Земля | это... Что такое Земля? (original) (raw)

Земля Earth symbol.svg
NASA Earth America 2010.jpg
Earth Eastern Hemisphere.jpg
Орбитальные характеристики
Перигелий 147 098 290 км0,98329134 а. е.[1]
Афелий 152 098 232 км1,01671388 а. е.[1]
Большая полуось (a) 149 598 261 км1.00000261 а. е.[2]
Эксцентриситет орбиты (e) 0,01671123[2][3]
Сидерический период обращения 365,256366004 дней365 дн. 6 ч. 9 мин. 10 сек.[4]
Орбитальная скорость (v) 29,783 км/c107 218 км/ч
Средняя аномалия (Mo) 357,51716°[5]
Наклонение (i) 7,155° (относительно солнечного экватора)[6]
Долгота восходящего узла (Ω) 348,73936°[5]
Аргумент перицентра (ω) 114,20783°[5]
Спутники 1 (Луна)
Физические характеристики
Полярное сжатие 0,0033528[3]
Экваториальный радиус 6378,1[3]
Полярный радиус 6356,8 км[3]
Средний радиус 6371,0 км[3]
Окружность большого круга 40 075,017 км (по экватору)[7]40 007,86 км (по меридиану)[8]
Площадь поверхности (S) 510 072 000 км²[9][10]148 940 000 км² суша (29,2 %)[9]361 132 000 км² вода (70,8 %)[9]
Объём (V) 10,8321·1011 км³[3]
Масса (m) 5,9736·1024 кг[3]
Средняя плотность (ρ) 5,5153 г/см³[3]
Ускорение свободного падения на экваторе (g) 9,780327 м/с²[3]
Первая космическая скорость (_v_1) 7,91 км/с
Вторая космическая скорость (_v_2) 11,186 км/с[3]
Период вращения (T) 0,99726968 дней[11]
Наклон оси 23,439281°
Альбедо 0,306 (Бонд)[3]0,367 (геометрическое)[3]
Температура
мин. сред. макс.
Цельсий −89,2 °C[12] 14 °C[13] 56,1 °C[14][15]
Кельвин 184 K 287,2 К 329,2 К
Атмосфера
Состав: 78,08 % Азот (N2)20,95 % Кислород (O2)0,93 % Аргон0,038 % Углекислый газОколо 1 % водяного пара (в зависимости от климата)

У этого термина существуют и другие значения, см. Земля (значения).

Земля́ — третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.

Чаще всего упоминается как Мир, Голубая планета[16][17][18], иногда Терра (от лат. Terra). Единственное известное человеку на данный момент тело Солнечной системы в частности и Вселенной вообще, населённое живыми организмами.

Научные данные указывают на то, что Земля образовалась из солнечной туманности около 4,54 миллиардов лет назад,[19][20][21][22] и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник — Луну. Жизнь появилась на Земле около 3,5 миллиардов лет назад. С тех пор биосфера Земли значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, так же как и формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия для жизни на Земле. Радиация, обусловленная самой земной корой, со времён её образования значительно снизилась благодаря постепенному распаду радионуклидов в ней. Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые движутся по поверхности со скоростями порядка сантиметров в год. Приблизительно 70,8 % поверхности планеты занимает Мировой океан[23], остальную часть поверхности занимают континенты и острова. Жидкая вода, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо из известных планет и планетоидов Солнечной системы, кроме Земли. Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, очень вязкого слоя, называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро (которое и является источником магнитного поля Земли) и внутреннее твёрдое ядро, предположительно, железное.

Земля взаимодействует (притягивается гравитационными силами) с другими объектами в космосе, включая Солнце и Луну. Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365,26 дней. Этот отрезок времени — сидерический год, который равен 365,26 солнечным суткам. Ось вращения Земли наклонена на 23,44° относительно перпендикуляра к её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год (365,24 солнечных суток). Сутки сейчас составляют примерно 24 часа[24]. Луна начала своё обращение на орбите вокруг Земли примерно 4,53 миллиарда лет назад, что стабилизировало осевой наклон планеты[источник не указан 256 дней] и является причиной приливов, которые замедляют вращение Земли и отдаляют Луну. Некоторые теории полагают, что падения астероидов приводили к существенным изменениям в окружающей среде и поверхности Земли, в частности, массовые вымирания различных видов живых существ[25].

Содержание

История Земли

Согласно современным научным представлениям, Земля и другие планеты Солнечной системы сформировались 4,54 млрд лет назад[19] из протопланетного диска пыли и газа, оставшегося после формирования Солнца. Луна сформировалась позднее, вероятно, в результате касательного столкновения[26] Земли с объектом, по размерам близким Марсу[27] и массой 10 % от земной[28] (иногда этот объект называют «Тейя»). Часть этого тела слилась с Землёй, а часть была выброшена в околоземное пространство и образовала кольцо обломков, со временем агрегировавшееся и давшее начало Луне[27].

Выделение газов из коры и вулканическая активность привели к образованию первичной атмосферы. Конденсация водяного пара, усиленная льдом, занесённым кометами, привела к образованию океанов[29]. Существует ряд гипотез возникновения жизни на Земле. Около 3,6—4,1 млрд лет назад появился «последний универсальный общий предок» (англ. last universal common ancestor)[30].

Развитие фотосинтеза позволило живым организмам использовать солнечную энергию напрямую. В результате в атмосфере стал накапливаться кислород, а в верхних слоях — формироваться озоновый слой. Симбиоз мелких клеток с более крупными привёл к развитию сложных клеток — эукариот[31]. Позже возникли многоклеточные организмы, которые продолжали приспосабливаться к окружающим условиям. Благодаря поглощению губительного ультрафиолетового излучения озоновым слоем жизнь смогла начать освоение поверхности Земли[32].

