Земля

  • Земля́ — третья по удалённости от Солнца планета Солнечной системы. Самая плотная, пятая по диаметру и массе среди всех планет и крупнейшая среди планет земной группы, в которую входят также Меркурий, Венера и Марс.

    Иногда упоминается как Мир, Голубая планета, 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 миллиарда лет назад и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник — Луну. Предположительно жизнь появилась на Земле примерно 4,25 млрд лет назад, то есть вскоре после её возникновения. С тех пор биосфера Земли значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, а также формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную для жизни солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия существования 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 нескольких сантиметров в год. Изучением состава, строения и закономерностей развития Земли занимается наука геология.

    Приблизительно 70,8 % поверхности планеты занимает Мировой океан, остальную часть поверхности занимают континенты и острова. На материках расположены реки, озёра, подземные воды и льды, вместе с Мировым океаном они составляют гидросферу. Жидкая вода, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо из известных планет и планетоидов Солнечной системы, кроме Земли. Полюсы Земли покрыты ледяным панцирем, который включает в себя морской лёд Арктики и антарктический ледяной щит.

    Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, очень вязкого слоя, называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро, являющееся источником магнитного поля Земли, и внутреннее твёрдое ядро, предположительно, состоящее из железа и никеля. Физические характеристики Земли и её орбитального движения позволили жизни сохраниться на протяжении последних 3,5 млрд лет. По различным оценкам, Земля будет сохранять условия для существования живых организмов ещё в течение 0,5—2,3 млрд лет.

    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 солнечных суток — сидерический год. 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. Луна начала своё обращение на орбите вокруг Земли примерно 4,53 миллиарда лет назад. Гравитационное воздействие Луны на Землю является причиной возникновения океанских приливов. Также Луна стабилизирует наклон земной оси и постепенно замедляет вращение Земли. Некоторые теории полагают, что падения астероидов приводили к существенным изменениям в окружающей среде и поверхности Земли, вызывая, в частности, массовые вымирания различных видов живых существ.

    Планета является домом для около 8,7 млн видов живых существ, включая человека. Территория Земли поделена человечеством на 195 независимых государств или 252 страны, взаимодействующих между собой. Человеческая культура сформировала много представлений об устройстве мироздания — таких, как концепция о плоской Земле, геоцентрическая система мира и гипотеза Геи, по которой Земля представляет собой единый суперорганизм.

Источник: Википедия

Связанные понятия

Бу́дущее Земли́ будет определяться рядом факторов: увеличением светимости Солнца, потерей тепловой энергии ядра Земли, возмущениями со стороны других тел Солнечной системы, тектоникой плит и биохимией на поверхности. Согласно теории Миланковича, планета будет по-прежнему подвергаться циклам оледенения вследствие изменения эксцентриситета орбиты Земли, наклона оси вращения и прецессии оси. В результате продолжающегося суперконтинентального цикла тектоника плит, вероятно, приведёт к образованию суперконтинента...
Калли́сто (лат. Callisto; греч. Καλλιστώ) — второй по размеру спутник Юпитера (после Ганимеда), один из четырёх галилеевых спутников и самый удалённый среди них от планеты. Является третьим по величине спутником в Солнечной системе после Ганимеда и Титана. Был открыт в 1610 году Галилео Галилеем, назван в честь персонажа древнегреческой мифологии — Каллисто, любовницы Зевса.
Тита́н (др.-греч. Τιτάν) — крупнейший спутник Сатурна, второй по величине спутник в Солнечной системе (после спутника Юпитера Ганимеда), является единственным, кроме Земли, телом в Солнечной системе, для которого доказано стабильное существование жидкости на поверхности, и единственным спутником планеты, обладающим плотной атмосферой.
В настоящее время Марс — наиболее интересная для изучения планета Солнечной системы. Поскольку он обладает атмосферой, хотя и очень разреженной, по сравнению с земной, можно говорить о процессах в ней, формирующих погоду, а следовательно, и климат. Он не особо благоприятен для человека, однако наиболее близок к существующему на нашей планете. Предположительно в прошлом климат Марса мог быть более тёплым и влажным, а на поверхности присутствовала жидкая вода и даже шли дожди.

Подробнее: Климат Марса
И́о, или Иó (др.-греч. Ἰώ), — спутник Юпитера, самый близкий к планете из четырёх галилеевых спутников.

Упоминания в литературе

В начальной стадии образования Земли «тяжелые» и «легкие» элементы и их соединения были перемешаны. Рассчитывая тепловой баланс Земли за всю ее историю, геофизики пришли к выводу, что наша планета никогда не была полностью расплавленной и на протяжении всей своей истории представляла собой твердое тело. Но при характерных временах в сотни миллионов лет Земля ведет себя как вязкая жидкость (этим объясняется и ее форма: «эллипсоид с чуть выпяченным Северным полюсом и чуть вдавленным Южным – идеально соответствует той, что должна принимать жидкость в состоянии равновесия»). И в этой вязкой жидкости постепенно тяжелые элементы (в первую очередь железо) опускаются к центру Земли, а легкие поднимаются на поверхность. Выделяющаяся при этом гравитационная энергия (типа энергии падающего тяжелого тела) по расчетам геофизиков составляет «чудовищную величину 4•1030 калорий (или 1030 Дж. – А.Л.) (что эквивалентно триллиону суммарных ядерных боезапасов всех стран мира)… В толще этой «жидкости» постоянно происходят чрезвычайно медленные, но немыслимо мощные движения колоссальных масс вещества, с которыми связаны вулканизм, горообразование, горизонтальные перемещения континентов и т. д… Источником энергии для всех этих процессов является в конечном счете… гравитационная дифференциация вещества в недрах планеты. Соответственно, когда этот процесс завершится полностью, наша планета станет геологически неактивной, «мертвой» – подобно Луне. Согласно расчетам геофизиков, к настоящему моменту уже 85 % имеющегося на Земле железа опустилось в ее ядро, а на «оседание» оставшихся 15 % потребуется еще около 1,5 млрд. лет» [Еськов, с. 30— 31]
Численное моделирование удара, приводящего к образованию Луны (Canup, Asphaug, 2001), показало, что масса столкнувшегося тела (оно получило название Тейя) должна быть примерно равна массе Марса (в 10 раз меньше массы Земли); угол удара – от 30 до 50 градусов в зависимости от предшествующего вращения Земли; выброшенный в космос материал происходит в основном из мантий Земли и Тейи, что соответствует малому содержанию железа в Луне. Энергия удара разогревает Землю настолько, что вся ее поверхность представляет собой океан магмы, окутанный плотной и протяженной атмосферой силикатных паров, CO2 и водяного пара. Благодаря этой атмосфере изотопный состав Земли и Луны выравнивается. Обломки на околоземной орбите собираются в Луну в течение всего нескольких лет, начальная высота ее орбиты составляет 25 000–30 000 км (примерно в 15 раз меньше современной). Через 1–2 млн лет поверхность Земли охлаждается достаточно для появления первых твердых пород земной коры.
Итак, Земля на протяжении всей своей истории представляет собой твердое тело (более того, в глубинах, при высоких давлениях – очень твердое тело), которое, однако, парадоксальным образом ведет себя при очень больших постоянных нагрузках как чрезвычайно вязкая жидкость. Сама форма планеты – эллипсоид с чуть выпяченным Северным полюсом и чуть вдавленным Южным – идеально соответствует той, что должна принимать жидкость в состоянии равновесия. В толще этой «жидкости» постоянно происходят чрезвычайно медленные, но немыслимо мощные движения колоссальных масс вещества, с которыми связаны вулканизм, горообразование, горизонтальные перемещения континентов и т. д. – их закономерности мы будем обсуждать в следующей главе. Здесь важно запомнить, что источником энергии для всех этих процессов является в конечном счете все та же гравитационная дифференциация вещества в недрах планеты. Соответственно, когда этот процесс завершится полностью, наша планета станет геологически неактивной, «мертвой» – подобно Луне. Согласно расчетам геофизиков, к настоящему моменту уже 85 % имеющегося на Земле железа опустилось в ее ядро, а на «оседание» оставшихся 15 % потребуется еще около 1,5 млрд лет.
Второй ключ к происхождению Солнечной системы кроется в характерном расположении восьми основных ее планет. Ближайшие к Солнцу планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс – представляют собой сравнительно небольшие твердотельные образования, состоящие преимущественно из кремния, кислорода, магния и железа. Плотные горные породы, вроде черного вулканического базальта, встречаются в основном на поверхности этих планет. В отличие от них четыре внешних планеты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – являются газовыми гигантами, главным образом состоящими из водорода и гелия. Эти громадные шары не имеют твердой поверхности и уплотняются по мере углубления в нижние слои атмосферы. Такое деление планет позволяет предположить, что в начальный период существования Солнечной системы, в течение нескольких тысяч лет после образования Солнца солнечный ветер – интенсивный поток заряженных частиц – выталкивал оставшийся водород и гелий во внешние, более холодные области. На достаточном удалении от излучения Солнца эти летучие газы, остывая, уплотнялись, образуя независимые сгущения. Напротив, более крупные, богатые минералами частицы звездной пыли, оставшиеся поблизости от раскаленной звезды, быстро уплотнялись, образуя твердотельные внутренние планеты.
Однако в последние годы появились прямо противоположные геологические данные, свидетельствующие о том, что в первый миллиард лет существования Земли ее океаны не только не замерзали, а, наоборот, находились вблизи точки кипения! В качестве объяснения выдвигается гипотеза, согласно которой высокая температура на планете поддерживалась благодаря тепличному эффекту, создаваемому атмосферой двуокиси углерода, пропускающей солнечное излучение к поверхности Земли, но препятствующей его переизлучению обратно – во внешнее пространство. До сих пор не существовало точных оценок количества углекислого газа в атмосфере Земли на ранних этапах ее развития.

Связанные понятия (продолжение)

Атмосфе́ра Юпи́тера — газовая оболочка, окружающая Юпитер. Является крупнейшей планетной атмосферой в Солнечной системе. Преимущественно состоит из водорода и гелия. Другие элементы присутствуют в небольших количествах в составе соединений, таких как метан, аммиак, сероводород и вода. Состав атмосферы подобен составу всей планеты в целом.
Вода вне планеты Земля, или, хотя бы, следы её существования в прошлом, являются объектами сильного научного интереса, так как предполагают существование внеземной жизни.
Катархе́й (греч. κατἀρχαῖος — «ниже древнейшего», также гадей (англ. Hadean), хэдий, азой, преархей, приской) — геологический эон, интервал геологического времени, предшествовавший архею. Осадочные породы из катархея неизвестны.
Евро́па (др.-греч. Ἐυρώπη), или Юпитер II — шестой спутник Юпитера, наименьший из четырёх галилеевых спутников. Обнаружена в 1610 году Галилео Галилеем и, вероятно, Симоном Марием в то же самое время. На протяжении столетий за Европой велись всё более всесторонние наблюдения при помощи телескопов, а начиная с семидесятых годов двадцатого века — и пролетающих вблизи космических аппаратов.
Ганиме́д (др.-греч. Γανυμήδης) — один из галилеевых спутников Юпитера, седьмой по расстоянию от него среди всех его спутников и крупнейший спутник в Солнечной системе. Его диаметр равен 5268 километрам, что на 2 % больше, чем у Титана (второго по величине спутника в Солнечной системе) и на 8 % больше, чем у Меркурия. При этом масса Ганимеда составляет всего 45 % массы Меркурия, но среди спутников планет она рекордно велика. Луну Ганимед превышает по массе в 2,02 раза. Совершая облёт орбиты примерно...
Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы; масса планеты составляет 10,7 % массы Земли. Названа в честь Марса — древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Иногда Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей минералом маггемитом — γ-оксидом железа(III).
Атмосфера Венеры — газовая оболочка, окружающая Венеру. Состоит в основном из углекислого газа и азота; другие соединения присутствуют только в следовых количествах. Содержит облака из серной кислоты, которые делают невозможным наблюдение поверхности в видимом свете, и прозрачна лишь в радио- и микроволновом диапазонах, а также в отдельных участках ближней инфракрасной области. Атмосфера Венеры намного плотнее и горячее атмосферы Земли: её температура на среднем уровне поверхности составляет около...
Мира́нда (Уран V) — самый близкий и наименьший из пяти крупных спутников Урана. Открыт в 1948 году Джерардом Койпером и названа в честь Миранды из пьесы У. Шекспира «Буря». Этот спутник был исследован с близкого расстояния лишь одним космическим аппаратом — «Вояджером-2», изучавшим систему Урана в январе 1986 года. С Мирандой он сблизился теснее, чем с другими спутниками Урана, и поэтому заснял её детальнее. Но удалось изучить только южное полушарие, потому что северное было погружено во тьму.
Климат Титана, крупнейшего спутника Сатурна, по многим параметрам напоминает климат Земли, несмотря на существенно более низкую температуру Титана. Толстая атмосфера, метановые дожди и возможное наличие криовулканической активности приводят к изменениям климата на протяжении года.
Сату́рн — шестая планета от Солнца и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера. Сатурн, а также Юпитер, Уран и Нептун, классифицируются как газовые гиганты. Сатурн назван в честь римского бога земледелия. Символ Сатурна — серп (Юникод: ♄).
Непту́н — восьмая и самая дальняя от Земли планета Солнечной системы. Нептун также является четвёртой по диаметру и третьей по массе планетой. Масса Нептуна в 17,2 раза, а диаметр экватора в 3,9 раза больше земных.
Определение жизнепригодности системы красного карлика может помочь определить вероятность наличия внеземной жизни, так как красные карлики составляют большинство звёзд в нашей галактике. В то время как относительно малое количество излучаемой энергии, небольшой размер обитаемой зоны, высокая вероятность захвата планеты приливными силами и высокая изменчивость звезды являются значительными препятствиями для возникновения и поддержания жизни, распространённость и долговечность красных карликов являются...
Планéта-океа́н — разновидность планет, состоящих преимущественно изо льда, скалистых пород и металлов (приблизительно в равных пропорциях по массе для упрощения модели). В зависимости от расстояния до родительской звезды могут быть целиком покрыты океаном жидкой воды глубиной до 100 км (точное значение зависит от радиуса планеты), на большей глубине давление становится столь велико, что вода не может более существовать в жидком состоянии и затвердевает, образуя такие модификации льда, как Лёд V...

Подробнее: Планета-океан
Ура́н — планета Солнечной системы, седьмая по удалённости от Солнца, третья по диаметру и четвёртая по массе. Была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана.
Мерку́рий — ближайшая к Солнцу планета Солнечной системы, наименьшая из планет земной группы. Названа в честь древнеримского бога торговли — быстрого Меркурия, поскольку она движется по небесной сфере быстрее других планет.
Снегова́я ли́ния — в астрономии и планетологии характеристика протопланетной системы звезды, расстояние от светила, на котором температура становится достаточно низкой для того, чтобы простые летучие соединения (такие как вода, аммиак, метан, молекулярные азот и хлор) переходили в твёрдое состояние.
Юпи́тер — крупнейшая планета Солнечной системы, пятая по удалённости от Солнца. Наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном, Юпитер классифицируется как газовый гигант.
Со́лнце (астр. ☉) — одна из звёзд нашей Галактики (Млечный Путь) и единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль.
Текто́ника плит — современное научное представление о строении и движении литосферы, согласно которому земная кора состоит из относительно целостных блоков — литосферных плит, которые находятся в постоянном движении друг относительно друга. При этом в зонах расширения (срединно-океанических хребтах и континентальных рифтах) в результате спрединга (англ. seafloor spreading — растекание морского дна) образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции. Теория тектоники плит объясняет...
Это статья про ядра планет. Про земное ядро см. Внутреннее ядро, Внешнее ядро, Ядро Земли.

