Что представляет собой земля


Человек уже скоро полвека как начал практическое исследование Луны и некоторых планет нашей Солнечной системы – и тем не менее человечеству доподлинно неизвестно точное строение его собственной планеты Земли.

Самый приблизительный ответ на вопрос «Из чего же состоит Земля?» выглядит следующим образом: планета Земля представляет собой огромную сферу, или шар, в основной состоящей которой являются твердые скальные породы; ядро Земли настолько же твердое, как и внутренние породы при этом находится под колоссальным давлением.

Давайте попробуем рассмотреть суждения изложенные выше более пристально. Нашу планету покрывает литосфера (земная кора), толщина которой колеблется в диапазоне 18-50 км. Земная кора состоит из скальных пород. Верхняя часть земной коры – это ни что другое, как континенты, а впадины в земной коре – это моря, океаны и прочие водоемы. В целом, водная поверхность Земли именуется «гидросфера».


Земная кора (литосфера) состоит из 2-х слоев. Верхний слой, представляющий собой платформу для континентов, состоит из гранита. Под ним располагается весьма обширный слой, состоящий из очень твердых пород, которые называются «базальт».

Лайфхак для читателей канала: пользуйтесь нашими математическими онлайн-калькуляторами, которые общедоступны в Справочнике Студворк. Наша команда ежедневно старается для вас, поддержите своим лайком и подпиской. Вам нетрудно, нам – приятно 😉

Ученые небезосновательно полагают, что центром земного шара служит громадное ядро около 7500 км в диаметре состоящее из расплавленного железа. Между ядром-основанием и земной корой располагается гигантский слой толщиной около 3500 км, названный «мантией». В состав этого слоя предположительно входят породы, напоминающие скальные породы, называются они «оливины».

Человек пока сумел лишь изучить только самый верхний слой земной коры, поэтому о том как выглядит Земля изнутри, основываясь на теоретические исследования, мы можем лишь предполагать.


Опытным путем (бурение скважин, проходка горных выработок) установлено, что с увеличением глубины непременно отмечается рост температуры. Уже на глубине примерно в 3,5 км от земной поверхности температура настолько высока, что можно вскипятить воду.

При изучении внутреннего строения Земли на помощь ученым пришли знания полученные при многочисленных исследованиях такого явления, как землетрясение. Ученые предполагают, что на более больших глубинах температура не растет настолько быстро, как на глубинах в пределах земной коры.

Исходя из их оценок, температура ядра Земли не должна превышать температуру в 5500° С. Хотя, безусловно, и эта температура очевидно высока, так как, к примеру, температуры 1200° С достаточно для начала плавления монолитных скальных пород.

Партнер материала – полезный портал для студентов Студворк. Эксперты в самых разных областях знаний дают советы по учебе, подтягивают по всем предметам, помогают с докладами и презентациями. И да, вы сами можете стать экспертом и зарабатывать на собственных знаниях.

Источник: zen.yandex.com

Как изменялись представления о форме Земли?


В Древней Греции в IX-VIII вв. до н. э. (время Гомера) Землю стали представлять выпуклой полусферой, похожей на щит воина. Греки считали, что сушу со всех сторон омывает океан.

Форма Земли по Гомеру фото
Представление о Земле и Вселенной во времена Гомера

Пифагор и его ученики (VI в. до н. э.) провозгласили Землю шаром. Считается, что Пифагор заимствовал эти знания у египетских жрецов, которые в отличие от философов Древней Греции скрывали свои открытия. Но он не смог доказать своей гипотезы. Первые доказательства шарообразности Земли привёл Аристотель (IV в. до н. э.). Одни из них абсолютно верны, другие ошибочны. Об этом мы поговорим позже. Аристотель доказывал, что Земля – шар следующими результатами наблюдений:

  • во время лунных затмений, каким бы боком не была повёрнута Земля, тень от неё на поверхности Луны всегда круглая, а ведь только шар может отбрасывать всегда круглую тень;
  • корабли, уплывая вдаль, не постепенно удаляются, оставаясь видимыми полностью, а почти мгновенно «тонут» за линией горизонта;
  • при поднятии горизонт расширяется;
  • при движении по меридиану видимые звёзды на небе меняются: некоторые звёзды можно увидеть из одних районов Земли, а в других они не видны никогда.

Доказательства шарообразности Земли по Аристотелю фото
Доказательства шарообразности Земли по Аристотелю

Со временем представления о шарообразности Земли стали основываться не на наблюдениях, а на точных расчетах. Впервые высчитал размер Земли древнегреческий учёный Эратосфен (III-II вв. до н. э.). Он рассчитал длину дуги 1° меридиана.

