Земля – уникальная планета! Конечно, это верно в нашей Солнечной системе и не только. Ничего из наблюдаемого ученными, не приводит к мысли, что есть другие планеты, как Земля.
Земля является единственной планетой, вращающейся вокруг нашего Солнца, на которой, как мы знаем, существует жизнь.
Как никакая другая планета, наша покрыта зеленой растительностью, огромным синим океаном, содержащим более миллиона островов, сотнями тысяч ручьев и рек, огромными массами земли, которые называются континентами, горами, ледниками и пустынями, которые производят весьма разнообразные цвета и текстуры.
Некоторые формы жизни можно найти практически в каждой экологической нише на поверхности Земли. Даже в очень холодной Антарктиде, выносливые микроскопические существа процветают в прудах, крошечные бескрылые насекомые живут в пятнах мхов и лишайников, растения растут и цветут ежегодно. С вершины атмосферы к дну океанов, от холодной части полюсов к теплой части экватора — жизнь процветает. По сей день не было найдено признаков жизни на любой другой планете.
Земля огромна по размерам, около 13 000 км в диаметре, и массой примерно 5,98 1024 кг. Земля в среднем составляет 150 миллионов км от Солнца. Если Земля поедет гораздо быстрее, в свое 584 миллионно километровое путешествие вокруг Солнца, ее орбита станет больше, и она будет двигаться дальше от Солнца. Если она будет слишком далеко от узкой обитаемой зоны, вся жизнь перестанет существовать на Земле.
Если эта поездка станет немного медленнее по своей орбите, Земля будет двигаться ближе к Солнцу, и если она будет двигаться слишком близко, вся жизнь так же погибнет. Земля путешествует вокруг Солнца за 365-дней, 6-часов, 49-минут и 9,54 секунды (сидерический год), соответствует более чем тысячной доли секунды!
Если среднегодовая температура на поверхности Земли изменится всего на несколько градусов или около того, большая часть жизни на ней, в конечном счете, станет жаренной или замороженной. Это изменение нарушит водно-ледниковые отношения и другие важные балансы, с катастрофическими результатами. Если Земля будет вращаться медленнее своей оси, вся жизнь умрет во времени, либо путем замораживания ночью из-за недостатка тепла от Солнца или путем сжигания в течение дня от слишком большого количества тепла.
Таким образом, наши «нормальные» процессы на Земле, несомненно, уникальной среди нашей Солнечной системы, и, согласно тому, что мы знаем, во всей Вселенной:
1. Она является обитаемой планетой. Это единственная планета в Солнечной системе, которая поддерживает жизнь. Все формы жизни прямо от мельчайших микроскопических организмов до огромных наземных и морских животных.
2. Ее расстояние от Солнца (150 миллионов километров) целесообразно дать ей среднюю температуру от 18 до 20 градусов по Цельсию. Это не так жарко, как на Меркурие и Венере, и ни так холодно, как на Юпитере или Плутоне.
3. Она имеет обилие воды (71%), которого нет ни на какой другой планете. И которая не встречается ни на одной из известных нам планет в жидком состоянии так близко к поверхности.
4. Имеет биосферу, которая дает нам пищу, кров, одежду и минералы.
5. Не имеет ядовитых газов, как гелий или метан в качестве Юпитера.
6. Она богата кислородом, который делает возможной жизнь на Земле.
7. Ее атмосфера действует как одеяло защиты Земли от экстремальных температур.
Страница 1 из 1 1
Проект на тему: «Уникальность планеты Земля». Выполнила: ученица 5 класса Бочкарева Анастасия. Руководитель: Каракулова Ирина Владимировна МКОУ «СОШ №62»
Почему планета Земля уникальна?
Гипотеза: Предположим, что планета Земля уникальна тем, что на ней есть жизнь Цель: Рассмотреть, в чём заключается уникальность планеты Земля Задачи: 1. Рассмотреть место Земли в Солнечной системе. 2. Доказать, что планета Земля единственная, на которой есть жизнь. 3. Выяснить, каковы особенности планеты Земля, которые способствуют существованию живого на Земле.
Земля –планета Солнечной системы Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун Плутон Земля Венера Марс Меркурий Плутон Солнце Планеты земной группы и маленький Плутон
Меркурий Расстояние от Солнца – 58 млн. км Оборот вокруг своей оси совершает за 58,7 земных суток. Атмосфера отсутствует Температура на дневной стороне +400 о С, а на ночной - -100 о С Жизнь невозможна!
Венера Расстояние от Солнца – 108 млн. км Оборот вокруг своей оси совершает за 243 земных суток. Атмосфера плотная из углекислого газа Температура достигает +500 о С Жизнь невозможна! Венера
Расстояние от Солнца – 228 млн. км Оборот вокруг своей оси совершает за 24 земных суток. Атмосфера тонкая разреженная из углекислого газа Температура средняя – 70 о С Вода отсутствует Марс Жизнь невозможна!
Расстояние планет от Солнца (в млн.км) 1 58 2 108 3 150 4 228 5 778 6 1497 7 2886 8 4498 9 5912 Расстояние в 150 млн км. создаёт наиболее благоприятные условия для температурного режима земной поверхности.