Подробнее: Ядро планеты
Вене́ра — вторая по удалённости от Солнца планета Солнечной системы, наряду с Меркурием, Землёй и Марсом принадлежащая к семейству планет земной группы. Названа в честь древнеримской богини любви Венеры. По ряду характеристик, например, по массе и размерам, Венера считается «сестрой» Земли. Венерианский год составляет 224,7 земных суток. Она имеет самый длинный период вращения вокруг своей оси (243 земных суток) среди всех планет Солнечной системы и вращается в направлении, противоположном направлению...
Парадокс слабого молодого Солнца — наблюдаемое противоречие между палеоклиматическими данными и астрофизическими моделями эволюции Солнца.
Со́лнечная систе́ма — планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, вращающиеся вокруг Солнца. Она сформировалась путём гравитационного сжатия газопылевого облака примерно 4,57 млрд лет назад.
Модель ударного формирования Луны (употребляется также термин «Модель мегаимпакта», «Гигантское столкновение» (от англ. Giant impact) и т. д.) — одна из распространённых гипотез формирования Луны. Согласно этой модели, Луна возникла в результате столкновения молодой Земли и объекта, по размерам сходного с Марсом. Этот гипотетический объект иногда называют Тейя в честь одной из сестёр-титанид, матери Гелиоса, Эос и Селены (луны).
«Земля-снежный ком» (англ. Snowball Earth) — гипотеза, предполагающая, что Земля была полностью покрыта льдом в части криогенийского и эдиакарского периодов неопротерозойской эры, а также, возможно, в другие геологические эпохи. Гипотеза призвана объяснить отложения ледниковых осадков в тропических широтах во время криогения (850—630 млн лет назад) и другие загадочные черты геологической летописи криогения. После окончания последнего большого оледенения ускорилась эволюция многоклеточных. Не менее...

Подробнее: Земля-снежок
Вулканизм на Ио (спутнике Юпитера) носит ярко выраженный характер: 2 % поверхности спутника занимают активные горячие пятна. Ио — самое вулканически активное тело в Солнечной системе. На её поверхности отчётливо видно множество лавовых потоков и свыше ста кальдер, но отсутствуют ударные кратеры.
Жизнепригодность — пригодность небесного тела для возникновения и поддержания жизни. Сейчас жизнь известна только на Земле и ни одно небесное тело нельзя уверенно признать пригодным для жизни, — можно только оценивать степень этой пригодности на основе степени сходства условий на нём с земными. С другой стороны космическое тело, непригодное для жизни одного типа, может быть вполне пригодно для жизни другого типа. (См. статью об альтернативной биохимии.) Таким образом, особый интерес для поиска жизни...
Геология Марса — наука, изучающая поверхность, кору и внутреннюю структуру Марса. Особое внимание уделяется составу, структуре, истории и физическим процессам, сформировавшим планету. Данная область науки аналогична земной геологии.
Луна́ — естественный спутник Земли. Самый близкий к Солнцу спутник планеты, так как у ближайших к Солнцу планет, Меркурия и Венеры, спутников нет. Второй по яркости объект на земном небосводе после Солнца и пятый по величине естественный спутник планеты Солнечной системы. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны — 384 467 км (0,002 57 а. е., ~ 30 диаметров Земли).
Колонизация Европы — фантастические и практические проекты освоения четвёртого по величине спутника Юпитера.
Приро́да — материальный мир Вселенной, в сущности — основной объект изучения естественных наук.
Меркурий является одним из кандидатов для колонизации в пределах Солнечной системы наряду с Марсом, Венерой, Луной, Европой, Ганимедом, Каллисто, Титаном.

Подробнее: Колонизация Меркурия
Жизнь на Энцеладе, шестом по размерам спутнике Сатурна, в настоящее время остаётся открытым вопросом и темой для научных дискуссий и исследований.
Изменение климата — колебания климата Земли в целом или отдельных её регионов с течением времени, выражающиеся в статистически достоверных отклонениях параметров погоды от многолетних значений за период времени от десятилетий до миллионов лет. Учитываются изменения как средних значений погодных параметров, так и изменения частоты экстремальных погодных явлений. Изучением изменений климата занимается наука палеоклиматология. Причиной изменения климата являются динамические процессы на Земле, внешние...
Предметом данной статьи является современное представление об основных этапах развития Вселенной с момента её образования и до наших дней. Оно базируется на следующих теориях...

Подробнее: История Вселенной
Согласно современным представлениям, формирование Солнечной системы началось около 4,6 млрд лет назад с гравитационного коллапса небольшой части гигантского межзвёздного молекулярного облака. Большая часть вещества оказалась в гравитационном центре коллапса с последующим образованием звезды — Солнца. Вещество, не попавшее в центр, сформировало вращающийся вокруг него протопланетный диск, из которого в дальнейшем сформировались планеты, их спутники, астероиды и другие малые тела Солнечной системы...
Со́лнечные пя́тна — тёмные области на Солнце, температура которых понижена примерно на 1500 К по сравнению с окружающими участками фотосферы. Наблюдаются на диске Солнца (с помощью оптических приборов, а в случае крупных пятен — и невооружённым глазом) в виде тёмных пятен. Солнечные пятна являются областями выхода в фотосферу сильных (до нескольких тысяч гаусс) магнитных полей. Потемнение фотосферы в пятнах обусловлено подавлением магнитным полем конвективных движений вещества и, как следствие, снижением...
Уда́рный кра́тер — углубление, появившееся на поверхности космического тела в результате падения другого тела меньшего размера.
Фундаментальной задачей планетологии является определение того, как поверхность планеты изменялась со временем. Это даёт информацию о процессах, как происходящих внутри неё (землетрясениях, извержениях вулканов), так и о действующих извне (например, падении астероидов). Для этого нужно определить возраст каждого участка поверхности. На Земле это легко сделать, имея доступ к слоям пород, расположенным один над другим: очевидно, что каждый более глубокий слой старше предыдущего; например, в Большом...

Подробнее: Геологическая временная шкала Марса
Бесконтро́льный парнико́вый эффе́кт (англ. runaway greenhouse effect) — процесс, при котором положительная обратная связь между температурой поверхности и непрозрачностью атмосферы увеличивает силу парникового эффекта на планете до тех пор, пока её океаны не испарятся. Такой процесс, как предполагается, произошел на раннем этапе истории Венеры. МГЭИК утверждает, что на Земле «антропогенная деятельность практически не имеет шансов вызвать „бесконтрольный парниковый эффект“, аналогичный Венере».
Терраформирование Венеры — процесс создания условий, пригодных для жизни человека на Венере.
Пого́да — совокупность значений метеорологических элементов и атмосферных явлений, наблюдаемых в определённый момент времени в той или иной точке пространства. Понятие «Погода» относится к текущему состоянию атмосферы, в противоположность понятию «Климат», которое относится к среднему состоянию атмосферы за длительный период времени. Если нет уточнений, то под термином «Погода» понимают погоду на Земле. Погодные явления протекают в тропосфере (нижней части атмосферы) и в стратосфере — атмосферном...
Га́зовые гига́нты — планеты, состоящие в значительной мере из водорода, гелия, аммиака, метана и других газов. Планеты этого типа имеют небольшую плотность, краткий период суточного вращения и, следовательно, значительное сжатие у полюсов; их видимые поверхности хорошо отражают, или, иначе говоря, рассеивают солнечные лучи.
Хаос — понятие, используемое в планетной геологии для описания областей на поверхности небесных тел, имеющих хаотичный рельеф. Такие области сложены из беспорядочного сочетания гряд, трещин, плато и других типов структур. Термин «хаос» (лат. Chaos) используется в официальной планетной номенклатуре.
Местное межзвёздное облако (ММО) (англ. Local Interstellar Cloud, LIC)) является межзвёздным облаком (размером примерно в 30 световых лет), через которое в настоящее время движется Солнечная система.

Упоминания в литературе (продолжение)

Итак, может ли жизнь существовать на Юпитере? Из всей огромной атмосферной толщи Юпитера нас интересует только слой толщиной в 70 км, залегающий на 70-километровой глубине и уходящий вглубь планеты. Только там присутствуют все необходимые условия для зарождения простейшей жизни: давление – от 8 до 10 атмосфер Земли, – температура, в зависимости от глубины, колеблется от 0 до 100 °С, вследствие чего в этом слое существует столь необходимый компонент для формирования жизни, как жидкая вода! К сожалению, ее не так много, как на Земле, но некоторые области можно без преувеличения назвать настоящими оазисами, в которых происходит формирование небольших облаков, состоящих из газов, мельчайших капелек воды и углеводородов. Именно эти облака могут быть средой обитания бактериальных форм жизни.
Эти плиты все время нарастают вдоль одного края, где составляющее их вещество поднимается из недр Земли, и разрушаются на другом краю – там плита подныривает под соседнюю и ломается. Дно поднимается вдоль срединно-океанических хребтов, а разрушение идет по линии глубоководных желобов. Материал, вовлеченный в эти процессы, представляет собой океаническую кору, богатую окисью кремния и магнезитом. Континенты состоят из коры иного рода, богатой окисью кремния и алюминием, которая находится на поверхности, и таким образом континенты двигаются в разных направлениях по земному шару благодаря тектонической активности. Этот процесс происходил на протяжении всего геологического времени и будет продолжаться, пока существует мир. Важность тектоники плит для истории жизни на Земле не ограничивается географией. Тектоника плит частично влияет на характер глобального климата, который меняется в течение сравнительно коротких в геологическом смысле отрезков времени и, несомненно, вносит свой вклад в относительно внезапные изменения, происходящие с доминирующими формами жизни на нашей планете. Взаиморасположение континентов на ключевых стадиях развития этих животных в какое-то время имело важное значение для их распространения по Земле и становилось причиной явных различий между формами жизни, населяющими разные массивы суши.
Изредка с Землей пересекаются такие «камешки», что их вряд ли возьмут для пополнения музейных фондов из-за проблем с транспортировкой и размещением. Ударяя о верхние слои атмосферы на скоростях, иной раз достигающих десятков километров в секунду, они обычно взрываются, разваливаясь на части, после чего могут вызвать метеоритный дождь. Но при благоприятном строении и составе есть шанс достигнуть поверхности Земли, почти не растеряв массу, и оставить после себя страшную рану – астроблему, или, проще, метеоритный кратер. Температуры и давления при ударе таковы, что на краткий миг возникают условия, схожие с теми, что царят на огромных глубинах в недрах Земли. Вещество при этом претерпевает столь серьезные изменения, что возникают новые, нетипичные для поверхностных процессов минералы, вплоть до алмаза.
Однако, как показывают точные гравиметрические исследования, сила тяжести практически одинакова на всей поверхности Земли. Вот это-то явление и получило название изостазии. Оно проявляется в том, что относительно тонкая (около 70 км) и легкая (преимущественно – гранитная) земная кора покоится на мощном (2900 км) слое гораздо более тяжелой земной мантии. И хотя мантия земли составлена из твердого вещества (вязкость вещества мантии в 100 раз больше, чем у гранита), при высоких температурах и давлениях, царящих в земных недрах, любое твердое вещество проявляет свойство пластичности. Чем толще какой-либо участок земной коры, тем глубже погружается его нижняя граница (основания гор – см. Втор. 32, 22; Пс. 17, 8; Иона 2, 7 и др.), вытесняя вещество мантии. С другой же стороны, тем он сильнее возвышается над поверхностью по сравнению с соседними участками. Таким образом, общий вес коры и мантии под равными по площади участками земной поверхности остается практически одинаковым и в горах, и на равнине, и в океане.
Таким образом, в природе наблюдается некоторая преемственность: массивные звезды первого поколения гибнут, обогащая межзвездное пространство тяжелыми элементами, которые служат строительным материалом для звезд второго поколения. Все химические элементы тяжелее гелия образовались в звездных недрах в ходе термоядерного синтеза, а самые тяжелые элементы возникли при вспышках сверхновых. У Земли есть железное ядро, на которое приходится около трети ее массы, так что можно приблизительно прикинуть, какое количество железа выплюнула доисторическая сверхновая 5 миллиардов лет тому назад. Все, что нас окружает на Земле, да и сама Земля – это звездное вещество, доставшееся нам в наследство. Можно сказать, что ядерные реакции в недрах звезд – главная причина разнообразия окружающего мира. В далеком прошлом во Вселенной тяжелых элементов было гораздо меньше, чем сейчас, о чем свидетельствуют данные наблюдательной астрономии. Спектроскопические исследования показали, что звездная публика сильно различается по своему химическому составу. Например, горячие массивные звезды, концентрирующиеся в галактической плоскости, в несколько десятков раз богаче тяжелыми элементами, чем звезды шаровых скоплений, лежащих около центра Галактики.
Их метод основан на следующем соображении. Обычное содержание иридия в земной коре – около 0,003 части на миллиард. Однако анализ «небесных гостинцев» – метеоритов – показывает, что содержание металла в них достигает 500 частей на миллиард. Если в доисторические времена Земля действительно подверглась атаке из космоса, рассудили исследователи, то в донных осадках должна содержаться прослойка, имеющая в своем составе аномально большое количество иридия. Ведь некоторое количество его при ударе должно было испариться, а затем тонким слоем рассеяться по всей планете, зафиксировавшись в осадочных породах.
Изучая атмосферу Марса, профессор Лавлок сделал сенсационное открытие! На планете Земля, в отличие от Марса, атмосфера нестабильна. В ней все время происходят химические реакции. Но самое главное – ее состав практически не изменялся. На протяжении сотен тысяч лет температура поверхности Земли и состав атмосферы оставались неизменными. И это притом, что с тех пор, как на Земле зародилась жизнь, тепловое излучение Солнца повысилось почти на четверть. Означать это могло только одно: Земля – живая! Она контролирует атмосферу, температуру своей поверхности, толщину озонового слоя, уровень соли в океанах, поддерживая все это на определенном уровне.
Что же касается экологических последствий преобразования человеком окружающей его природы в окружающую его среду, то эти последствия проявляются не изолировано, а в комплексе. Наиболее наглядным примером подобного комплекса экологических последствий может служить обнаружение в 1985 г. явления «озоновых дыр» в стратосфере Земли (реальное истощение озонового слоя нашей планеты началось примерно на 10 лет ранее). Уменьшение озонового щита Земли вызвало более интенсивное проникновение к поверхности планеты жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, и, как следствие этого, появление новых видов заболеваний (СПИД впервые был зарегистрирован на планете в 1980 г.). Кроме того, через «озоновые дыры» к поверхности Земли стало «опускаться» стратосферное тепло («парниковый эффект» был официально «открыт» в 1987 г.).
Уникальным является не только Солнце, но и наша Земля – и звезда, и планета оказались в максимально пригодном для жизни месте. Земля находится на оптимальном расстоянии от Солнца (150 млн километров), в так называемой «околозвездной обитаемой зоне», и постоянное пребывание в этой зоне важно для поддержания и сохранения постоянства климата. Смещение Земли всего на 2 % сделало бы жизнь на ней невозможной. Если бы Земля была ближе к Солнцу, то вся вода испарилась бы, если дальше – замерзла. Умеренная температура земной поверхности позволяет воде находиться в жидком состоянии, чего нет на других планетах. Хотя допустимо небольшое изменение скорости вращения Земли вокруг своей оси без ущерба для высокоорганизованных форм жизни.
