Historien om vår planet var mycket turbulent, och inte alltid var det så mysigt och gästvänligt som det är idag. Planet Earth är en mycket aktiv värld som är i kontinuerlig utveckling. Konturerna och oceanernas konturer förändras, om än långsamt, klimatet är annorlunda. Ännu mer dynamisk i sin utveckling är biosfären - planetens levande skal. Under de senaste årtiondena uppstod en annan faktor på jorden, som på kort sätt påverkar sitt utseende - man. Men det här är ett separat ämne, och innan man går vidare till det, borde man ge en allmän beskrivning av planeten och den plats som den upptar i universum och i vilken galax det ligger.
Jorden i rymden eller vår astronomiska adress
Vi är i ett av de många galaxerna som kallas Vintergatan. Den har cirka 200 miljarder stjärnor av olika slag, den har formen av en spiral som roterar långsamt runt sitt centrum.
Solen upptar inte en central position. Det ligger i en av grenarna av den galaktiska spiralen - Orions bälte. Avståndet från stjärnan till mitten av Vintergatan är 26 tusen ljusår.
Solen är den enda stjärnan i vårt system. Enligt astronomisk klassificering hänvisar den till typen gula dvärgar, och består huvudsakligen av väte och helium. I sammansättningen finns det andra element, men de är få. Med kosmiska standarder är vår stjärna en vanlig stjärna. Deras nummer även i den synliga delen av universum är mycket stor. I djupets djup inträffar termonukleära reaktioner, under vilka väte omvandlas till helium och en stor mängd energi frigörs, på grund av vilket liv på planeten jorden är möjlig.
Framväxten av livet på vår planet möjliggjordes tack vare det lyckliga sammanträffandet av ett antal omständigheter. Bland dem: En betydande massa som är tillräcklig för att hålla atmosfärens skyddande skikt, närvaron av ett magnetfält som skyddar olika livsformer från destruktiv kosmisk strålning och närvaron av stora mängder vatten på planeten Jorden. Men den största unikaheten hos vår planet är dess omlopp. Det är det "framgångsrika" avståndet till solen som skapar gynnsamma förutsättningar för livet på planeten Jorden. Om det var några procent mer eller mindre, skulle antagligen levande organismer på det inte ha dykt upp. Dessutom är jorden den enda planet i solsystemet med sådana stora vattenreserver, utan vilken framväxten av livet skulle vara omöjligt. Vetenskapsmän argumenterar varifrån det kom och varför det inte hände på Mars och Venus - de närmaste planeterna till jorden.
Planets rörelse sker nästan i cirkulära banor, som bildar en nästan platt skiva som kallas ekliptikplanet. Funktionerna för jordens rotation och lutningen av dess axel bestämmer årets ändring.
Jordens grannar är Venus och Mars. Apparater som skapats av en man, som redan landat på dessa rymdkroppar, är för närvarande under aktiv studie av Mars. Flera länder planerar att skicka astronauter till planeten. Planeten närmast jorden är Venus, det är en livlös varm boll, där ytemperaturen kan nå smältpunkten för bly.
Jorden har en naturlig satellit - månen. Hittills - den enda himmelska kroppen, där människans fot har gått. Detta är en stenig boll, täckt med kratrar i överflöd, som rör sig runt jorden i en elliptisk bana. Lunar rotation bestämmer växling av tidvatten i oceanerna på vår planet. På månen fanns spår av vatten, det är möjligt, som jorden var bebodd.
Nyligen är månen och Mars närvarande i nyheterna om astronautik. Det antas att mänskligheten kommer att kunna bygga en permanent station på vår naturliga satellit och skicka en expedition till Mars. Detta kommer att hända under nästa årtionde. Forskare hoppas att hitta åtminstone spår av organiskt liv på Mars.
Allmän beskrivning av planeten Jorden
Så, vår planet är en liten stenig boll, delvis täckt av vatten, som ligger på tredje plats från solen. Vilka är de egentliga dimensionerna på planeten Jorden?
Dess genomsnittliga radie är 6 371 km och dess yta är 510 072 miljoner km², varav vatten är 361 132 miljoner km² och land - 148 940 miljoner km². Jordens diameter är 12.742 km.