Движение Земли Солнце Земля Луна Расстояние от Солнца до Земли150 млн.км. Расстояние от Земли до Луны Около 400 тыс. км осевое движение Земли Совершается Землёй за год, происходит смена времён года. Происходит смена дня и ночи. орбитальное движение Земли Луна –спутник Земли. Она совершает полный оборот вокруг Земли за 1 месяц.
1. Расположение и движение Земли в космическом пространстве: расстояние от Солнца – 150млн. км период обращения вокруг своей оси – 24 часа 2. Наличие атмосферы 3. Обладание большими запасами воды 4 .Наличее почвы.
Атмосфера – это воздушная оболочка Земли, состоящая из смеси газов. Кислород -21% Азот-78% Углекислый газ и другие примеси-1%
Значение атмосферы для жизни на Земле: Защищает от метеоритов и опасного космического излучения; Сохраняет тепло в ночные часы; Обеспечивает живые организмы необходимым для дыхания кислородом; Поставляет углекислый газ для питания растений; Через атмосферу совершается круговорот воды.
Океаны и моря вместе с реками и озёрами составляют водную оболочку Земли- гидросферу.
Гидросфера Мировой океан 96% Воды суши Вода в атмосфере Поверхностные воды Подземные воды – 2% РЕКИ ОЗЁРА БОЛОТА ЛЕДНИКИ - 2 % 0,02%
Мировой круговорот воды Значение
Значение гидросферы для жизни на Земле: Входит в состав всех живых организмов; Является средой обитания; Обеспечивает процесс создания растениями питательных веществ.
Твёрдая оболочка нашей планеты - литосфера.
Только наша планета имеет почву – верхний плодородный слой земли.
1. Содержит вещества, необходимые для роста; и развития растений 2. Является средой Обитания.
Роль зелёных растений в поддержании постоянного газового состава атмосферы и обеспечении кислородом и органическими веществами всех живых организмов Для фотосинтеза необходим солнечный свет Фотосинтез происходит в зелёных растениях СО 2 (углекислый газ) поглощается листьями растений Выделяется О 2 (кислород) Образуется глюкоза,которая переходит в крахмал, запасаемый растениями. Зелёная субстанция растений – это хлорофилл. Вода поступает в ткани растений из почвы,через корневую систему
Биосфера – это оболочка Земли, заселённая живыми организмами.
Уникальность Земли заключается, прежде всего в том, что на ней живём мы, разумные люди, появление которых является вершиной эволюции жизни.
Характеристики планеты:
- Расстояние от Солнца: 149,6 млн км
- Диаметр планеты: 12 765 км
- Сутки на планете: 23ч 56мин 4с *
- Год на планете: 365 дней 6ч 9мин 10с *
- t° на поверхности: средняя по планете +12°C (В Антарктиде до -85°C; в пустыне Сахара до +70°C)
- Атмосфера: 77% Азот; 21% кислород; 1% водяной пар и остальные газы
- Спутники: Луна
* период вращения вокруг собственной оси (в земных сутках)
** период обращения по орбите вокруг Солнца (в земных сутках)
C самого начала развития цивилизации людей интересовало происхождение Солнца, планет и звезд. Но больше всего вызывает интерес планета, являющаяся нашим общим домом, Земля. Представления о ней менялись вместе с развитием науки, само понятие о звездах и планетах, так как мы это понимаем сейчас, сформировалось всего лишь несколько веков назад, что ничтожно мало по сравнению с самим возрастом Земли.
Презентация: планета Земля
Третья от Солнца планета, ставшая нашим домом, имеет спутник - Луну, и входит в группу планет земного типа, таких как Меркурий, Венера и Марс. Планеты-гиганты существенно отличаются от них по физическим свойствам и строению. Но даже такая крохотная по сравнению с ними планета, как Земля, имеет невероятную по осмыслению массу - 5, 97х1024 килограмм. Она вращается вокруг светила по орбите на среднем расстоянии от Солнца в 149, миллиона километров, вращаясь вокруг своей оси, что является причиной смены дней и ночей. А сама эклиптика орбиты характеризует времена года.
Наша планета играет уникальную роль в Солнечной системе, ведь Земля - единственная планета, на которой есть жизнь! Расположилась Земля крайне удачным образом. Она путешествует по орбите на расстоянии почти 150 000 000 километров от Солнца, а это означает лишь одно - На Земле достаточно тепло, чтобы вода сохранялась в жидком виде. При условии жарких температур вода бы просто выпарилась, а в холоде превращалась бы в лед. Только на Земле присутствует атмосфера, в которой может дышать человек и все живые организмы.
Истрия возникновения планеты Земля
Отталкиваясь от Теории Большого Взрыва и основываясь на исследовании радиоактивных элементов и их изотопов, ученые выяснили, приблизительный возраст земной коры, - он составляет около четырех с половиной миллиардов лет, а возраст Солнца - около пяти миллиардов лет. Так же, как и вся галактика, Солнце образовалось в результате гравитационного сжатия облака межзвездной пыли, а вслед за светилом образовались и планеты, входящие в Солнечную систему.