Поверхность планеты постоянно изменялась в течение сотен миллионов лет: континенты появлялись и разрушались. Они перемещались по поверхности, порой собираясь в суперконтинент. Приблизительно 750 млн лет назад самый ранний из известных суперконтинентов — Родиния — стал раскалываться на части. Позже эти части объединились в Паннотию (600—540 млн лет назад), затем в последний из суперконтинентов — Пангею, который распался 180 миллионов лет назад[33].

В 1960 году была выдвинута гипотеза Земли-снежка, утверждающая, что в период между 750 и 580 млн лет назад Земля была полностью покрыта льдом. Эта гипотеза объясняет[34] кембрийский взрыв — резкое повышение разнообразия многоклеточных форм жизни около 542 млн лет назад.

После кембрийского взрыва было пять массовых вымираний[35]. Последнее из них случилось 65 млн лет назад, когда, вероятно, падение метеорита привело к исчезновению динозавров и других крупных рептилий, но обошло многих мелких животных, таких как млекопитающие, которые тогда напоминали землероек, а также птиц. В течение последних 65 миллионов лет развилось огромное количество разнообразных видов млекопитающих, и несколько миллионов лет назад обезьяноподобные животные получили способность прямохождения[36]. Это позволило использовать орудия и способствовало общению, которое помогало добывать пищу и стимулировало необходимость в большом мозге. Развитие земледелия, а затем цивилизации, в короткие сроки позволило людям воздействовать на Землю как никакая другая форма жизни[37], влиять на природу и численность других видов.

Последний ледниковый период начался примерно 40 млн лет назад, его пик приходится на плейстоцен около 3 миллионов лет назад. На фоне продолжительных и значительных изменений средней температуры земной поверхности, что может быть связано с периодом обращения Солнечной системы вокруг центра Галактики (около 200 млн лет), имеют место и меньшие по амплитуде и длительности циклы похолодания и потепления, происходящие каждые 40—100 тысяч лет, имеющие явно автоколебательный характер, возможно, вызванный действием обратных связей от реакции всей биосферы как целого, стремящейся обеспечить стабилизацию климата Земли (см. гипотезу Геи[38], выдвинутую Джеймсом Лавлоком (англ. James Ephraim Lovelock), а также теорию биотической регуляции[39], предложенную В. Г. Горшковым).

Последний цикл оледенения в Северном полушарии закончился около 10 тысяч лет назад[40].

Строение Земли

Земля относится к планетам земной группы, и, в отличие от газовых гигантов, таких как Юпитер, имеет твёрдую поверхность. Это крупнейшая из четырёх планет земной группы в Солнечной системе, как по размеру, так и по массе. Кроме того, Земля имеет наибольшую плотность, самую сильную поверхностную гравитацию и сильнейшее магнитное поле среди этих четырёх планет[41].

Форма

Сопоставление размеров планет земной группы (слева направо): Меркурий, Венера, Земля, Марс

Форма Земли (геоид) близка к сплюснутому эллипсоиду. Расхождение геоида с аппроксимирующим его эллипсоидом достигает 100 метров[42]. Средний диаметр планеты равен примерно 12 742 км, а окружность — 40 000 км, так как метр в прошлом определялся как 1/10 000 000 расстояния от экватора до северного полюса через Париж[43] (из-за неправильного учёта полюсного сжатия Земли эталон метра 1795 года оказался короче приблизительно на 0,2 мм, отсюда неточность).

Вращение Земли создаёт экваториальную выпуклость, поэтому экваториальный диаметр на 43 км больше, чем диаметр между полюсами планеты[44]. Высшей точкой твёрдой поверхности Земли является гора Эверест (8848 м над уровнем моря), а глубочайшей — Марианская впадина (11 022 м под уровнем моря). Поэтому, по сравнению с идеальным эллипсоидом, Земля имеет допуск в пределах 0,17 % (1/584), что меньше 0,22 % — допустимого допуска для бильярдного шара[45]. Из-за выпуклости экватора самой удалённой точкой поверхности от центра Земли фактически является вершина вулкана Чимборасо в Эквадоре[46].

Химический состав

Таблица оксидов земной коры Ф. У. Кларка

Соединение Формула Процентноесодержание
Оксид кремния(II) SiO2 59,71 %
Оксид алюминия Al2O3 15,41 %
Оксид кальция CaO 4,90 %
Оксид магния MgO 4,36 %
Оксид натрия Na2O 3,55 %
Оксид железа(II) FeO 3,52 %
Оксид калия K2O 2,80 %
Оксид железа(III) Fe2O3 2,63 %
Вода H2O 1,52 %
Оксид титана(IV) TiO2 0,60 %
Оксид фосфора(V) P2O5 0,22 %
Итого 99,22 %

Масса Земли приблизительно равна 5,98·1024 кг. Общее число атомов, составляющих Землю ≈1,33·1050[47]. Она состоит в основном из железа (32,1 %), кислорода (30,1 %), кремния (15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля (1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %); на остальные элементы приходится 1,2 %. Из-за сегрегации по массе внутреннее пространство, предположительно, состоит из железа (88,8 %), небольшого количества никеля (5,8 %), серы (4,5 %)[48].

Геохимик Франк Кларк вычислил, что земная кора чуть более, чем на 47 % состоит из кислорода. Наиболее распространённые породообразующие минералы земной коры практически полностью состоят из оксидов; суммарное содержание хлора, серы и фтора в породах обычно составляет менее 1 %. Основными оксидами являются кремнезём (SiO2), глинозём (Al2O3), оксид железа (FeO), окись кальция (CaO), окись магния (MgO), оксид калия (K2O) и оксид натрия (Na2O). Кремнезём служит главным образом кислотной средой, формирует силикаты; природа всех основных вулканических пород связана с ним. Из расчётов, основанных на анализе 1 672 видов пород, Кларк сделал вывод, что 99,22 % из них содержат 11 оксидов (таблица справа). Все прочие компоненты встречаются в очень незначительном количестве[49].

Внутреннее строение

Общая структура планеты Земля

Земля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя — твёрдая.

