Планета Земля

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Планета Земля
Тут мова піде про Землю, про її будову, внутрішній стан і речовинному складі. Саме в цій області стикаються і такі науки про Землю, як геологія, геофізика і геохімія. Але перш, ніж розповісти про внутрішню будову нашої планети, необхідно показати її місце в космічному просторі, виявити зв'язок з іншими космічними тілами.
Земля - ​​одна з дев'яти планет, що обертаються навколо Сонця. Багато зірок, подібні до нашого Сонця, утворюють галактику Чумацького Шляху. У свою чергу, спіральна галактика Чумацького Шляху - одна з множин галактик різної форми, що існують у Всесвіті. Вона включає понад 100 млрд. зірок. Таким чином, можна уявити, наскільки різноманітна і нескінченна наш Всесвіт. За допомогою оптичних і радіотелескопів було з'ясовано, що діаметр деяких галактик обчислюється відстанню в тисячі світлових років.
З причини того, що Сонце і Земля розташовуються всередині нашої Галактики і ми спостерігаємо її край як би з середини, Чумацький Шлях здається нам не спіральним скупченням зірок, а суцільний дугоподібної смугою, що перетинає нічне небо. Припущення, що ця світла дуга складається зі скупчення зірок, було висловлено Галілео Галілеєм на початку XVII ст. Ці зірки дуже віддалені від нас, щоб можна було їх побачити. Неозброєним оком спостерігається трохи більше 5000 зірок. Чумацький Шлях має форму диска з діаметром близько 108 тис. світлових років.
Сонце розташовується приблизно в 3 / 5 відстані від центру галактики Чумацького Шляху. Усі зірки галактики, наше Сонце разом зі свитою з дев'яти планет і пов'язаних з ними тіл (супутників) роблять повний оборот навколо галактичного центру за 240-250 млн. років. Швидкість руху досить велика і становить 240 км / с. Сонце має масу 2,25-1027 т, що в 329 400 разів більша за масу Землі (6,2-1021 т), а його обсяг у 1300 000 разів більше обсягу Землі. Воно є центром тяжіння всіх космічних тіл, що входять в Сонячну систему. Навколо Сонця за допомогою гравітаційного тяжіння обертаються планети і їх супутники, астероїди, комети і метеорити.
Наша планета обертається навколо своєї осі з заходу на схід. Тому спостерігачеві із Землі здається, що весь час зірки вночі, а Сонце вдень зміщуються на захід. Усі планети земної ряду рухаються по своїх орбітах із заходу на схід майже в одній і тій же площині. Навіть Сонце повільно обертається навколо своєї осі з заходу на схід. Усі планети, крім Венери й Урана, обертаються навколо своєї осі в тому ж напрямку, в якому вони рухаються навколо Сонця. Венера обертається у зворотному напрямку, а вісь обертання Урану розташовується в площині його орбіти. Абсолютна більшість супутників планет звертаються по орбітах того ж напрямку, в якому обертаються їх планети навколо своїх осей.
Примітна для Сонячної системи особливість - узгодженість руху космічних тіл - свідчить про те, що Сонце, планети та їх супутники мають спільне походження. Як припускають астрономи, всі вони виникли з єдиного хмари міжзоряного матерії.
Земля, як і інші планети, отримує енергію від Сонця - зірки середнього розміру діаметром 1,39-109 км. Виділятимуться Сонцем енергія за 1 с складає близько 1026 Дж. Майже вся енергія, що досягає земної поверхні, приходить у вигляді електромагнітного випромінювання. Це випромінювання володіє широким спектром, що включає рентгенівські і ультрафіолетові промені, видиме світло, теплове випромінювання і радіохвилі. Озоновий шар у верхніх шарах земної атмосфери перешкоджає вільному проникненню ультрафіолетових і рентгенівських променів.
Сонце являє собою величезних розмірів природний реактор, в якому відбуваються найпотужніші ядерні перетворення. Але при цьому треба відзначити, що його діаметр в результаті відбуваються ядерних реакцій не змінюється. На думку астрофізиків, тенденція до вибухового розширення врівноважується гравітаційним притяганням матерії. На поверхні Сонця температура складає близько 5500 ° С, і передбачається, що в його центрі, де здійснюється ядерний синтез, вона підвищується до 10 млн. градусів.
Світло і тепло, що випромінюються Сонцем, є основою для розвитку багатьох геологічних процесів. Сонячне тепло - одна з головних складових клімату. Воно створює умови, придатні для життя на Землі.
Протягом тривалого часу кількість сонячної енергії, що досягає земної поверхні, практично не змінюється. Життя на Землі розвивається протягом кількох мільярдів років, але ж живі організми можуть розвиватися в строго обмеженому діапазоні температур, що не перевищують 80-100 ° С.
Чи давно виникло Сонце? Це питання задавали собі вчені ще в далекій давнині, і багато натуралісти намагалися на нього відповісти. Розрахунки, які справили астрофізики на основі теоретичних передумов ядерної фізики, свідчать, що Сонце має вік близько 5 млрд. років. Теоретичні розрахунки віку Сонця підтвердилися геологічними даними. Виявилося, що найдавніші з відомих на Землі гірських порід утворилися 3,8-4 млрд. років тому. На Місяці виявлені породи, вік яких 4,7 млрд. років, а датування метеоритів показали близько 4,6 млрд. років. Як видно, всі ці визначення абсолютного віку близькі один до одного, а це значить, що, ймовірно, всі космічні тіла - Сонце і його супутники - утворилися майже в один і той же час.
Планети, що рухаються по орбітах навколо Сонця, мають різні розміри і будову. Карликами серед них є Плутон і Меркурій, а гігантами - Нептун і Юпітер. Одні планети складені твердим матеріалом і оточені рідкої або газової атмосферою, ущільненим газовим речовиною. Меркурій, Венера, Земля і Марс - найближчі до Сонця планети - мають невеликі розміри і складаються кам'яним або металевим речовиною. Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун складаються з великої кількості газів: водню, гелію, метану, а також твердого аміаку і діоксиду вуглецю. Газова оболонка щільним кільцем оточує тверде ядро. Зрозуміло, що багато самі загальні уявлення у значній мірі мають гаданий характер.
Земля - ​​найбільша з близько розташованих до Сонця планет. Вона обертається навколо Сонця майже по круговій орбіті. Середня відстань до Сонця дорівнює 150 млн. км. Швидкість руху Землі по орбіті складає 29,7 км / с. Повний оберт навколо Сонця вона здійснює за 365,26 добу. Період обертання Землі навколо своєї осі дорівнює 23 год 56 хв.
Форма і розміри Землі
Астрономічні спостереження, а також вимірювання з космосу і безпосередні виміри на поверхні Землі дозволили визначити форму і розміри нашої планети, її масу, гравітаційне й магнітне поля, величину теплового потоку, що йде з надр, і ряд фізичних властивостей земної поверхні. Середній радіус Землі дорівнює 6371 км, при цьому екваторіальний радіус складає 6378,86 км, а полярний - 6356,78 км. Екваторіальне здуття і полярне стиснення виникли через обертання Землі навколо своєї осі та її нахилу. У цілому ж форма Землі дуже близька до еліпсоїда обертання, який носить назву геоїда.
Маса Землі становить 5,976 * 1 027 г, або 5.976 * 109трлн. т. Обсяг Землі 1,083-1027 см3.
Знаючи об'єм і масу Землі, можна визначити її середню густину. Вона дорівнює 5,52 г/см3, або в 5,52 рази більша за густину води. Лабораторними дослідженнями встановлено, що щільність гірських порід на земній поверхні дорівнює 2,8 г/см3. Це означає, що в її надрах мають перебувати гірські породи з щільністю, у кілька разів перевищує середню густину Землі.
Прискорення вільного падіння на поверхні Землі визначається за допомогою вимірювальних приладів, які називаються гравіметрами. За одиницю вимірювання прийнято 1 см/с2. Сучасні гравіметри допускають вимірювання сили тяжіння з точністю до 0,001 см/с2. Прискорення вільного падіння на екваторі дорівнює в середньому 978,049 см/с2. У ньому враховано відцентрове прискорення, що створюється обертанням Землі і рівне 3,392 см/с2. На полюсах відцентрове прискорення відсутня, і тому там прискорення вільного падіння більше, ніж на екваторі, всього на 1 / 189.
У різних точках Землі існують відхилення від середньої величини прискорення вільного падіння. Це так звані гравітаційні аномалії. Останні нерідко досягають декількох сотень см/с2.
Добре відомо, що наша планета володіє магнітним полем. Кожен може по компасу перевірити існування земного магнетизму, варто лише поглянути на його стрілку. Компас був винайдений в глибоку давнину в Китаї і до теперішнього часу вірно служить мандрівникам і мореплавцям. Одиницею виміру магнітної індукції служить тесла (Тл). Сучасні магнітометри, тобто прилади, за допомогою яких вимірюється індукція геомагнітного поля, володіють високою точністю.
