Планета Земля
Практически во всех языках название планеты «Земля» происходит от древнего слова, обозначавшего низ, нижнюю часть чего-либо. В целом эволюция названия отражает развитие мировоззренческих представлений народов древности. На протяжении большей части истории развития человечества Земля представлялась людям по-разному. Ее считали плоской, покоящейся посреди вод мирового океана. Во многих мифологиях эту плоскую Землю держали на своих спинах исполинские киты; слоны, черепахи, и прочие сказочные живые существа.
Во II в. до н.э. великий астроном античности Гиппарх из Александрии установил продолжительность солнечного года с ошибкой на 6 мин., что является очень точным результатом. Кроме того, грек вычислил размеры Луны и удаленность нашего спутника от Земли. Однако в то время, согласно геоцентрической схеме Аристотеля, Землю представляли массивным центром Вселенной, вокруг которой обращаются в своих небесных сферах планеты и прочие космические тела.
Лишь в III в. до н.э. Аристарх Самосский предположил, что Земля обращается вокруг Солнца на расстоянии 600 собственных радиусов. Мыслителя обвинили в безбожии и подвергли остракизму. Как планета Земля была открыта великим польским астрономом Н. Коперником в XVI столетии. В 1543 г. Коперник в своей книге, посвященной гелиоцентрической системе мира, впервые развил идею, что Земля является рядовым блуждающим телом — планетой, обращающейся вокруг Солнца. Так было положено начало изучения Земли как космического тела.
И. Кеплер в XVII столетии определил орбиту Земли как эллипс. И. Ньютон в XVIII в. открыл закон всемирного тяготения, что помогло науке получить много информации о физических условиях Земли — ускорение свободного падения на земной поверхности, плотность Земли, космические скорости Земли. Несмотря на гениальные открытия многих астрономов и физиков, в научном мире до середины XX в. шла борьба гипотез об истинной природе Земли.
В конце XIX столетия, например, стала очень популярна гипотеза о вогнутой Земле. Эту весьма убедительную гипотезу использовал известный российский геолог и писатель-фантаст В.А. Обручев в своем популярном произведении «Плутония». Согласно данной версии строения мира, Земля имеет форму сферы, причем люди населяют внутреннюю сторону этой фигуры. В центре сферы, над головами жителей Земли, находятся Солнце и космические тела. Доводы гипотезы оказалось возможным опровергнуть окончательно лишь в 1957 г., когда в нашей стране был запущен на орбиту первый искусственный спутник.
Астрономия Земли
Земля — третья планета Солнечной системы, совершающая полный оборот вокруг Солнца за 365 суток 5 ч 48 мин. 46 с.
Этот период называют периодом обращения, и, кроме того — звездным годом. Однако измерять годы как обороты Земли вокруг Солнца по отношению к звездам было бы сложно: такое исчисление затрудняло бы установление соответствия между звездным годом и земными природными сезонами; во избежание этой трудности календарный или «тропический» год принято измерять между двумя прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия. «Истинный» земной год длиннее «тропического» на 20 мин.
Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 149,6 млн км. Земля движется по эллиптической орбите, из фокусов которой располагается Солнце. Ближайшую к светилу точку орбиты называют перигелием, наиболее дальнюю от него — афелием. Земля проходит через перигелий в середине зимы северного полушария, а через афелий — в середине зимы южного полушария.
Земная ось, «направленная» на Полярную звезду, что в созвездии Малой Медведицы, наклонена к плоскости вращения планеты (эклиптике) на 66,5 градуса; экватор, соответственно, наклонен. Наклоном экватора объясняются изменения размеров полярных шапок и сезонные изменения в природе умеренных поясов.
Астрофизика Земли
Принято говорить, что Земля — шар, однако, это утверждение не вполне соответствует истине. Тщательные измерения показывают, что экваториальный диаметр планеты меньше полярного на 1/298 долю, что составляет 48 км, т.е. Земля как бы «сплюснута» с полюсов. Эта деформация возникла не случайно, и не всегда планета имела вид «эллипсоида вращения», тем более, что собственная сила гравитации Земли достаточно велика, чтобы придать земному веществу форму практически идеального шара. Этому препятствует суточное вращение. Вызванная им центробежная сила приводит в итоге к увеличению экваториального диаметра и уменьшению полярного.