Эратосфен заметил, что в Сиене (Асуане) в день летнего солнцестояния (21 июня) Солнце освещает дно самых глубоких колодцев, следовательно стоит в зените и угол падения его лучей равен 90°. В Александрии в это время Солнце отстоит от зенита на угол 7°12′, что составляет 1/50 часть окружности. Измерив расстояние между Сиеной и Александрией и умножив на 50, Эратосфен высчитал длину меридиана Земли, а следовательно и её радиус. Полученные им размеры расходятся с результатами современных вычислений меньше чем на 25 км.


Рассчёты Эратосфена Киренского фото
Рассчёты Эратосфена Киренского

Следовательно учёные Древней Греции имели в целом правильные представления о форме и размерах Земли. Но их географические карты были несовершенными из-за недостатка знаний и малоизученности суши и океана в тот период времени.

В Средние века, вплоть до XV в., из-за господства церкви большая часть научных знаний античных народов отрицалась. После уничтожения александрийской библиотеки почти все научные работы были прерваны. Учение о шарообразности Земли считалось ересью и категорически отвергалось. Измерения длины меридиана заново проводились арабами и китайцами, а европейцами они открывались заново, благодаря знаниям, полученным от этих народов.

Средневековые представления о Земле фото
Представления европейцев о форме Земли в Средневековье

В конце XV в. началась эпоха Возрождения, а вскоре и усиленное навёрстывание получения знаний во всех научных сферах того времени. Наступившая эпоха Великих географических открытий расширяла горизонты Земли.

  • Х. Колумб, пытаясь найти западный путь в Индию, открыл Новый Свет (Америку) в 1497 г.
  • Васко-да-Гама проложил путь в Индию вокруг Африки (1497).
  • Ф. Магеллан и его команда осуществили первое кругосветное плавание (1519-15220).

Карты становились всё точнее и подробнее, а сомнений о форме планеты не осталось. Землю «признали» шаром и стали изображать в виде объёмной модели – глобуса. Первый глобус был диаметром в 0,5 м, он был сделан в 1492 году. Его изготовил Мартин Бехайм – немецкий мореплаватель и учёный.

Первый глобус фото
«Земное яблоко» Мартина Бехайма

Из-за развития знаний о Земле представления о её форме совершенствовались. В конце XVII в., благодаря работам И. Ньютона, возникло предположение, что Земля из-за осевого вращения должна быть сжатой с полюсов. На вращение Земли действует сила притяжения и центробежная сила, величина и направление силы тяжести зависит от сложения этих сил. На полюсе центробежная сила равна нулю, поэтому сила тяжести равна силе притяжения и величина её самая большая. На экваторе возрастает центробежная сила и уменьшается сила тяжести. Равнодействующая силы притяжения и центробежной силы – сила тяжести – направлена к экватору. Под её влиянием масса планеты перемещается к экватору, и Земля приобретает форму эллипсоида.

Подтверждением этого теоретического предположения послужил такой факт. В 1672 году из Франции в Кайенну (Французская Гвиана) для изучения Марса в год Великого противостояния был отправлен астроном Ж. Рише. Он взял с собой часы, маятник которых отбивал секунды, т. е. период качания маятника был равен одной секунде. В Кайенне часы стали отставать и длину маятника пришлось укоротить. В Париже часы начали спешить. Замедление качания маятника при перемещении его из умеренных широт в экваториальные И. Ньютон объяснил уменьшением силы тяжести из-за увеличения центробежной силы.

<!— Реклама —>

Для измерения длины дуги 1° меридиана Французская академия наук в IXX в. отправила две экспедиции: одну к Северному полярному кругу, другую в экваториальные районы. У полюса длина меридиана оказалась равной 11,7 км, на экваторе – 110,6 км. Предположение Ньютона было доказано.


Шар, равномерно сплюснутый у полюсов, называется сфероидом, или эллипсоидом вращения. Сжатие Земли невелико, её экваториальный радиус всего на 21,4 км длиннее полярного.

Земля - эллипсоид вращения фото
Размеры и форма Земли. Эллипсоид вращения

Но истинная фигура не полностью соответствует эллипсоиду вращения. Эллипсоид вращения – фигура правильная, возникающая при вращении тела, имеющего однородное строение.  Фигура Земли сложнее из-за неоднородности её состава и неравномерного распределения масс. В 1873 году И. Листинг ввёл для обозначения названия фигуры Земли слово «геоид».

Истинная геометрическая фигура Земли была названа геоидом («землеподобным»). Геоид определяется как фигура, поверхность которой всюду перпендикулярна направлению силы тяжести, т. е. отвесу. Поверхность геоида совпадает с уровенной поверхностью Мирового океана. Поднятия и опускания геоида над эллипсоидом составляет  плюс-минус 50-60 м.


Геоид фото
Геоид

Размеры и форма Земли и другие её характеристики

Истинная поверхность Земли со всеми её горами и впадинами не совпадает с поверхностью геоида и отступает от него на несколько километров. Действительная поверхность планеты с её горами и впадинами постоянно подвергается силе тяжести, которая стремится выровнять её и привести в соответствие с уровенной поверхностью.

Работы по вычислению размеров Земли, выполненные под руководством Ф.Н. Красовского (1940-1946) показали, что разница между геоидом и сфероидом невелика и для картографических и геодезических работ в СССР были приняты величины земного эллипсоида названные по имени руководителя исследований. Размеры эллипсоида Красовского следующие:

  • экваториальный радиус – а=6378,2 км;
  • полярный радиус – b=6356,8 км;
  • полярное сжатие — (a-b):а =1/298;
  • длина меридиана – 40008,5 км;
  • длина экватора – 40075,7 км;
  • площадь поверхности Земли – 510 млн. км².

Размеры и форма Земли: эддипсоид Красовского фото

При анализе космических снимков Земли выяснилось, что северный полярный радиус больше южного на 30-100 м., что незначительно отличается от данных эллипсоида Красовского и для практического применения значения не имеет. Но благодаря уточнению размеров оказалось, что Земля имеет форму кардиоида. Однако для анализа большей части географических процессов Землю вообще можно принимать за шар.

Доказательства шарообразности Земли

В настоящее время научными доказательствами шарообразности Земли считаются следующие.

  1. Фотографии и измерения из Космоса с искусственных спутников Земли с разных расстояний и точек траекторий полётов.
  2. Градусные измерения по поверхности Земли.
  3. Лунные затмения.
Размеры и форма Земли: снимок из космоса фото
Снимок Земли из Космоса

Доказательства шарообразности Земли, сформулированные в древности: постепенное сокрытие предметов за горизонт, увеличение площади обзора при подъёме, изменение видимого звёздного неба при передвижении вдоль меридиана, кругосветные путешествия, освещение высоких предметов после захода и перед восходом Солнца, говорят только о выпуклости Земли, а не о её шарообразности.

Значение шарообразной формы Земли

Размеры и форма Земли имеют важное географическое значение. Её шарообразность обуславливает уменьшение угла падения солнечных лучей от низких широт (экватора) к высоким (полюсам). Вследствие этого образуется главная географическая закономерность – зональность комплексов (тепловые пояса) географической оболочки. Тепловые пояса совместно с другими причинами (расстоянием Земли от Солнца, её массой и размерами) обуславливает закономерное изменение природных явлений и процессов от экватора к полюсам.

Угол падения солнечных лучей на Землю фото
Угол падения солнечных лучей на Землю

Масса и размер Земли определяют силу земного притяжения, которая удерживает водную и воздушную оболочки, позволяя жизни развиваться на планете. Расстояние до Солнца – ещё одна счастливая для всего живого на Земле случайность. При более близком положении, чем теперь, наша планета могла бы превратиться в раскалённую пустыню, при более удалённом – приобрести постоянный ледяной панцирь.

Шаровая фигура при минимальном объёме концентрирует максимальную массу материи. Вещество планеты сжимается, внутри формируется центральное ядро, снаружи оболочки. Оболочечное строение Земли – одно из самых фундаментальных её свойств. Сферическая форма оболочек, в том числе и географической, обуславливает бесконечность и единство пространства.

Отклонение истинной формы Земли (геоид) от эллиптической обуславливает стремление вещества Земли растечься, чтобы приобрести фигуру равновесия. В результате на земной поверхности возникают секторы с тенденцией к опусканию и поднятию, а между ними формируются зоны разломов.

В настоящее время из-за замедления вращения Земли, фигура планеты стремится приобрести форму шара. В результате начинается переток земного вещества к полюсам и активация тектонических движений.

Вопросы и задания:

  1. Какова форма Земли? Сколько ответов можно дать на этот вопрос?
  2. Какими доказательствами шарообразности Земли располагает современная наука?
  3. Расскажите об основных величинах, характеризующих размеры Земли?
  4. Как изменилась бы природа Земли, если бы она была значительно меньших или больших размеров при той же плотности вещества?

 

Используемая литература:

  1. Физическая география: Справ. пособие для подгот. отд. вузов/ Г.В. Володина, И.В. Душина, С.Г. Любушкина и др.; Под ред. К.В. Пашканга. – М.: Высш. шк.. 1991.
  2. Мильков Ф.Н. Общее землеведение: Учеб. для студ. географ. спец. вузов. М.: Высш. шк. 1990.
  3. Савцова Т.М. Общее землеведение: Учеб. для студ. высш. педагог. учеб. заведений / Татьяна Михайловна Савцова. М.: Издательский центр «Академия», 2003.

 

Источник: tvoiklas.ru

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.

Источник: spaceworlds.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.