Положення магнітних полюсів Землі не збігається з географічним Північний кінець магнітної стрілки притягається до полюса, розташованому близько Гренландії (73 ° с. Ш. І 100 ° зх. Д.), а південний - до полюса, що знаходиться в австралійському секторі Антарктики (68 ° ю . ш. та 134 ° сх. д.). Величина індукції геомагнітного поля максимальна в магнітних полюсів (0,7 * 10-4 Тл біля Південного і 0,6 * 10-4 Тл у Північного) і мінімальна у екватора (0,42 * 10-4 Тл).
Магнітна стрілка завжди вказує на магнітний полюс. Для того щоб визначити точне положення Північного географічного полюса, необхідно вводити поправку на магнітне відхилення.
У чому ж полягає причина дії такого цікавого явища, як магнітне поле Землі? Схематично прийнято вважати, що в ядрі Землі знаходиться магнітний диполь, на зразок магнітного стержня з двома полюсами різного знаку. Магнітологі довели, що магнітні полюси міняють місцезнаходження. У певні проміжки часу Північний полюс ставав Південним, а Південний - Північним. Періоди щодо сталого положення знака полюсів оцінюються від 700 тис. до 1,5 млн. років.
Давно відомо, що з глибин Землі виходить тепло. Про існування великого джерела тепла в глибині свідчать виверження вулканів, коли на поверхню Землі виливається кипляча лава з температурою більше 1500 ° С. Вимірювання в глибоких свердловинах і шахтах показали, що температура збільшується з певною інтенсивністю. Було обчислено, що на кожен 1 км глибини температура зростає на 30 ° С. Це так званий геотермічний градієнт. Геотермічний потік на суші становить (1,2-1,6) • 10-6 Дж / (см2 * с). Близькі значення отримані і для океанічного дна. Мінімальні значення геотермічного потоку тепла спостерігаються в центральних частинах континентів, де розвинені найбільш древні гірські породи, а максимальні - у галузях сучасної вулканічної діяльності. Ще більші його значення зафіксовано вздовж осьової частини серединно-океанічних хребтів - протяжних гірських систем на дні Світового океану.
Оболонки Землі
Сучасна Земля складається з декількох неоднорідних оболонок - атмосфери, гідросфери, біосфери, літосфери, під літосферою у глибоких надрах знаходяться мантія і ядро.
Атмосфера - зовнішня газова оболонка, обмежена знизу твердої і рідкої поверхнею Землі. В даний час земна атмосфера містить 5,3 * 103 трлн. т повітря, що становить одну мільйонну частину маси всієї Землі. Тиск повітря на рівні моря в середньому дорівнює 1,013 * 105 Па, а щільність-1,3 * 10-3 г/см3.
Атмосфера Землі складається з азоту (78,09%), кисню (20,94%), аргону (0,93%), вуглекислого газу (0,033%), а також неону, гелію, метану, ксенону, криптону, водню та Інших газів, зміст яких незначно. Крім того, в повітрі є термодинамічно активні домішки. Найважливішою такою домішкою в атмосфері є водяна пара - близько 12,4 трлн. т. Він здатний конденсуватися з утворенням хмар і туману.
Частинки водяної пари, і особливо хмарність, перерозподіляють потоки коротко і довгохвильового вивчення в атмосфері. При цьому вони вносять великий внесок у розвиток парникового ефекту. Атмосфера вільно пропускає сонячну радіацію до земної поверхні, але поглинає власне випромінювання Землі і затримує потік тепла, що йде в космос від нагрітої земної поверхні.
Іншими термодинамічними активними домішками в атмосфері є вуглекислий газ, озон і різні дрібні зважені частки, або аерозоль. Вуглекислий газ відіграє величезну роль у розвитку парникового ефекту.
Озону в атмосфері дуже мало, всього одна мільйонна частка, але його роль у розвитку життя на Землі дуже велика. Озон в основному сконцентрований на висоті 17-25 км, тут він утворюється з молекулярного кисню під дією ультрафіолетових променів в результаті фотохімічних реакцій. Вся ультрафіолетова радіація Сонця, згубна для живих організмів, поглинається озоновим екраном, і тим самим забезпечується безпека життя на суші і на поверхні океану. Водна поверхня також поглинає ультрафіолетову радіацію, і тому сотні мільйонів років тому, коли ще не існувало озонового екрана, життя зародилося і розвивалася в глибинах океанів і морів. Аерозоль розсіює сонячну радіацію, частково відображає її, а частково поглинає. Тому його роль для Землі двояка. З одного боку, він перешкоджає проходженню сонячного тепла до земної поверхні, а з іншого - поглинаючи сонячну радіацію, потім випромінює інфрачервоний спектр і тим самим збільшує дію парникового ефекту.