Faktum är att jorden inte är en boll. Så lätt att anta. Den verkliga formen av planeten är en sfäroid, något "plattad" vid polerna och "långsträckt" nära ekvatorn.
Jordens totala vikt är 5,9726 · 1024 kg., Vilket är 81,3 massan av månen, 0,0583 massa Neptun och 0,00315 massa av gasjätten Jupiter. Medeltätheten för ämnet på vår planet är 5,5153 g / cm³. Jordens rotationshastighet vid ekvatorn är 1674,4 km / h.
Vår planet består huvudsakligen av flera element: järn (32,1%), syre (30,1%), kisel (15,1%) och magnesium (13,9%). Samtidigt ligger den överväldigande delen av järnet i jordens kärna (88%). I jordskorpan är det mest syre - 47%.
Accelerationen på grund av gravitationen är 9.780327 m / s². För att nå jordens bana måste objektet nå en hastighet på 7,91 km / s och för att övervinna dess attraktion - 11.186 km / s.
Geografer delar upp jordens yta i flera halvkanter. Gränsen för norra och södra hemisfärerna är ekvatorn och östra och västra - 180-talet och Greenwich-meridianerna.
Forskare skiljer flera skal eller geosfärer på vår planet:
- atmosfären;
- hydrosfären;
- litosfären;
- biosfären.
Ibland, utöver jordens litosfär eller hårda skal, utsöndras pyrosfären, som ligger under jordskorpans nivå, kännetecknas av signifikanta temperaturer och smältinnehåll. Jordens kärna, som ligger i hjärtat av planeten och har en unik sammansättning och egenskaper, anses vara ett separat skal.
Jordens historia eller hur vårt stora hus bildades
Solsystemet bildades för omkring 4,5 miljarder år sedan från ett stort moln av interstellär dammgas. Den bestod av väte och helium, som bildades till följd av storängen, och tyngre element som uppstod i supernovans djup.
Under handlingen av tröghetskrafter och tyngdkraft började detta moln att krympa, som bildar de första planeterna i vårt system, inklusive jorden. Forskare tror att processen med primärbildning av planeten Jorden tog flera tiotals miljoner år. De tror att månen visade sig något senare, som ett resultat av en tangentiell kollision av planeten med en annan massiv himmelsk kropp.
En enorm kraft drabbade en del av sin mantel från jorden och drev denna bit i omloppsbana, där senare den moderna formen av satelliten som bildades under inverkan av gravitationen.
Vid den tiden fylldes yttre rymden runt vår planet med ett stort antal små himmelska kroppar, som hela tiden bombarderade ytan, värmde den och ökade även protoplanets storlek. Temperaturen på den unga jorden var tillräckligt hög för att smälta metaller och mineraler, desto tyngre av dem kom ned, vilket ledde till bildandet av ljusskorpa och en tät jordkärna. Ursprungligen var jordens yta ett hav av smält magma, flera kilometer djup. Den höga ytan temperaturen under lång tid stöttade nedbrytningen av radioaktiva ämnen som uran och thorium.
Vulkaniska gaser bildade den första atmosfären i den nyfödda planeten, sin yta började svalna gradvis. För ungefär 4,4 miljarder år sedan var det mesta av planets yta redan en hård skorpa och vatten dök upp på det. Jorden blev gradvis en vattenvärld: redan fyra miljarder år sedan var upp till 90% av dess yta täckt av det primära havet. Men världen kan knappast kallas mysig och gästfri: atmosfärens luft var nästan helt koldioxid och temperaturen nått 200 ° C, och atmosfärstrycket var så stort att det bara skulle krossa en person.
Vi älskar att upprepa: "Vår blå planet Jorden", men det är fortfarande inte klart var sådana stora mängder vatten kom från på planeten. Detta är en av världens många mysterier. Denna fråga är grundläggande för framväxten av livet, men kontroversen kring det dämpar inte. Det finns flera teorier om hur vatten bildades på vår planet. Enligt en av dem kom vatten till jorden av asteroider och meteoriter, som föll på ytan i överflöd för miljarder år sedan. Geofysiker antar att den härstammar på vår planet som ett resultat av kemiska processer i dess djup. Dessa två hypoteser strider inte mot varandra. Det är möjligt att en del av vattnet kom till oss från rymden tillsammans med asteroiderna och den andra bildades på platsen.