Внутренняя теплота планеты, скорее всего, обеспечивается радиоактивным распадом калия-40, урана-238 и тория-232[50]. У всех трёх изотопов период полураспада составляет более миллиарда лет[50]. В центре планеты, температура, возможно, поднимается до 7 000 К, а давление может достигать 360 ГПа (3,6 млн. атм)[51]. Часть тепловой энергии ядра передаётся к земной коре посредством плюмов. Плюмы приводят к появлению горячих точек и траппов[52].

Литосфера

Литосфера — твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии, до астеносферы, где скорости сейсмических волн понижаются, свидетельствуя об изменении пластичности пород. В строении литосферы выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы.

Блоки литосферы — литосферные плиты — двигаются по относительно пластичной астеносфере. Изучению и описанию этих движений посвящён раздел геологии о тектонике плит.

Литосфера под океанами и континентами значительно различается. Литосфера под континентами состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев общей мощностью до 80 км. Литосфера под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами, в основном состоит из дунитов и гарцбургитов, её толщина составляет 5—10 км, а гранитный слой полностью отсутствует.

Для обозначения внешней оболочки литосферы применялся ныне устаревший термин сиаль, происходящий от названия основных элементов горных пород Si (лат. Silicium — кремний) и Al (лат. Aluminium — алюминий).

Земная кора

Земная кора — это верхняя часть твёрдой Земли. От мантии отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн — границей Мохоровичича. Есть два типа коры — континентальная и океаническая. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном до 30—50 км на континентах[53]. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Кинематику этих движений описывает тектоника плит.

Мантия Земли

Глубина км Слой Плотность г/см³
0—60 Литосфера (местами варьируется от 5 до 200 км) —
0—35 … Кора (местами варьируется от 5 до 70 км) 2,2—2,9
35—60 … Самая верхняя часть мантии 3,4—4,4
35—2890 Мантия 3,4—5,6
100—700 … Астеносфера —
2890—5100 Внешнее ядро 9,9—12,2
5100—6378 Внутреннее ядро 12,8—13,1

Мантия — это силикатная оболочка Земли, сложенная преимущественно перидотитами — породами, состоящими из силикатов магния, железа, кальция и др. Частичное плавление мантийных пород порождает базальтовые и им подобные расплавы, формирующие при подъёме к поверхности земную кору.

Мантия составляет 67 % массы Земли и около 83 % её объёма. Она простирается от границы с земной корой (на глубине 5—70 километров) до границы с ядром на глубине 2900 км. Мантия занимает огромной диапазон глубин, и с увеличением давления в веществе происходят фазовые переходы, при которых минералы приобретают всё более плотную структуру. Наиболее значительное превращение происходит на глубине 660 километров. Термодинамика этого фазового перехода такова, что мантийное вещество ниже этой границы не может проникнуть наверх, и наоборот. Выше границы 660 километров находится верхняя мантия, а ниже, соответственно, нижняя. Эти две части мантии имеют различный состав и физические свойства. Хотя сведения о составе нижней мантии ограничены, и число прямых данных весьма невелико, можно уверенно утверждать, что её состав со времён формирования Земли изменился значительно меньше, чем верхней мантии, породившей земную кору.

Теплоперенос в мантии происходит путём медленной конвекции, посредством пластической деформации минералов. Скорости движения вещества при мантийной конвекции составляют порядка нескольких сантиметров в год. Эта конвекция приводит в движение литосферные плиты (см. тектоника плит). Конвекция в верхней мантии происходит раздельно. Существуют модели, которые предполагают ещё более сложную структуру конвекции.

Ядро Земли

Ядро — центральная, наиболее глубокая часть Земли, геосфера, находящаяся под мантией и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы — 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяют переходную зону. Температура в центре ядра Земли достигает 5000°С, плотность около 12,5 т/м³, давление до 361 ГПа. Масса ядра — 1,932·1024 кг.

Тектонические платформы

Крупнейшие тектонические плиты:[54]

Название плиты Площадь 106 км² Зона покрытия
Африканская плита 61,3 Африка
Антарктическая плита 60,9 Антарктика
Австралийская плита 47,2 Австралия
Евразийская плита 67,8 Азия и Европа
Северо-Американская плита 75,9 Северная Америка и северо-восточная Сибирь
Южно-Американская плита 43,6 Южная Америка
Тихоокеанская плита 103,3 Тихий океан

Расположение основных тектонических плит

Согласно теории тектонических плит, внешняя часть Земли состоит из двух слоёв: литосферы, включающей земную кору, и затвердевшей верхней части мантии. Под литосферой располагается астеносфера, составляющая внешнюю часть мантии. Астеносфера ведёт себя как перегретая и чрезвычайно вязкая жидкость[55].

Литосфера разбита на тектонические плиты, и как бы плавает по астеносфере. Плиты представляют собой жёсткие сегменты, которые двигаются относительно друг друга. Существует три типа их взаимного перемещения: конвергенция, дивергенция и сдвиговые перемещения по трансформным разломам. На разломах между тектоническими плитами могут происходить землетрясения, вулканическая активность, горообразование, образование океанских впадин[56].

Список крупнейших тектонических плит с размерами приведён в таблице справа. Среди плит меньших размеров следует отметить индостанскую, арабскую, карибскую плиты, плиту Наска и плиту Скотия. Австралийская плита фактически слилась с Индостанской между 50 и 55 млн лет назад. Быстрее всего движутся океанские плиты; так, плита Кокос движется со скоростью 75 мм в год[57], а тихоокеанская плита — со скоростью 52—69 мм в год. Самая низкая скорость у евразийской плиты — 21 мм в год[58].

Географическая оболочка

Приповерхностные части планеты (верхняя часть литосферы, гидросфера, нижние слои атмосферы) в целом называются географической оболочкой и изучаются географией.

Рельеф Земли очень разнообразен. Около 70,8 %[59] поверхности планеты покрыто водой (в том числе континентальные шельфы). Подводная поверхность гористая, включает систему срединно-океанических хребтов, а также подводные вулканы[44], океанические желоба, подводные каньоны, океанические плато и абиссальные равнины. Оставшиеся 29,2 %, непокрытые водой, включают горы, пустыни, равнины, плоскогорья и др.

В течение геологических периодов поверхность планеты постоянно изменяется из-за тектонических процессов и эрозии. Рельеф тектонических плит формируется под воздействием выветривания, которое является следствием осадков, колебаний температур, химических воздействий. Изменяют земную поверхность и ледники, береговая эрозия, образование коралловых рифов, столкновения с крупными метеоритами[60].

При перемещении континентальных плит по планете океаническое дно погружается под их надвигающиеся края. В то же время вещество мантии, поднимающееся из глубин, создаёт дивергентную границу на срединно-океанических хребтах. Совместно эти два процесса приводят к постоянному обновлению материала океанической плиты. Возраст большей части океанского дна меньше 100 млн лет. Древнейшая океаническая кора расположена в западной части Тихого океана, а её возраст составляет примерно 200 млн лет. Для сравнения, возраст старейших ископаемых, найденных на суше, достигает около 3 млрд лет[61][62].

Континентальные плиты состоят из материала с низкой плотностью, такого как вулканические гранит и андезит. Менее распространён базальт — плотная вулканическая порода, являющаяся основной составляющей океанического дна[63]. Примерно 75 % поверхности материков покрыто осадочными породами, хотя эти породы составляют примерно 5 % земной коры[64]. Третьими по распространённости на Земле породами являются метаморфические горные породы, сформировавшиеся в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород под действием высокого давления, высокой температуры или того и другого одновременно. Самые распространённые силикаты на поверхности Земли — это кварц, полевой шпат, амфибол, слюда, пироксен и оливин[65]; карбонаты — кальцит (в известняке), арагонит и доломит[66].

Педосфера — самый верхний слой литосферы — включает почву. Она находится на границе между литосферой, атмосферой, гидросферой. На сегодня общая площадь культивируемых земель составляет 13,31 % поверхности суши, из которых лишь 4,71 % постоянно заняты сельскохозяйственными культурами[10]. Примерно 40 % земной суши сегодня используется для пахотных угодий и пастбищ, это примерно 1,3·107 км² пахотных земель и 3,4·107 км² пастбищ[67].

Гидросфера

Гидросфера — совокупность всех водных запасов Земли. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше — в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара.

Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, слагая криосферу.

Атмосфера

Атмосфера — газовая оболочка, окружающая планету Земля. Совокупность разделов физики и химии, изучающих атмосферу, принято называть физикой атмосферы. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли. Изучением погоды занимается метеорология, а длительными вариациями климата — климатология.

Биосфера

Биосфера — это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосферы), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности.

Просмотр этого шаблона Оболочки Земли
Внешние Атмосфера • Биосфера • Гидросфера Earth layers model.png
Внутренние 1) Кора (Континентальная кора · Океаническая кора): Осадочный слой • Верхняя кора • Граница Конрада • Нижняя кора • Литосфера (Литосферные плиты) • Поверхность Мохоровичича 2) Мантия: Верхняя мантия (Астеносфера) • Сейсмический раздел 660 км • Нижняя мантия • Граница Гутенберга 3) Ядро: Внешнее ядро • Внутреннее ядро

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли в первом приближении представляет собой диполь, полюса которого расположены рядом с географическими полюсами планеты. Поле формирует магнитосферу, которая отклоняет частицы солнечного ветра. Они накапливаются в радиационных поясах — двух концентрических областях в форме тора вокруг Земли. Около магнитных полюсов эти частицы могут «высыпаться» в атмосферу и приводить к появлению полярных сияний.

Орбита и вращение Земли

Земле требуется в среднем 23 часа 56 минут и 4,091 секунд (звёздные сутки), чтобы совершить один оборот вокруг своей оси[68]. Скорость вращения планеты с запада на восток составляет примерно 15 градусов в час (1 градус в 4 минуты, 15' в минуту). Это эквивалентно угловому диаметру Солнца или Луны каждые две минуты (видимые размеры Солнца и Луны примерно одинаковы).

Вращение Земли нестабильно: скорость её вращения относительно небесной сферы меняется (в апреле и ноябре продолжительность суток отличается от эталонных на 0,001 с), ось вращения прецессирует (на 20,1" в год) и колеблется (удаление мгновенного полюса от среднего не превышает 15')[69]. В большом масштабе времени — замедляется. Продолжительность одного оборота Земли увеличивалась за последние 2000 лет в среднем на 0,0023 секунды в столетие (по наблюдениям за последние 250 лет это увеличение меньше — около 0,0014 секунды за 100 лет)[70].

Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите на расстоянии около 150 млн км со средней скоростью 29,765 км/сек. Скорость колеблется от 30,27 км/сек (в перигелии) до 29,27 км/сек (в афелии)[71]. Двигаясь по орбите, Земля совершает полный оборот за 365,2564 средних солнечных суток (один звёздный год). С Земли перемещение Солнца относительно звёзд составляет около 1° в день в восточном направлении. Скорость движения Земли по орбите непостоянна: в июле (при прохождении афелия) она минимальна и составляет около 60 угловых минут в сутки, а при прохождении перигелия в январе максимальна, около 62 минут в сутки. Солнце и вся солнечная система обращается вокруг центра галактики Млечного Пути по почти круговой орбите со скоростью около 220 км/c. В свою очередь, Солнечная система в составе Млечного Пути движется со скоростью примерно 20 км/с по направлению к точке (апексу), находящейся на границе созвездий Лиры и Геркулеса, ускоряясь по мере расширения Вселенной. Увлекаемая движением Солнца, Земля описывает в пространстве винтовую линию.

Снимок Земли, сделанный космическим аппаратом Юнона с расстояния в 9,66 миллионов километров (0.06457 а.е.) от Земли. 26 августа 2011

Земля с Марса

Луна обращается вместе с Землёй вокруг общего центра масс каждые 27,32 суток относительно звёзд. Промежуток времени между двумя одинаковыми фазами луны (синодический месяц) составляет 29,53059 дня. Если смотреть с северного полюса мира, Луна движется вокруг Земли против часовой стрелки. В эту же сторону происходит и обращение всех планет вокруг Солнца, и вращение Солнца, Земли и Луны вокруг своей оси. Ось вращения Земли отклонена от перпендикуляра к плоскости её орбиты на 23,5 градуса (направление и угол наклона оси Земли изменяется из-за прецессии, а видимое возвышение Солнца зависит от времени года); орбита Луны наклонена на 5 градусов относительно орбиты Земли (без этого отклонения в каждом месяце происходило бы одно солнечное и одно лунное затмение)[72].

Из-за наклона оси Земли высота Солнца над горизонтом в течение года изменяется. Для наблюдателя в северных широтах летом, когда Cеверный полюс наклонён к Солнцу, светлое время суток длится дольше и Солнце в небе находится выше. Это приводит к более высоким средним температурам воздуха. Когда Северный полюс отклоняется в противоположную от Солнца сторону, всё становится наоборот и климат делается холоднее. За Северным полярным кругом в это время бывает полярная ночь, которая на широте Северного полярного круга длится почти двое суток (солнце не восходит в день зимнего солнцестояния), достигая на Северном полюсе полугода.

Эти изменения климата (обусловленные наклоном земной оси) приводят к смене времён года. Четыре сезона определяются солнцестояниями — моментами, когда земная ось максимально наклонена по направлению к Солнцу либо от Солнца, — и равноденствиями. Зимнее солнцестояние происходит около 21 декабря, летнее — примерно 21 июня, весеннее равноденствие — приблизительно 20 марта, а осеннее — 23 сентября. Когда Северный полюс наклонён к Солнцу, южный, соответственно, наклонён от него. Таким образом, когда в северном полушарии лето, в южном — зима, и наоборот (хотя месяцы называются одинаково, то есть, например, февраль в северном полушарии — последний (и самый холодный) месяц зимы, а в южном — последний (и самый тёплый) месяц лета).

Угол наклона земной оси относительно постоянен в течение длительного времени. Однако он претерпевает незначительные смещения (известные как нутация) с периодичностью 18,6 лет. Также существуют долгопериодические колебания (около 41 000 лет), известные как циклы Миланковича. Ориентация оси Земли со временем тоже изменяется, длительность периода прецессии составляет 25 000 лет; эта прецессия является причиной различия звёздного года и тропического года. Оба эти движения вызваны меняющимся притяжением, действующим со стороны Солнца и Луны на экваториальную выпуклость Земли. Полюсы Земли перемещаются относительно её поверхности на несколько метров. Такое движение полюсов имеет разнообразные циклические составляющие, которые вместе называются квазипериодическим движением. В дополнение к годичным компонентам этого движения существует 14-месячный цикл, именуемый чандлеровским движением полюсов Земли. Скорость вращения Земли также не постоянна, что отражается в изменении продолжительности суток[73].

В настоящее время Земля проходит перигелий около 3 января, а афелий — примерно 4 июля. Количество солнечной энергии, достигающей Земли в перигелии, на 6,9 % больше, чем в афелии, поскольку расстояние от Земли до Солнца в афелии больше на 3,4 %. Это объясняется законом обратных квадратов. Так как южное полушарие наклонено в сторону Солнца примерно в то же время, когда Земля находится ближе всего к Солнцу, то в течение года оно получает немного больше солнечной энергии, чем северное. Однако этот эффект значительно менее значим, чем изменение полной энергии, обусловленное наклоном земной оси, и, кроме того, бо́льшая часть избыточной энергии поглощается бо́льшим количеством воды южного полушария[74].

Для Земли радиус сферы Хилла (сфера влияния земной гравитации) равен примерно 1,5 млн км[75][76]. Это максимальное расстояние, на котором влияние гравитации Земли больше, чем влияние гравитаций других планет и Солнца.

Первое в истории изображение целой Земли (реставрация). Выполнено с помощью орбитальной станции Lunar Orbiter V 8 августа 1967 года.

Наблюдение

Впервые Земля была сфотографирована из космоса в 1959 году аппаратом Эксплорер-6[77]. Первым человеком, увидевшим Землю из космоса, стал в 1961 году Юрий Гагарин. Экипаж Аполлона-8 в 1968 году первым наблюдал восход Земли с лунной орбиты. В 1972 году экипаж Аполлона-17 сделал знаменитый снимок Земли — «The Blue Marble».

Из открытого космоса и с «внешних» планет (расположенных за орбитой Земли) можно наблюдать прохождение Земли через фазы, подобные лунным, так же, как земной наблюдатель может видеть фазы Венеры (открытые Галилео Галилеем).

Луна

Основная статья: Луна

Вид Земли с орбиты Луны

Луна — относительно большой планетоподобный спутник с диаметром, равным четверти земного. Это самый большой, по отношению к размерам своей планеты, спутник Солнечной системы. По названию земной Луны, естественные спутники других планет также называют «лунами».

Гравитационное притяжение между Землёй и Луной является причиной земных приливов и отливов. Аналогичный эффект на Луне проявляется в том, что она постоянно обращена к Земле одной и той же стороной (период оборота Луны вокруг своей оси равен периоду её оборота вокруг Земли; см. также приливное ускорение Луны). Это называется приливной синхронизацией. Во время обращения Луны вокруг Земли Солнце освещает различные участки поверхности спутника, что проявляется в явлении лунных фаз: тёмная часть поверхности отделяется от светлой терминатором.

Из-за приливной синхронизации Луна удаляется от Земли примерно на 38 мм в год. Через миллионы лет это крошечное изменение, а также увеличение земного дня на 23 мкс в год, приведут к значительным изменениям[78]. Так, например, в девоне (примерно 410 млн лет назад) в году было 400 дней, а сутки длились 21,8 часа[79].

Луна может существенно повлиять на развитие жизни путём изменения климата на планете. Палеонтологические находки и компьютерные модели показывают, что наклон земной оси стабилизируется приливной синхронизацией Земли с Луной[80]. Если бы ось вращения Земли приблизилась к плоскости эклиптики, то в результате климат на планете стал бы чрезвычайно суровым. Один из полюсов был бы направлен прямо на Солнце, а другой — в противоположную сторону, и по мере обращения Земли вокруг Солнца они менялись бы местами. Полюсы были бы направлены прямо на Солнце летом и зимой. Планетологи, изучавшие такую ситуацию, утверждают, что, в таком случае на Земле вымерли бы все крупные животные и высшие растения[81].

Видимый с Земли угловой размер Луны очень близок к видимому размеру Солнца. Угловые размеры (и телесный угол) этих двух небесных тел схожи, потому что хоть диаметр Солнца и больше лунного в 400 раз, оно находится в 400 раз дальше от Земли. Благодаря этому обстоятельству и наличию значительного эксцентриситета орбиты Луны, на Земле могут наблюдаться как полные, так и кольцеобразные затмения.

Воспроизведение в масштабе относительных размеров Земли, Луны и расстояния между ними.

Наиболее распространённая гипотеза происхождения Луны, гипотеза гигантского столкновения, утверждает, что Луна образовалась в результате столкновения протопланеты Теи (размером примерно с Марс) с прото-Землёй. Это, среди прочего, объясняет причины сходства и различия состава лунного грунта и земного[82].

В настоящее время у Земли нет других естественных спутников, кроме Луны, однако есть по крайней мере два естественных соорбитальных спутника — это астероиды 3753 Круитни, 2002 AA29[83][84] и множество искусственных.

Потенциально опасные объекты

Падение на Землю крупных (диаметром в несколько тысяч км) астероидов представляет опасность её разрушения, однако все наблюдаемые в современную эпоху подобные тела для этого слишком малы и их падение опасно только для биосферы. Согласно распространённым гипотезам это могло послужить причиной нескольких массовых вымираний. Астероиды с перигелийными расстояниями, меньшими или равными 1,3 астрономических единицы, которые могут в обозримом будущем приблизиться к Земле на расстояние, меньшее или равное 0,05 а. е., считаются потенциально опасными объектами. Всего зарегистрировано около 6200 объектов, которые проходят на расстоянии до 1,3 астрономических единиц от Земли. Опасность их падения на планету расценивается как пренебрежимо малая. По современным оценкам, столкновения с подобными телами (по самым пессимистическим прогнозам) вряд ли происходят чаще, чем раз в сто тысяч лет.

Географические сведения

Физическая карта Земли

Площадь

Длина береговой линии: 286 800 км[85]

Использование суши

Данные на 1993 год

Поливные земли: 2 481 250 км² (на 1993 год)

Антропогеография

На Земле проживает более 7 млрд человек (оценка на 2012 год)[86]. Согласно прогнозам, население Земли достигнет 7,3 миллиардов в 2013 году и 9,2 млрд в 2050 году (согласно оценкам ООН в 2009 году)[87]. Ожидается, что основная доля роста населения придётся на развивающиеся страны. Средняя плотность населения на суше около 40 чел./км2, в различных частях Земли сильно различается.

На 30 июля 2010 года за пределами Земли побывали 487 человек, из них 12 были на Луне[88][89][90].

Административное состояние Земли

Земля, снятая с расстояния 30 000 км

На Земле нет правительства планетарного масштаба. Организация Объединённых Наций (ООН), учреждённая 24 октября 1945 года, включает почти все страны мира. ООН предоставляет трибуну для международных дискуссий, но не обладает ни достаточными полномочиями для принятия обязующих решений, ни необходимыми ресурсами для обеспечения их исполнения, поскольку действующее международное право при разрешении большинства коллизий исходит из верхове́нства собственных правовых систем государств, признанных мировым сообществом, нормы которых распространяются на находящихся под их юрисдикцией людей — «население», участки поверхности Земли в их границах — «территория», на прилегающие к ним части атмосферы — «воздушное пространство», Океана — «территориальные воды» и земной коры — «недра». Приоритет на́днационального права над внутригосударственным вступает в силу только тогда, когда правительства сами идут на сознательное ограничение суверенитета своих стран в пользу интересов, признанных общими, и устанавливают такой порядок своим внутренним законодательством. Так, например, строится правовая система Европейского союза.

На Земле насчитывают около 300 административных образований, декларирующих свой государственный статус, включая явно зависимые территории и самопровозглашённые государства, непризнанные большинством других стран. Международным правом не решён вопрос о согласовании зафиксированных в большинстве межгосударственных соглашений принципов «нерушимости границ» и «территориальной целостности» государств, с никем официально не оспариваемым правом народов на самоопределение. На протяжении всей истории земной цивилизации династические конфликты, территориальные претензии, пограничные споры и сепаратистские тенденции чаще всего разрешались интервенциями и гражданскими войнами, в исключительных случаях — в результате переговоров между правительствами, и ещё реже — волей большинства населения, выраженной на референдуме.

С возникновением более 5 тысяч лет назад первых городов-государств, наиболее успешные из них, используя своё военное и экономическое превосходство, подчиняли себе прилегающие территории, распространяли свою культуру и становились империями, объединявшими под унифицированным и централизованным управлением обширные пространства и многие народы. Самыми значительными из таких образований были Шумер (IV—III тысячелетия до н. э.), Древневавилонское царство (III—II тысячелетия до н. э.), Египет (III—II тысячелетия до н. э.) и Ассирия (XIV—VII века до н. э.). Их сменили Нововавилонское царство (VII—VI века до н. э.) и Персидская империя (VI—IV века до н. э.). Позже в Средиземноморье возвышались и приходили в упадок, сохраняя между собой культурную и политическую преемственность, античные государства: Древняя Греция в период эллинизма (III—II века до н. э.), Римская империя (III век до н. э. — 476 год н. э.) и Византийская империя (330—1453 год).

Цивилизации древней Индии и древнего Китая, образовавшиеся одновременно с древними ближневосточными империями, долго опережали в культурном развитии остальные регионы Земли, но из-за самоизоляции они тогда не оказали заметного влияния на ход мировой истории. Напротив того, античные империи Средиземноморья, сохранив и дополнив знания и технологии древнего Ближнего Востока, заложили фундамент современной глобальной цивилизации. Достижения и завоевания древних греков, римлян и византийцев до сих пор определяют такие важные для землян региональные особенности, как распространение языков и религий и даже многие современные государственные границы в Старом Свете.

Гибель античных империй, последовавшая в результате внутренних этнических и религиозных конфликтов и нашествий извне варваров (готов, гуннов, аланов, вандалов и пр.), вызвала упадок искусства, науки и техники на период, названый «Тёмными веками» (VI—VIII вв н. э.) и привела к образованию на территориях, ранее последовательно контролировавшихся Грецией, Римом и Византией, новых европейских государств — к северу от Средиземноморского бассейна и Арабского Халифата (с 632 г по 1258 г.) — к югу. Экспансия франкского государства в VIII веке заложила основы империи Карла Великого и его потомков (800 г — начало X в.) и наследовавшей ей Священной Римской империи германской нации (формально существовавшей с 962 г по 1806 г.). Завоёванные турками в XIII—XV вв. бывшие владения Византии и Халифата вошли в состав Османской империи (существовавшей с 1299 г и до 1922 г.). Сравнительно недолго (1206—1368 гг.), на большей части территории Евразии господствовала Монгольская империя. Важную роль в эпоху Возрождения сыграли итальянские торговые республики (Венеция, Генуя, Флоренция), проводившие активную колонизаторскую политику. После Реконкисты — с 1492 года — Испанская империя положила начало распространению христианства и европейской культуры на весь остальной мир, успев до поражения от англо-голландского флота в 1588 году подчинить обширные территории в Африке, Океании, Юго-Восточной Азии и Америке, уничтожив там самобытные доколумбовые цивилизации: империи инков (XI—XVI вв), ацтеков (XIII—XVI вв) и остатки культуры Майя (IX в. до н. э. — XI в. н. э.). На европейском континенте, начиная с эпохи абсолютизма и до Великой Французской Революции, в культурном и государственном строительстве лидировала Франция. После поражения императора Наполеона в 1815 году и до начала XX века соперничали между собой и безуспешно претендовали на бо́льшую роль в мировой политике европейские континентальные державы — Российская (1721—1917 гг.), Австрийская (1804—1867-1918 гг.) и Германская (1871—1918 гг.) империи, а на Дальнем Востоке — Японская империя (1867—1945 гг.) Но только Британской империи (1707—1949 гг.) удавалось с XVIII века и вплоть до начала Первой мировой войны доминировать на всей Земле как наиболее могущественной торгово-промышленной, военно-морской и колониальной державе.

Итогом мировых войн XX века стал катастрофически быстрый распад многотысячелетней имперско-колониальной модели человеческой цивилизации и образование на месте бывших метрополий и колоний сотен новых государств, большинство из которых были слишком слабыми в экономическом и в военном отношении, чтобы обладать подлинным суверенитетом, что привело к образованию множества нестабильных экономических союзов и «добровольно-принудительных» военно-политических блоков, из которых наибольшим влиянием на мировой арене обладали антагонистичные между собой организации Варшавского договора, существовавшего в 1955—1991 годах и Североатлантического договора, заключённого в 1949 году и действующего поныне.

Роль в культуре

Фотография Земли с космического корабля Аполлон-17

Название «Земля» образовалось от общеславянского древнего корня «зем-», который означал «_низ_», «_пол_», «_земля_»[91].

В английском языке Земля — Earth. Это название возникло от англо-саксонского слова VIII века erda, которое обозначало землю или грунт. В древнеанглийском языке это слово преобразовалось в eorthe, а затем в среднеанглийском языке — в erthe[92]. Как имя планеты Earth впервые было использовано около 1400 года[93]. Это единственное название планеты, которое не было взято из греко-римской мифологии.

Стандартный астрономический знак Земли — крест, очерченный окружностью. Этот символ использовался в различных культурах для разных целей. Другая версия символа — крест на вершине круга (♁), стилизованная держава; использовался в качестве раннего астрономического символа планеты Земля[94].

Во многих культурах Земля обожествляется. Она ассоциируется с богиней, богиней-матерью, называется Мать Земля, нередко изображается как богиня плодородия.

У ацтеков Земля называлась Тонанцин — «наша мать». У китайцев — это богиня Хоу-Ту (后土)[95], похожая на греческую богиню Земли — Гею. В скандинавской мифологии богиня Земли Ёрд была матерью Тора и дочерью Аннара. В древнеегипетской мифологии, в отличие от многих других культур, Земля отождествляется с мужчиной — бог Геб, а небо с женщиной — богиня Нут.

Во многих религиях существуют мифы о возникновении мира, повествующие о сотворении Земли одним или несколькими божествами.

Во множестве античных культур Земля считалась плоской, так, в культуре Месопотамии, мир представлялся в виде плоского диска, плавающего по поверхности океана. Предположения о сферической форме Земли были сделаны древнегреческими философами; такой точки зрения придерживался Пифагор. В Средневековье большинство европейцев считало, что Земля имеет форму шара, что было засвидетельствовано таким мыслителем как Фома Аквинский[96]. До появления космических полётов суждения о шарообразной форме Земли были основаны на наблюдении вторичных признаков и на аналогичной форме других планет[97].

Технический прогресс второй половины XX века изменил общее восприятие Земли. До начала космических полётов Земля часто изображалась как зелёный мир. Фантаст Фрэнк Пауль, возможно, первым изобразил безоблачную голубую планету (с чётко выделенной сушей) на обороте июльского выпуска журнала Amazing Stories в 1940 году[98].

В 1972 году экипажем Аполлона-17 была сделана знаменитая фотография Земли, получившая название «Blue Marble» (Голубой Мрамор). Снимок Земли, сделанный в 1990 году Вояджером-1 с огромного от неё расстояния, побудил Карла Сагана сравнить планету с бледной голубой точкой (Pale Blue Dot)[99]. Также Земля сравнивалась с большим космическим кораблём с системой жизнеобеспечения, которую необходимо поддерживать[100]. Биосфера Земли иногда описывалась как один большой организм[101].

В последние два века растущее движение в защиту окружающей среды проявляет обеспокоенность растущим влиянием деятельности человечества на природу Земли. Ключевыми задачами этого социально-политического движения являются защита природных ресурсов, ликвидация загрязнения. Защитники природы выступают за экологически рациональное использование ресурсов планеты и управление окружающей средой. Этого, по их мнению, можно добиться путём внесения изменений в государственную политику и изменением индивидуального отношения каждого человека. Особенно это касается крупномасштабного использования невозобновляемых ресурсов. Необходимость учёта влияния производства на окружающую среду налагает дополнительные затраты, что приводит к возникновению конфликта между коммерческими интересами и идеями природоохранных движений[102].

Будущее

Будущее планеты тесно связано с будущим Солнца. В результате накопления в ядре Солнца «отработанного» гелия светимость звезды начнёт медленно возрастать. Она увеличится на 10 % в течение следующих 1,1 млрд лет и ещё на 40 % в течение следующих 3,5 млрд лет[103]. Согласно некоторым климатическим моделям, увеличение количества солнечного излучения, падающего на поверхность Земли, приведёт к катастрофическим последствиям, включая возможность полного испарения всех океанов[104].

Повышение температуры поверхности Земли ускорит неорганическую циркуляцию CO2, уменьшив его концентрацию до смертельного для растений уровня (10 ppm для C4-фотосинтеза) за 500—900 млн лет[105]. Исчезновение растительности приведёт к снижению содержания кислорода в атмосфере и жизнь на Земле станет невозможной за несколько миллионов лет[106]. Ещё через миллиард лет вода с поверхности планеты исчезнет полностью, а средние температуры поверхности достигнут 70° С[107][106]. Но даже если бы Солнце было вечно и неизменно, то продолжающееся внутреннее охлаждение Земли могло бы привести к потере большей части атмосферы и океанов (из-за понижения вулканической активности)[108]. Через 5 миллиардов лет Солнце превратится в красного гиганта. Модель показывает, что Солнце увеличится в диаметре на величину, равную примерно 99 % нынешнего радиуса орбиты Земли (1 а. е.). Однако к тому времени орбита Земли может увеличиться до 1,7 а. е., поскольку ослабнет притяжение Солнца из-за уменьшения его массы. И хотя Земля сможет избежать поглощения внешними оболочками Солнца, большая часть живых организмов, а, возможно, и все, исчезнут в результате катастрофической близости к звезде[103]. В дальнейшем Солнце сбросит оболочки и станет белым карликом. Если Земля сумеет пережить сброс оболочек, то ей останется существовать ещё многие миллиарды (и даже триллионы) лет, до тех пор пока будет существовать Вселенная, однако условий для повторного возникновения жизни (по крайней мере, в её нынешнем виде) на Земле не будет[109].

См. также

Литература

Примечания

Ссылки

П: Портал «География»
wikt: Земля в Викисловаре?
commons: Земля на Викискладе?
n: Земля в Викиновостях?
Просмотр этого шаблона ✰ Солнечная система
Solar System Template Final.png
Звезда Солнце
Планеты и карликовые планеты Меркурий • Венера • Земля • Марс • Церера • Юпитер • Сатурн • Уран • Нептун • Плутон • Хаумеа • Макемаке • Эрида Претенденты: Седна • Орк • Квавар • 2007 OR10
Крупные спутники планет Луна • Каллисто • Ганимед • Европа • Ио • Титан • Энцелад • Мимас • Япет • Тефия • Диона • Рея • Оберон • Титания • Ариэль • Умбриэль • Миранда • Тритон • Протей • Харон
Спутники / кольца Земли • Марса • Юпитера / ∅ • Сатурна / ∅ • Урана / ∅ • Нептуна / ∅ • Плутона • Хаумеа • Эриды
Малые тела Метеороиды • астероиды / их спутники (околоземные · основного пояса · троянские · кентавры) • транснептуновые (пояс Койпера (плутино · кьюбивано) · рассеянный диск) • дамоклоиды • кометы (облако Оорта)
Астрономические объекты • Portal Портал:Астрономия • Portal Проект:Астероиды
Просмотр этого шаблона Местоположение Земли в космическом пространстве
Земля → Солнечная система → Местное межзвёздное облако → Местный пузырь → Рукав Ориона → Млечный Путь → Местная группа → Местное сверхскопление галактик → Наблюдаемая Вселенная → Вселенная →? Мультивселенная
Знак «→» означает «входит в состав» или «является частью»
Просмотр этого шаблона Земля
История Земли Возраст Земли • Геологическая история Земли • Геохронологическая шкала • История жизни на Земле • Оледенение Земли • Парадокс слабого молодого Солнца • Теория гигантского столкновения • Хронология эволюции The Earth seen from Apollo 17.jpg
Географияи геология Австралия • Азия • Антарктида • Африка • Европа • Северная Америка • Южная Америка • ✰Атлантический океан • ✰Индийский океан • ✰ Северный Ледовитый океан • ✰ Тихий океан • Южный океан • Атмосфера • Гидросфера • Дрейф континентов • Земная кора • Континент • Кора • Мантия • Океан • Структура Земли • Суперконтинент • Тектоника плит • Фигура Земли • Ядро
Окружающая среда Биом • Биоразнообразие • Биосфера • Дикая местность (англ.) • Климат • Природа • Природная зона • Сохранение биоразнообразия (англ.) • Экологическая ниша • Экология • ✰ Экосистема
См. также Будущее Земли • ✯ Гипотетические естественные спутники Земли • День Земли • Мир • Стихийное бедствие • Суточное вращение Земли • Кольца Земли