За характером розподілу температури в атмосфері розрізняють кілька шарів. Середня температура повітря в земної поверхні +14,3 ° C. У тропосфері (нижньому шарі атмосфери) протікають погодообразующих процеси. Вона обмежена в позатропічних широтах висотою 8-12 км, а в екваторіальній зоні і тропіках до висоти 16-17 км. Повітря в тропосфері нагрівається від поверхні Землі, і тому з висотою він стає все холодніше - на кожен 1 км висоти температура в середньому знижується на 6-6,5 ° С. Тут формуються і розвиваються атмосферні вихори, в тому числі циклони і антициклони. У ній зосереджений майже уся водяна пара і утворюються хмари.
Стратосфера розташовується вище і займає шар від 8-17 до 50-55 км. Тут також утворюються великі атмосферні вихори, а горизонтальний перенос повітря супроводжується висхідними і спадними рухами.
Характерною особливістю стратосфери є підвищення температури з висотою на 1-2 ° на кожний кілометр. На верхній межі стратосфери температура не тільки виявляється рівною 0 ° С, але й нерідко навіть вище цієї точки. У стратосфері знаходиться озоновий екран. Найбільша його концентрація припадає на висоту від 18 до 24 км.
Мезосфера розташована на висоті від 50-55 до 80 км. Тут температури знову знижуються і на її верхній межі досягають -60/-100 ° С. На кожний кілометр висоти в мезосфері температура знижується на 2-3 °.
У наступному шарі - термосфері температура знову збільшується. На висоті 100 км вона переходить нульову відмітку, а в шарі 150-200 км сягає +500 ° С. На її верхній межі, на висоті близько 800 км, температура визначається в +2000 ° C. Тут відбувається інтенсивне поглинання ультрафіолетової радіації Сонця, нагрівання і іонізація атмосфери. У мезосфері і нижньої частини термосфери утворюються електрично заряджені іони. Тому шар, розташований на висоті від 60 до 400 км, зазвичай називають іоносферою.
Маса гідросфери становить 1,46 * 106 трлн. т. Вона в 275 разів більше маси атмосфери, але всього лише дорівнює 1 / 4000 маси всієї Землі. Близько 94% маси гідросфери представлено водами Світового океану, 4% припадає на підземні води, майже 1,8%-на льодовики Антарктиди і Гренландії, менше 0,2% - на гірські льодовики, ріки й озера.
Площа Світового океану становить 70,8% площі земної кулі, а його середня глибина 3880 м. Континенти оздоблюють мілководній зоною з глибинами до 200 м - це материкова мілина (або шельф), що займає близько 8% площі Світового океану. Ложе Світового океану з глибинами понад 3 км охоплює більше 77% всієї його площі. Найбільша глибина зафіксована в тихоокеанському Маріанський глибоководний жолоб - 11023 м.
У межах океанів виділяються окремі великі підняття, підводні гори і протяжні хребти. Останні, так звані серединно-океанічні хребти утворюють безперервну глобальну ланцюг довжиною понад 60 тис. км. Вони піднімаються над дном улоговин на 3-4 км і порушують глибинну циркуляцію океанічних вод.
У океанічних водах розчинено величезна кількість хімічних елементів і сполук, які, як відомо, в розчині розпадаються на позитивні і негативні іони, звані відповідно катіонами та аніонами. Головними катіонами є натрій, магній, кальцій, калій і стронцій, а головними аніонами - Cl, S04, НС03, Вг, З02.
У морській воді знаходиться і деяку кількість газів. Всього в океані присутній 140 трлн. т вуглекислого газу (це майже в 60 разів більше, ніж в атмосфері) і 8 трлн. т кисню.
Верхній шар кам'яної оболонки Землі, або літосфери, відокремлений від нижчих шарів так званої поверхнею Мохоровичича, іменується земною корою. Поверхня Мохоровичича є межею поділу між земною корою і мантією, тут відбувається стрибкоподібне збільшення швидкості поширення сейсмічних хвиль. Розрізняють два основних типи земної кори: континентальну, з якої складаються материки, і океанічну, що утворить дно океанів. Перша набагато старше: деякі її ділянки датуються в 3,8 млрд. років, тоді як у океанічної кори вік трохи більше 150 млн. років. Середня потужність континентальної кори дорівнює 25-75 км, а океанічної - набагато менше.