Что касается образования самой Земли как планеты, само ее рождение и формирование продолжалось сотни миллионов лет и проходило в несколько фаз. На фазе рождения, подчиняясь законам гравитации, на ее все растущую поверхность падало большое количество планетезималей и крупных космических тел, составивших впоследствии практически всю современную массу земли. Под действием такой бомбардировки произошло разогревание, а затем и расплавление вещества планеты. Под воздействием сил гравитации тяжелые элементы, такие как феррум и никель, создали ядро, а из более легких соединений образовались земная мантия, кора с лежащими на ее поверхности континентами и океанами, и атмосфера, которая первоначально сильно отличалась от настоящей.
Внутренне строение Земли
Из планет своей группы Земля обладает наибольшей массой и поэтому имеет самую большую внутреннюю энергию — гравитационную и радиогенную, под воздействием которых процессы в земной коре еще продолжаются, что видно по вулканической и тектонической деятельности. Хотя уже успели образоваться магматические, метаморфические и осадочные породы, сформировавшие очертания ландшафтов, которые под действием эрозии постепенно видоизменяются.
Под атмосферой нашей планеты расположилась твердая поверхность, которая называется земной корой. Она делится на огромные куски (плиты) из твердой породы, которые могут двигаться и при движении задевать и толкать друг друга. В результате такого движения появляются горы и иные особенности земной поверхности.
Земная кора имеет толщину от 10 до 50 километров. Кора «плавает» на жидкой земной мантии, масса которой составляет 67% массы всей Земли и простирается в глубину на 2890 километров!
За мантией следует наружное жидкое ядро, которое тянется в глубину еще на 2260 километров. Это слой является также подвижным и способен издавать электрические токи, которые и создают магнитное поле планеты!
В самом центре Земли находится внутреннее ядро. Оно очень твердое и содержит уйму железа.
Атмосфера и поверхность Земли
Земля единственная из всех планет Солнечной системы, имеет океаны, - они покрывают более семидесяти процентов ее поверхности. Первоначально находящаяся в атмосфере в виде пара вода сыграла большую роль в образовании планеты - парниковый эффект поднял температуру на поверхности на те десятки градусов, необходимые для существования воды в жидкой фазе, а в сочетании с солнечной радиацией дал начало фотосинтезу живого вещества - органики.
Из космоса атмосфера кажется голубой каймой вокруг планеты. Эта тончайший купол состоит на 77% из азота, на 20% из кислорода. Остальное - это смесь разнообразных газов. Земная атмосфера содержит намного больше кислорода, чем любая другая планета. Кислород жизненно необходим животным и растениям.
Это уникальное явление можно расценивать как чудо или считать невероятным совпадением случайностей. Именно океан дал начало зарождению жизни на планете, и, как следствие, возникновению гомо сапиенс. Удивительно, но океаны еще хранят множество тайн. Развиваясь, человечество продолжает изучать космос. Выход на околоземную орбиту дал возможность по новому осмыслить многие геоклиматические процессы, происходящие на Земле, дальнейшее изучение тайн которой еще предстоит не одному поколению людей.
Спутник Земли - Луна
У планеты Земля есть свой единственный спутник - Луна. Первым, кто описал свойства и характеристики Луны был итальянский астроном Галилео Галилей, он описал горы, кратеры и равнины на поверхности Луны, а в 1651 году астроном Джованни Риччоли написал карту видимой стороны лунной поверхности. В XX веке 3 февраля 1966 года на Луну впервые прилунился спускаемый аппарат Луна-9, а несколькими годами позже 21 июля 1969 года на поверхность Луны впервые ступила нога человека.
Луна всегда повернута к планете Земля только одной своей стороной. На этой видимой стороне Луны видны равнинные "моря", цепочки гор и множественные кратеры самых разных размеров. Другая, невидимая с Земли, сторона имеет на поверхности большое скопление гор и еще больше кратеров, а отражающий от Луны свет, благодаря которому ночью мы можем видеть ее в бледно-лунном цвете, это слабо отражаемые лучи от Солнца.
Планета Земля и ее спутник Луна сильно отличаются по многим свойствам, при этом соотношение стабильных изотопов кислорода у планеты Земля и ее спутника Луны совпадает. Проводимые радиометри́ческие исследования показали, что возраст обоих небесных тел одинаковый, примерно 4,5 миллиардов лет. Эти данные вызывают предположение о происхождении Луны и Земли из одного вещества, что рождает несколько интересных гипотез о происхождении Луны: от происхождения из одного протопланетного облака, захватом Землей Луны и до образования Луны от столкновения Земли с крупным объектом.
Рассмотрим подробно каждую планету Солнечной системы. Самая близкая к Солнцу планета – Меркурий. Это самая маленькая и менее всего изученная внутренняя планета Солнечной системы. Но все же кое-какие данные о ней имеются. В составе ядра (70% всего объема планеты) Меркурия имеется железо. Плотность лишь немного уступает плотности Земли.
Меркурий практически лишен атмосферы, благодаря этому, а также медленному вращению вокруг оси, на нем самые высокие суточные колебания температуры – ночью -180 градусов по Цельсию, днем +430. Это самые высокие перепады в Солнечной системе. Уникален ли Меркурий? Он – самая маленькая планета Солнечной системы, самая близкая планета к Солнцу, на нем самые большие колебания суточной температуры. Да, он уникален.
Вторая планета от Солнца – Венера. Она более изучена, чем Меркурий. Что же мы о ней знаем? Венера обладает атмосферой, но довольно агрессивной – преимущественно это углекислый газ и облака серной кислоты. Благодаря огромной плотности атмосферы, поверхность Венеры никогда не бывает доступной визуальному изучению, а давление там превышает земное более чем в 90 раз.
Вода в жидком виде на поверхности отсутствует. Венера вращается вокруг своей оси в направлении, противоположном вращению всех остальных планет Солнечной системы вокруг своих осей. Можно ли считать Венеру уникальной в масштабах Солнечной системы? Атмосфера планеты самая плотная, вращение вокруг собственной оси обратное. Да она уникальна.
Третья по счету планета от Солнца – это наша Земля , но ее мы рассмотрим в самом конце.
Далее идет последняя из внутренних планет – Марс. Он имеет красноватый оттенок поверхности из-за высокого содержания оксидов железа. Атмосфера там очень разреженная и состоит преимущественно из азота и углекислого газа. На Марсе имеется самая высокая гора в Солнечной системе – Олимп, а так же самый большой ударный кратер. Только приведенные характеристики говорят об уникальности Марса.
После Марса находится так называемый пояс астероидов, а за ним идут по порядку планеты-гиганты. Все они имеют ряд отличительных характеристик. Во-первых, это их размеры. Они, по сравнению с внутренними планетами просто огромны. Во-вторых, у них имеются так называемые кольца, образованные осколками метеоритов и пылью. И в-третьих их структура все они представляют газовые шары.
А теперь вернемся к нашей Земле. Около 70% поверхности покрыто жидкой водой – океаном. Земля – самая большая, самая плотная и самая тяжелая из всех внутренних планет. В ее атмосфере содержится азот, углекислый газ, кислород, озон. Последний, наряду с магнитным полем, защищает планету от убийственной солнечной радиации. Но так было не всегда. Состав атмосферы Земли начал меняться приблизительно 3,5 миллиардов лет назад.
В то далекое время на Земле зародилась жизнь, что сделала нашу планету самой уникальной среди всех известных в настоящее время. Уже много лет ученые почти всех стран с помощью сверхсовременного оборудования продолжают искать планеты с хотя бы приблизительно похожими условиями на земные, но пока положительных результатов нет. Земля остается уникальной, хотя вероятность существования жизни (пусть не разумной, а в виде микроорганизмов) в других уголках Вселенной очень высока…
Краткая характеристика планеты Земля. Географические координаты. Уникальность Земли в семействе планет солнечной системы в первую очередь связана с тем, что только на нашей планете существует жизнь. Шансы обнаружить хотя бы простейшие формы жизни на соседних планетах (даже на Марсе) большинством ученых оцениваются как близкие к нулю. Другие уникальные особенности Земли (наличие атмосферы с высоким содержанием кислорода, наличие океана, занимающего 70% поверхности планеты, высокая тектоническая активность, сильное магнитное поле и др.) так или иначе связаны с наличием жизни: они либо способствовали ее возникновению, либо являются следствиями жизнедеятельности.
Шарообразность Земли (а о том, что Земля представляет собой шар, знали еще древние греки) предопределяет выделение в ее строении концентрических оболочек. Впервые такой подход к изучению нашей планеты предложил австрийский геолог Э. Зюсс, он же предложил называть эти оболочки геосферами . Реальная форма Земли несколько отличается от сферической и при строгом математическом моделировании ее формы чаще всего используют такие понятия как эллипсоид и геоид . Геоид (что означает землеподобный ) - ϶ᴛᴏ наиболее точная модель Земли, он представляет собой уникальное геометрическое тело, поверхность которого совпадает с поверхностью среднего уровня спокойной воды в океане, мысленно продолженной под материками так, что отвесная линия в любой точке пересекает эту поверхность под прямым углом. Поверхности эллипсоида и геоида не совпадают, расхождение между ними может достигать ±160 м. Относительно поверхности геоида измеряют высоты и глубины точек реальной поверхности Земли. Максимальную высоту (8848 м) имеет Эверест, а наибольшую глубину (11022 м) – Марианский желоб в Тихом океане. Экваториальный радиус Земли составляет 6375,75 км, полярные же радиусы неодинаковы: северный на 30 метров больше южного и равен 6355,39 км, (соответственно, южный - 6355, 36 км).
Ось вращения Земли, проходящая через полюса и центр планеты, наклонена к плоскости ее орбиты на угол 66°33"22". Именно эта величина определяет продолжительность дня и ночи на разных широтах и существенно влияет на тепловые (климатические) характеристики различных поясов Земного шара. Один оборот вокруг своей оси Земля совершает за 23 ч 56 мин 4 с, данный промежуток времени называют звездными сутками, а сутки, в которых ровно 24 часа, называют средними или солнечными сутками.
Единственный спутник Земли Луна имеет размеры, близкие к размерам Меркурия, ее диаметр составляет 3476 км., а средний радиус орбиты – 384,4 тыс. км. Орбита Луны наклонена к орбите Земли на 5 градусов. Период вращения Луны вокруг своей оси абсолютно совпадает с периодом ее обращения вокруг Земли, в связи с этим с Земли можно видеть только одно лунное полушарие.
Линии сечения земного шара плоскостями, параллельными экваториальной, называют параллелями, а линии сечения плоскостями, проходящими через ось вращения Земли – меридианами. Каждой параллели соответствует своя широта (северная или южная), а каждому меридиану – своя долгота (западная или восточная). Совокупность параллелей и меридианов называют географической сеткой, с ее помощью определяют географические координаты любой точки на поверхности Земли.
Географическая широта произвольной точки - ϶ᴛᴏ угол между плоскостью экватора и проходящей через эту точку нормалью (отвесной линией), широта изменяется от нуля (на экваторе) до 90 градусов. Долгота - ϶ᴛᴏ угол между меридиональной плоскостью данной точки и плоскостью некоторого меридиана, условно принятого за начальный (такой начальный меридиан проходит через Гринвичскую астрономическую обсерваторию * и принято называть Гринвичским). Долгота изменяется в пределах от нуля до 180°, меридиан, которому соответствует широта 180°, является линией смены дат.
Для удобства отсчета времени и временной координации деятельности людей поверхность Земли разделена (в первом приближении по меридианам) на 24 часовых пояса. Применять для отсчета времени систему часовых поясов предложил канадский инженер Флемингв 1879 ᴦ., сегодня этой системой пользуется весь мир.
Размещено на реф.рф
Изменению времени на 1 час должно соответствовать изменение долготы на 15°, однако границы часовых поясов строго совпадают с меридианами лишь в мировом океане, на суше смежные часовые пояса разделяют, как правило, не меридианы, а какие-либо близкие к ним (а иногда и не очень близкие) административные границы.
Наклон земной оси к плоскости эклиптики, как уже отмечалось, определяет широтные границы климатических зон (поясов). Центральный пояс земной поверхности, границами которого являются северный и южный тропики, называют тропическим, широта каждого тропика – 23° 26" 38"". В тропическом поясе Солнце два раза в год в полдень проходит через зенит, а на широте тропиков оно бывает в зените только один раз: в полдень 21 июня на северном тропике и 22 декабря - на южном.
Географические параллели, которым соответствует широта 66° 33" 22"" называют полярными кругами, область между полюсом и полярным кругом называют полярным поясом. Только за полярным кругом (т.е в более высокоширотной области) имеют место такие явления как полярный день и полярная ночь. Между полярным кругом и тропиком в каждом полушарии расположен умеренный пояс (область умеренного климата).
Строение Земли. Внешние и внутренние геосферы. К внешним геосферам принято относить атмосферу, гидросферу и биосферу, хотя последнюю из них следовало бы рассматривать как промежуточную оболочку, так как она включает в себя гидросферу и те области атмосферы и земной коры (а это уже внутренняя оболочка), в пределах которых существует органическая жизнь. Иногда в качестве внешней геосферы рассматривают магнитосферу, что также не вполне оправданно, так как магнитной поле присутствует в любой из геосфер.
Атмосфера. Атмосфера Земли представляет собой смесь газов, в ее нижних слоях содержатся также влага и пылевые частицы. В сухом очищенном воздухе вблизи поверхности Земли содержится азота примерно 78 % азота͵ чуть меньше 21 % кислорода и около 1 % аргона. На долю углекислого газа приходится примерно 0,03 %, а на долю всех остальных газов (водород, озон, инертные газы и др.) – около 0,01 %. Состав атмосферы практически не меняется вплоть до высот порядка 100 км. На уровне моря при нормальном давлении (1 атм = 1,033 кг/см 2 = 1,013 10 5 Па) плотность сухого воздуха составляет 1,293 кг/м 3 , но при удалении от поверхности Земли плотность воздушной массы и связанное с ней давление быстро уменьшаются. Атмосфера непрерывно увлажняется за счёт испарений воды с поверхности водоемов. Концентрация паров воды уменьшается с увеличением высоты быстрее, чем концентрация газов – 90 % влаги сосредоточено в нижнем пятикилометровом слое.
С изменением высоты меняются не только плотность, давление и температура воздуха, но и другие физические параметры атмосферы, а на больших высотах меняется и ее состав. По этой причине в атмосфере принято выделять несколько сферических оболочек с разными физическими свойствами. Основные из них - ϶ᴛᴏ тропосфера , стратосфера и ионосфера . Высотную протяженность (толщину) какой-либо сферической оболочки Земли (это относится и к внутренним оболочкам) часто называют ее мощностью.
Тропосфера содержит около 80 % всей воздушной массы, ее мощность составляет 8…12 км в средних широтах, а над экватором – до 17 км. С увеличением высоты температура воздуха в пределах тропосферы непрерывно понижается вплоть до значений порядка -85°С (скорость понижения температуры составляет примерно 6 градусов на километр). Вследствие неравномерного прогрева поверхности земного шара тропосферные массы воздуха находятся в непрерывном движении, перенося не только тепло, но и влагу, пыль и всевозможные выбросы. Именно эти явления в тропосфере в первую очередь формируют погоду и климат на Земле.
Над тропосферой до высот порядка 50…55 км простирается стратосфера. В пределах этого слоя имеет место повышение температуры с увеличением высоты, на верхней границе стратосферы температура близка к нулю. В стратосфере практически отсутствует водяной пар.
Размещено на реф.рф
На высотах от 20 до 40 км расположена т.н. озоносфера
, ᴛ.ᴇ. слой с повышенным содержанием озона. Этот слой часто называют щитом планеты, так как в нем почти полностью поглощается губительное для всего живого на Земле жесткое (коротковолновое) ультрафиолетовое излучение Солнца.
В промежутке между высотами 55 и 80 км расположен слой, в котором температура с высотой вновь уменьшается. У верхней границы этого слоя, который называют мезосферой , температура составляет примерно -80°С. За мезосферой вплоть до высот порядка 800…1300 км располагается ионосфера (иногда данный слой называют также термосферой, т.к. температура в данном слое с увеличением высоты непрерывно повышается).
Гидросфера. В составе гидросферы выделяют четыре вида вод: океаносферу, т. е. соленые воды морей и океанов (86,5 % массы), пресные воды суши (реки и озера), подземные воды и ледники. 97 % вод океаносферы сосредоточено в Мировом океане, являющемся не только основным хранилищем воды, но и основным аккумулятором тепла на нашей планете. Благодаря океану на Земле зародилась жизнь, образовалась и сохраняется кислородная атмосфера, океан поддерживает на низком уровне содержание в атмосфере углекислого газа, предохраняя планету от парникового эффекта (океан в существенно более высокой степени, нежели наземная растительность, выполняет функции "легких" нашей планеты).
В целом мировой океан, средняя глубина которого около 3,6 км, является холодным, только 8% воды теплее 10 о С. Давление в толще воды растет с увеличением глубины со скоростью 0,1 ат/м. Соленость океанских вод, среднее значение которой составляет около 35 промилле (35 ‰) неодинакова (от 6…8 ‰ в поверхностных водах Балтики до 40 ‰ на поверхности Красного моря). В то же время состав и относительное содержание различных солей повсюду неизменны, что свидетельствует об устойчивости динамического равновесия между растворением веществ, попадающих в океан с суши, и их осаждением.
Удельная теплоемкость воды примерно в 4 раза больше, чем воздуха, однако из-за огромной разницы в плотности (почти в 800 раз) 1 кубический метр воды, охлаждаясь на 1 градус, способен нагреть на 1 градус более 3000 кубометров воздуха. В умеренных и высоких широтах воды Мирового океана летом накапливают тепло, а зимой отдают его в атмосферу, именно в связи с этим в приморских районах климат всегда мягче, чем в глубине континентов. В экваториальных широтах вода нагревается круглый год, и это тепло переносится океанскими течениями в высокоширотные области, холодные же воды, захватываясь глубинными противотечениями, возвращаются в тропики. Помимо течений и противотечений, океанские воды перемещаются и перемешиваются за счёт приливов и отливов, а также волн другой природы, среди которых выделяют ветровые волны, барические волны и цунами.
Биосфера. Наличие гидросферы и атмосферы с высоким содержанием кислорода существенно отличает нашу планету от всех других, входящих в солнечную систему. Но главное отличие Земли состоит в наличии на ней живого вещества – растительности и животного мира. Термин биосфера ввел в научный оборот уже упоминавшийся Э. Зюсс.
Биосфера охватывает все пространство, где существует живое вещество – нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхние горизонты земной коры. Масса живого вещества, составляющая примерно 2,4·10 15 кг, ничтожно мала в сравнении даже с массой атмосферы (5,15·10 18 кг), однако по степени воздействия на систему под названием Земля, эта оболочка существенно превосходит все другие.
Основу живого вещества составляет углерод, дающий бесконечное множество разнообразных химических соединений. Кроме него в состав живого вещества входят кислород, водород и азот, остальные химические элементы встречаются в незначительных количествах, хотя их роль в жизнеобеспечении тех или иных организмов должна быть исключительно важной. Основная масса живого вещества сосредоточена в зеленых растения. Процесс естественного построения органических веществ с использованием солнечной энергии – фотосинтез – вовлекает в годовой кругооборот огромные массы углекислоты (3,6·10 14 кг) и воды (1,5·10 14 кг), при этом выделяется 2,66·10 14 кг свободного кислорода. С химической точки зрения фотосинтез является окислительно-восстановительной реакцией:
СО 2 + Н 2 О → СН 2 О + О 2 .
По способу питания и отношению к внешней среде живые организмы делятся на автотрофные и гетеротрофные. Последние питаются другими организмами и их остатками, а пищей для автотрофных организмов являются минеральные (неорганические) вещества. Большинство организмов относятся к аэробным, т. е. способны существовать только в среде, содержащей воздух (кислород). Меньшая часть (в основном это микроорганизмы) относится к анаэробным, обитающим в бескислородной среде.
При гибели живых организмов происходит процесс, обратный фотосинтезу, органические вещества разлагаются путем окисления. Процессы образования и разложения органики находятся в динамическом равновесии, благодаря чему общее количество биомассы практически не меняется со времен зарождения жизни на Земле.
Влияние биосферы на процессы геологической эволюции Земли было подробно проанализировано выдающимся российским ученым академиком В.И. Вернадским. В течение более чем трех миллиардов лет живое вещество поглощало и трансформировало энергию Солнца. Значительная часть этой энергии законсервирована в залежах полезных ископаемых органического происхождения, другая часть использована в процессах формирования различных горных пород, накопления солей в мировом океане, накопления кислорода, содержащегося в атмосфере, а также растворенного в океанской воде и входящего в состав горных пород. Вернадский первым указал на ведущую роль биосферы в формировании химического состава атмосферы, гидросферы и литосферы, обусловленную необычайно высокой геохимической активностью живого вещества.
Жизнь на Земле существует в огромном множестве форм, однако все эти формы существуют не автономно, а связаны сложными взаимоотношениями в единый непрерывно развивающийся гигантский комплекс.
Внутренние геосферы - ϶ᴛᴏ оболочки в твердом теле Земли. В нем можно выделить три крупные области (главные внутренние оболочки): центральную – ядро , промежуточную – мантию и наружную – земную кору . Углубиться в недра Земли с целью непосредственного их изучения удалось пока лишь на глубину чуть более 12 км, такая сверхглубокая скважина была пробурена в нашей стране (на Кольском полуострове). Но 12 км - ϶ᴛᴏ менее 0,2 % земного радиуса. По этой причине с помощью глубокого и сверхглубокого бурения можно получить данные о строении, составе и параметрах земных недр лишь в пределах верхних горизонтов коры.
Информацию о глубинных участках, в т.ч. и о поверхностях, разделяющих различные внутренние оболочки, геофизики получают, анализируя и обобщая результаты многочисленных сейсмических (от греч. ʼʼсейсмос ʼʼ - колебание, землетрясение) исследований. Суть этих исследований (в упрощенном виде) состоит по сути в том, что по результатам измерения времени прохождения сейсмической волны между двумя точками на поверхности (или внутри) земного шара, можно определить ее скорость, а по величине скорости волны – параметры среды, в которой она распространялась.
Земной корой называют верхнюю каменную оболочку, мощность которой в различных участках составляет от 6 - 7 км (под глубокими океаническими впадинами) до 70 – 80 км под Гималаями и Андами. Можно сказать, что нижняя поверхность земной коры является своеобразным ʼʼзеркальным отражениемʼʼ наружной поверхности твердого тела Земли. Эту поверхность – границу раздела между корой и мантией – называют раздел Мохоровича.
В химическом составе земной коры преобладают кремний и алюминий, отсюда происходит условное название этой оболочки – "сиал". Строение земной коры отличается большой сложностью, проявлением которой являются отчетливо выраженные вертикальные и горизонтальные неоднородности. В вертикальном направлении в пределах земной коры традиционно выделяют три слоя – осадочный, гранитный и базальтовый. Породы, образующие эти слои, различны по составу и происхождению.
Мантия расположена между ядром и земной корой, поверхность, разделяющую мантию и ядро, называют раздел Вихерта-Гутенберга. Это промежуточная и самая крупная оболочка Земли, она простирается до глубин порядка 2900 км. Масса мантии составляет около 2/3 всей массы планеты. На границе земной коры и мантии температура может превышать 1000 о С, а давление 2000 МПа. В этих условиях вещество мантии может переходить из кристаллического состояния в аморфное (стекловидное) состояние. О химическом составе вещества мантии судить значительно сложнее, тем не менее эту оболочку называют "сима ". Это означает, что преобладающими элементами в составе мантии (по крайней мере, в составе верхней мантии), являются кремний и магний.
Ядро - ϶ᴛᴏ центральная и наиболее плотная оболочка Земли, ее радиус составляет 3470 км. На границе Вихерта-Гутенберга поперечные волны пропадают, это позволяет сделать вывод о том, что наружная часть ядра находится в жидком состоянии. В пределах внутренней части ядра (его радиус примерно 1250 км) скорость продольных волн снова возрастает, и вещество, как полагают, снова переходит в твердое состояние. Химический состав внешнего и внутреннего ядра приблизительно одинаков, преобладают железо и никель, отсюда условное название этой оболочки – "нифе ".
Физические поля Земли. Описание строения нашей планеты будет неполным, в случае если не рассмотреть ее физические поля, в первую очередь, гравитационное и магнитное поля. Понятие ʼʼполеʼʼ используют в тех случаях, когда каждой точке в определенной области пространства можно сопоставить значение некоторой физической величины. В этом смысле можно говорить о поле температур (тепловом поле), поле скоростей, поле сил и т. п. В соответствии с характером физической величины поля подразделяют на векторные и скалярные.
Гравитационное поле Земли. Установленный И. Ньютоном закон всемирного тяготения выражается формулой
F т = GMm/r 2 ,
где F т - сила тяготения, М и m - массы взаимодействующих тел, r - расстояние между центрами тяжести этих тел, G = 6, 673·10 -11 м 3 с -2 кг -1 - гравитационная постоянная.
Описывая гравитационное взаимодействие какого-либо малого тела, обладающего массой m, с большим небесным телом (к примеру, с Землей), закон тяготения удобно записать в виде:
где l = GM – постоянная тяготения рассматриваемого небесного тела. В случае Земли эта постоянная имеет величину около 4·10 14 м 3 с -2 .
В случае если малое тело (тяготеющая точка) находится в непосредственной близости над поверхностью небесного тела, силу притяжения определяют как
где g = l/r 2 - ускорение свободно падающего тела. В случае Земли, как известно, g = 9,8 м/с 2 .
Отметим, что при крайне важно сти определять силу тяготения с большой точностью нужно учитывать зависимости величины g от координат точки, в которой определяется эта сила. В предположении однородного распределения массы по объёму Земли силу тяжести в любой заданной точке можно рассчитать. Имеющиеся на практике отклонения фактических (измеренных) значений ускорения g от расчетных (т. н. гравитационные аномалии) обусловлены в первую очередь неравномерностью распределения масс. Тщательное изучение гравитационного поля Земли позволяет не только выявлять крупные тектонические нарушения, но и вести поиски месторождений полезных ископаемых.
Магнитное поле Земли. О том, что Земля обладает магнитными свойствами, известно с давних времен. Достаточно сказать, что история непосредственных магнитных измерений на земном шаре насчитывает более 400 лет (результаты экспериментальных исследований “большого магнита - Земли” были опубликованы английским естествоиспытателем У. Гильбертом в 1600 ᴦ.). Наша планета действительно представляет собой большой магнит, форма современного магнитного поля Земли близка к той, которая была бы создана магнитным диполем, помещенным в ядре.
Любая земная порода в момент своего образования под действием геомагнитного поля приобретает намагниченность, которая сохраняется до тех пор, пока эта порода не будет разогрета до температур, превышающих температуру Кюри. Изучая естественную остаточную намагниченность пород, возраст которых известен, можно узнать о пространственном распределении и временных изменениях геомагнитного поля в прошлом. Можно сказать, что информация об эволюции геомагнитного поля в буквальном смысле ʼʼзаписанаʼʼ в земных недрах. Роль магнитного носителя лучше всего выполняют магматические породы, извергавшиеся из вулканов при высокой температуре (выше температуры Кюри для содержащихся в этих породах ферромагнитных материалов). Одним из важнейших результатов подобных палеомагнитных исследований является открытие т. н. инверсий геомагнитного поля (иногда используется термин ʼʼреверсия ʼʼ), т. е. изменения направления магнитного момента Земли на противоположное.
Магнитные полюса нашей планеты не совпадают с географическими и с течением времени могут изменять свое положение. Последние 100 лет, как показывают наблюдения, северный магнитный полюс перемещается в восточном направлении (с севера Канады через Северный Ледовитый океан к Сибири), его перемещение составило уже около 1000 км. Пока не вполне ясно, что это – начало очередной инверсии, или часть нормальной осцилляции, после которой полюс вернется на свое привычное место.
Тепловое поле Земли . Планета Земля находится в термодинамическом равновесии с окружающей средой, она одновременно и поглощает, и излучает примерно равные количества тепла. Главным источником внешней энергии для Земли является Солнце. Среднее значение плотности потока солнечной энергии над атмосферой Земли составляет примерно 0,14 Вт/см 2 . Почти половина падающей энергии (порядка 45%) отражается в мировое пространство, остальная энергия аккумулируется атмосферой, водой, почвой и зелеными растениями. Преобразуясь в тепло, энергия солнечной радиации приводит в движение массы атмосферного воздуха и огромные массы воды в мировом океане.
Определенный вклад в создание теплового поля Земли вносят и внутренние источники. Этих источников достаточно много, но к основным следует отнести только три: распад радиоактивных элементов, плотностная (гравитационная) дифференциация вещества и приливное трение.
Скалярное тепловое поле Земли имеет достаточно сложное строение. В верхнем слое земной коры (до 30 – 40 м) сказывается влияние прогрева поверхности солнечными лучами, в связи с этим данный слой называют гелиотермической зоной . Температура в этой зоне периодически изменяется в течение суток и в течение года. Чем больше период колебаний поверхностной температуры, тем глубже эти колебания проникают в земные недра, но в любом случае амплитуда колебаний температуры экспоненциально уменьшается с увеличением глубины.
Температурный режим нижней зоны земной коры, называемой геотермической зоной , определяется внутренним теплом. В этой зоне с увеличением глубины температура повышается, скорость ее изменения различна в разных участках поверхности земного шара, что связано как с различной теплопроводностью пород, так и с неравномерностью теплового потока, идущего их земных недр.
Между гелиотермической и геотермической зонами проходит пояс постоянных температур, в пределах которого среднегодовая температура, соответствующая тому или иному региону, примерно постоянна. Глубина залегания этого пояса зависит от теплофизических свойств пород и от широты местности (увеличивается с повышением широты). В случае если среднегодовая температура какой-то области отрицательна, то атмосферные осадки, просачивающиеся в недра, превращаются в лед, в этих условиях образуется т.н. вечная мерзлота . В зонах вечной мерзлоты, общая площадь которых составляет около четверти всей твердой поверхности нашей планеты, верхний слой почвы оттаивает в летнее время на глубину от нескольких сантиметров до 3 - 4 метров.
Развитие отечественной и мировой экономики пока базируется на росте энергопотребления. В ХХ веке население Земли увеличилось в 2,2 раза, а потребление энергии – в 8,5 раз. В условиях надвигающегося энергетического кризиса солнечная энергия, а также тепловая энергия земных недр могут и должны составить конкуренцию традиционным источникам энергии (нефть, газ, уголь, ядерное топливо).
Земля – уникальная планета солнечной системы. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Земля – уникальная планета солнечной системы." 2017, 2018.