Земля

Земля [Earth] – третья по порядку от Солнца планета Солнечной системы, отличающаяся от др. планет зем. гр. рядом особенностей. К ним относятся, в первую очередь, присутствие жидкой воды, покрывающей около 71% ее поверх., наличие азотно-кислородной атмосферы и высокая эндогенная активность. З. – единственная планета Солнечной системы, где существует жизнь. Сред. ее расстояние от Солнца 149,3 млн км, сред. скорость движения по орбите 29,765 км/с, период обращения по орбите 365,24 сред. солнечных сут. Наклон зем. оси к плоскости эклиптики 66°33′22″, период вращения вокруг оси 23 ч 56 мин 4,1 с. Вращение вокруг оси вызывает смену дня и ночи, наклон оси и обращение вокруг Солнца – смену времен года. Вследствие возмущающего действия со стороны планет угол наклона оси вращения З. к плоскости эклиптики увеличивается на 46,8″ за столетие. Направление оси вращения З. меняется, она описывает в пространстве конус за 26 тыс. лет (прецессия), а также совершает более мелкие колебания (нутации). У планеты З. имеется спутник – Луна, обращающийся вокруг нее на сред. расстоянии 384 400 км. Скорость вращения З. вокруг оси очень медленно уменьшается, т. е. сутки увеличиваются примерно на 1 с за 100 тыс. лет. Этот феномен обусловлен воздействием лунных приливов. Фигура З. – геоид: из-за вращения фигура З. близка к эллипсоиду, она сплющена у полюсов и растянута в экваториальной зоне. Сред. радиус 6371,032 км (для приближенных вычислений используется радиус шарообразной модели З., принимаемый 6371 км), экваториальный – 6378,160 км, полярный – 6356,777 км (сжатие Земли равно 1:298,25). Площадь поверх. 510,2 млн км2, объем 1,083 · 1012 км3, сред. плотность 5,515 г/см3, масса 5,974 · 1024кг. Ускорение свободного падения на экваторе 9,7805 м/с2. Отклонение потенциала внеш. гравитационного поля З. от ньютоновского потенциала мало (∼ 1/300). Первый поправочный член к ньютоновскому потенциалу связан с величиной сжатия геоида и равен 1,08270 · 10-3; отклонение геоида от эллипсоида описывается последующими поправочными членами, величины которых на три порядка меньше первого члена. Они содержат информацию о флуктуациях плотности в недрах З., об отклонении З. от состояния гидростатического равновесия, различии моментов инерции Земли относительно ее гл. осей. Безразмерный сред. момент инерции З. ~ 0,33. За счет роста плотности с глубиной под действием давления, из-за роста с глубиной концентрации тяжелых компонентов в-ва З., а также из-за уплотнения в-ва в недрах при происходящих там фазовых переходах имеет место концентрация массы к центру планеты. З. обладает магнитным полем (см. Магнитосфера Земли). Магнитные полюсы З. не совпадают с ее географич. полюсами; дипольный магнитный момент З., равный 8 · 1025 ед. СГС, образует с осью вращения З. угол 11,5°. Основное магнитное поле испытывает медленные вековые вариации. С интервалом от сотен тыс. лет до нескольких десятков млн лет происходит смена полярности (инверсии) магнитного поля З. Само существование у З. этого поля объясняется эффектом гидромагнитного динамо в ее жидком металлич. ядре. Согласно сейсмич. и др. данным, недра З. отклоняются от однородного распределения свойств, что проявляется в расслоении Земли на разные по составу и физич. характеристикам оболочки – земную кору, мантию Земли и ядро Земли. Латеральные неоднородности З. проявляются в изменении состава и физич. характеристик разл. ее частей на разных глубинах, а также вблизи поверх. Геофизич. данные указывают на такие крупные неоднородности, как тихоокеанская, которая хотя и меняется в очертаниях, но прослеживается вплоть до зем. ядра. Важнейшими границами оболочек З. являются границы: между зем. корой и верхней мантией (граница Мохоровичича), между верх. мантией и нижней мантией, а также граница между последней и ядром, которая была открыта в 1914 г. Б. Гутенбергом. Это – наиболее резкая граница раздела в недрах З. – на ней скорость продольных волн скачком падает от 13,6 км/с в мантии до 8,1 в ядре, а скорость поперечных волн уменьшается от 7,3 км/с до нуля. Выделяется также граница между внешним ядром и внутренним ядром. Непропускание внеш. ядром З. поперечных волн означает, что модуль сдвига ядра равен нулю, т. е. внеш. ядро З. – жидкое (см. Модель Земли). Известна, кроме того, устойчивая граница на глуб. около 400 км (граница Голицына). Современные модели З. выделяют литосферу – твердую оболочку, включающую в себя кору и верх. зону мантии до глуб. ~ 200 км на континентах и ~ 100 км в океанах. Литосфера состоит примерно из ряда очень крупных блоков, называемых большими и малыми плитами, по границам которых расположено подавляющее число очагов землетрясений. Основные типы зем. коры – океанический (толщина с учетом слоя воды. 10 км) и континентальный (толщина до нескольких десятков км в горн. р-нах); в зонах перехода от материка к океану кора промежуточного типа. Эффективная толщина коры принимается равной 35 км. Под жесткой литосферой расположен слой повышенной текучести – астеносфера. Астеносфера фрагментарно проявляется как слой пониженных скоростей сейсмич. волн, т. к. в ней температуры мантийного в-ва наиболее близко подходят к температурам плавления. Процессы, протекающие в астеносфере, определяют геологич. строение и эволюцию зем. коры. Оболочечная структура З. (см. Геосферы) является следствием дифференциации в-ва З. под действием гравитационного поля в условиях разогрева недр. Представления об общ. составе З. и отдельных ее оболочек в значительной мере зависят от принимаемой модели образования З. и учета вклада в этот процесс в-ва разл. каменных и железных метеоритов и др. составляющих протопланетного облака. Валовый химич. состав З. (по массе) выглядит следующим образом (Allegre C.J. et al., 1995), %: O – 32,436; Si – 17,221; Al – 1,507; Mg – 15,866; Fe – 28,176; Ca – 1,607; K – 0,0192; S – 0,701; Na – 0,249; Ti – 0,071; Ni – 1,6147. В меньшем кол-ве в ее состав входят многие др. химич. элементы, в т. ч. U, Th и K, выделяющие теплоту за счет радиоактивного распада. От поверх. З. к центру возрастают давление, плотность и температура: давление в центре З. ~ 3,6⋅1011 Н/м2, плотность около 12,5⋅103 кг/м3, температура ~ 5000 °C. Сред. плотность З. – 5,5153 г/ см3. Поверх. З. в сред. излучает (6,3–7,5)⋅ 10-2 Вт/м2(преимущественно в ИК-диапазоне). По некоторым представлениям, теплота из недр З. выносится не только посредством теплопроводности, но и конвекцией в-ва в недрах. В результате дифференциации в-ва в недрах З. и его дегазации возникли также гидросфера и атмосфера. Их взаимодействие с поверх. твердой коры, подвергающейся постоянным преобразованиям под влиянием эндогенных процессов, создает сложный расчлененный рельеф. Сред. высота материков над уровнем океана составляет 875 м, наибол. высота 8848 м (гора Джомолунгма), сред. глуб. океана около 3800 м, наибол. – 11 022 м (Марианский желоб). Распределение по широте и долготе над ур. м. солнечной энергии, поступающей на З., вызывает в пределах географич. оболочки закономерную смену климата, растительности, почв, животного мира. По современным космогоническим представлениям, З. образовалась в результате аккреции в протопланетном облаке около 4,6 млрд лет назад. Нач. этап ее развития относится к догеологич. истории. Радиологический возраст наиболее древних г. п. свыше 4,56 млрд лет. Геологич. история З. делится на два неравных отрезка: докембрий, занимающий около 5/6 всего геологич. летосчисления, и фанерозой. Около 3,5 млрд лет назад на З. возникла жизнь, началось развитие биосферы. Живое в-во З. оказало значительное влияние на состав жидкой и газ. оболочек, а также осад. оболочки. Новым фактором, существенно воздействующим на биосферу и атмосферу, является производственная деятельность человеческого об-ва, что выдвинуло проблему рационального использования всех природ. ресурсов и охраны среды обитания.