Масса Земли составляет почти 6 секстиллионов т, что в 333 тысячи раз меньше массы Солнца; определить эту массу удалось только путем сложных вычислений, отталкивавшихся от гравитационной постоянной и ускорения силы тяжести на земной поверхности. Масса Земли (в астрономии обозначается M?, где ? является символом планеты Земля) — 1 M? = 5,97219 ? 10(в 24 степени) кг.
Объем Земли меньше объема Солнца в 1301 раз, а диаметр — в 109 раз. Средняя плотность земного вещества достигает 5500 кг/м3, хотя плотность земной коры значительно меньше. Поверхность Земли покрыта водой на 75%; Мировой океан вмещает 98% всей воды планеты.
Атмосфера Земли на 78% состоит из азота, 21% приходится на долю кислорода, инертные газы составляют 0,94%, углекислый газ — 0,03%, водяные пары и прочие примеси — также не более 0,03%. За пределами плотных слоев атмосферы, на границе тропосферы, расположен тонкий слой озона, защищающий все живое на планете от губительного действия ультрафиолета.
Земля, как и все планетные тела, обладает сравнительно сильным магнитным полем. Магнитные полюса не совпадают с географическими, более того — они постоянно «дрейфуют» по направлению к экватору. Магнитное поле Земли изредка меняет знак, в результате чего на месте северного магнитного полюса оказывается южный и наоборот.
О внутреннем строении Земли ученым приходится судить по косвенным данным геофизики и сейсмологии; последняя, главным образом, поставляет информацию о вулканических процессах и возбуждаемых ими волнах в земной коре.
Сейчас принято считать, что толщина коры планеты под океанами составляет 6 — 10 км, а в материковых областях достигает 35 — 70 км. Верхний слой коры, толщина которого не превышает 5 — 7 км, состоит в основном из кремния, железа, алюминия и щелочных металлов. Под этим слоем лежит второй, гранитный, простирающийся вглубь на 35-40 км; иногда граниты выходят и на поверхность Земли. Последний слой, толщиной около 30 км, сформирован базальтами.
Температура в земной коре повышается с глубиной, причем не вполне равномерно: если на глубинах до 3 км каждые 100 м температура повышается на 1 градус, то в диапазоне глубин 3 — 30 км — уже на 2 градуса, а еще глубже — на 2,5 градуса за каждые 100 м. Таким образом, на глубине 11 км температура уже превышает 180 «С. Столь быстрое повышение температуры объясняется идущим от центра планеты мощным потоком тепла. В пробуренных скважинах на всем их протяжении обнаруживаются воды с высоким содержанием брома, йода и тяжелых металлов, и газы: гелий, водород, азот, а также метан и более высокие углеводороды.
Под корой находится мантия, сложенная в основном вязкими расплавленными базальтами и силикатами. Именно в мантии формируются зоны вулканизма и очаги землетрясений.
Нижняя граница мантии доходит до глубины 2920 км и соприкасается с поверхностью внешнего ядра толщиной около 2200 км. При переходе этой границы плотность вещества скачкообразно повышается с 5,6 до 8 и далее до 10 г/см; столь же скачкообразно изменяется и температура, равно как и давление.
Иначе изменяется температура в земной атмосфере. Наиболее резки эти изменения в двух нижних ее слоях. На протяжении 18 км тропосферы температура падает в среднем от 20 до минус 55 С. На тропосферу приходится около 80% массы всей атмосферы и практически все водяные пары. На высотах 18 — 55 км простирается стратосфера; в ее нижнем ярусе располагается тонкий слой озона, образовавшегося из кислорода в результате фотохимических реакций. Слой озона поглощает ультрафиолетовое излучение, в результате чего в стратосфере температура постепенно повышается, и у верхней границы слоя близка к 0°С. В мезосфере, протянувшейся над стратосферой до высоты 8085 км, температура снова падает, теперь уже до минус 80°С. Над мезосферой находится ионосфера, состояние которой уже более приближается к слабоионизированной плазме, нежели к газовой оболочке. В ионосфере температура снова несколько повышается, однако, здесь привычное человеку определение температуры уже непригодно.
Естественные спутники Земли
У Земли один естественный спутник — Луна.