Верхню частину континентальної кори складають осадові породи потужністю близько 3 км, середньою густиною 2,5 г/см3. Швидкість поширення сейсмічних хвиль змінюється від 2 до 5 км / с. Нижче залягає гранітно-метаморфічних шар середньою потужністю близько 17 км. Щільність його становить 2,6-2,8 г/см3, а швидкість проходження хвиль дорівнює 5,5-6,5 км / с. У цьому шарі зосереджена основна маса радіоактивних елементів і сполук. Нижче знаходиться базальтовий шар. Середня його потужність дорівнює 15 км, щільність 2,9 - 3,3 г/см3, а швидкість проходження в ньому хвиль 6,4 - 7,3 км / с.
Зовсім по-іншому виглядає розріз океанічної кори. Під шаром пухких опадів середньою потужністю всього 0,7 км і зі швидкостями проходження сейсмічних хвиль 1,5-1,8 км / с знаходяться два шари. Перший, потужністю близько 1,7 км, складається переважно базальтами, а нижній, потужністю близько 5 км, зі швидкістю проходження хвиль приблизно 6,7 км / с складається з перетворених шляхом гідратації (реакції з водою) гарячих глибокозалягаючих ультраосновних порід - серпентинітів.
Для поверхні океанічної кори характерні специфічні форми рельєфу. Це серединно-океанічні хребти, в осьовій частині яких розташовуються рифтові долини, що представляють собою протяжні провали з крутими бічними стінками. Іншими цікавими формами є глибоководні жолоби. Їх ширина не перевищує кількох десятків кілометрів, а довжина становить сотні кілометрів. Глибоководні жолоби розташовуються на периферії океанів і як би відокремлюють від океану острівні дуги. Прикладами служать Курило-Камчатський і Алеутський жолоба.
На Землі виділяється ще одна оболонка, яка називається біосферою. Це глобальна система, що володіє властивостями саморегуляції. Вона має свій «вхід» і «вихід». «Вхід» - це потік сонячної енергії, що надходить з космосу, а «вихід» - утворення, що виникають в результаті життєдіяльності організмів. Верхньою межею біосфери є озоновий екран, який поглинає згубні для життя ультрафіолетові промені. Прикладом саморегуляції є Світовий океан. Річки щорічно виносять в океан близько 1,5 млн.т розчиненого карбонату кальцію, а також велика кількість інших елементів і сполук. Однак при цьому сольовий склад океанічної води не змінюється. У чому ж справа? Виявляється, організми в процесі своєї життєдіяльності використовують для побудови скелету карбонат кальцію. Весь його надлишок витрачається організмами. Але після загибелі організмів раковини випадають в осад.
Нижня межа біосфери досить розпливчаста. Організми існують в глибоких зонах океану. Навіть в глибоководній Маріанської западини були виявлені живі організми. Не тільки бактерії, але і різні мікроорганізми по тріщинах і порах проникають в осадовий шар і товщу пухких порід дна океану аж до базальтового шару океану і гранітно-метаморфічного шару на континентах. Мабуть, цими шарами треба обмежувати біосферу.
У сучасній біосфері існує близько 2 млн., видів живих організмів, кожен з яких, у свою чергу, мільйони і мільйони особин.
Академік Володимир Іванович Вернадський, розробляючи проблему ролі органічного світу в житті нашої планети, прийшов до висновку, що жива речовина бере активну участь у всіх геологічних процесах на поверхні Землі і в освіті атмосфери.

Література
1. Аллісон А., Палмер Д. Геологія. - М., 1984
2. Вуд Дж. Метеорити і походження Сонячної Системи. - М., 1999
3. Гаврилов В.П. Подорож і минуле Землі. - М., 1976
4. Друянов В.А. Загадкова біографія Землі. - М., 1991
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Астрономія | Реферат
42.4кб. | скачати


Схожі роботи:
Планета Земля 4
Земля - ​​планета Сонячної системи 2
Земля планета Сонячної системи
Земля - ​​планета Сонячної системи
Загальні характеристики планет Планета Земля
Планета Земля унікальне утворення у всесвіті
Планета Земля - ​​місце проживання людини
Загальні характеристики планет Планета Земля 2
Земля як планета Сонячної системи і колиска життя
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru