ЗЕМЛЯ ЯК ПЛАНЕТА І ПРИРОДНЕ ТІЛО

Ти розумом вникни глибше, зрозумій, що означає для нас називатися людьми .. земне з небесним в тобі сплетено два світи зв'язати не тобі звалось?

Фірдоусі

Земля здається такою величезною, такої надійної і так багато значить для нас, що ми не помічаємо її другорядного становища в сім'ї планет Єдине слабка втіха полягає в тому, що Земля - найбільша з планет земної групи. До того ж вона володіє атмосферою середньої потужності, значна частина земної поверхні покрита тонким неоднорідним шаром води, а навколо неї звертається величний супутник діаметр якого дорівнює чверті земного діаметра (рис. 9.3). Однак ці аргументи навряд чи достатньо для того, щоб підтримувати наше космічне зарозумілість. Крихітна за астрономічними масштабами Земля -це наша рідна планета, і тому вона заслуговує самого тщательног вивчення.

За формою Земля близька до двуосного еліпсоїда. На XVI з'їзді Міжнародного астрономічного союзу, що відбувся в Греноблі (Франція) в серпні 1976 р прийняті наступні елементи земного сфероїда: екваторіальний (найбільший) радіус /? ,, = 6378,140 км, полярний (найменший) В радіус = 6356,755 км, відмінність в радіусах Д е -В = 21,385 км, стиснення

Сфероид Землі близький до геоїда - поверхні океанів, продовженої під материками, в кожній точці якої перпендикуляр збігається з напрямком сили тяжіння. За середній радіус Землі приймаю 7? ср = 6371 км, який відповідає радіусу кулі за обсягом рівного об'єму еліпсоїда Землі.

Щодо геоїда проводяться вимірювання висот на суші і глибин в океані. Найбільшу висоту над поверхнею світового океану - 8848 км має вершина Джомолунгма (Еверест), що знаходиться в Гималая (Євразія), а найбільшу глибину - 11022 м - має Маріанський Жело в Тихому океані.

Планета Земля із супутником

Мал. 93. Планета Земля із супутником

Земля бере участь в двох рухах, що відбуваються із заходу на схід: вона обертається навколо власної осі і звертається вокру Сонця. Положення точки або тіла на земній поверхні визначають за допомогою географічної сітки. Географічну сітку утворюють полюса, паралелі і меридіани.

Точки перетину осі обертання Землі з її поверхнею називаються географічним полюсами. Є північний і південний географічні полюси. Велике коло земно поверхні, утворений перетин площині, що проходить через центр Земл перпендикулярно осі її обертання, називається екватором. Він ділить земну кулю на Північна і Південна півкулі Лінії перетину поверхні Землі площинами, паралельними площині екватора, називаються паралелями, а лінії перетину, освічені площинами, що проходять через вісь обертання Землі, - меридіанами.

Для визначення положення точки на земній поверхні використовують дві географічні координати широти і довготи. Географічна широт (ф) - це кут між площиною екватора і стрімкої лінією в точці, положення якої визначається. Широта відраховується в межах від нуля (на екваторі) до 90 ° (на полюсах) в бік Північного і Південного полюсів і називається відповідно північній і південній широтою. Географічна довгота (Я) - це кут між нульовим (грінвічського) меридіана і площиною меридіана, що проходить через точку, положення которо визначається. Довгота відлічується в межах від нуля (на грінвічського меридіані) до 180 ° на схід або на захід. Відповідно до цього розрізняють східну або західну довготу. Орбіта обертання Землі вокру Сонця близька до окружності і являє собою еліпс з малим ексцентриситетом (е = 0,017). Сонце знаходиться не в центрі орбіти, а в одне з фокусів еліпса. Тому протягом року відстань від Сонць до Землі періодично змінюється: від 147,1 млн км (3 січня) до 152,1 мл км (4 липня). Велика піввісь земної орбіти визначає середня відстань Землі від Сонця - 149,6 млн. Км Фокус орбіти відстоїть від центр еліпса на 2,5 млн км. Сама найближча до Сонця точка земної орбіт називається перигелієм , а найдальша - афелием , апогеліем.

Перпендикулярна до сонячних променів поверхню Землі на середній відстані від Землі до Сонця за останні 3 млрд років отримувала однакову кількість сонячної енергії. Тому її називають Сонячно постійної, вона дорівнює Е 0 = 1360 Вт / м 2 . Однак кількість поступающе сонячної енергії в дану точку земної поверхні протягом рік змінюється. Тому на Землі відбувається зміна пір року. Ця зміна кількості енергії відбувається з двох причин. Через зміни відстані від Землі до Сонця в перигелії (3 січня) кількостей енергії, що надходить на Землю, на 7% більше, ніж в афелії (4 липня) Більш істотно змінюється сонячна енергія, яка надходить на дану поверхню Землі, через зміни нахилу падіння сонячні променів. Це відбувається протягом року внаслідок обертання Землі вокру Сонця, нахилу земної осі до площини орбіти під кутом 66 ° 33 'і збереження цього нахилу при зверненні навколо Сонця. Наприклад, Москва 4,6 рази більше отримує сонячної енергії в день літнього сонцестояння 22 червня, ніж в день зимового сонцестояння 22 грудня. Кількість падаючої сонячної енергії залежить від географічної широти і полуднево висоти Сонця над горизонтом.

Відповідно до видимим рухом Сонця земна поверхня розділена на теплові (кліматичні) пояса. Області земної поверхні, віддалені від полюсів на 23 ° 27 називаються полярними колами або північним і південним холодним поясами. На кордонах полярних круго один раз на рік спостерігається полярний день і полярна ніч. Пояс земно поверхні, обмежений по обидва боки від екватора географічним паралелями 23 ° 27 '(північним і південним тропіками), називається жарким або тропічним, поясом. У цьому поясі два рази в рік Сонце в Полдо проходить через самий зеніт і його промені падають на земну поверхност прямовисно. На самих тропіках Сонце проходить через зеніт тільки один ра на рік - 22 червня на північному тропіку і 22 грудня - на південному тропіку Між полярними колами і тропіками лежать помірні пояси; в них ніколи не буває полярних днів і ночей і Сонце ніколи не проходить через зеніт.

Дані геофізики, геохімії, геології, фізичної географії та інших наук призвели до висновку про те, що земна куля в своїй будові складається з ряду концентричних оболонок, або геосфер. Геосфери одна від друго відрізняються за хімічним складом і агрегатним станом речовини що визначається термодинамічними умовами їх існування В напрямку від центру земної кулі до космічного простору виділяються наступні геосфери: літосфера, біосфера, гідросфера, атмосфера, магнітосфера. Літосфера і атмосфера, в свою чергу, разделяютс на ряд сферичних шарів, неоднакових за своїми фізичними властивостями.

Нижче наведені короткі дані про кожну сфері.

Літосфера, тобто тверда сфера Землі, вивчена методами аналізу поширення сейсмічних хвиль. Ці дослідження показали, що щільність земних порід, збільшується до центру Землі, в деяких місцях дає стрибкоподібне зростання. За цими змінами будова Землі поділяю на ядро, мантію і кору (рис. 9.4). Причому зовнішнє ядро знаходиться в розплавленому стані, всередині нього є тверде ядро. Речовина зовнішнього ядра має властивості тягучою рідини і електропровідністю Температура всередині Землі підвищується з градієнтом 2 ° на 100 м глибини Причиною розігріву земного грунту є радіоактивний розпад елементів в мантії. Зараз вважають, що кора разом з гідросферою і атмосферою утворилася в результаті вулканічної діяльності - викиди лави, пара і газів з внутрішніх частин мантії. Вулканічна діяльність також привела до утворення гір. Вік земної кори оценіваетс приблизно в 3,8 млрд років. У верхній частині вона утворена осадовими, тобто вторинними, породами, подекуди з участю молодих вулканогенних порід В океанічних западинах під осадовими є базальтовий шар У материків між осадової товщею і базальтовим шаром залягає ещ гранітний шар. Перетинаючи поверхню Мохоровичича, поздовжні сейсмічні хвилі змінюють свою швидкість стрибкоподібно: з 7,1 км / с на 8,1 км / с.

Розріз земної кулі

Мал. 9.4. Розріз земної кулі:

Л - земна кора; В } С, О - верхня, середня і нижня мантії; ?, ? - зовнішнє і внутрішнє ядра

Найпотужніші товщі вторинних порід (в тому числі і перетворених в граніти) земної кори - найяскравіший показник незвично високу активність діючих на Землі екзогенних процесів по сравнени з процесами на інших планетах. Природа щедро розкидала свої матеріальні ресурси по нашій планеті. Але якщо порівняти їх з найбільш част вживаними матеріалами, то неважко помітити між ними НЕКу назад пропорційну залежність: найчастіше людина вико ті речовини, запаси сировини яких обмежені, і, навпаки, вкрай слабкий використовує такі хімічні елементи та їх сполуки, сировинні ресурс яких майже безмежні. Справді, 98,6% маси фізично доступного шару Землі складають всього вісім хімічних елементів. Картин їх розподілу представлена на рис. 9.5.

Природне розподіл елементів Землі

Мал. 9.5. Природне розподіл елементів Землі

У морфоструктурних відношенні Земля різко відрізняється від інших планет, зокрема, широким поширенням лінійних форм, яких там або взагалі немає, крім тектонічних розломів, або вони поодинокі і слабкий виражені. Для людства надра Землі є комори корисні копалини. Їх видобуток з року в рік зростає, і в даний час людство щорічно витягує з надр Землі більше 1 млрд т залізної руди понад 3 млрд т нафти, більше 2,5 млрд т вугілля, мільярди тонн будівельні та інших матеріалів.

Процес формування корисних копалин пов'язаний з еволюцією Землі. Одна з сучасних теорій, що пояснюють динаміку процесо в земній каре, називається теорією неомобилизма. Дрейф великих пли літосфери з підноситься на них сушею називається неомобилизма Теорія неомобилизма сьогодні є основою всіх наук про Землю. Вона зокрема, вносить вагомий внесок в опис таких процесів, що відбуваються в земній корі, як виверження вулканів і землетруси.

Атмосфера. Землі являє собою газове освіту, яке огортає нашу планету суцільний оболонкою. Верхня межа атмосфер лежить на висоті нечітко, тому що з висотою гази розріджуються і поступово переходять в світовий простір.

Атмосфера зберігає тепло сонячних променів, захищає живе від згубного впливу далеких ультрафіолетових сонячних випромінювань і космічних променів. Без атмосфери на Землі був би різкий температурний контраст між освітленою і не освітленій сонячним випромінювання сторонами планети.

Атмосфера Землі утворена сумішшю газів, вологи і часток пилу. Сухе повітря поблизу поверхні Землі містить 78,09% азоту, 20,95% кисню, 0,93% аргону, 0,03% вуглекислого газу. На частку всіх інших газоподібних елеентов разом узятих припадає 0,01%. Склад атмосфер до висоти 100 км істотно не змінюється, а вище кисень, а потім на внутрішню і азот знаходяться в атомарному стані. Волога потрапляє в атмосфер внаслідок випарів з поверхні Землі. Близько 90% її зосереджено в нижньому пятикилометровом шарі. Половина маси атмосфери находітс до висоти 5-6 км, а 90% - до 16 км.

З висотою змінюється не тільки атмосферний тиск, щільність і температура повітря, але і електричний стан атмосфери, а на великих висотах ще і склад. Тому в атмосфері виділяють кілька сфе з різними властивостями. До них відносяться: тропосфера, стратосфера мезосфера, термосферу (або моносфери), екзосфера. Тропосфера простягається від поверхні Землі до висоти 8-12 км. У тропосфері находітс майже уся водяна пара. Тут формується погода. Характерна особливість тропосфери - зниження температури в середньому на 6 ° С на кожний кілометр висоти. Над тропосферою знаходиться стратосфера. Її верхня межа розташована на висоті 50-55 км. Стратосфера характеризується зростанням температури з висотою. Стратосфера відрізняється від тропосфери малої турбулентністю повітряних мас, нікчемним змістом водяної пари, підвищеним вмістом озону. Вище стратосфери до висок близько 80 км знаходиться мезосфера. У ній температура з висотою Надал і біля верхньої межі становить -80 ° С. Між висотами 80 км і 800 до розташовується термосфера. У термосфере температура зростає до 2000 ° С через вплив радіації Сонця. З огляду на здатність газів термосфери іонізувати, її називають також іоносферою. Екзосфера - сама верхня сильно розріджена частина атмосфери з температурою 2000 ° С. На висота 20-25 км концентрація озону найбільш висока і цей тонкий шар називають озоносферой.

Гідросфера, або водяна оболонка Землі, не є суцільною і займає 70,8% земної поверхні. Гідросфера впливає на клімат, створюючи значний парниковий ефект, згладжує температурні контрасти різних ділянок земної поверхні за рахунок великої теплоємності і перенесення тепла з екваторіальній області в помірні і полярні широти. До гідросфері відносяться Світовий океан і води суші: річки, озера підземні води, льодовики. Всі вони пов'язані між собою в планетарно процесі кругообігу води, газів і мінеральних солей. Саме великий вибір скупчення води на поверхні Землі становить Світовий океан, який ділиться на Тихий, Атлантичний, Індійський, Північний і Южни Льодовитий. Інтенсивне переміщення океанічних вод відбувається ка за рахунок потужних течій, так і внаслідок припливів і відливів. Поверхност океанів і морів постійно покрита хвилями. Розрізняють хвилі вітрові, цунамі і баричні. Перші з них виникають при вітрі. Особенн великі хвилі викликають шторми і урагани. Хвилі цунамі образуютс при виверженнях підводних вулканів і при підводних землетрусах Баричні хвилі виникають при проходженні циклону. Світовий океан є найбільшим скупченням води на Землі, основним водосховищем і колискою життя нашої планети і відіграє роль гігантського геохімічного реактора і акумулятора теплової енергії.

У гідросферу Землі входять також річки і озера. Розрізняють чотири види харчування річок: дощове, снігове, льодовикове, підземне. Озера займають 2% поверхні суші. В цілому гідросфера Землі являє собою унікальне утворення. Нічого подібного поки що невиявлений ні на який іншій планеті. Саме завдяки гідросфері на Землі присутній жива речовина, і цілком можливо, що саме наявність гідросфери є основною причиною його виникнення.

Біосфера - одна з оболонок Землі, властивості якої зумовили появу, існування і розвиток в її межах органічного життя В біосферу включають нижню частину атмосфери (тропосферу), гідросфер і верхню частину літосфери. Таким чином, верхня межа біосфери піднімається до висоти 33 км, де ще зустрічаються бактерії, а нижня межа знаходиться в літосфері на глибині 11 км, де виявлені мікроорганізми в водах нафтових родовищ. З життєдіяльністю організмів пов'язані процеси газообміну, круговорот кисню, углекіслог газу, вуглекислоти та води, а також малий біологічний кругообіг біогенних хімічних елементів. Крім того, організми беруть значну участь у формуванні геологічних нашарувань в земно корі (копалини вугілля, черепашкові вапняки і ін.); змінюють релье поверхні Землі і відіграють першорядну роль у розвитку грунтів.

Магнітосфера обумовлена наявністю навколо неї магнітного нуля. Земля володіє відносно великим магнітним полем. Магнітні полюси Землі не збігаються з географічними, а магнітна вісь Земл нахилена відносно осі обертання під кутом близько 11,5 °. Причино невідповідності сучасного геомагнітного поля древнім полях (Палеомагнетизм) є горизонтальні переміщення окремих частин земної кори. Магнітне поле Землі утримує величезну кількість енергійні частинок, як електронів, так і протонів, утворюючи навколо Землі її магнітосферу. Частинки заповнюються як величезні кільця або пояса, що охоплюють Землю навколо геомагнітного екватора.

Для людей важливим процесом на Землі є погода, яка визначається явищами, що відбуваються в атмосфері при її взаємодії з земною поверхнею, Світовим океаном і Всесвіту. Сукупність і послідовна зміна всіх можливих в даній місцевості услови погоди за багаторічний проміжок часу називається кліматом. Розрізняють клімат материка, якийсь його частини, зони, району, міста. Погод і клімат впливають на все живе, істотно впливають на діяльність людей. Наука про земній атмосфері і що відбуваються в ній процесу називається метеорологією. Метеорологи розробляють і вдосконалюю методи прогнозу погоди, шукають способи зміни погоди і клімат в необхідному для людей напрямку.

Клімат будь-якій частині земної кулі залежить перш за все від географічної широти. Є зональність і висотна поясність рослинності, пов'язана зі зміною кількості приходить на Землю тепла.

Основними причинами зональності природи Землі є її кулястість, добове обертання і річний обіг Землі навколо Сонця. Кількість що надходить сонячної енергії зменшується від екватора до полюсів в залежності від кута падіння сонячних променів і довжини їх шляху чере атмосферу. Це і є причиною географічної зональності.

Поверхня Землі має різну здатність відбивати сонячні промені (величиною альбедо). Найбільше сонячних промені (від 80 до 97%) поглинає гідросфера. Тому Світовий океан являетс накопичувачем і головним джерелом тепла на Землі. Одноманітністю свойст водної поверхні пояснюється рівномірність і мала величина коливань температури над океанами. На відміну від водної властивості поверхні суші різноманітні і її ділянки поглинають різну кількість сонячної енергії. Основною причиною руху повітря на земній кулі, тобто причиною виникнення вітрів, є нерівномірний Розподіл на поверхні Землі променевої енергії Сонця.

До метеорологічним елементам, що визначає погоду, відносяться сонячна радіація, температура повітря і грунту, вологість повітря, атмосферний тиск, вітер, хмарність, опади, сніговий покрив, видимість, заметіль, тумани тощо

При зближенні теплового і холодного потоків повітря горизонтальні перепади температури, вологості і тиску збільшуються, а скорост вітру зростає. Зони, в яких холодні і теплі повітряні мас зближуються, називають перехідними, або фронтальними. В області ці фронтів через різницю температур і тисків виникають великі вихори, звані циклонами і антициклонами. Як і на будь-яке движени щодо Землі, на напрям і силу вітру істотно впливає обертання Землі (сили Коріоліса). Розвиваючись, ці вихори охоплюють всю тропосферу, досягаючи десятків тисяч кілометрів в діаметрі Зазвичай з циклонами пов'язана хмарна з опадами погода, з антициклонами - ясна і малохмарна. В циклоні переважають висхідні рухи повітря, які сприяють конденсації вологи, в антициклоні -В спадні, при яких ступінь насичення вологою зменшується.

На низьких географічних широтах переважають вітри, звані пасатами і мусонами. Пассат - це вітри, що виникають із-за відмінності атмосферного тиску в екваторіальній зоні. У Північній півкулі вони мають північно-східний напрямок, в Південному - південно-східне Мусони - це сезонні вітри, що виникають із-за різниці температу повітря над материками і океанами. Взимку вони дмуть з холодних материків до теплих океанах, влітку - з порівняно холодних океано на нагріті материки.

В останнє сторіччя спостерігається глобальне потепління клімату Землі. Причиною глобального потепління па планеті вважається збільшення вмісту в атмосфері вуглекислого газу. Це є результато розвивається господарської діяльності людей.

Більшість мешканців Землі приймають свою планету такою, яка вона є. Звичайно, люди бурчать на погану погоду, скаржаться на погані врожаї або стихійні лиха, але зазвичай не проводять критичного аналізу. Колись таке ставлення було виправдано. Адже у людини не було вибору, оскільки, народившись на Землі, він повинен був приймати її гостинність. Тепер, коли настала епоха освоєння космічного простору, доречно запитати: чи не варто переселитися на одному планету або влаштуватися в космічному кораблі? Окинемо же рідній планеті критичним поглядом. Подивимося, якою мірою безопасн існувати на Землі, які небезпеки криються в космосі і які унікальні умови необхідні для підтримки крихкого творіння, яке м називаємо життям.

Серед планет земної групи Земля досягла високого ступеня еволюції завдяки власному динамізму розвитку, широкого діапазону інтенсивних природних процесів. Корінні зміни планети відбулися в її зовнішньої області - в будові кори, пристрої поверхні, склад атмосфери та кліматичної обстановці. За сравнени з іншими планетами Земля володіє найбільшою щільністю, а отже, і великою кількістю радіогенної і гравітаційної енергії що забезпечує їй надзвичайно активну внутрішню життя.

Сила тяжіння Землі виявилася достатньою для утримання виділялися з її надр газів і парів води, з яких сформувалися щільна атмосфера і потужна гідросфера. Земна поверхня як би надійно захистилася від впливу космосу (сильного охолодження, проникнення згубної для всього живого короткохвильового радіації Сонця і космічних променів), а також і від метеоритного бомбардування. Атмосфер володіє ще однією важливою властивістю - парниковим ефектом. Завдяки йому середня температура земної поверхні піднялася на 38 ° С, тобто замість рівноважної температури земної поверхні в -23 ° С її дійсна температура становить в даний час +15 ° С.

Гідросфера внаслідок високої теплоємності і низькою тепловіддачі сильно пом'якшує температурну контрастність земної поверхні. Цьому сприяє і хмарний покрив, поширений приблизно на 50% поверхні земної кулі.

На Землі мало місць, де максимальні річні амплітуди температур перевищують 100 ° С (Центральна Якутія). Коливання температури в інших районах вкрай малі - на екваторі, наприклад, не більше 10 ° С, в середньо максимальні коливання можна вважати від +50 ° С до -50 ° С. Для функціонування природного середовища важливо, що в цьому температурному інтервал гідросфера може перебувати у всіх трьох фазах: рідкої, твердої, газоподібної. Води на Землі так багато (причому 95% її знаходиться в рідкій фазі), чт якби її рівномірно розподілити по поверхні суші, то утворився б шар товщиною в 2,7 км, тобто Землю можна вважати океанічної планетою Справді, 71% поверхні Землі припадає на океани і моря і тольк 29% площі, тобто в ~ 2,5 рази менше, займає суша.

На Землі екзогенні процеси (переміщення і перетворення речовини під впливом сонячної енергії) протікають в бурхливому темпі, що робить істотний вплив навіть на загальну еволюцію планети а тим більше на її зовнішню область. Екзогенний фактор на Землі может при відповідних умовах не тільки звести нанівець морфологічний ефект дії ендогенного фактора (переміщення і перетворення під впливом внутрішньої енергії), але і повністю нейтралізоват фундаментальний космічний фактор - метеоритну бомбардування.

Сейсмічне зондування земних надр встановило факти їх диференціації на концентричні сфери. Цей факт встановлений з аналізу зміни швидкості проходження сейсмічних хвиль - поздовжніх ( Р ) У і поперечних (5). У твердому речовині земних надр щільність з глибиною зростає і відповідно збільшується швидкість проходження сейсмічних хвиль. Через рідку середу (зовнішнє ядро) поперечні хвиль не проходять, а швидкість поздовжніх знижується.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >