Историята на нашата планета беше много бурна и не винаги беше толкова уютна и гостоприемна, както е днес. Планетата Земя е много активен свят, който непрекъснато се развива. Очертанията на континентите и океаните се променят, макар и бавно, климатът е различен. Още по-динамична в своето развитие е биосферата - живата обвивка на нашата планета. През последното хилядолетие на Земята се появи друг фактор, който въздейства кардинално върху външния му вид - човек. Но това е отделна тема и преди да преминем към нея, трябва да дадем общо описание на планетата и мястото, което тя заема във Вселената и в която галактика се намира.
Земята в космоса или нашият астрономически адрес
Ние сме в една от многото галактики, наречени Млечния път. Той има около 200 милиарда звезди от различен тип, има формата на спирала, която бавно се върти около центъра си.
Слънцето не заема централно място. Тя се намира в един от клоните на галактическата спирала - коланът на Орион. Разстоянието от звездата до центъра на Млечния път е 26 хиляди светлинни години.
Слънцето е единствената звезда на нашата система. Според астрономическата класификация той се отнася до вида на жълтите джуджета и се състои главно от водород и хелий. В неговия състав има и други елементи, но те са малко. По космически стандарти нашата звезда е доста обикновена звезда. Техният брой дори във видимата част на Вселената е много голям. В дълбините на Слънцето непрекъснато възникват термоядрени реакции, през които се превръща водород в хелий и се освобождава огромно количество енергия, поради което е възможен живот на планетата Земя.
Появата на живота на нашата планета стана възможна благодарение на щастливото съвпадение на редица обстоятелства. Сред тях: значителна маса, достатъчна да запази защитния слой на атмосферата, наличието на магнитно поле, което предпазва различни форми на живот от разрушителна космическа радиация и наличието на големи количества вода на планетата Земя. Въпреки това, основната уникалност на нашата планета е нейната орбита. Това е „успешното” разстояние до Слънцето, което създава благоприятни условия за живот на планетата Земя. Ако беше малко или повече процента, тогава вероятно живите организми върху него нямаше да се появят. В допълнение, Земята е единствената планета в Слънчевата система с такива огромни запаси от вода, без които възникването на живота би било невъзможно. Учените твърдят, откъде идва и защо не се е случило на Марс и Венера - най-близките планети към Земята.
Движението на планетите се извършва почти в кръгови орбити, които образуват почти плосък диск, наречен равнина на еклиптиката. Характеристиките на въртенето на Земята и наклонът на неговата ос определя промяната на годината.
Съседите на планетата Земя са Венера и Марс. Устройствата, създадени от човека, които вече са се приземили на тези космически тела, в момента се изучават активно на Марс. Няколко страни планират да изпратят астронавти на планетата. Най-близката до Земята планета е Венера, тя е безжизнена гореща топка, където повърхностната температура може да достигне точката на топене на оловото.
Земята има един естествен спътник - луната. Досега - единственото небесно тяло, където човешкият крак е изчезнал. Това е скалиста топка, покрита с кратери в изобилие, която се движи около Земята в елиптична орбита. Лунната ротация определя редуването на приливите и отливите в океаните на нашата планета. На Луната са открити следи от вода, това е възможно, като земята е била обитавана.
Наскоро Луната и Марс присъстват в новините за космонавтиката. Предполага се, че човечеството ще може да построи постоянна станция на нашия естествен спътник и да изпрати експедиция на Марс. Това ще се случи през следващото десетилетие. Учените се надяват да открият най-малко следи от органичен живот на Марс.
Общо описание на планетата Земя
Така че нашата планета е малка скалиста топка, частично покрита с вода, разположена на трето място от Слънцето. Какви са реалните измерения на планетата Земя?
Средният му радиус е 6371 км, а площта му е 510 072 млн. Км², от които водата е 361,132 млн. Км², а земята - 148,940 млн. Км². Диаметърът на планетата Земя е 12,742 км.
Всъщност Земята не е топка. Лесно е да се предположи. Истинската форма на планетата е сфероид, донякъде "сплескан" на полюсите и "удължен" близо до екватора.
Общото тегло на планетата Земя е 5.9726 · 1024 кг., Което е 81.3 маса на Луната, 0.0583 маса Нептун и 0.00315 маса на газовия гигант Юпитер. Средната плътност на веществото на нашата планета е 5.5153 g / cm³. Скоростта на въртене на Земята на екватора е 1674.4 km / h.
Нашата планета се състои главно от няколко елемента: желязо (32.1%), кислород (30.1%), силиций (15.1%) и магнезий (13.9%). В същото време огромната част от желязото се намира в сърцевината на Земята (88%). В земната кора най-много кислород - 47%.
Ускорението на гравитацията е 9,780327 m / s². За да достигне земната орбита, обектът трябва да достигне скорост от 7.91 km / s и да преодолее своята атракция - 11.186 km / s.
Географите разделят повърхността на Земята на няколко полукълба. Границата на северното и южното полукълбо е екваторът, а източната и западната - 180-ата и Гринуичките меридиани.
Учените разграничават няколко черупки или геосфери на нашата планета:
- атмосферата;
- хидросферата;
- литосфера;
- биосферата.
Понякога, освен литосферата или твърдата обвивка на планетата, пиросферата се излъчва, която е под нивото на земната кора, тя се отличава със значителни температури и разтопено съдържание. Ядрото на Земята, разположено в самия център на планетата и имащо уникален състав и характеристики, се счита за отделна обвивка.
Историята на Земята или как се формира нашата голяма къща
Слънчевата система е образувана преди около 4,5 милиарда години от огромен облак от газ междузвезден прах. Той се състои от водород и хелий, образувани в резултат на Големия взрив, и по-тежки елементи, възникващи в дълбините на суперновите.
Под действието на инерционните сили и гравитацията този облак започва да се свива, образувайки първите планети на нашата система, включително Земята. Учените смятат, че процесът на първична формация на планетата Земя отне няколко десетки милиона години. Те вярват, че Луната се е появила малко по-късно, в резултат на тангенциално сблъсък на планетата с друго масивно небесно тяло.
Въздействието на огромна сила откъсна част от мантията си от Земята и изтласка това парче в орбита, където по-късно се формира съвременната форма на спътника под влиянието на гравитацията.
По това време космическото пространство около нашата планета беше изпълнено с огромен брой малки небесни тела, които постоянно бомбардираха повърхността му, нагряват го и увеличават размера на протопланетата. Температурата на младата Земя беше достатъчно висока, за да се разтопят метали и минерали, по-тежките от тях се спуснаха, което доведе до образуването на лека кора и гъста земна сърцевина. Първоначално земната повърхност беше океан от разтопена магма, дълбока няколко километра. Високата повърхностна температура за дълго време поддържа разпадането на радиоактивни елементи като уран и торий.
Вулканичните газове формират първата атмосфера на новородената планета, чиято повърхност започва постепенно да се охлажда. Преди около 4,4 милиарда години по-голямата част от повърхността на планетата вече беше с твърда кора и на нея се появи вода. Земята постепенно се превърна във воден свят: преди четири милиарда години до 90% от повърхността му е била покрита от основния океан. Въпреки това, този свят трудно може да се нарече уютен и гостоприемен: въздухът на атмосферата е почти изцяло въглероден диоксид, а температурата му достига 200 ° C, а атмосферното налягане е толкова голямо, че просто ще смаже човек.
Обичаме да повтаряме: "Нашата синя планета Земя", но все още не е ясно откъде идват толкова големи количества вода на планетата. Това е една от многото загадки на планетата Земя. Този въпрос е фундаментален за възникването на живота, но противоречието около него не отшумява. Има няколко теории за това как се формира водата на нашата планета. Според една от тях водата е била донесена на Земята от астероиди и метеорити, които паднали на повърхността му в изобилие преди милиарди години. Геофизиците предполагат, че тя произхожда от нашата планета в резултат на химически процеси в нейните дълбини. Тези две хипотези не си противоречат. Възможно е част от водата да дойде до нас от космоса заедно с астероидите, а другата да се формира на място.
Преди 3 милиарда 400 милиона години първите континенти започнаха да се издигат от морето. Вулканичните изригвания са образували нова скала - гранит, която е станала основа на континенталната кора. Ерата на океанското господство е приключила, време е за земя.
Заедно с първите океани се появиха добре затоплени и слънчеви плитчини, които станаха люлка на живота на планетата Земя. В момента има няколко теории за това как точно се е случило това и учените все още не са в състояние да стигнат до общо мнение. Произходът на живота е още една от мистериите на планетата Земя.
Общи предци на всички форми на живот на нашата планета бяха примитивни прокариоти, първоначално неспособни на фотосинтеза. Тогава на брега се появиха първите фотосинтетици - цианобактерии, които постепенно започнаха да насищат атмосферата с кислород. Учените смятат, че животът на планетата Земя е възникнал преди около 3.5-3.9 милиарда години. В същото време планетата „придоби” магнитно поле, което защитава атмосферата от разрушителното действие на космическата радиация.
В продължение на два милиарда години бактериите са наситили океана с кислород, който първоначално е бил изразходван за окисляване на милиони тонове желязо, разтворено във вода. След това този газ започна да се влива в атмосферата, а нашата планета се трансформира: зелените океани, изгубили желязо, станаха сини, а небето - синьо. Това се е случило преди около 1,5 милиарда години.
Преди около 1.1 милиарда години се е сформирал първият сухоземен суперконтинент - Родиния. Нейната повърхност, най-вероятно, приличаше на модерната Сахара - тъпо и празно място без никаква растителност или други признаци на живот. Формирането на този континент доведе до първото и най-голямо заледяване в историята на нашата планета. Родениа блокираше топлите течения към полюсите и целият свят беше покрит с лед милиони години. Температурата падна до -40 ° C, а ледената покривка на океаните достигна дебелина на километра. Този катаклизъм се е случил преди около 750 милиона години. Имаше истинска смърт на планетата Земя.
Вулканичните процеси са способни да разделят Родениа и постепенно да затоплят планетата. Смята се, че Земята най-накрая се събуди от зимен сън преди само 580-560 милиона години. Едноклетъчните живи организми бяха в състояние да оцелеят в трудни времена и сега тяхното по-нататъшно развитие не се сдържа. Започна така нареченият камбрийски взрив.
Този термин се нарича рязко увеличаване на разнообразието на живота, което се е случило преди около 550-540 милиона години. Камбрий обикновено заема специално място в историята на живота на нашата планета. През този период се появяват много съвременни видове организми, животните развиват трайна обвивка, придобиват органи на зрението и зъбите. Насищането на атмосферата с кислород доведе до образуването на нов слой в него - озона, надеждна защита на целия живот от убийствената слънчева ултравиолетова светлина. Сега човек може да започне да овладява земята.
В Ордовик животът на планетата Земя за първи път дошъл на земята. Това са примитивни лишеи, а някои от членестоногите поставят яйца по бреговете. В силурийския период, накрая се образуват гръбначни животни, наличието на твърд хребет веднага им осигурява значителни еволюционни предимства.
Активното завладяване на земята се случи в следващия, девонски период. Тя започна преди 417 милиона години. По това време първите гори се появяват на повърхността на планетата, състояща се от примитивни папрати и хвои. Членестоногите се отделят от мощния еволюционен клон - насекоми, които се разпространяват много бързо по цялата планета. В Девън гръбначни - земноводни направиха първата си стъпка по суша. В края на този период в язовирите се появяват първите костни риби.
Периодът на карбона (354-290 милиона години) е царството на насекоми, земноводни и огромни стършели и папрати. По това време на Земята беше много горещо и влажно, а концентрацията на кислород във въздуха далеч надвишава сегашната. Поради такива условия някои насекоми от това време са имали гигантски размери. Смята се, че именно въгледобивният период дава на човечеството основни запаси от въглища и други изкопаеми въглеводороди. Но този геологичен период завърши с друго глобално заледяване, което започна преди около 290 милиона години.
В пермския период (преди 290-248 милиона години) климатът на планетата станал по-сух и по-хладен. Мястото на земноводните е задържано от влечуги, появяват се първите иглолистни растения. Въпреки това, Перм не е известен с това: в края му се случи най-голямото и най-катастрофално изчезване на живите организми в цялата история на планетата. Около 95% от видовете, които са живели на сушата и в океаните, са загинали. Най-вероятно апокалипсисът на планетарния мащаб предизвика огромно изригване на капани на територията на съвременния Сибир. Почти всички те се превърнаха в езеро с гореща магма. Освен това, тези вулканични процеси продължиха около 1 милион години, огромно количество газове се емитирало в атмосферата, което доведе до появата на вулканична зима.
Не знаем защо се е случило колосалното пермско изригване. Може да се нарече една от многото загадки на планетата Земя. Това събитие обаче напълно промени нейния облик. Сформиран е нов суперконтинент Пангея, газовият състав на атмосферата се променя драматично, климатът е различен.
Същества, които биха могли да оцелеят в ужасна катастрофа, се превърнаха в удивителни животни - динозаври. Тези същества доминираха на нашата планета за 160 милиона години, овладели не само земята, но и водата и въздуха. Теглото на някои динозаври достигна 150 тона, а дължината - 50 метра. Динозаврите царували на планетата през мезозойската ера (преди 248 - 64 милиона години), но гигантските измерения не можели да ги спасят от нова глобална катастрофа, която дойде на Земята от космоса.
Споровете за причините за изчезване на гигантски влечуги продължават и до днес, но основната е, че учените обмислят падането на гигантски метеорит в района на съвременния Мексикански залив. Този катаклизъм потапя планетата в вулканична зима в продължение на много години и води до изчезването на 70% от живите организми.
Преди 65 милиона години започва кайнозойската ера, в която живеем днес. През този период продължават дрейфа на литосферни плочи и постепенно картата на света приема познати очертания. В животинския свят мястото на динозаврите е било заето от бозайници, които имат значителни еволюционни предимства в сравнение с гущерите. Цветните или покритосеменните са станали доминираща група растения. Най-важните събития от епохата на кайнозоя са още едно заледяване и появата на рационален човек.
Атмосфера - въздушната обвивка на Земята
Атмосферата е една от геосферите на нашата планета, черупка, състояща се от газове, които обграждат Земята. Тя е в пряк контакт с космическото пространство. Атмосферата определя климата и времето на нашата планета. Това е атмосферата, която в много отношения осигурява благоприятни условия за живот на планетата Земя.
Трябва да се разбере, че е доста трудно да се направи ясна граница на атмосферата: тя се движи постепенно в космоса, на височина от 500 до 1 000 км. В същото време Международната авиационна федерация счита горната граница на атмосферата за 100 км, а американската агенция НАСА - 122 км.
Земната атмосфера се състои от газове, както и от различни примеси, като прах, продукти на горенето, водни капки и ледени кристали. Концентрацията на газовете е почти постоянна. Въпреки това, има и изключения: например, началото на индустриалната революция доведе до непрекъснато увеличаване на въглеродния диоксид във въздуха.
Основната част от въздуха (повече от 78%) е азот, 20% се състои от кислород, почти 1% е аргон, друг процент въглероден диоксид, метан, хелий, ксенон, водород, криптон. Крайне важна концентрация диоксида углерода (CO2), потому что этот вещество - как и метан - относится к парниковым газам, увеличение содержание которых вызывает разогрев атмосферы. Глобальное потепление - это серьезнейшая проблема, стоящая перед современным человечеством.
Следует отметить, что Земля является единственной планетой с таким большим содержанием кислорода в атмосфере. С одной стороны, этот газ - продукт жизнедеятельности живых организмов, а с другой, жизнь на планете Земля без кислорода была бы невозможна.
Земная атмосфера состоит из следующих слоев:
- тропосфера;
- стратосфера;
- мезосфера;
- термосфера;
- экзосфера.
Между этими слоями расположены переходные зоны с переходными свойствами.
Все растения и животные, а также население планеты обитает на дне самого нижнего слоя атмосферы - тропосфере. Она простирается до высоты 16-18 км в южных широтах. В этом слое сосредоточена бо́льшая часть воздуха и водяного пара.
Стратосфера начинается на уровне 16-20 км и продолжается до высоты 50 км. В ней летает большинство авиалайнеров, также именно в стратосфере находится уникальный озоновый слой, защищающий все живое на планете от солнечного ультрафиолета.
На высоте 50 км начинается мезосфера, она простирается до высоты 80 км.
Между 80 и 700 км расположена термосфера, в которой проходит линия Кармана - официальная граница между атмосферой и космосом. Она находится на уровне 100 км.
На высоте 700 км уже экзосфера, доходящая до высоты 1 тыс. км. Воздух здесь сильно разряжен, его молекулы постепенно утекают в космическое пространство. В этом слое вращаются метеорологические спутники.
Гидросфера - жидкая оболочка планеты
Гидросферой называют водную оболочку Земли, в которую входит Мировой океан, реки, озера и водохранилища, подземные воды, а также вода, находящаяся в замороженном состоянии в составе ледников.
Земля является единственной известной планетой с таким огромным количеством воды на поверхности. Ее общий объем составляет 1,39 млрд км3. Подавляющая часть воды (более 96%) находится в морях и океанах, которые покрывают 71% поверхности нашей планеты. Средняя глубина Мирового океана составляет 3,8 тыс. метров. Самой глубокой его точкой считается Марианская впадина - 10 994 метров.
Любопытно, но пресная вода на поверхности суши - всего лишь 0,02% от общих запасов гидросферы, поэтому ее нехватка - это одна из самых острых мировых проблем современности.
Вода осуществляет сложный круговорот из одной части гидросферы в другую. В нем принимают участие другие геооболочки нашей планеты - атмосфера, литосфера и биосфера.
Твердая оболочка планеты Земля
Недра планеты имеют сложную структуру, состоящую из твердой коры, вязкой и жидкой мантии и очень плотного ядра. Кроме того, геологи выделяют у нее нескольких слоев:
- литосферу;
- астеносферу;
- мезосферу;
- внешнее и внутреннее ядро.
Литосфера - это твердая оболочка Земли, в состав которой входит земная кора и верхняя часть мантии до астеносферы. Существует два типа литосферы: континентальная и океаническая. Последняя имеет незначительную толщину, всего 5-10 км, кора континентальная типа простирается ниже поверхности на 80-100 км.
Литосфера разделена на литосферные плиты, которые подходят друг другу, как части головоломки. Они постоянно движутся, благодаря чему и происходит дрейф континентов. Подобным процессом вызвана тектоническая активность, которая проявляется в виде извержений вулканов, землетрясений, горообразования.
Астеносфера (100-700 км) находится на самой границе мантии и литосферы. Эта оболочка пластична, что позволяет литосферным плитам "ездить" по ней. Астеносфера, как и мезосфера, образуют мантию нашей планеты. Высокие температуры и колоссальное давление мантии делает горные породы пластичными и поддерживает постоянные конвенционные потоки от ядра к коре.
К сожалению, у нас мало точных данных относительно процессов, происходящих в земных недрах. Самая глубокая из пробуренных человеком скважин едва достигает 15 км - ничтожная величина по сравнению с тысячами километрами земной окружности. По понятным причинам мы не можем отправить вглубь Земли исследовательские аппараты и технику, поэтому ученым приходится довольствоваться косвенной информацией.
В центре нашей планеты находится плотное и раскаленное ядро, состоящее из никеля, железа и других тяжелых элементов. В настоящее время ученые различают внешнее жидкое ядро и внутреннее твердое. Температура в его центре достигает 6000 °С, что немногим меньше, чем на поверхности Солнца.
Ядро выполняет еще одну важнейшую функцию - его вращение создает магнитное поле Земли, которое защищает нас от убийственной солнечной радиации. По сути, планета - это огромный двухполюсный магнит. На Марсе, например, магнитного поля нет, и солнечный ветер за миллионы лет постепенно "выбил" атмосферу этой планеты, сделав ее абсолютно бесплодной. Ученые считают, что это одна из главных причин отсутствия жизни на красной планете.
Биосфера - живая оболочка Земли
Биосфера - оболочка планеты, заселенная живыми организмами, под этим термином подразумевается глобальная экосистема нашей планеты. Это часть Земли, на которой обитают различные формы жизни, и происходит воздействие их продуктов метаболизма.
Биосферу еще называют "пленкой жизни", данное определение, как нельзя лучше, иллюстрирует распределение и масштаб биосферы. Это действительно тонкая пленочка, покрывающая стык атмосферы, гидросферы и литосферы. Несмотря на скромные размеры, значение биосферы для нашей планеты огромно: живые организмы начали преобразовывать Землю практически сразу после своего появления. Биосфера - это могучий геологический фактор.
В настоящее время на Земле насчитывается более 3 млн. видов растений, животных, микроорганизмов, грибов и водорослей. Человека также принято считать частью живой оболочки, но его хозяйственная деятельность - вернее, ее масштаб - уже давно вышла за ее рамки. Население Земли сейчас составляет около 7,5 млрд. человек.
Верхней границей биосферы считается высота 15-20 км. Выше в атмосфере организмы практически не живут: мешает низкая температура, разреженный воздух и высокий уровень ультрафиолетового излучения. В литосфере нижняя граница распространения жизни проходит примерно на глубине 5-7 км. Здесь ограничивающими факторами являются высокая температура и давление. Да и то на подобных глубинах живут немногочисленные "экстремалы", большинство форм жизни предпочитают верхний слой почвы. В гидросфере жизнь распространилась до самых мрачных глубин Мирового океана. Но подавляющая часть биомассы моря приходится на его верхние слои с большим количеством солнечного света и кислорода.
Биосфера активно участвует в круговороте веществ и энергетических потоках в природе. Энергия Солнца, попадая на Землю, частично аккумулируется растениями и другими фотосинтезирующими организмами. В дальнейшем часть ее запасается в торфе, угле и нефти, идет на выветривание горных пород, на создание пород осадочного происхождения. Живые организмы также участвуют в круговороте СО2, Н2О, О2, многих других химических элементов. Типичным примером воздействия живых организмов на неживую материю является образование почвы. В создании этого слоя принимают участие микроорганизмы, животные, растения, грибы.
Деятельность человека оказывает огромное влияние на биосферу. С каждым годом население увеличивается, что требует еще больше ресурсов и новых площадей под проживание, посевы, предприятия. Это приводит к уничтожению лесов, распахиванию степей, осушению болот. Наступление человека на природу стремительно уменьшает видовое многообразие, отходы нашей хозяйственной деятельности загрязняют воздух, почвы и воду. Такая ситуация приводит не только к разрушению экосистем, но и вызывает климатические изменения, последствия которых могут быть катастрофическими.
Наши предки считали планету живым организмом, называли "Мать-Сыра Земля", "Земля-матушка" и обожествляли ее. Согласно священным книгам, из земли было создано тело первого человека. И пускай подобные представления в высокотехнологичном XXI веке кажутся смешными и нелепыми, но человечество уже в ближайшие годы ожидают серьезные проблемы, если мы хотя бы не попытаемся думать схожим образом. В последние годы мы являемся свидетелями кардинального переворота в научных представлениях о строении, составе и жизни планеты, еще более удивительные открытия ожидают нас в будущем. Земля - это сложнейшая и высокоорганизованная система, требующая к себе бережного и рачительного отношения. Без понимания этого мы рискуем повторить печальную судьбу динозавров.