Из-за нехватки фундаментальных знаний вопрос о воздействии солнечной активности на климат оставался вне сферы внимания и климатологов, и астрофизиков практически до начала 1980-х. Возможно, первая попытка связать два события – минимум Маундера и Малый ледниковый период – была сделана Д. Эдди [181]. Многие исследования весьма убедительно подтверждают связь солнечной активности и климата – более тёплые периоды соответствуют более активному Солнцу. Во многих естественных архивах температурные и «космические» сигналы на удивление хорошо совпадают. В качестве наиболее показательных примеров можно привести изменения толщины ежегодных слоёв озёрных донных отложений в Финляндии [190], размеров Большого Алечского ледника в Швейцарских Альпах [158], содержания тяжёлого кислорода 18O в сталагмите из пещеры в Омане [280]. Минимумы Солнца совпадают с температурными аномалиями в пределах последних сотен и тысяч лет, таким образом, влияние солнечной активности на климат можно считать весьма вероятным. Но механизм этого влияния пока не ясен[29]. Десять лет назад в журнале Nature [284] была опубликована реконструкция солнечной активности за 11400 лет. Авторы обнаружили, что в последние 70 лет наблюдается аномальное число пятен на Солнце; в прошлый раз такая активность наблюдалась около 8000 лет назад. Возможно, этот фактор вносит значительный вклад в нынешнее потепление. Другим безусловным фактором является рост содержания углекислого газа в атмосфере, поглощающего инфракрасное излучение Земли (парниковый эффект). Сейчас его содержание достигло 400 ppm (частей на миллион), что значительно выше, чем в течение, по крайней мере, полумиллиона лет[30].
Не забудем о «железном пике». В состав вещества, формировавшего планеты Солнечной системы, входило немало железа. При плотности 7,8 г/см3 железо, даже будучи окисленным, все равно имеет плотность, превосходящую среднюю плотность пород земной коры. Но первичная атмосфера Земли была восстановительной, а не окислительной, как сейчас. Следовательно, железо на очень молодой Земле присутствовало в металлическом виде и медленно «тонуло» в мантии, устремляясь к центру планеты и формируя земное ядро. Причина энерговыделения при этом процессе следует из школьной физики: потенциальная энергия превращается в тепловую.
Современные астрономы считают, что вначале образовалась солнечная туманность в виде газово – пылевого облака, которое затем стало сжиматься под действием гравитационных сил. Возможно, это сжатие было ускорено внешними факторами – например, взрывом находящейся недалеко сверхновой. В центре облака образовалось Солнце, под действием гравитационного давления в его центре началась термоядерная реакция, продолжающаяся и поныне. Из окружавшего Солнце огромного уплощенного газово – пылевого облака образовалась планетная система. Земля и родственные ей планеты (Меркурий, Венера, Марс) аккумулировались из твердых тел и частиц, а в формировании планет – гигантов (Юпитер, Сатурн) и внешних планет (Уран, Нептун) участвовал наряду с твердыми телами также и газ. Вначале вокруг Солнца образовались планетезимали – каменистые тела неправильной формы. Их размеры разнились от совсем небольших до сотен километров в поперечнике. Довольно быстро, через какие – нибудь десятки тысяч лет, планетезимали превратились в протопланеты диаметром 100–500 километров. Считается, что планетам земного типа потребовалось затем около 100 миллионов лет, чтобы вырасти до современных размеров путем аккумулирования масс более мелких небесных тел.
ГЕОГРАФИ́ЧЕСКАЯ ОБОЛ?ЧКА, оболочка Земли, включающая земную кору, гидросферу, нижнюю часть атмосферы, почвенный покров и всю биосферу. Термин введён академиком А. А. Григорьевым. Верхняя граница географической оболочки располагается в атмосфере на выс. 20–25 км ниже озонового слоя, предохраняющего живые организмы от ультрафиолетового излучения, нижняя – несколько ниже поверхности Мохоровичича (на глуб. 5–8 км под дном океанов, 30–40 км в ср. под материками, 70–80 км под горными массивами). Таким образом, её мощность меняется от 50–100 км на материках до 35–45 км в пределах океанов. Географическая оболочка отличается от других геосфер тем, что вещество присутствует в ней в трёх агрегатных состояниях (твёрдом, жидком и газообразном), а развитие происходит под действием как внешних космических, так и внутренних источников энергии. Её уникальность состоит в том, что на стыке лито-сферы, атмосферы и гидросферы зародилась органическая жизнь. Для географической оболочки характерны ярусность строения, круговорот веществ и энергии, повторяемость с разной периодичностью (суточная и годовая ритмика, вековые и геологические циклы) процессов и явлений, непрерывность развития. Выделяются три этапа её развития: на первом произошла дифференциация суши и океана и образовалась атмосфера, на втором появилась органическая жизнь, существенно изменившая все протекавшие ранее процессы, на третьем возникло человеческое общество. Географическую оболочку в целом изучает физическая география.
ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА. Ветер – движение воздуха относительно поверхности Земли, также имеет солнечное происхождение. Поверхность Земли в разных местах имеет различную степень черноты. Поэтому различные участки Земли под действием солнечной радиации нагреваются до различной температуры. Следовательно, и нижние слои атмосферы имеют неравномерный нагрев. Из-за этого неодинаково давление воздуха на одной и той же высоте, то естьь в атмосфере существует горизонтальное распределение давления. Это приводит к перемещению больших масс воздуха и возникает ветер. Наряду с энергией воды и домашних животных, ветер также используется с глубокой древности (ветряные мельницы). Сейчас используются ветротурбины. Чем больше площадь лопастей ветротурбин, тем больше энергии она позволяет получить. Очень эффективно использование комплексов небольших по размерам ветротурбин с размахом лопастей около 17 м и мощностью порядка 100кВт. От 50 до нескольких тысяч таких установок объединяют в ветроэлектростанцию (ВЭС). Например, в Калифорнии ВЭС в 17 тыс. ветротурбин суммарной мощностью 1500 МВт, заменяют полторы АЭС. Стоимость сооружения этих установок всего 1,25$ в пересчете на ватт, в то время как для ТЭС и АЭС расходы составляют 3 и 5$ соответственно.
Мы неоднократно подчеркивали, что скорость эволюции звезд определяется их первоначальной массой. Так как по ряду признаков со времени образования нашей звездной системы – Галактики – прошло около 15–20 млрд лет, то за это конечное (хотя и огромное) время весь описанный эволюционный путь прошли только те звезды, массы которых превышают некоторую величину. По-видимому, эта «критическая» масса всего лишь на 10–12 % превышает массу Солнца. С другой стороны, как уже подчеркивалось, процесс образования звезд из межзвездной газопылевой среды происходил в нашей Галактике непрерывно. Он происходит и сейчас. Именно поэтому мы наблюдаем горячие массивные звезды в верхней левой части главной последовательности. Но даже звезды, образовавшиеся в самом начале формирования Галактики, если масса их меньше чем 1,2 солнечной, еще не успели сойти с главной последовательности. Заметим, кстати, что темп звездообразования в настоящее время значительно ниже, чем много миллиардов лет назад. Солнце образовалось около 5 млрд лет назад, когда Галактика уже давно сформировалась и в основных чертах была сходна с «современной». Вот уже по крайней мере 4,5 млрд лет оно «сидит» на главной последовательности, устойчиво излучая благодаря ядерным реакциям превращения водорода в гелий, протекающим в его центральных областях. Сколько еще времени это будет продолжаться? Расчеты показывают, что наше Солнце станет красным гигантом через 8 млрд лет. При этом его светимость увеличится в сотни раз, а радиус – в десятки. Эта стадия эволюции нашего светила займет несколько сот миллионов лет.[21] Наконец, тем или иным способом разбуXIIIее Солнце сбросит свою оболочку и превратится в белый карлик. Вообще говоря, нам, конечно, небезразлична судьба Солнца, так как с нею тесно связано развитие жизни на Земле.
Оказывается, все-таки можно. В чем принципиальная разница Земли и несколько уступающего ей по размеру Марса? Не только в том, что на Голубой планете плиты движутся, а на Красной – нет, и даже не в наличии Мирового океана на первой из них и «Мировой суши» – на второй, но и в том, что на Земле открыто примерно 5000 разных минералов, а на Марсе – почти на порядок меньше. Про Луну и говорить нечего – их там около 150. Причем появление двух третей земных минералов (3000) прямо или косвенно связано с наличием на ней жизни. Жизнь – архейские бактериальные сообщества – и запустила, по сути, тектонику плит современного типа.
Если бы эти элементы оставались там же, где возникли, от них не было бы решительно никакого толку. Однако массивные звезды то и дело взрываются, и их химически обогащенные ошметки разлетаются по всей галактике. После девяти миллиардов лет подобной мелиорации в ничем не примечательной области Вселенной (на задворках Сверхскопления Девы), в ничем не примечательной галактике (Млечный Путь), в ничем не примечательном уголке (Рукав Ориона) родилась ничем не примечательная звездочка (Солнце). Газовое облако, из которого сформировалось Солнце, содержало столько тяжелых элементов, что их хватило на сложный арсенал вращающихся по орбитам небесных тел – несколько каменистых и газовых планет, сотни тысяч астероидов и миллиарды комет. Первые несколько сотен миллионов лет на более крупные тела падал и налипал всевозможный мусор со случайных орбит. При этом происходили высокоэнергичные столкновения на большой скорости, отчего поверхности каменистых планет плавились, и на них не могли образовываться сложные молекулы. Когда в Солнечной системе осталось меньше свободно путешествующего вещества, поверхности планет начали остывать. Та, которую мы зовем Землей, сформировалась в так называемом «Поясе Златовласки» вокруг Солнца – на таком расстоянии от звезды, что ее океаны остаются по большей части в жидком виде. Если бы Земля была значительно ближе к Солнцу, океаны испарились бы. А если бы значительно дальше, они замерзли бы. В обоих случаях жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не могла бы зародиться.
О следующей фазе пока мало известно. Но исследования древнейших пород с возрастом 4–3 миллиарда лет, найденные в Южной Сибири и Гренландии, показывают, что эти породы имеют вулканическое происхождение. Видимо, недра Земли были очень сильно нагреты, породы в глубине ее находились в расплавленном состоянии. Таким образом, можно считать, что для нашей планеты это был длительный этап бесконечных вулканических катастроф. Предположительно, многие сотни миллионов лет не прекращались на Земле извержения вулканов, покрывавших всю ее поверхность. Изливавшаяся раскаленная лава, остывая, формировала первичную земную кору. Но вот, наконец, наступил момент, когда в результате охлаждения поверхности Земли водные пары, выделявшиеся при извержениях, превратились в жидкость.
Проблема усиления парникового эффекта связана с потеплением климата на Земле (за последние 50 лет средняя температура атмосферы повысилась на 0,7 °С) за счет повышения содержания в атмосфере веществ, которые препятствуют длинноволновому тепловому излучению с земной поверхности. Такими веществами (парниковыми газами) являются углекислый газ, окислы азота, метан, пары воды, фреоны и др. Одна из наиболее устойчивых тенденций последних десятилетий – рост концентрации углекислого газа в атмосфере. Предполагается, что удвоение содержания углекислого газа в атмосфере Земли может произойти к середине нынешнего века. Следствием этого станет увеличение средней температуры воздуха на нашей планете. Различные расчеты предсказывают увеличение температуры на полюсах на 5–6 °С, а в средних широтах на 2–3 °С. Однако достоверность таких количественных прогнозов невелика, так как невозможно достаточно точно учесть все сопутствующие явления. В настоящее время пока еще нет методов, которые давали бы возможность с высокой степенью надежности учесть изменения систем океанических течений и воздушных потоков в условиях нового теплового баланса, определить изменения отражательной способности ледников и полярных льдов и степень влияния увеличения облачного покрова Земли на ее температурный режим. Вместе с тем не следует недооценивать опасность таяния полярных льдов и ледников: если это произойдет, огромные территории, на которых ныне живет не менее четверти всего человечества, могут оказаться под водой.
Другим удивительным током планеты Земля является жидкая и раскаленная магма. Поскольку считается, что магма заполняет планету вплоть до ядра, которое от большого давления не может быть твердым, есть теория о «грушевидности» Земли. Влияние Луны также просматривается, но здесь речь идет больше о Солнце. Следует думать, что внутренняя вспученность из-за прилива магмы вносит коррективы и в движение самой Земли. Вспученность же планеты, под корою которой не так прохладно, как на ее поверхности, обусловлена неточным расположением оси Земли по отношению к Солнцу. Наклон оси дает разницу между моментом вращения Земли и силой, обусловленной «сбором» магмы в обращенной к Солнцу точке из-за его притяжения. В результате центробежные и центростремительные силы сложно перемешиваются между собой, а это приводит к разным последствиям, результатом которых является, например, прецессия равноденствий. Об этой звездной прецессии мы опять же поговорим потом, а пока скажем, что «грушевидность» Земли тоже переменчива: вспучивание проходит сложную дорогу в зависимости от того, как именно наклонена Земля к Солнцу. Этот процесс идет в течение года, а есть еще и более мелкие, связанные с суточным вращением планеты.
Исследователям удалось пробурить льды Антарктиды и Гренландии на глубину до четырех километров и извлечь из скважины соответствующий столб керна[2]. Самые нижние из изучаемых слоев содержали пузырьки воздуха возрастом 400 тысяч лет, поэтому восстановленная картина изменения объема пыли и различных газов в атмосфере Земли оказалась предельно полной. Выяснилось, что заметные, влияющие на климат планеты колебания количества СО2 происходили всегда и, следовательно, они никак не связаны с промышленной активностью человека.
Число пятен на Солнце изменяется периодически; длина периода около 11 лет. На рисунке 13 приведена кривая, доказывающая такую периодичность. По горизонтальной оси нанесены годы, по вертикальным – относительные числа пятен. Кривая охватывает громадный, почти двухвековой период, с 1749 по 1947 год. Периодичность выражена с полной очевидностью. Перед нами несомненный и очень важный для жизни Земли закон солнечной деятельности. На рисунке 14 повторена часть той же кривой, с 1836 по 1926 год, но здесь она составлена с кривой магнитных возмущений на Земле за те же годы. Верхняя кривая изображает магнитные возмущения на Земле за те же годы. Очевиден параллелизм этих кривых. Таким образом, помимо тяготения и света между Солнцем и Землей существуют и другие посредники. Теперь известно, что от Солнца к Земле постоянно летят потоки отрицательно заряженных частиц – электронов. Эти электрические потоки отклоняются магнитными полюсами Земли в полярные области и вызывают изменения магнетизма на Земле, отмеченные на рисунке 14. С другой стороны, проникая в верхние разреженные слои земной атмосферы, быстро летящие электроны заставляют светиться находящиеся там газы. Так объясняются северные сияния. Число северных сияний в полярных областях показывает такую же периодичность, как и солнечные пятна и магнитные возмущения на Земле.
Сегодня наука располагает множеством прямых и косвенных доказательств справедливости этой идеи. Расхождение материков Старого и Нового Света подтверждено путем прямых измерений с помощью лазера. Оно происходит в обе стороны от рифтового разлома, проходящего посреди Атлантического океана, за счет нарастания нового океанического дна. Возраст его участков, определяемый по намагниченности и по толщине осадочных отложений, которая непрерывно увеличивается пропорционально их расстоянию от разлома. Все изменения и инверсии магнитного поля Земли, многократно происходившие на протяжении 150 миллионов лет, записаны в базальтовой породе океанического дна в процессе его формирования, как на магнитофонной ленте. Никаких аномалий в этой закономерности, допускающих существование в близком или далеком прошлом материка посреди Атлантического океана, не обнаружено. О причинах расхождения материков говорится в десятом параграфе настоящей главы.
АТМОСФ?РА, воздушная оболочка планет. Обычно предметом изучения метеорологии является атмосфера Земли, которая состоит из смеси газов – воздуха, а также твёрдых примесей (пыль, капли воды, ледяные кристаллы). Чёткой верхней границы атмосфера не имеет, однако на выс. 800–1000 км ещё прослеживается. Атмосферные давление и плотность с высотой убывают. Тем-ра по высоте распределена сложным образом: она падает до верхней границы тропосферы (8–18 км), затем растёт до верхней границы стратосферы (50–55 км), достигая 50 °C, затем снова падает до верхней границы мезосферы (80–85 км), растёт в термосфере до границы с экзосферой, после чего остаётся постоянной. Почти все явления погоды сосредоточены в тропосфере, а её нижние 500–1500 м называют пограничным слоем атмосферы. В нём заметно сказывается влияние трения о земную поверхность и сосредоточены изменения метеорологических элементов в течение суток в зависимости от выс. солнца над горизонтом. Вследствие неравномерного нагрева в атмосфере (в осн. в тропосфере) возникают течения воздуха – общая циркуляция в масштабе всей планеты и локальные циркуляции (бриз, фён и др.), а также формируются воздушные массы, разделяемые атмосферными фронтами и представляющие собой осн. подразделения атмосферы по горизонтали.
МАГНИ́ТНОЕ П?ЛЕ ЗЕМЛИ́ (магнитосфера), охватывает все оболочки Земли и околопланетное пространство. Конфигурация магнитосферы определяется взаимодействием с солнечным ветром – потоком заряженных частиц космического происхождения. С дневной стороны она укорочена и простирается на 8–14 радиусов Земли, с ночной – вытянута, образуя т. н. магнитный хвост планеты длиной в несколько сот радиусов Земли. Поле обусловлено действием постоянных источников, расположенных внутри Земли, которые испытывают медленные (вековые) изменения (вариации), и переменных источников, находящихся в верхних слоях атмосферы. Соответственно различают основное, или главное (~99 %), и переменное (~1 %) магнитные поля.
В нескольких предсказаниях говорится о причинах будущего глобального тектонического катаклизма, который, возможно, произойдет в апреле 2012 года. Согласно пророчествам, сильнейшие землетрясения начнутся из‑за смещения внутреннего ядра Земли. Что же произойдет? Если представить упрощенно строение нашей планеты, то внутри Земли находится железоникелевое внутреннее ядро, которое подобно желтку в яйце «плавает» в жидком внешнем ядре нашей планеты. В начале первых систематических наблюдений за геомагнитным полем (1829 г.) было отмечено, что магнитный диполь Земли (соответственно, и внутреннее ядро) смещен относительно оси вращения планеты на 252 км в сторону Тихого океана. По данным 1965 года, это смещение увеличилось до 451 км и продолжает возрастать!
Планета Земля… Покрывающие планету складчатые горные хребты на суше и океаническом дне при близком взгляде на них обнажают картину ячеистой древовидной геометрии. Но взгляд издали (чему помогают снимки Земли из космоса) выявляет уже более крупномасштабные, первичные структуры в организации литосферы – не только кольцевые, но и вихревые, вызванные напряжениями сдвига и вращения. Аналогичные гигантские вихри открыты в мировом океане. Циклоны же и антициклоны атмосферы известны, и их быстрое и непосредственное погодное влияние на биосферу и социум – очевидны.
Выявление факта непрерывного формирования океанической коры и последующего исчезновения в глубоководных желобах, позволяет совершенно иначе, чем ранее, подходить к пониманию истории океанов. Поскольку плиты двигаются, точка наблюдения не фиксирована. Она меняет свои координаты и при движении например по меридиану происходит смена разных климатических условий вплоть до северных широт. Соответственно развитие осадочной толщи в основных чертах предопределяется геологической историей ложа океана. Ежегодно уходит в глубинные слои Земли около 1,5 км3 осадков океана.
Пространство Солнечной системы между планетами населено телами, чьи размеры сильно отличаются – от мельчайших пылинок до тысячекилометровых астероидов. Эти небесные тела называют малыми телами Солнечной системы. Как отмечалось в главе 1, их подразделяют, в зависимости от размера и свойств, на межпланетную пыль, метеороиды, астероиды и кометы. В разделе 1.1 приведены характерные границы размеров для каждого класса. В принципе, сближаться с Землей при своем движении в пространстве и даже падать на Землю могут любые малые тела. Но угрозу для Земли представляют только наиболее крупные из них. Например, метеороиды размером до 10 м можно считать малоопасными, если же определение метеороидов расширить до 100 м, то столкновения с такими телами, конечно же, становятся весьма опасными и проблему АКО нужно было бы называть астероидно-кометнометеороидной опасностью.
Точное равновесие между приходом и расходом солнечной энергии наблюдается только на двух параллелях – 40° с. ш. и 40° ю. ш. На всех других широтах радиационный баланс оказывается неравновесным, и, следовательно, земная поверхность испытывает там либо нагревание, либо охлаждение. Вблизи экватора этот баланс положительный, что ведет к повышению температуры; поверхности суши и океана в экваториальной зоне поглощают много радиационного тепла, поскольку солнце в ней стоит высоко и продолжительность его сияния велика. В приполярных районах, наоборот, радиационный баланс отрицателен, и энергия постоянно теряется: снежно-ледяной покров этих районов обладает большой отражательной способностью, а Солнце стоит низко, и его лучи падают на землю под малыми углами. И если бы температурный режим нашей планеты зависел только от радиации и ее отражения, то полярные области становились бы с каждым годом холоднее, а экваториальные и тропические – жарче. Этого, однако, не происходит, так как существуют воздушные и морские течения, которые переносят тепло от экватора к полюсам. К ним относятся пассаты, тропические ураганы, а также такие мощные течения, как Гольфстрим в Атлантическом и Куросио в Тихом океанах. В то же время другие течения, следующие вдоль восточных границ Северной Атлантики и северной части Тихого океана, несут холодную воду с севера на юг, в сторону экватора.
Менялся не только уровень моря, но и поверхность земли. Эти процессы постоянно происходят и в наши дни. В таком регионе, как Ближний Восток, могут иметь место два вида изменений (не учитывая результаты землетрясений и движений земной коры). Один из них – это появление новых геологических слоев, или отложений, другой – эрозия, или уничтожение предыдущих слоев. Слои формируются в неодинаковых условиях и под влиянием различных факторов, поэтому они сильно отличаются друг от друга по внешнему виду. К примеру, можно легко отличить слой, нанесенный морем, от тех, которые появились под действием ветра или мощных водных потоков. Во времена сильных дождей слои гальки сползали с близлежащих холмов на побережье, а когда дули резкие ветры, галька покрывалась похожей на пыль лессовой почвой или песком из пустыни. Различия в наслоениях – лучший способ выявить климатические изменения.
Видимый угловой диаметр Нептуна не превышает 2 угловых секунды. При измерении столь малого диаметра приспособлениями с поверхности Земли относительная ошибка очень велика. Уточнить диаметр Нептуна удалось лишь 7 апреля 1967 года, когда планета в своем движении на фоне звездного неба заслонила одну из далеких звезд. По результатам наблюдений с нескольких астрономических обсерваторий экваториальный диаметр Нептуна был определен в 50 200 километров. Новые сведения позволили уточнить величину средней плотности планеты. Она оказалась несколько больше, чем у других планет-гигантов. В центре Нептуна, согласно расчетам, должно помещаться тяжелое ядро из силикатов, металлов и других тяжелых элементов, входящих в состав планет земной группы.
Научному сообществу потребовалось примерно 40 лет, чтобы признать эту теорию. К 60-м годам XX века весьма подробно исследовали дно океана. Оказалось, что переходная мелководная зона между сушей и глубоким океаном – береговой шельф – резко обрывается идущей вниз практически вертикальной стеной, и в глубину эта стена достигает нескольких километров. Если проводить границу материков именно по линии обрыва шельфа, то Америка и Африка стыкуются практически идеально. Но самое главное, были обнаружены срединно-океанские подводные хребты высотой 1,5–2 км, которые образуются в результате подпора океанского дна восходящими потоками мантии Земли – горячей жидкой субстанции, занимающей слой от 30 до 2800 км под поверхностью. Конвекционное движение мантии, подобное конвекционному движению воды в кипящей кастрюле, и становится тем двигателем, который перемещает огромные тектонические плиты с расположенными на них материками. Так родилась новая наука о строении земной коры – тектоника, обосновывающая перемещение континентов со скоростью 1–10 см в год. За десятки миллионов лет это и составляет тысячи километров, разделяющих некогда единые континенты.
Суша занимает 1/4 часть поверхности Земли, остальное Мировой океан. Материки покоятся на гранитном основании, во многих местах покрытом осадочными породами, толщина которых в некоторых местах доходит до 10–15 км. Океанское дно подстилают базальты, и на них, как ни странно, отсутствуют осадочные отложения. Это свидетельствует о сравнительно недавнем происхождении современных океанов. На поверхности материков и дне океанских впадин расположены цепи горных образований, имеющих лишь внешнее сходство. Материковые горные цепи сложены, в основном, из осадочных пород и гранита, горные цепи океанов – базальтовые и разделены, как правило, долинами или рифтами. Эти факты послужили основанием для создания современной теории плит, согласно которой внешняя часть земной коры состоит из плит, перемещающихся по верхней части мантии, При перемещении края плит надвигаются друг на друга, происходит их деформация с образованием поднятий, как Кордильеры, и рифтовых зон, как Атлантическая и Тихоокеанская. Динамика движения плит показана на рис. 13., где: 1 – плиты, 2 – подвиг, 3 – рифтовая зона, 4 – верхняя мантия, 5 – нижняя мантия. Дно океана раздвигается под действием конвекционных потоков в мантии обусловленных теп лом, выделяющимся в недрах при радиоактивном распаде некоторых элементов, химических реакциях и действии некоторых других факторов. Предполагается, что основная часть тепла выделяется в земном ядре, температура которого коло 7000 °C. Температура земной коры повышается на 30 °C с каждым километром глубины, начиная с его поверхности. Подсчитаем мощность теплового потока достигающего поверхности и передаваемого атмосфере.
Обширные плато, обнаруженные на Венере, например, Земля Иштар (по размерам она сравнима с Австралией), – это остатки континентов, омывавшихся когда-то океанами. Судя по результатам спектрального анализа, проведенного зондом, на Венере – например, на плато Альфа-Регио – имеются скалы из гранита. Этот материал образуется при медленном застывании лавовых (базальтовых) потоков, унесенных в глубь планеты в результате тектонических процессов и там вступивших в химическую реакцию с водой. Если на Венере действительно есть гранитные породы, это может служить косвенным доказательством того, что в далеком прошлом там, как и на Земле, тоже наблюдалось движение литосферных плит, полагает астроном Нильс Мюллер из Мюнстерского университета. Неужели это так?
В годы минимумов солнечной активности поток галактических космических лучей во внутренней части Солнечной системы возрастает, поскольку в годы максимумов последствия выбросов вещества Солнца препятствуют их проникновению в эту область. Космические лучи, взаимодействуя с атмосферой Земли, приводят к появлению изотопов 14C и 10Be. Анализ содержания этих изотопов в древних остатках растений и в ледовых отложениях позволяет судить о солнечной активности в далеком прошлом.
Работая в течение нескольких лет в Исследовательском центре на Бермудских островах, профессор биологии Фрэнк А. Браун наблюдал два совершенно удивительных примера: появление стаи бермудской креветки и скоплений атлантического светящегося червя строго в определенные фазы Луны. Впоследствии ему удалось доказать, что суточный ритм обмена веществ у некоторых морских животных зависит от количества падающих на Землю космических лучей. С изменениями атмосферного давления оказались связаны колебания обмена веществ в клубнях картофеля, содержавшегося в герметически закрытых контейнерах. Эти и многие другие эксперименты позволили Брауну сделать вывод – время, когда наблюдаемые свойства биологических ритмов можно было объяснить только за счет эндогенных (внутренних) механизмов, миновало.
Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них – на режим рек, почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования. Современный газовый состав атмосферы – результат длительного исторического развития земного шара. Он представляет собой в основном газовую смесь. Наряду с газами в атмосфере содержатся твердые частицы, поступающие с поверхности Земли (например, продукты горения, вулканической деятельности, частицы почвы) и из космоса (космическая пыль), а также различные продукты растительного, животного или микробного происхождения. Кроме того, важную роль в атмосфере играет водяной пар.
Ежегодно на Земле растениями аккумулируется около 1019 ккал. Частично эта энергия используется в виде пищи и топлива, частично накапливается в отмирающем органическом веществе и переходит в ископаемое состояние (рис. 2.8). Так образовались залежи нефти, угля, природного газа. В результате жизнедеятельности живого вещества была преобразована первичная среда планеты. Атмосфера стала кислородной, изменился состав гидросферы, образовался покров осадочных пород, появился плодородный почвенный слой. Причина глобальности процессов заключается в непрерывности работы живых организмов. Они осуществляют свою планетоформирующую роль за счет быстрого по геологическим меркам воспроизводства, размножения и связанного с этим круговорота веществ, происходящего в течение сотен миллионов лет. Вся масса живого вещества, произведенного за это время биосферой, равна 2,4·1020 т, что в 12 раз превышает массу земной коры. На земной поверхности нет химической силы, постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом [8, 26, 33].
Считается, что поглощаемый Землей эфир превращается в вещество не полностью, часть его «бродит» в теле Земли, накапливаясь в отдельных местах и в контакте с веществом недр изменяя свою температуру и давление. Тогда эфир начинает сочиться наружу в виде потоков. Эти потоки образуют вихри, либо одиночные в виде цилиндрического столба, либо в виде двужгутика, когда два вихря вращаются друг вокруг друга. Чаще всего это происходит на всевозможных подземных неравномерностях – разломах земной коры, границах подземных водных потоков, рудных включениях, туннелях, пустотах и других естественных или искусственных неоднородностях.
Следует заметить, что границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным существование живых организмов. Напомним, что верхняя граница проходит примерно на высоте 20 км от поверхности Земли и ограничена слоем озона. Гидросфера пронизана жизнью на всю ее толщу, т. е. до 11 км. В литосфере живое вещество встречается на глубине 3,5–7,5 км. Дальнейшее ее проникновение блокируется высокой температурой земных недр, давлением, сплошной темнотой и уровнем проникновения воды в жидком состоянии.
а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ э ю я