3 miljarder 400 miljoner år sedan började de första kontinenterna stiga från havet. Vulkanutbrott har bildat en ny stengranit som blev grunden för kontinentalskorpen. Euiden med havsdominans har upphört, det är dags för land.
Tillsammans med de första oceanerna uppträdde välvärmda och solbelysta grundar, som blev livets vagga på planeten Jorden. För närvarande finns det flera teorier om hur exakt detta hände och forskare kan fortfarande inte komma till en gemensam åsikt. Livets ursprung är en annan av planetens mysterier.
Vanliga förfäder av alla livsformer på vår planet var primitiva prokaryoter, som ursprungligen var oförmögna för fotosyntes. Därefter uppträdde de första fotosyntetikerna på kusten - cyanobakterier, som gradvis började mätta atmosfären med syre. Forskare tror att livet på planeten Jorden härstammar omkring 3,5-3,9 miljarder år sedan. Samtidigt "förvärvade" ett magnetfält som skydde atmosfären från den destruktiva verkan av kosmisk strålning.
I två miljarder år har bakterier mättat havet med syre, vilket till en början spenderades på oxidationen av miljoner ton järn upplöst i vatten. Därefter började den här gasen strömma in i atmosfären, och vår planet förvandlades: de gröna oceanerna, som förlorade järn, blev blåa och himlen blå. Detta hände för cirka 1,5 miljarder år sedan.
För omkring 1,1 miljarder år sedan bildades det första jordiska superkontinenten, Rodinia. Dess yta lignade sannolikt den moderna Sahara - en tråkig och tom plats utan vegetation eller andra tecken på livet. Bildningen av denna kontinent ledde till den första och största istiden i världens historia. Rodinia blockerade varma strömmar till polerna, och hela världen var täckt med is i miljoner år. Temperaturen sjönk till -40 ° C, och isens täckning nått kilometer tjocklek. Denna katastrof inträffade för cirka 750 miljoner år sedan. Det fanns en verklig död på planeten Jorden.
Vulkanprocesser kunde splittra Rodinia och värmma planeten gradvis. Man tror att jorden äntligen vaknade upp från dvale bara 580-560 miljoner år sedan. Unicellulära levande organismer kunde överleva svåra tider, och nu fortsatte deras fortsatta utveckling inte tillbaka. Den så kallade kamburska explosionen började.
Denna term kallas en kraftig ökning av livets mångfald, som uppstod för 550-540 miljoner år sedan. Cambrian har i allmänhet en speciell plats i livets historia på vår planet. Under denna period uppträdde många moderna typer av organismer, djuren utvecklade ett hållbart skal, de förvärvade organ av syn och tänder. Mättnad av atmosfären med syre ledde till bildandet av ett nytt lager i det - ozonet, tillförlitligt skydd av allt liv från den mordiska solens ultravioletta. Nu kunde man börja behärska landet.
I Ordovician kom livet på planeten jorden först till land. Dessa var primitiva lavar, och några av leddjuret lade ägg på bankerna. Under den siluriska perioden bildades ryggradsdjur äntligen, närvaron av en hård ås gav omedelbart dem betydande utvecklingsfördelar.
Aktiv erövring av mark hände i nästa, Devonian-perioden. Det började 417 miljoner år sedan. Vid den här tiden uppträdde de första skogarna på planetens yta, bestående av primitiva ormbunkar och hästslag. Arthropoder spunna av en kraftfull evolutionär gren - insekter som sprids mycket snabbt över hela världen. I Devon gjorde ryggradsdjur - amfibier sitt första steg på land. I slutet av denna period uppträdde den första benfisken i reservoarerna.
Carboniferous perioden (354-290 miljoner år) är rike av insekter, amfibier och stora horsetails och ormbunkar. Vid denna tidpunkt på jorden var det väldigt varmt och fuktigt, och koncentrationen av syre i luften överträffade långt den nuvarande. På grund av sådana förhållanden hade vissa insekter av den tiden stora gigantiska storlekar. Man tror att det var kolperioden som gav mänskligheten de främsta reserverna för kol och andra fossila kolväten. Men denna geologiska period slutade med en annan global glaciär, som började för 290 miljoner år sedan.
Under permermånaden (290-248 miljoner år sedan) blev planetens klimat torrare och svalare. Platsen för amfibier på land togs av reptiler, de första barrträd växte fram. Perm är dock inte känd för detta: i sin tur uppstod den största och mest katastrofala utrotningen av levande organismer i hela världens historia. Omkring 95% av de arter som bodde på land och i oceanerna dog. Mest sannolikt orsakade apokalypsen av en planetskala en enorm utbrott av fällor på det moderna Sibiriens territorium. Nästan hela det förvandlades till en sjö av röd het magma. Dessutom varade dessa vulkaniska processer i ca 1 miljon år, en stor mängd gaser släpptes ut i atmosfären, vilket ledde till starten av en vulkanisk vinter.
Vi vet inte varför den kolossala permerutbrytningen hände. Det kan kallas en av världens många mysterier. Men denna händelse förändrade helt sitt utseende. En ny superkontinent Pangea bildades, atmosfärens gaskomposition förändrades dramatiskt, klimatet blev annorlunda.
Varelser som kunde överleva en hemsk katastrof, utvecklades till fantastiska djur - dinosaurier. Dessa varelser dominerade vår planet för 160 miljoner år, de behärskar inte bara mark, men också vatten och luft. Vikten av några dinosaurier uppgick till 150 ton och längden - 50 meter. Dinosaurer regerade på planeten under hela den mesozoiska eran (248 - 64 miljoner år sedan), men de gigantiska dimensionerna kunde inte rädda dem från en ny global katastrof som kom till jorden från rymden.
Tvister om orsakerna till utrotning av jätte reptiler fortsätter till denna dag, men det viktigaste är att forskare anser att en jätte meteorit faller i området med den moderna Mexikanska golfen. Denna katastrof dödade planeten i en vulkanisk vinter i många år och ledde till att 70 procent av levande organismer försvann.
65 miljoner år sedan började den cenozoiska eran, där vi bor idag. Under denna period fortsatte driften av litosfäriska plattor, och gradvis antog världens karta kända konturer. I djurvärlden var platsen för dinosaurier upptagen av däggdjur, som hade betydande evolutionära fördelar jämfört med ödlor. Blomma eller angiospermer har blivit den dominerande klassen av växter. De viktigaste händelserna i den cenozoiska eran är en annan glaciär och uppkomsten av en rationell man.
Atmosfär - jordens luftskal
Atmosfären är en av planetens geosfärer, ett skal som består av gaser som omger jorden. Det är i direkt kontakt med yttre rymden. Stämningen bestämmer klimatet och vädret på vår planet. Det är atmosfären som i många avseenden ger gynnsamma förutsättningar för livet på planeten Jorden.
Det bör förstås att det är ganska svårt att dra en tydlig gräns för atmosfären: det rör sig gradvis in i yttre rymden, i en höjd av 500-1000 km. Samtidigt anser Internationella Luftfartsförbundets övre gräns att vara 100 km, och den amerikanska NASA-byrån - 122 km.
Jordens atmosfär består av gaser, liksom olika föroreningar, som damm, förbränningsprodukter, vattendroppar och iskristaller. Gaskoncentrationen är nästan konstant. Det finns emellertid undantag: till exempel ledde början av den industriella revolutionen till en kontinuerlig ökning av koldioxid i luften.
Huvuddelen av luften (mer än 78%) är kväve, 20% består av syre, nästan 1% är argon, ytterligare en procent är koldioxid, metan, helium, xenon, väte, krypton. Крайне важна концентрация диоксида углерода (CO2), потому что этот вещество - как и метан - относится к парниковым газам, увеличение содержание которых вызывает разогрев атмосферы. Глобальное потепление - это серьезнейшая проблема, стоящая перед современным человечеством.
Следует отметить, что Земля является единственной планетой с таким большим содержанием кислорода в атмосфере. С одной стороны, этот газ - продукт жизнедеятельности живых организмов, а с другой, жизнь на планете Земля без кислорода была бы невозможна.
Земная атмосфера состоит из следующих слоев:
- тропосфера;
- стратосфера;
- мезосфера;
- термосфера;
- экзосфера.
Между этими слоями расположены переходные зоны с переходными свойствами.
Все растения и животные, а также население планеты обитает на дне самого нижнего слоя атмосферы - тропосфере. Она простирается до высоты 16-18 км в южных широтах. В этом слое сосредоточена бо́льшая часть воздуха и водяного пара.
Стратосфера начинается на уровне 16-20 км и продолжается до высоты 50 км. В ней летает большинство авиалайнеров, также именно в стратосфере находится уникальный озоновый слой, защищающий все живое на планете от солнечного ультрафиолета.
На высоте 50 км начинается мезосфера, она простирается до высоты 80 км.
Между 80 и 700 км расположена термосфера, в которой проходит линия Кармана - официальная граница между атмосферой и космосом. Она находится на уровне 100 км.
На высоте 700 км уже экзосфера, доходящая до высоты 1 тыс. км. Воздух здесь сильно разряжен, его молекулы постепенно утекают в космическое пространство. В этом слое вращаются метеорологические спутники.
Гидросфера - жидкая оболочка планеты
Гидросферой называют водную оболочку Земли, в которую входит Мировой океан, реки, озера и водохранилища, подземные воды, а также вода, находящаяся в замороженном состоянии в составе ледников.
Земля является единственной известной планетой с таким огромным количеством воды на поверхности. Ее общий объем составляет 1,39 млрд км3. Подавляющая часть воды (более 96%) находится в морях и океанах, которые покрывают 71% поверхности нашей планеты. Средняя глубина Мирового океана составляет 3,8 тыс. метров. Самой глубокой его точкой считается Марианская впадина - 10 994 метров.
Любопытно, но пресная вода на поверхности суши - всего лишь 0,02% от общих запасов гидросферы, поэтому ее нехватка - это одна из самых острых мировых проблем современности.
Вода осуществляет сложный круговорот из одной части гидросферы в другую. В нем принимают участие другие геооболочки нашей планеты - атмосфера, литосфера и биосфера.
Твердая оболочка планеты Земля
Недра планеты имеют сложную структуру, состоящую из твердой коры, вязкой и жидкой мантии и очень плотного ядра. Кроме того, геологи выделяют у нее нескольких слоев:
- литосферу;
- астеносферу;
- мезосферу;
- внешнее и внутреннее ядро.
Литосфера - это твердая оболочка Земли, в состав которой входит земная кора и верхняя часть мантии до астеносферы. Существует два типа литосферы: континентальная и океаническая. Последняя имеет незначительную толщину, всего 5-10 км, кора континентальная типа простирается ниже поверхности на 80-100 км.
Литосфера разделена на литосферные плиты, которые подходят друг другу, как части головоломки. Они постоянно движутся, благодаря чему и происходит дрейф континентов. Подобным процессом вызвана тектоническая активность, которая проявляется в виде извержений вулканов, землетрясений, горообразования.
Астеносфера (100-700 км) находится на самой границе мантии и литосферы. Эта оболочка пластична, что позволяет литосферным плитам "ездить" по ней. Астеносфера, как и мезосфера, образуют мантию нашей планеты. Высокие температуры и колоссальное давление мантии делает горные породы пластичными и поддерживает постоянные конвенционные потоки от ядра к коре.
К сожалению, у нас мало точных данных относительно процессов, происходящих в земных недрах. Самая глубокая из пробуренных человеком скважин едва достигает 15 км - ничтожная величина по сравнению с тысячами километрами земной окружности. По понятным причинам мы не можем отправить вглубь Земли исследовательские аппараты и технику, поэтому ученым приходится довольствоваться косвенной информацией.
В центре нашей планеты находится плотное и раскаленное ядро, состоящее из никеля, железа и других тяжелых элементов. В настоящее время ученые различают внешнее жидкое ядро и внутреннее твердое. Температура в его центре достигает 6000 °С, что немногим меньше, чем на поверхности Солнца.
Ядро выполняет еще одну важнейшую функцию - его вращение создает магнитное поле Земли, которое защищает нас от убийственной солнечной радиации. По сути, планета - это огромный двухполюсный магнит. На Марсе, например, магнитного поля нет, и солнечный ветер за миллионы лет постепенно "выбил" атмосферу этой планеты, сделав ее абсолютно бесплодной. Ученые считают, что это одна из главных причин отсутствия жизни на красной планете.
Биосфера - живая оболочка Земли
Биосфера - оболочка планеты, заселенная живыми организмами, под этим термином подразумевается глобальная экосистема нашей планеты. Это часть Земли, на которой обитают различные формы жизни, и происходит воздействие их продуктов метаболизма.
Биосферу еще называют "пленкой жизни", данное определение, как нельзя лучше, иллюстрирует распределение и масштаб биосферы. Это действительно тонкая пленочка, покрывающая стык атмосферы, гидросферы и литосферы. Несмотря на скромные размеры, значение биосферы для нашей планеты огромно: живые организмы начали преобразовывать Землю практически сразу после своего появления. Биосфера - это могучий геологический фактор.
В настоящее время на Земле насчитывается более 3 млн. видов растений, животных, микроорганизмов, грибов и водорослей. Человека также принято считать частью живой оболочки, но его хозяйственная деятельность - вернее, ее масштаб - уже давно вышла за ее рамки. Население Земли сейчас составляет около 7,5 млрд. человек.
Верхней границей биосферы считается высота 15-20 км. Выше в атмосфере организмы практически не живут: мешает низкая температура, разреженный воздух и высокий уровень ультрафиолетового излучения. В литосфере нижняя граница распространения жизни проходит примерно на глубине 5-7 км. Здесь ограничивающими факторами являются высокая температура и давление. Да и то на подобных глубинах живут немногочисленные "экстремалы", большинство форм жизни предпочитают верхний слой почвы. В гидросфере жизнь распространилась до самых мрачных глубин Мирового океана. Но подавляющая часть биомассы моря приходится на его верхние слои с большим количеством солнечного света и кислорода.
Биосфера активно участвует в круговороте веществ и энергетических потоках в природе. Энергия Солнца, попадая на Землю, частично аккумулируется растениями и другими фотосинтезирующими организмами. В дальнейшем часть ее запасается в торфе, угле и нефти, идет на выветривание горных пород, на создание пород осадочного происхождения. Живые организмы также участвуют в круговороте СО2, Н2О, О2, многих других химических элементов. Типичным примером воздействия живых организмов на неживую материю является образование почвы. В создании этого слоя принимают участие микроорганизмы, животные, растения, грибы.
Деятельность человека оказывает огромное влияние на биосферу. С каждым годом население увеличивается, что требует еще больше ресурсов и новых площадей под проживание, посевы, предприятия. Это приводит к уничтожению лесов, распахиванию степей, осушению болот. Наступление человека на природу стремительно уменьшает видовое многообразие, отходы нашей хозяйственной деятельности загрязняют воздух, почвы и воду. Такая ситуация приводит не только к разрушению экосистем, но и вызывает климатические изменения, последствия которых могут быть катастрофическими.
Наши предки считали планету живым организмом, называли "Мать-Сыра Земля", "Земля-матушка" и обожествляли ее. Согласно священным книгам, из земли было создано тело первого человека. И пускай подобные представления в высокотехнологичном XXI веке кажутся смешными и нелепыми, но человечество уже в ближайшие годы ожидают серьезные проблемы, если мы хотя бы не попытаемся думать схожим образом. В последние годы мы являемся свидетелями кардинального переворота в научных представлениях о строении, составе и жизни планеты, еще более удивительные открытия ожидают нас в будущем. Земля - это сложнейшая и высокоорганизованная система, требующая к себе бережного и рачительного отношения. Без понимания этого мы рискуем повторить печальную судьбу динозавров.
