Мировой океан объединяет:

1. Океаны:
   • Тихий;
   • Атлантический;
   • Индийский;
   • Северный Ледовитый;
   • Южный (введен в 2000 г.).
2. Моря.
3. Заливы.
4. Проливы.

Континентальные воды — это озера, реки, подземные воды, болота и т. п. Вместе со льдом и снегами они составляют запасы пресной воды на Земле, на которые приходится примерно 2,5% гидросферы.

Атмосфера земли

Атмосфера — это воздушная оболочка Земли, простирающаяся на высоту 550 км. В ее состав входят:

• тропосфера (до 12 км);
• стратосфера (12-50 км);
• мезосфера (50-80 км);
• термосфера (80-1000 км);
• экзосфера.

Свойства разных слоев не похожи между собой. Нижние слои атмосферы являются наиболее плотными, а с набором высоты плотность падает. Тропосфера составляет почти 80% всей массы атмосферы и содержит 99% газообразной воды на Земле. В ее химический состав входят следующие газы:

• азот (78%);
• кислород (21%);
• инертный газ аргон (1%);
• углекислый газ или диоксид углерода;
• водяной пар.

Стратосфера — второй слой атмосферы. Здесь располагается озоновый слой, который защищает Землю от избытка ультрафиолета. С увеличением высоты температура слоев сначала падает, а затем начинает повышаться благодаря поглощающим способностям озонового слоя. В нижней части стратосферы летают самолеты.

При переходе в мезосферу падение температуры возобновляется и достигает -80…-100 °C. В этом слое происходит формирование серебристых облаков, состоящих из кристаллов замерзшей воды. Несмотря на то что мезосфера — самый холодный атмосферный слой Земли, здесь сгорают почти все метеориты, падающие на планету.

В термосфере температура начинает быстро расти и на высоте 800 км достигает 727 °C. Выше воздух становится слишком разреженным, чтобы нагреваться от столкновения частиц.

Экзосфера состоит в основном из водорода и гелия — самых легких газов. Она не имеет четких границ и является переходным слоем между атмосферой и космической пустотой. Здесь частицы способны приобретать скорость, достаточную для того, чтобы покинуть атмосферу Земли и улететь в космическое пространство. Вместе термосфера и экзосфера составляют ионосферу — слой, в котором под воздействием солнечного ветра ионизируются частицы воздуха.

Климат на планете

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

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

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

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

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

Рельеф земли

Рельеф — это форма поверхности планеты, у Земли он не похож на кору других планет, т. к. на нем мало кратеров, оставшихся от падения метеоритов. Большинство из них исчезли под воздействием различных природных явлений и геологических процессов (движение тектонических плит, эрозия, выветривание и др.).

Выделяют такие типы рельефа местности:

• горы и горные хребты;
• каньоны и траншеи;
• равнины и плато;
• пустыни;
• плоскогорья и др.

Все эти формирования могут встречаться как на суше, так и на дне водных массивов. Самая низкая точка рельефа Земли — «Бездна Челленджера» в Марианской впадине на глубине 11 км ниже уровня моря. Самая высокая — вершина горы Эверест на высоте 8,8 км над уровнем моря.

Карта поверхности

Географическая карта или карта поверхности — это проекция или модельное отображение рельефа планеты в уменьшенном виде с использованием условных знаков. Карты отличаются по масштабу и степени детализации, могут отображать поверхность всей планеты или отдельных участков и имеют разное назначение.

Существуют справочные, учебные, туристические, технические, навигационные, тематические, физические и др. карты. Все они содержат разные виды искажений, связанных с переносом выгнутой поверхности Земли на плоскость.

Спутник Луна

Луна является естественным спутником Земли и пятым по величине спутником Солнечной системы. Она находится на расстоянии 384 тыс. км от Земли и вращается вокруг нее со скоростью 1 км/с. Согласно современным научным представлениям, Луна образовалась 4,5 млрд лет назад из-за столкновения планеты с крупным небесным телом. Эта теория была выдвинута в 1984 г. и с того момента остается наиболее обоснованной.

Диаметр Луны составляет 3,5 тыс. км, что всего в 4 раза меньше земного. Благодаря таким размерам спутник оказывает гравитационное воздействие на Землю, которое приводит к чередованию приливов и отливов. Еще одна особенность Луны, связанная с гравитационным взаимодействием, ее заблокированное положение по отношению к Земному шару. Она всегда обращена к нашей планете только одной стороной.

На Луне нет атмосферы и воды. Ее поверхность покрыта реголитом — смесью пыли и обломков горных пород, образовавшихся при падении метеоритов. Толщина реголита неравномерна и может достигать десятков метров. Гравитация на Луне слабее земной. Вес любого объекта там будет в 6 раз меньше, чем на Земле.

Луна остается единственным космическим телом, на котором побывали люди. Первые шаги по лунной поверхности совершил Нил Армстронг в 1969 г. С тех пор на спутнике побывало еще 12 космонавтов.

Жизнь на Земле

Первая примитивная жизнь на нашей планете возникла 3,5-4 млрд. лет назад и представляла собой сложные молекулы, способные к воспроизведению. Появление кислорода, аэрация морей, изменение температурного режима и таяние ледников сделало возможным возникновение сначала одноклеточных, а затем и многоклеточных организмов, с которых начался долгий путь эволюции жизни на Земле.

В развитии жизни на Земле можно выделить следующие важные эпохи:

1. Палеоархей — развитие прокариот, бактерий и цианобактерий.
2. Неоархей — появление кислородного фотосинтеза.
3. Орозирий — появление эукариот (одноклеточных организмов с ядрами).
4. Стратерий — появление организмов с дифференцированными клетками.
5. Эктазий — появление водорослей.
6. Эдиакарий — появление беспозвоночных животных.
7. Кембрий — появление первых позвоночных животных.
8. Ордовик — появление высших растений.
9. Пермь — пермское вымирание, погубившее 70-90% видов позвоночных.
10. Триас — начало эры динозавров и появление первых млекопитающих.
11. Мел — появление приматов.
12. Начало Палеогена — мел-палеогеновое вымирание, в результате которого исчезло 16% семейств морских животных, 18% семейств сухопутных позвоночных и нептицеподобные динозавры.
13. Антропоген или четвертичный период — появление предков человека (род Homo).
14. 100 тыс. лет назад — начало истории человечества (люди приобрели современный облик).

Представления о развитии жизни на Земле ученые получают, изучая палеонтологические находки и анализируя схожесть существующих видов.

Исследования планеты

Переход от попыток мифического объяснения существования мира к его рациональному изучению начался еще в античные времена и ускорился с появлением письменности. Первые описания Земли отличались наивностью и были развенчаны учеными по мере развития научных знаний.

Представления о планете как о плоском диске были опровергнуты еще в VI в. до н. э., а в III в. до н. э. древнегреческий ученый Эратосфен Киренский смог вычислить длину окружности Земли. Другой грек, философ Аристотель, примерно в то же время рассуждал о медленном движении земной коры и впервые попытался определить возраст планеты. Такие же попытки предпринимали и другие ученые. Плиний и Шень Го независимо друг от друга с этой целью изучали окаменелости и горные породы.

В XVI в. багаж научных знаний пополнился теорией Коперника о гелиоцентрической модели мира. В этот же период изобретение телескопа Галилео Галилеем позволило расширить представления о месте планеты в Солнечной системе и вывело астрономию на новый научный уровень.

В 1959 г. был получен первый снимок Земли с космического аппарата Эксплорер-6, а 1961 г. Юрий Гагарин стал первым человеком, который посмотрел на нашу планету из космоса своими глазами.

В дальнейшем наблюдения, развитие геологии, космические исследования позволили человечеству составить подробную систему знаний о Земле как планете.

Будущее Земли

Будущее Земли, как планеты, зависит от множества факторов:

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

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

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

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