Земля - Earth

Земля Астрономический символ Земли
Фотография Земли из голубого мрамора, сделанная миссией Аполлон-17.  Аравийский полуостров, Африка и Мадагаскар находятся в верхней половине диска, а Антарктида - в нижней части.
Голубой мрамор , наиболее широко используемая фотография Земли, сделаннаямиссией Аполлон-17 в 1972 году.
Обозначения
Гайя , Терра , Теллус , мир , земной шар
Прилагательные Земной, земной, земной, теллурический
Орбитальные характеристики
Эпоха J2000
Афелий 152 100 000  км ( 94 500 000  миль)
Перигелий 147 095 000  км ( 91 401 000  миль)
149 598 023  км ( 92 955 902  миль)
Эксцентриситет 0,016 7086
365,256 363 004  д
( 31 558,149 7635  кс )
29,78 км / с
( 107 200  км / ч; 66 600  миль / ч)
358,617 °
Наклон
От −11,260 64 ° до эклиптики J2000
2022-янв-04
114.207 83 °
Спутники
Физические характеристики
Средний радиус
6 371,0  км ( 3 958,8  мили)
6 378,137  км ( 3 963,191  миль)
Полярный радиус
6 356,752  км ( 3 949,903  миль)
Сплющивание 1 /298,257 222 101 ( ETRS89 )
Длина окружности
Объем 1.083 21 × 10 12  км 3 (2,598 76 × 10 11  куб. Миль )
Масса 5,972 37 × 10 24  кг (1,316 68 × 10 25  фунтов )
(3,0 × 10 −6  M )
Средняя плотность
5,514 г / см 3 (0,1992 фунт / куб. Дюйм)
9.806 65  м / с 2 (г ; 32,1740 фут / с 2 )
0,3307
11,186 км / с ( 40 270  км / ч; 25 020  миль / ч)
Сидерический период вращения
0,997 269 68  д
(23ч 56м 4.100с)
Экваториальная скорость вращения
0,4651 км / с
( 1 674,4  км / ч; 1 040,4  миль / ч)
23,439 2811 °
Альбедо
Температура поверхности . мин иметь в виду Максимум
Цельсия -89,2 ° С 14 ° С (1961–90) 56,7 ° С
Фаренгейт −128,5 ° F 57,2 ° F (1961–90) 134,0 ° F
Атмосфера
Поверхностное давление
101,325  кПа (при MSL )
Состав по объему

Земля - третья планета от Солнца и единственный астрономический объект, который, как известно, дает приют и поддерживает жизнь . Около 29,2% поверхности Земли - это суша, состоящая из континентов и островов. Остальные 70,8% покрыты водой , в основном океанами, морями, заливами и другими солеными водными объектами, но также озерами, реками и другими пресными водами, которые вместе составляют гидросферу . Большая часть полярных регионов Земли покрыта льдом. Внешний слой Земли разделен на несколько жестких тектонических плит, которые мигрируют по поверхности в течение многих миллионов лет, в то время как его внутренняя часть остается активной с внутренним твердым железным ядром , жидким внешним ядром, которое генерирует магнитное поле Земли , и конвективной мантией, которая движет плиту. тектоника.

Атмосфера Земли состоит в основном из азота и кислорода . Тропические регионы получают больше солнечной энергии, чем полярные, и перераспределяются атмосферной и океанской циркуляцией . Парниковые газы также играют важную роль в регулировании температуры поверхности. Климат региона определяется не только широтой, но также высотой и близостью к умеренным океанам, среди других факторов. Суровые погодные условия, такие как тропические циклоны, грозы и волны тепла, наблюдаются в большинстве районов и сильно влияют на жизнь.

Гравитация Земли взаимодействует с другими объектами в космосе, особенно с Луной , которая является единственным естественным спутником Земли . Земля обращается вокруг Солнца за 365,25 дня. Ось вращения Земли наклонена по отношению к плоскости ее орбиты, создавая времена года на Земле. Гравитационное взаимодействие Земли и Луны вызывает приливы и отливы, стабилизирует ориентацию Земли вокруг своей оси, и постепенно замедляет свое вращение . Земля - ​​самая плотная планета в Солнечной системе и самая большая и массивная из четырех каменистых планет .

Согласно оценке радиометрического датирования и другим свидетельствам, Земля сформировалась более 4,5 миллиардов лет назад . В первый миллиард лет истории Земли , жизнь появилась в океане и начали сказываться земную атмосферу и поверхность, что приводит к пролиферации анаэробных и, позже , аэробных организмов . Некоторые геологические данные показывают, что жизнь могла возникнуть уже 4,1 миллиарда лет назад. С тех пор сочетание удаленности Земли от Солнца, физических свойств и геологической истории позволило жизни развиваться и процветать. В истории жизни на Земле , биоразнообразия пережил длительные периоды экспансии, иногда перемежается массовых вымираний . Более 99% всех видов, когда-либо обитавших на Земле, вымерли. Почти 8 миллиардов людей живут на Земле, и их выживание зависит от ее биосферы и природных ресурсов. Люди все больше влияют на поверхность Земли, гидрологию, атмосферные процессы и другие виды жизни.

Этимология

Современное английское слово Земля образовалась через среднеанглийский язык от древнеанглийского существительного, которое чаще всего пишется как eorðe . Он имеет родственные слова во всех германских языках , и их корень был реконструирован как * erþō . В своем самом раннем подтверждении слово eorðe уже использовалось для перевода многих значений латинского terra и греческого γῆ : земля, ее почва , суша, человеческий мир, поверхность мира (включая море) и сам земной шар. Как и с римской Terra / Tellus и греческой Гайя , Земля , возможно, была персонифицированной богиней в германском язычестве : конец скандинавской мифологии включены Jord ( «земля»), а великанша часто назначают как мать Thor .

Исторически земля писалась строчными буквами. С раннего средневековья английском , его определенный смысл выражалось как «земной шар» , как на земле. В раннем современном английском языке многие существительные были написаны с заглавной буквы, и земля также была написана как Земля , особенно когда упоминается вместе с другими небесными телами. Совсем недавно, имя иногда просто даются как Земли , по аналогии с названиями других планет , хотя земля и форма с остаются общими. Стили домов теперь различаются: в Оксфордском правописании строчная форма считается наиболее распространенной, а заглавная - приемлемым вариантом. Другая Конвенция заглавным «Земля» , когда появляется в качестве имени (например, «атмосфера Земли») , но записывает в нижнем регистре , когда предшествует в (например, «в атмосфере Земли»). Он почти всегда появляется в нижнем регистре в разговорных выражениях, таких как «что, черт возьми, ты делаешь?»

Иногда название Terra / т ɛr ə / используется в научных письменном виде и особенно в научной фантастике , чтобы отличить обитаемой планеты человечества от других, в то время как в поэзии Tellus / т ɛ л ə s / используется для обозначения персонификации Земли . Терра также является названием планеты на некоторых романских языках (языках, которые произошли от латыни ), таких как итальянский и португальский , в то время как в других романских языках это слово привело к появлению имен с немного измененным написанием (например, испанская Тьерра и французская Терра ). Latinate форма Гея или Гея ( английский: / я ə / ) греческого поэтическим названием Gaia ( Γαῖα ; древнегреческий[ɡâi̯.a] или[ɡâj.ja] ) встречается редко, хотя альтернативное название Gaia стало обычнымсвязи с гипотезой Геи , в этом случае его произношение / ɡ ə / а не более классический английский / ɡ ə / .

У планеты Земля есть несколько прилагательных. От самой Земли происходит земное . От латинского Terra приходит терран / т ɛr ə н / , наземные / т ə г ɛ с т р я ə л / , и (через французский) поверхность земли / т ə г я н / , и от латинского Теллус приходит житель Земли / т ɛ л ʊər я ə п / и теллурическое .

Хронология

Формирование

Впечатление художника о планетном диске ранней Солнечной системы

Самый старый материал, найденный в Солнечной системе, датируется 4,5682+0,0002
−0,0004
Ga (миллиард лет) назад. КПервоначальная Земля сформировалась в 4,54 ± 0,04 млрд лет . Тела Солнечной системы сформировались и эволюционировали вместе с Солнцем. Теоретически солнечная туманность разделяет объем молекулярного облака посредством гравитационного коллапса, которое начинает вращаться и сжиматься в околозвездный диск , а затем планеты вырастают из этого диска вместе с Солнцем. Туманность содержит газ, ледяные зерна и пыль (включая первичные нуклиды ). Согласно теории туманностей , планетезимали образовались в результате аккреции , причем первичной Земле, по оценкам, могло потребоваться от 70 до 100 миллионов лет, чтобы сформироваться.

Оценки возраста Луны колеблются от 4,5 млрд лет до значительно моложе. Ведущая гипотеза о том , что она была сформирована из материала аккреции засыпке с Земли после того, как Марс -sized объекта с примерно 10% от массы Земли, названной Тейя , столкнулись с Землей. Он поразил Землю скользящим ударом, и часть его массы слилась с Землей. Примерно между 4,1 и3,8 млрд лет назад многочисленные столкновения с астероидами во время поздней тяжелой бомбардировки вызвали значительные изменения в большей поверхностной среде Луны и, соответственно, на Земле.

Геологическая история

Каменноугольные породы, которые складывались , поднимались и размывались во время складчатости , завершившей формирование суперконтинента Пангея , до отложения вышележащих слоев триаса в бассейне Алгарве , что ознаменовало начало его распада.

Атмосфера Земли и океаны образовались в результате вулканической активности и дегазации . Водяной пар из этих источников конденсировался в океаны, дополненный водой и льдом астероидов, протопланет и комет . Воды, достаточное для заполнения океанов, могло быть на Земле с момента ее образования. В этой модели атмосферные парниковые газы предохраняли океаны от замерзания, когда только что сформировавшееся Солнце имело только 70% от его нынешней светимости . К3,5 млрд лет назад было установлено магнитное поле Земли , которое помогло предотвратить разрушение атмосферы солнечным ветром .

Когда расплавленный внешний слой Земли охладился, образовалась первая твердая кора , которая, как считается, имела основной состав. Первая континентальная кора , более кислая по составу, образовалась в результате частичного плавления этой основной коры. Присутствие зерен минерального циркона хадейского возраста в эоархейских осадочных породах предполагает, что по крайней мере некоторая часть кислой коры существовала еще вТолько 4,4 млрд лет140  млн лет после образования Земли. Существуют две основные модели того, как этот первоначальный небольшой объем континентальной коры эволюционировал, чтобы достичь его нынешней численности: (1) относительно устойчивый рост до настоящего времени, что подтверждается радиометрическим датированием континентальной коры в глобальном масштабе и (2) начальный быстрый рост объема континентальной коры во время архея , формирование основной части континентальной коры, которая существует сейчас, что подтверждается изотопными данными гафния в цирконах и неодима в осадочных породах. Две модели и подтверждающие их данные могут быть согласованы с помощью крупномасштабной рециркуляции континентальной коры , особенно на ранних этапах истории Земли.

Новая континентальная кора формируется в результате тектоники плит , процесса, в конечном итоге вызванного непрерывной потерей тепла из недр Земли. За период в сотни миллионов лет тектонические силы заставили области континентальной коры сгруппироваться вместе, чтобы сформировать суперконтиненты , которые впоследствии распались. Приблизительно750 млн лет назад , один из самых ранних известных суперконтинентов, Родиния , начал распадаться. Позднее континенты воссоединились, чтобы сформировать Паннотию в600–540 млн лет назад , затем, наконец, Пангея , которая также начала распадаться на180 млн лет .

Самая последняя картина ледниковых периодов началась примерно40 млн лет назад , а затем усилилась в плейстоцене около3 Ма . С тех пор регионы высоких и средних широт подвергались повторяющимся циклам оледенения и таяния, которые повторяются примерно каждые 21 000, 41 000 и 100 000 лет. Последний ледниковый период , в просторечии называется «последний ледниковый период», покрытый большие части континентов, вплоть до средних широт, на льде и закончился около 11700 лет назад.

Происхождение жизни и эволюции

Химические реакции привели к появлению первых самовоспроизводящихся молекул около четырех миллиардов лет назад. Полмиллиарда лет спустя возник последний общий предок всей нынешней жизни . Эволюция фотосинтеза позволила солнечной энергии собирать непосредственно формы жизни. Образующийся молекулярный кислород ( O
2
) накапливается в атмосфере и за счет взаимодействия с ультрафиолетовым солнечным излучением образует защитный озоновый слой ( O
3
) в верхних слоях атмосферы. Включение более мелких клеток в более крупные привело к развитию сложных клеток, называемых эукариотами . Истинные многоклеточные организмы, образовавшиеся в результате того, что клетки в колониях стали более специализированными. Благодаря поглощению вредного ультрафиолетового излучения озоновым слоем жизнь колонизировала поверхность Земли. Среди самых ранних ископаемых свидетельств существования жизни - окаменелости микробного мата, обнаруженные в песчанике возрастом 3,48 миллиарда лет в Западной Австралии , биогенный графит, обнаруженный в метаосадочных породах возрастом 3,7 миллиарда лет в Западной Гренландии , а также остатки биотического материала, обнаруженные в 4,1 миллиардах лет. летние скалы в Западной Австралии. Самое раннее прямое свидетельство существования жизни на Земле содержится в австралийских скалах возрастом 3,45 миллиарда лет, на которых видны окаменелости микроорганизмов .

В неопротерозое ,От 1000 до 541 млн лет назад большая часть Земли могла быть покрыта льдом. Эта гипотеза получила название « Земля-снежок », и она представляет особый интерес, поскольку она предшествовала кембрийскому взрыву , когда многоклеточные формы жизни значительно усложнились. После кембрийского взрыва535 млн лет назад произошло по крайней мере пять крупных массовых вымираний и много незначительных. Помимо предполагаемого нынешнего вымирания в голоцене , самым последним из них было66 млн лет назад , когда удар астероида вызвал вымирание нептичьих динозавров и других крупных рептилий, но в значительной степени пощадил мелких животных, таких как насекомые , млекопитающие , ящерицы и птицы . В прошлом жизнь млекопитающих изменилась66 Mys , а несколько миллионов лет назад африканская обезьяна приобрела способность стоять прямо. Это облегчило использование инструментов и поощрило общение, которое обеспечило питание и стимуляцию, необходимые для большего мозга, что привело к эволюции человека . Развитие сельского хозяйства , а затем цивилизации , привело к людям , имеющим влияние на Землю и природы и количества других форм жизни , которая продолжается и по сей день.

Будущее

Поскольку углекислый газ ( CO
2
) имеет долгую жизнь в атмосфере, умеренный человеческий CO
2
Выбросы могут отсрочить начало следующего ледникового периода на 100 000 лет.

Ожидаемое долгосрочное будущее Земли связано с будущим Солнца. В течение следующего1,1 миллиарда лет светимость Солнца увеличится на 10%, а в течение следующих3,5 миллиарда лет на 40%. Повышение температуры поверхности Земли ускорит круговорот неорганического углерода , уменьшая CO.
2
концентрация до смертельно низкого для растений уровня (10  частей на миллион для фотосинтеза C4 ) примерно в100–900 миллионов лет . Отсутствие растительности приведет к потере кислорода в атмосфере, что сделает жизнь животных невозможной. Из-за повышенной светимости средняя температура Земли может достигнуть 100 ° C (212 ° F) через 1,5 миллиарда лет, а вся океанская вода испарится и уйдет в космос, что может вызвать неконтролируемый парниковый эффект , примерно в пределах от 1,6 до 3. миллиард лет. Даже если бы Солнце было стабильным, часть воды в современных океанах опустилась бы в мантию из-за уменьшения выхода пара из срединно-океанических хребтов.

Солнце превратится в красного гиганта примерно через5 миллиардов лет . Модели предсказывают, что Солнце расширится примерно до 1  а.е. (150 миллионов км; 93 миллиона миль), что примерно в 250 раз больше его нынешнего радиуса. Судьба Земли менее ясна. Как красный гигант Солнце потеряет примерно 30% своей массы, поэтому без приливных эффектов Земля переместится на орбиту в 1,7 а.е. (250 миллионов км; 160 миллионов миль) от Солнца, когда звезда достигнет своего максимального радиуса. в противном случае из-за приливных эффектов он может войти в атмосферу Солнца и испариться.

Физические характеристики

Размер и форма

Чимборасо , вершина которого является точкой на поверхности Земли, наиболее удаленной от центра Земли.

Форма Земли почти сферическая. На полюсах есть небольшое сужение и выпуклость вокруг экватора из-за вращения Земли . Следовательно, более точным приближением формы Земли является сплюснутый сфероид , экваториальный диаметр которого на 43 километра (27 миль) больше диаметра от полюса к полюсу.

Средний диаметр эталонного сфероида составляет 12742 километра (7918 миль). Местная топография отклоняется от этого идеализированного сфероида, хотя в глобальном масштабе эти отклонения малы по сравнению с радиусом Земли: максимальное отклонение всего 0,17% находится в Марианской впадине (10925 метров или 35843 фута ниже местного уровня моря), тогда как гора Эверест ( 8848 метров или 29 029 футов над уровнем местного моря) представляет собой отклонение в 0,14%. Точка на поверхности, наиболее удаленная от центра масс Земли, - это вершина экваториального вулкана Чимборасо в Эквадоре (6384,4 км или 3967,1 миль).

В геодезии точная форма, которую океаны Земли приняли бы в отсутствие суши и возмущений, таких как приливы и ветры, называется геоидом . Точнее, геоид - это поверхность гравитационного эквипотенциала на среднем уровне моря (MSL). Топография морской поверхности - это отклонения воды от MSL, аналогичные рельефу суши.

Химический состав

Химический состав корки
Сложный Формула Состав
Континентальный Океанический
кремнезем SiO
2
60,6% 50,1%
глинозем Al
2
О
3
15,9% 15,7%
Лайм CaO 6,41% 11,8%
магнезия MgO 4,66% 10,3%
оксид железа FeO T 6,71% 8,3%
оксид натрия Na
2
О
3,07% 2,21%
оксид калия K
2
О
1,81% 0,11%
оксид титана TiO
2
0,72% 1,1%
пятиокись фосфора п
2
О
5
0,13% 0,1%
оксид марганца MnO 0,10% 0,11%
Общий 100% 99,8%

Масса Земли примерно5,97 × 10 24  кг (5970 Yg ). Он 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%), а оставшиеся 1,2% составляют следовые количества других элементов. По оценкам, из-за массовой сегрегации центральная часть в основном состоит из железа (88,8%) с меньшими количествами никеля (5,8%), серы (4,5%) и менее 1% микроэлементов.

Наиболее распространенными составляющими коры горных пород являются почти все оксиды : хлор, сера и фтор являются важными исключениями из этого правила, и их общее количество в любой породе обычно намного меньше 1%. Более 99% корки состоит из 11 оксидов, в основном кремнезема, глинозема, оксидов железа, извести, магнезии, поташа и соды.

Внутренняя структура

Геологические слои Земли
Земля-вырез-схема-english.svg

Земля в разрезе от ядра до экзосферы. Не в масштабе.
Глубина
км
Слой компонентов Плотность
г / см 3
0–60 Литосфера -
0–35 Корка 2,2–2,9
35–660 Верхняя мантия 3,4–4,4
  660–2890 Нижняя мантия 3,4–5,6
100–700 Астеносфера -
2890–5100 Внешнее ядро 9,9–12,2
5100–6378 Внутреннее ядро 12,8–13,1

Внутреннее пространство Земли, как и другие планеты земной группы, разделено на слои по их химическим или физическим ( реологическим ) свойствам. Внешний слой представляет собой химически отличную силикатную твердую корку, под которой находится высоковязкая твердая мантия. Кора отделена от мантии разрывом Мохоровичич . Толщина коры колеблется от примерно 6 километров (3,7 мили) под океаном до 30–50 км (19–31 миль) на континентах. Кора и холодная, жесткая верхняя часть верхней мантии вместе известны как литосфера, которая разделена на независимо движущиеся тектонические плиты.

Под литосферой находится астеносфера , слой с относительно низкой вязкостью, по которому движется литосфера. Важные изменения в кристаллической структуре мантии происходят на 410 и 660 км (250 и 410 миль) ниже поверхности, охватывая переходную зону , разделяющую верхнюю и нижнюю мантию. Под мантией жидкое внешнее ядро с чрезвычайно низкой вязкостью находится над твердым внутренним ядром . Внутреннее ядро ​​Земли может вращаться с немного большей угловой скоростью, чем остальная часть планеты, продвигаясь на 0,1–0,5 ° в год, хотя также предлагались как несколько более высокие, так и гораздо более низкие скорости. Радиус внутреннего ядра составляет примерно одну пятую от радиуса Земли. Плотность увеличивается с глубиной, как описано в таблице справа.

Нагревать

Основными изотопами, производящими тепло на Земле, являются калий-40 , уран-238 и торий-232 . В центре температура может достигать 6000 ° C (10830 ° F), а давление может достигать 360  ГПа (52 миллиона  фунтов на квадратный дюйм ). Поскольку большая часть тепла обеспечивается радиоактивным распадом, ученые постулируют, что в начале истории Земли, до того, как изотопы с коротким периодом полураспада были истощены, производство тепла Землей было намного выше. Приблизительномлрд лет , что в два раза больше тепла, чем в настоящее время, было бы произведено, увеличивая темпы мантийной конвекции и тектоники плит, и позволяя производить необычные магматические породы, такие как коматииты , которые сегодня редко образуются.

Современные изотопы, выделяющие большое количество тепла
Изотоп Тепловыделение
W/кг изотопа
Годы полураспада
Средняя мантийная концентрация
кг изотопа/кг мантия
Тепловыделение
W/кг мантия
238 U 94,6 × 10 −6 4,47 × 10 9 30,8 × 10 −9 2,91 × 10 −12
235 U 569 × 10 −6 0,704 × 10 9 0,22 × 10 −9 0,125 × 10 −12
232 Чт 26,4 × 10 −6 14,0 × 10 9 124 × 10 −9 3,27 × 10 −12
40 К 29,2 × 10 −6 1,25 × 10 9 36,9 × 10 −9 1,08 × 10 −12

Средняя потеря тепла от Земли составляет 87 мВт м -2 , для глобальных потерь тепла в размере4,42 × 10 13  Вт . Часть тепловой энергии ядра переносится к коре мантийными шлейфами - формой конвекции, состоящей из восходящих потоков высокотемпературных пород. Эти шлейфы могут образовывать горячие точки и наводнения . Большая часть тепла на Земле теряется из-за тектоники плит, из-за подъема мантии, связанного со срединно-океаническими хребтами . Последний основной способ потери тепла - это теплопроводность через литосферу, большая часть которой происходит под океанами, потому что кора там намного тоньше, чем у континентов.

Тектонические плиты

Основные плиты Земли
Показывает протяженность и границы тектонических плит с наложенными контурами континентов, которые они поддерживают.
Название тарелки Площадь
10 6  км 2
103,3
78,0
75,9
67,8
60,9
47,2
43,6

Механически жесткий внешний слой Земли, литосфера, разделен на тектонические плиты. Эти пластины представляют собой жесткие сегменты, которые перемещаются относительно друг друга на одном из трех типов границ: на сходящихся границах две пластины сходятся вместе; на расходящихся границах две пластины раздвигаются; а на границах трансформации две пластины скользят мимо друг друга вбок. Вдоль этих границ плит могут происходить землетрясения , вулканическая активность , горообразование и образование океанических желобов . Тектонические плиты движутся поверх астеносферы, твердой, но менее вязкой части верхней мантии, которая может течь и двигаться вместе с плитами.

Как тектонические плиты мигрируют, океаническая кора является субдуцированной под передними кромками пластин на конвергентных границах. В то же время подъем мантийного материала на расходящихся границах создает срединно-океанические хребты. Комбинация этих процессов возвращает океаническую кору обратно в мантию. Из-за этой рециркуляции большая часть дна океана меньше, чем100 млн лет. Самая старая океаническая кора расположена в западной части Тихого океана и, по оценкам, составляет200 млн лет. Для сравнения, самая старая датированная континентальная кора - это4030 млн лет , хотя цирконы были обнаружены сохранившимися в виде обломков в эоархейских осадочных породах, которые дают возраст до4400 млн лет назад , что свидетельствует о существовании по крайней мере некоторой континентальной коры в то время.

Семь основных плит - это Тихоокеанская , Североамериканская , Евразийская , Африканская , Антарктическая , Индо-Австралийская и Южноамериканская . Другие известные плиты включают Аравийскую плиту , Карибскую плиту , плиту Наска у западного побережья Южной Америки и плиту Скотия в южной части Атлантического океана. Австралийская плита слилась с Индийской плитой между50 и 55 млн лет . Самыми быстро движущимися плитами являются океанические плиты, при этом Кокосовая плита продвигается со скоростью 75 мм / год (3,0 дюйма / год), а Тихоокеанская плита перемещается на 52–69 мм / год (2,0–2,7 дюйма / год). С другой стороны, самая медленно движущаяся плита - это Южноамериканская плита, скорость ее движения обычно составляет 10,6 мм / год (0,42 дюйма / год).

Поверхность

Текущая Земля без воды, высота сильно преувеличена (нажмите / увеличьте, чтобы "крутить" 3D-глобус).

Общая площадь поверхности Земли составляет около 510 миллионов км 2 (197 миллионов квадратных миль). Из них 70,8%, или 361,13 миллиона км 2 (139,43 миллиона квадратных миль), находятся ниже уровня моря и покрыты водой океана. Под поверхностью океана находится большая часть континентального шельфа , горы, вулканы, океанические желоба, подводные каньоны , океанические плато , абиссальные равнины и система срединно-океанических хребтов, охватывающая весь земной шар. Оставшиеся 29,2%, или 148,94 миллиона км 2 (57,51 миллиона квадратных миль), не покрытые водой, имеют рельеф, который сильно варьируется от места к месту и состоит из гор, пустынь, равнин, плато и других форм рельефа . Высота поверхности суши варьируется от нижней точки -418 м (-1 371 фут) на Мертвом море до максимальной высоты 8 848 м (29 029 футов) на вершине Эвереста. Средняя высота земли над уровнем моря составляет около 797 м (2615 футов).

Континентальная кора состоит из материала с более низкой плотностью, такого как магматические породы гранита и андезита . Реже встречается базальт , более плотная вулканическая порода, которая является основным компонентом дна океана. Осадочная порода образуется из скопления наносов, которые погружаются и уплотняются вместе . Почти 75% континентальной поверхности покрыто осадочными породами, хотя они составляют около 5% коры. Третья форма горного материала, обнаруженного на Земле, - это метаморфическая порода , которая создается в результате преобразования ранее существовавших типов горных пород под воздействием высокого давления, высоких температур или того и другого. Самые распространенные силикатные минералы на поверхности Земли включают кварц , полевой шпат , амфибол , слюду , пироксен и оливин . Общие карбонатные минералы включают кальцит (обнаруженный в известняке ) и доломит .

Эрозия и тектоника , извержения вулканов , наводнения , выветривание , оледенение , рост коралловых рифов и удары метеоритов относятся к числу процессов, которые постоянно меняют поверхность Земли в течение геологического времени .

Педосфера является внешним слоем континентальной поверхности Земли и состоит из почвы и с учетом процессов формирования почв . Общая пахотная земля составляет 10,9% поверхности земли, из которых 1,3% составляют постоянные пахотные земли. Около 40% поверхности Земли используется для сельского хозяйства, или примерно 16,7 миллиона км 2 (6,4 миллиона квадратных миль) пахотных земель и 33,5 миллиона км 2 (12,9 миллиона квадратных миль) пастбищ.

Гравитационное поле

Гравитация Земли, измеренная миссией НАСА GRACE , показывает отклонения от теоретической силы тяжести . Красный показывает, где сила тяжести сильнее, чем гладкое стандартное значение, а синий показывает, где она слабее.

Сила тяжести Земли - это ускорение , которое передается объектам из-за распределения массы внутри Земли. У поверхности Земли ускорение свободного падения составляет примерно 9,8 м / с 2 (32 фут / с 2 ). Местные различия в топографии, геологии и более глубокой тектонической структуре вызывают локальные и широкие региональные различия в гравитационном поле Земли, известные как гравитационные аномалии .

Магнитное поле

Основная часть магнитного поля Земли генерируется в ядре, где происходит динамо- процесс, который преобразует кинетическую энергию конвекции, вызванной термическим и композиционным воздействием, в энергию электрического и магнитного поля. Поле простирается наружу от ядра через мантию до поверхности Земли, где оно примерно является диполем . Полюса диполя расположены близко к географическим полюсам Земли. На экваторе магнитного поля, напряженность магнитного поля на поверхности составляет 3,05 × 10 -5 Т , с магнитным дипольным моментом от 7,79 × 10 22 Ам 2 в эпоху 2000, снижение почти на 6% в века. Конвекционные движения в ядре хаотичны; магнитные полюса дрейфуют и периодически меняют ориентацию. Это вызывает вековые вариации основного поля и инверсии поля с нерегулярными интервалами, в среднем несколько раз за миллион лет. Последний поворот произошел примерно 700 000 лет назад.

Магнитосфера

Схема, показывающая силовые линии магнитного поля магнитосферы Земли.  Линии смещаются обратно в антисолнечном направлении под действием солнечного ветра.
Схема магнитосферы Земли. Солнечный ветер течет слева направо

Степень магнитного поля Земли в космосе определяет магнитосферу . Ионы и электроны солнечного ветра отклоняются магнитосферой; Давление солнечного ветра сжимает дневную сторону магнитосферы примерно до 10 земных радиусов и расширяет ночную магнитосферу в длинный хвост. Поскольку скорость солнечного ветра больше скорости, с которой волны распространяются через солнечный ветер, головная сверхзвуковая ударная волна предшествует дневной магнитосфере в солнечном ветре. Заряженные частицы содержатся в магнитосфере; Плазмосфера определяется частицами с низкой энергией, которые по существу следуют за линиями магнитного поля при вращении Земли. Кольцевой ток определяется частицами средней энергии, которые дрейфуют относительно геомагнитного поля, но по траекториям все еще доминирует магнитное поле, а радиационные пояса Ван Аллена образованы частицами высоких энергий, движение которых по существу случайное, но содержится в магнитосфере.

Во время магнитных бурь и суббурь заряженные частицы могут отклоняться от внешней магнитосферы и особенно от хвоста магнитосферы, направляя их вдоль силовых линий в ионосферу Земли, где атмосферные атомы могут возбуждаться и ионизироваться, вызывая полярное сияние .

Орбита и вращение

Вращение

Вращение Земли, полученное DSCOVR EPIC 29 мая 2016 года, за несколько недель до солнцестояния .

Период вращения Земли относительно Солнца - ее средний солнечный день - составляет 86 400 секунд среднего солнечного времени ( 86 400,0025 секунд СИ ). Поскольку солнечный день Земли теперь немного больше , чем это было в 19 - м веке из - за приливного торможения , каждый день колеблется в пределах от 0 до 2 мс больше , чем средний солнечный день.

Период вращения относительно Земли до неподвижных звезд , называется его звездный день по Международная служба вращения Земли (IERS), составляет 86,164.0989 секунд среднего солнечного времени ( UT1 ), или 23 ч 56 м 4,0989 сек . Период вращения Земли относительно прецессирующего или скользящего среднего мартовского равноденствия (когда Солнце находится под углом 90 ° на экваторе) составляет 86 164,0905 секунд среднего солнечного времени (UT1) (23 ч 56 м 4,0905 с ) . Таким образом, звездные сутки короче звездных примерно на 8,4 мс.

Помимо метеоров в атмосфере и низкоорбитальных спутников, основное видимое движение небесных тел в небе Земли происходит на запад со скоростью 15 ° / ч = 15 '/ мин. Для тел около небесного экватора это эквивалентно видимому диаметру Солнца или Луны каждые две минуты; с поверхности Земли видимые размеры Солнца и Луны примерно одинаковы.

Орбита

Pale Blue Dot фотография , сделанная в 1990 году Voyager 1 космический корабль , показывающий Землю ( в центре справа) с почти 6,0 млрд км (3,7 миллиарда миль) от отеля, около 5,6 часов при скорости света .

Земля вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии около 150 миллионов км (93 миллиона миль) каждые 365,2564 солнечных дня или один звездный год . Это дает видимое движение Солнца на восток по отношению к звездам со скоростью около 1 ° / день, что составляет один видимый диаметр Солнца или Луны каждые 12 часов. Из-за этого движения Земле в среднем требуется 24 часа - солнечный день, - чтобы совершить полный оборот вокруг своей оси, чтобы Солнце вернулось к меридиану . Орбитальная скорость Земли в среднем составляет около 29,78 км / с (107 200 км / ч; 66 600 миль в час), что достаточно, чтобы пройти расстояние, равное диаметру Земли, около 12742 км (7918 миль), за семь минут, а расстояние до Луна - 384 000 км (239 000 миль) примерно за 3,5 часа.

Луна и Земля вращаются вокруг общего барицентра каждые 27,32 дня относительно звезд фона. В сочетании с общей орбитой системы Земля-Луна вокруг Солнца период синодического месяца , от новолуния до новолуния, составляет 29,53 дня. Если смотреть с небесного северного полюса , движение Земли, Луны и их осевое вращение происходит против часовой стрелки . Если смотреть с удобной точки над Солнцем и северными полюсами Земли, Земля вращается вокруг Солнца против часовой стрелки. Орбитальная и осевая плоскости не совмещены точно: ось Земли наклонена примерно на 23,44 градуса от перпендикуляра к плоскости Земля-Солнце ( эклиптика ), а плоскость Земля-Луна наклонена до ± 5,1 градуса по отношению к плоскости Земля-Солнце. . Без этого наклона затмения происходили бы каждые две недели, чередуя лунные и солнечные затмения .

Сфера Хилла , или сфера гравитационного влияния Земли составляет около 1,5 млн км (930000 миль) в радиусе. Это максимальное расстояние, на котором гравитационное влияние Земли сильнее, чем более далекие Солнце и планеты. Объекты должны вращаться вокруг Земли в пределах этого радиуса, иначе они могут стать несвязанными гравитационным возмущением Солнца.

Земля вместе с Солнечной системой расположена в Млечном Пути и вращается на расстоянии около 28 000  световых лет от его центра. Это примерно на 20 световых лет выше галактической плоскости в рукаве Ориона .

Осевой наклон и времена года

Наклон (или наклон ) оси Земли и его отношение к оси вращения и плоскости орбиты

Наклон оси Земли составляет примерно 23,439281 °, а ось плоскости ее орбиты всегда направлена ​​к полюсам мира . Из-за наклона оси Земли количество солнечного света, достигающего любой точки на поверхности, меняется в течение года. Это вызывает сезонные изменения климата: лето в Северном полушарии происходит, когда Тропик Рака обращен к Солнцу, а в Южном полушарии, когда Тропик Козерога обращен к Солнцу. В каждом случае зима наступает одновременно в противоположном полушарии. Летом день длится дольше, а Солнце поднимается выше в небе. Зимой климат становится прохладнее, а дни короче. Над Северным полярным кругом и под полярным кругом нет дневного света вообще для части года, вызывая полярная ночь , и эта ночь продолжается в течение нескольких месяцев на самих полюсах. В этих же широтах также бывает полуночное солнце , когда солнце остается видимым весь день.

По астрономическому соглашению, четыре сезона можно определить по солнцестоянию - точкам на орбите максимального наклона оси к или от Солнца - и равноденствиям , когда ось вращения Земли совмещена с осью ее орбиты. В Северном полушарии зимнее солнцестояние в настоящее время приходится на 21 декабря; летнее солнцестояние - около 21 июня, весеннее равноденствие - около 20 марта, а осеннее равноденствие - около 22 или 23 сентября. В Южном полушарии ситуация обратная: поменялись местами летнее и зимнее солнцестояния, а даты весеннего и осеннего равноденствия поменялись местами.

Угол наклона оси Земли относительно стабилен в течение длительных периодов времени. Его осевой наклон действительно подвергается нутации ; легкое нерегулярное движение с основным периодом 18,6 года. Ориентация (а не угол) земной оси также изменяется с течением времени, совершая полный круг в течение каждого 25 800-летнего цикла; эта прецессия является причиной разницы между сидерическим годом и тропическим годом . Оба эти движения вызваны переменным притяжением Солнца и Луны к экваториальной выпуклости Земли. Полюса также перемещаются на несколько метров по поверхности Земли. Это полярное движение имеет несколько циклических компонентов, которые в совокупности называются квазипериодическим движением . В дополнение к годовому компоненту этого движения существует 14-месячный цикл, называемый колебанием Чендлера . Скорость вращения Земли также изменяется в зависимости от явления, известного как изменение длины дня.

В наше время перигелий Земли происходит около 3 января, а афелий - около 4 июля. Эти даты меняются со временем из-за прецессии и других орбитальных факторов, которые следуют циклическим паттернам, известным как циклы Миланковича . Изменение расстояния Земля-Солнце вызывает увеличение примерно на 6,8% солнечной энергии, достигающей Земли в перигелии по сравнению с афелием. Поскольку южное полушарие наклонено к Солнцу примерно в то же время, когда Земля приближается к Солнцу максимально близко, южное полушарие получает от Солнца немного больше энергии, чем северное, в течение года. Этот эффект гораздо менее значительный, чем изменение общей энергии из-за наклона оси, и большая часть избыточной энергии поглощается большей долей воды в Южном полушарии.

Система Земля-Луна

Луна

Характеристики
Полнолуние в северном полушарии Земли
Диаметр 3474,8 км
Масса 7.349 × 10 22  кг
Большая полуось 384.400 км
Орбитальный период 27 д 7 ч 43.7 м

Луна - это относительно большой естественный спутник земной группы , похожий на планету , диаметром около четверти диаметра Земли. Это самая большая луна в Солнечной системе по сравнению с размером ее планеты, хотя Харон больше по сравнению с карликовой планетой Плутон . Естественные спутники других планет также называют «лунами» после Земли. Наиболее широко распространенная теория происхождения Луны, гипотеза гигантского удара , утверждает, что она образовалась в результате столкновения протопланеты размером с Марс, называемой Тейя, с ранней Землей. Эта гипотеза объясняет (среди прочего) относительную нехватку на Луне железа и летучих элементов, а также тот факт, что ее состав почти идентичен составу земной коры.

Гравитационное притяжение между Землей и Луной вызывает приливы на Земле. Тот же эффект на Луне привел к ее приливной блокировке : период ее вращения совпадает со временем, которое требуется для обращения по орбите вокруг Земли. В результате он всегда представляет планете одно и то же лицо. Когда Луна вращается вокруг Земли, различные части ее лица освещаются Солнцем, что приводит к лунным фазам . Из-за их приливного взаимодействия Луна удаляется от Земли со скоростью примерно 38 мм / год (1,5 дюйма / год). За миллионы лет эти крошечные изменения - и удлинение земного дня примерно на 23  мкс / год - в сумме приводят к значительным изменениям. Например, в эдиакарский период (примерно620 млн лет ) в году было 400 ± 7 дней, каждый из которых длился 21,9 ± 0,4 часа.

Луна, возможно, сильно повлияла на развитие жизни, смягчив климат планеты. Палеонтологические данные и компьютерное моделирование показывают, что наклон оси Земли стабилизируется приливными взаимодействиями с Луной. Некоторые теоретики думают, что без этой стабилизации против крутящих моментов, прилагаемых Солнцем и планетами к экваториальному выступу Земли, ось вращения могла бы быть хаотически нестабильной, показывая большие изменения за миллионы лет, как в случае с Марсом, хотя это оспаривается.

Если смотреть с Земли, Луна находится достаточно далеко, чтобы иметь диск почти такого же размера, что и Солнце. Угловой размер (или телесный угол ) из этих двух тел совпадает , потому что, хотя диаметр Солнца составляет около 400 раз больше, чем Луны, также в 400 раз более отдаленные. Это позволяет на Земле происходить полные и кольцевые солнечные затмения.

Астероиды и искусственные спутники

Трейси Колдуэлл Дайсон наблюдает за Землей с купола МКС , 2010 г.

Популяция коорбитальных астероидов Земли состоит из квази-спутников , объектов с подковообразной орбитой и троянов . Есть как минимум пять квазиспутников, в том числе 469219 Kamoʻoalewa . Троянский астероид компаньон, 2010 TK 7 , является librating вокруг ведущего Лагранжа треугольной точки , L4, на орбите Земли вокруг Солнца Крошечный околоземный астероид 2006 RH 120 приближается к системе Земля-Луна примерно каждые двадцать лет. Во время этих подходов он может вращаться вокруг Земли в течение коротких периодов времени.

По состоянию на апрель 2020 года на орбите Земли находится 2666 действующих искусственных спутников . Есть также неработающие спутники, в том числе Vanguard 1 , самый старый спутник, который в настоящее время находится на орбите, и более 16000 единиц отслеживаемого космического мусора . Самый большой искусственный спутник Земли - Международная космическая станция .

Гидросфера

Вода обычно испаряется над водными поверхностями, такими как океаны, и переносится на сушу через атмосферу.  Осадки, такие как дождь и снег, затем возвращают их на поверхность.  Система рек возвращает воду в океаны и моря.
Вода транспортируется в различные части гидросферы посредством круговорота воды .

Обилие воды на поверхности Земли - уникальная особенность, которая отличает «Голубую планету» от других планет Солнечной системы. Гидросфера Земли состоит в основном из океанов, но технически включает в себя все водные поверхности в мире, включая внутренние моря, озера, реки и подземные воды на глубине до 2000 м (6600 футов). Масса океанов составляет приблизительно 1,35 × 10 18  метрических тонн или около 1/4400 общей массы Земли. Океаны занимают площадь 361,8 миллиона км 2 (139,7 миллиона квадратных миль) со средней глубиной 3682 м (12 080 футов), что дает предполагаемый объем в 1,332 миллиарда км 3 (320 миллионов кубических миль). Если бы вся поверхность земной коры находилась на той же высоте, что и гладкая сфера, глубина образовавшегося мирового океана была бы от 2,7 до 2,8 км (от 1,68 до 1,74 мили). Около 97,5% воды является соленой ; оставшиеся 2,5% - это пресная вода . Большая часть пресной воды, около 68,7%, присутствует в виде льда в ледяных шапках и ледниках .

В самых холодных регионах Земли снег сохраняется летом и превращается в лед . Накопленный снег и лед в конечном итоге превращаются в ледники - ледяные тела, которые текут под действием собственной силы тяжести. Альпийские ледники образуются в горных районах, тогда как обширные ледяные щиты образуются над сушей в полярных регионах. Ледниковый поток размывает поверхность, резко меняя ее, образуя U-образные долины и другие формы рельефа. Морской лед в Арктике покрывает территорию размером с Соединенные Штаты, хотя он быстро отступает из-за изменения климата.

Средняя соленость океанов Земли составляет около 35 граммов соли на килограмм морской воды (3,5% соли). Большая часть этой соли была выделена в результате вулканической активности или извлечена из холодных вулканических пород. Океаны также являются резервуаром растворенных атмосферных газов, которые необходимы для выживания многих водных форм жизни. Морская вода оказывает важное влияние на мировой климат, а океаны действуют как большой резервуар тепла . Сдвиги в распределении температуры в океане могут вызывать значительные погодные сдвиги, такие как Эль-Ниньо – Южное колебание .

Атмосфера

Спутниковое изображение Земли облачного покрова с помощью НАСА «s Умеренно Resolution Imaging спектрорадиометра

Атмосферное давление на Земли на уровне моря в среднем 101,325 кПа (14,696 фунтов на квадратный дюйм), с масштабной высотой около 8,5 км (5,3 миль). Сухая атмосфера состоит из 78,084% азота , 20,946% кислорода, 0,934% аргона и следовых количеств диоксида углерода и других газообразных молекул. Содержание водяного пара колеблется от 0,01% до 4%, но в среднем составляет около 1%. Высота тропосферы зависит от широты и колеблется от 8 км (5 миль) на полюсах до 17 км (11 миль) на экваторе, с некоторыми вариациями, обусловленными погодными и сезонными факторами.

Биосфера Земли значительно изменила свою атмосферу . Кислородный фотосинтез эволюционировал2,7 Гя , формируя сегодня в основном азотно-кислородную атмосферу. Это изменение способствовало распространению аэробных организмов и, косвенно, образованию озонового слоя из-за последующего преобразования атмосферного O
2
в O
3
. Озоновый слой блокирует ультрафиолетовое солнечное излучение , позволяя жить на суше. Другие функции атмосферы, важные для жизни, включают транспортировку водяного пара, выделение полезных газов, сгорание небольших метеоров до того, как они упадут на поверхность, и снижение температуры. Это последнее явление известно как парниковый эффект : следовые молекулы в атмосфере служат для улавливания тепловой энергии, излучаемой землей, тем самым повышая среднюю температуру. Водяной пар, диоксид углерода, метан , закись азота и озон являются основными парниковыми газами в атмосфере. Без этого эффекта удержания тепла средняя температура поверхности была бы -18 ° C (0 ° F), в отличие от нынешних +15 ° C (59 ° F), и жизнь на Земле, вероятно, не существовала бы в ее нынешнем виде. .

Погода и климат

Атмосфера Земли не имеет определенных границ, постепенно истончается и уходит в космическое пространство. Три четверти массы атмосферы содержится в пределах первых 11 км (6,8 миль) от поверхности. Этот самый нижний слой называется тропосферой. Энергия Солнца нагревает этот слой и поверхность под ним, вызывая расширение воздуха. Затем этот воздух с более низкой плотностью поднимается и заменяется более холодным воздухом с более высокой плотностью. Результатом является атмосферная циркуляция, которая определяет погоду и климат за счет перераспределения тепловой энергии.

Ураган Феликс с низкой околоземной орбиты, сентябрь 2007 г.
Массивные облака над пустыней Мохаве , февраль 2016 г.

Полосы первичной атмосферной циркуляции состоят из пассатов в экваториальной области ниже 30 ° широты и западных ветров в средних широтах между 30 ° и 60 °. Океанские течения также являются важными факторами в определении климата, особенно термохалинной циркуляции, которая распределяет тепловую энергию из экваториальных океанов в полярные регионы.

Количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, уменьшается с увеличением широты. На более высоких широтах солнечный свет достигает поверхности под меньшими углами и должен проходить через более толстые столбы атмосферы. В результате средняя годовая температура воздуха на уровне моря снижается примерно на 0,4 ° C (0,7 ° F) на градус широты от экватора. Поверхность Земли можно разделить на определенные широтные пояса примерно с однородным климатом. От экватора до полярных регионов это тропический (или экваториальный), субтропический , умеренный и полярный климат.

Другими факторами, влияющими на климат местности, являются ее близость к океанам , океаническая и атмосферная циркуляция, а также топология. В местах, близких к океанам, обычно более холодное лето и более теплая зима из-за того, что океаны могут накапливать большое количество тепла. Ветер переносит на сушу холод или тепло океана. Циркуляция атмосферы также играет важную роль: Сан-Франциско и Вашингтон, округ Колумбия, являются прибрежными городами примерно на одной широте. Климат Сан-Франциско значительно более умеренный, поскольку преобладающее направление ветра - с моря на сушу. Наконец, температура понижается с высотой, в результате чего в горных районах становится холоднее, чем в низинах.

Водяной пар, образующийся в результате испарения с поверхности, переносится циркуляционными системами в атмосфере. Когда атмосферные условия позволяют поднять теплый влажный воздух, эта вода конденсируется и выпадает на поверхность в виде осадков. Затем большая часть воды транспортируется речными системами на более низкие высоты и обычно возвращается в океаны или сбрасывается в озера. Этот круговорот воды является жизненно важным механизмом для поддержания жизни на суше и основным фактором эрозии поверхностных структур в течение геологических периодов. Характер осадков сильно различается: от нескольких метров воды в год до менее миллиметра. Атмосферная циркуляция, топографические особенности и разница температур определяют среднее количество осадков, выпадающих в каждом регионе.

Обычно используемая система классификации климата Кеппена состоит из пяти широких групп ( влажные тропики , засушливые , влажные средние широты , континентальный и холодный полярный ), которые далее делятся на более конкретные подтипы. Система Кеппена оценивает регионы на основе наблюдаемой температуры и осадков. Температура приземного воздуха может подниматься примерно до 55 ° C (131 ° F) в жарких пустынях , таких как Долина Смерти , и может упасть до -89 ° C (-128 ° F) в Антарктиде .

Верхняя атмосфера

Этот вид с орбиты показывает полную луну, частично скрытую атмосферой Земли.

Выше тропосферы атмосфера обычно делится на стратосферу , мезосферу и термосферу . Каждый слой имеет разную скорость градиента, определяющую скорость изменения температуры с высотой. Помимо этого, экзосфера переходит в магнитосферу, где геомагнитные поля взаимодействуют с солнечным ветром. В стратосфере находится озоновый слой, компонент, который частично защищает поверхность от ультрафиолетового света и, таким образом, важен для жизни на Земле. Линия Кармана , определяемая как 100 км (62 мили) над поверхностью Земли, является рабочим определением границы между атмосферой и космическим пространством .

Тепловая энергия заставляет некоторые молекулы на внешнем краю атмосферы увеличивать свою скорость до точки, в которой они могут покинуть гравитацию Земли. Это вызывает медленную, но неуклонную потерю атмосферы в космос . Поскольку нефиксированный водород имеет низкую молекулярную массу , он может легче достичь скорости убегания и просачивается в космическое пространство с большей скоростью, чем другие газы. Утечка водорода в космос способствует переходу атмосферы и поверхности Земли из первоначального восстановительного состояния в текущее окислительное. Фотосинтез является источником свободного кислорода, но считается, что потеря восстановителей, таких как водород, была необходимой предпосылкой для повсеместного накопления кислорода в атмосфере. Следовательно, способность водорода улетучиваться из атмосферы могла повлиять на природу жизни, которая развивалась на Земле. В нынешней богатой кислородом атмосфере большая часть водорода превращается в воду, прежде чем у него появится возможность уйти. Вместо этого большая часть потерь водорода происходит из-за разрушения метана в верхних слоях атмосферы.

Жизнь на Земле

Грибы - одно из царств жизни на Земле.

Формы жизни на планете населяют экосистемы , совокупность которых составляет биосферу . Биосфера разделена на несколько биомов , населенных в целом похожими растениями и животными. На суше биомы разделены в первую очередь разницей в широте, высоте над уровнем моря и влажности . Наземные биомы, расположенные в пределах Арктического или Антарктического кругов, на больших высотах или в чрезвычайно засушливых районах , относительно лишены растительного и животного мира; Видовое разнообразие достигает пика во влажных низменностях экваториальных широт . Оценки количества видов на Земле сегодня разнятся; большинство видов не описаны . Более 99% всех видов , когда-либо живших на Земле, вымерли .

Планета, способная поддерживать жизнь, называется обитаемой , даже если жизнь зародилась не на ней. Расстояние Земли от Солнца, а также эксцентриситет ее орбиты, скорость вращения, наклон оси, геологическая история, поддерживающая атмосфера и магнитное поле - все это влияет на текущие климатические условия на поверхности. Земля обеспечивает жидкую воду - среду, в которой сложные органические молекулы могут собираться и взаимодействовать, а также достаточно энергии для поддержания метаболизма . Растения могут поглощать питательные вещества из атмосферы, почвы и воды. Эти питательные вещества постоянно рециркулируются между разными видами.

Экстремальные погодные условия, такие как тропические циклоны (включая ураганы и тайфуны ), происходят на большей части поверхности Земли и оказывают большое влияние на жизнь в этих областях. С 1980 по 2000 год эти события вызывали в среднем 11 800 человеческих смертей в год. Многие места подвержены землетрясениям, оползням , цунами , извержениям вулканов, торнадо , метелям , наводнениям, засухам, лесным пожарам и другим бедствиям и бедствиям. Человеческое влияние ощущается во многих районах из - за загрязнения воздуха и воды, кислотных дождей , потеря растительности ( выбивание пастбищ , вырубка лесов , опустынивание ), потеря дикой природы, видов исчезновения , деградация почв , истощение почвы и эрозии . В результате деятельности человека в атмосферу выделяются парниковые газы, вызывающие глобальное потепление . Это приводит к изменениям, таким как таяние ледников и ледяных щитов , глобальное повышение среднего уровня моря , повышенный риск засухи и лесных пожаров, а также миграция видов в более холодные районы.

Человеческая география

Семь континентов Земли :

Человеческое население Земли превысило семь миллиардов в начале 2010-х годов и, по прогнозам, достигнет пика примерно в десять миллиардов во второй половине 21 века. Ожидается, что основной рост будет происходить в странах Африки к югу от Сахары . Плотность населения сильно различается по всему миру, но большинство из них проживает в Азии . Ожидается, что к 2050 году 68% населения мира будет проживать в городских, а не сельских районах. Северное полушарие содержит 68% суши в мире. Отчасти из-за преобладания суши 90% людей живут в Северном полушарии.

Подсчитано, что одна восьмая поверхности Земли пригодна для жизни людей - три четверти поверхности Земли покрыто океанами, а одна четверть остается сушей. Половина этой территории - пустыня (14%), высокие горы (27%) или другие неподходящие местности. Государства претендуют на всю поверхность суши планеты, за исключением частей Антарктиды и нескольких других невостребованных территорий . На Земле никогда не было глобального правительства, но Организация Объединенных Наций является ведущей всемирной межправительственной организацией .

Первым человеком, вышедшим на орбиту Земли, был Юрий Гагарин 12 апреля 1961 года. Всего около 550 человек побывали в космосе и достигли орбиты по состоянию на ноябрь 2018 года, из них двенадцать побывали на Луне. Обычно в космосе находятся только люди с Международной космической станции. Экипаж станции , состоящий из шести человек, обычно меняется каждые полгода. Наибольшее расстояние, которое люди прошли от Земли, составляет 400 171 км (248 655 миль), что было достигнуто во время миссии Аполлон-13 в 1970 году.

Природные ресурсы и землепользование

Землепользование в 2015 г. в процентах от свободной ото льда поверхности суши
Землепользование Процент
Пахотные земли 12–14%
Пастбища 30–47%
Леса, используемые человеком 16–27%
Инфраструктура 1%
Неиспользуемая земля 24–31%

На Земле есть ресурсы, которые использовались людьми. Эти так называемые невозобновляемые ресурсы , такие как ископаемое топливо , восполняются только в геологических масштабах времени. Большие залежи ископаемого топлива получают из земной коры, состоящей из угля , нефти и природного газа . Эти месторождения используются людьми как для производства энергии, так и в качестве сырья для химического производства. Минеральные рудные тела также образовались в земной коре в процессе рудогенеза в результате действия магматизма , эрозии и тектоники плит. Эти металлы и другие элементы добываются в горнодобывающей промышленности , которая часто наносит ущерб окружающей среде и здоровью.

Биосфера Земли производит множество полезных биологических продуктов для человека, включая продукты питания, древесину , фармацевтические препараты , кислород и переработку органических отходов. Наземная экосистема зависит от верхнего слоя почвы и пресной воды, а океаническая экосистема зависит от растворенных питательных веществ, смываемых с суши. В 2019 году, 39 миллионов километров 2 (15000000 квадратных миль) поверхности суши Земли состояла из лесов и лесных массивов, 12 миллионов километров 2 (4600000 квадратных миль) был кустарник и пастбища, 40 миллионов километров 2 (15000000 квадратных миль) были использованы для производства кормов и выпаса скота, а 11 миллионов км 2 (4,2 миллиона квадратных миль) возделывались как пахотные земли. Из 12–14% незамерзающих земель, которые используются под пахотные земли, 2 процентных пункта орошались в 2015 году. Люди используют строительные материалы для строительства убежищ.

Люди и климат

Деятельность человека, такая как сжигание ископаемого топлива, приводит к выбросу парниковых газов в атмосферу Земли, изменяя ее климат . По оценкам, глобальные температуры в 2020 году были на 1,2 ° C (2,2 ° F) выше, чем доиндустриальный базовый уровень. Это повышение температуры, известное как глобальное потепление , способствовало таянию ледников , повышению уровня моря , повышенному риску засухи и лесных пожаров, а также миграции видов в более холодные районы.

Культурно-историческая точка зрения

Восход Земли , сделанный в 1968 году Уильямом Андерсом , астронавтом на борту Аполлона-8.

Человеческие культуры выработали множество взглядов на планету. Стандартный астрономический символ Земли состоит из поперечных очерченного круга , Earth symbol.svg, представляющие четыре угла мира . (См. Также символ Земли .) Земля иногда олицетворяется как божество . Во многих культурах это богиня-мать, которая также является основным божеством плодородия . Мифы о сотворении во многих религиях включают создание Земли сверхъестественным божеством или божествами. Гипотеза Гайи , разработанная в середине 20-го века, сравнивала окружающую среду Земли и жизнь как единый саморегулирующийся организм, ведущий к широкой стабилизации условий обитаемости. Считается, что изображения Земли, сделанные из космоса, особенно во время программы «Аполлон», изменили взгляд людей на планету, на которой они жили, подчеркнув ее красоту, уникальность и кажущуюся хрупкость.

Научные исследования привели к нескольким культурным преобразованиям во взглядах людей на планету. Первоначальная вера в плоскую Землю постепенно вытеснилась в Древней Греции идеей сферической Земли , которую приписывали как философам Пифагору, так и Пармениду . Земля обычно считалась центром Вселенной до 16 века, когда ученые впервые пришли к выводу, что это движущийся объект , сравнимый с другими планетами Солнечной системы.

Только в 19 веке геологи поняли, что возраст Земли составляет, по крайней мере, многие миллионы лет. Лорд Кельвин использовал термодинамику для оценки возраста Земли от 20 до 400 миллионов лет в 1864 году, что вызвало бурные дебаты по этому поводу; только когда радиоактивность и радиоактивное датирование были обнаружены в конце 19-го и начале 20-го веков, был установлен надежный механизм определения возраста Земли, доказав, что планете миллиарды лет.

Смотрите также

Примечания

использованная литература

внешние ссылки

Послушайте эту статью ( 1 час 10 минут )
Разговорный значок Википедии
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 22 апреля 2021 года и не отражает последующих правок. ( 2021-04-22 )