Historie naší planety byla velmi bouřlivá a ne vždy byla tak útulná a pohostinná, jaká je dnes. Planeta Země je velmi aktivní svět, který se neustále rozvíjí. Obrysy kontinentů a oceánů se mění, i když pomalu, klima je odlišná. Ještě dynamičtější ve vývoji je biosféra - živá skořápka naší planety. V posledních tisíciletích se na Zemi objevil další faktor, který kardinálně ovlivňoval jeho vzhled - člověk. Ale toto je samostatné téma a před tím, než se k němu dostaneme, bychom měli dát obecný popis planety a místa, které zaujímá ve vesmíru a ve kterém se nachází galaxie.
Země v prostoru nebo naše astronomická adresa
Jsme v jedné z mnoha galaxií nazvaných Mléčná dráha. Má asi 200 miliard hvězd různých typů, má tvar spirály, která se pomalu otáčí kolem středu.
Slunce nezadí v centrální poloze. Je umístěn v jedné z větví galaktické spirály - Orionův pás. Vzdálenost od hvězdy k centru Mléčné dráhy je 26 tisíc světelných let.
Slunce je jediná hvězda našeho systému. Podle astronomické klasifikace se odkazuje na typ žlutých trpaslíků a převážně se skládá z vodíku a helia. Ve svém složení existují další prvky, ale je málo. Podle kosmických standardů je naše hvězda poměrně obyčejnou hvězdou. Jejich počet dokonce ve viditelné části vesmíru je velmi velký. V hlubinách Slunce se nepřetržitě objevují termonukleární reakce, během nichž se vodík přemění na hélium a uvolní se velké množství energie, díky níž je život na planetě Zemi možný.
Vznik života na naší planetě byl umožněn díky šťastné shodě okolností. Mezi nimi: významná hmota, dostatečná pro udržení ochranné vrstvy atmosféry, přítomnost magnetického pole, které chrání různé formy života před ničivým kosmickým zářením a přítomností velkého množství vody na planetě Zemi. Hlavním unikátem naší planety je však její orbita. Je to "úspěšná" vzdálenost od Slunce, která vytváří příznivé podmínky pro život na planetě Zemi. Pokud by to bylo o několik procent více či méně, pravděpodobně by se na něm nezobrazovaly živé organismy. Navíc Země je jediná planeta ve sluneční soustavě s tak obrovskými zásobami vody, bez nichž by vznik života nebyl možný. Vědci tvrdí, odkud pocházejí, a proč se to nestalo na Marsu a Venuši - na nejbližších planetách na Zemi.
Pohyb planet se uskutečňuje téměř v kruhových oběžných drahách, které tvoří téměř plochý disk nazvaný ekliptická rovina. Vlastnosti rotace Země a naklonění její osy určuje změnu času roku.
Sousedé planety Země jsou Venuše a Mars. Zařízení vytvořená člověkem, která již byla na těchto vesmírných tělech přistála, je v současné době aktivní studií na Marsu. Několik zemí plánuje poslat k planetě astronauty. Planeta, která je nejblíže Zemi, je Venuše, je to bezvládná horká koule, kde povrchová teplota může dosáhnout bodu tavení olova.
Země má jednu přirozenou družici - měsíc. Až dosud - jediné nebeské tělo, kde lidská noha odešla. Jedná se o skalnatou kouli zakrytou krátery v hojnosti, která se pohybuje kolem Země na eliptické dráze. Měsíční rotace určuje střídání přílivů v oceánech naší planety. Na měsíci byly nalezeny stopy vody, je možné, jako by byla Země obývána.
Nedávno jsou měsíce a Mars přítomny ve zprávách o astronautice. Předpokládá se, že lidstvo bude moci postavit stálou stanici na našem přirozeném satelitu a poslat expedici na Mars. K tomu dojde v příštím desetiletí. Vědci doufají, že najdou alespoň stopy organického života na Marsu.
Obecný popis planety Země
Takže naše planeta je malá skalní koule, částečně pokrytá vodou, umístěná na třetím místě od Slunce. Jaké jsou skutečné rozměry planety Země?
Jeho průměrný poloměr je 6 371 km a její rozloha je 510,072 milionů km², z toho voda 361,132 milionů km2 a pozemek 148,940 milionů km2. Průměr planety Země je 12.742 km.
Ve skutečnosti Země není míč. Tak snadné předpokládat. Skutečný tvar planety je sféroid, poněkud "zploštělý" na pólech a "protáhlý" blízko rovníku.
Celková hmotnost planety Země je 5,9726,1024 kg, což je 81,3 hmotnost Měsíce, 0,0583 hmotností Neptunu a 0,00315 hmoty plynového obra Jupitera. Průměrná hustota látky naší planety je 5,5153 g / cm ³. Rychlost rotace Země na rovníku je 1674,4 km / h.
Naše planeta se skládá především z několika prvků: železa (32,1%), kyslíku (30,1%), křemíku (15,1%) a hořčíku (13,9%). Současně je ohromná část železa v jádru Země (88%). V zemské kůře nejvíce kyslíku - 47%.
Zrychlení z důvodu gravitace činí 9,780327 m / s². Pro vstup do oběžné dráhy Země musí objekt dosáhnout rychlosti 7,91 km / s a překonat přitažlivost - 11,186 km / s.
Geografové rozdělují povrch Země na několik hemisfér. Hranice severní a jižní polokoule je rovník, východní a západní - 180. a greenwichské meridiány.
Vědci rozlišují několik skořápků nebo geosférů naší planety:
- atmosféru;
- hydrosféra;
- litosféra;
- biosféra.
Někdy, kromě litosféry nebo tvrdé skořápky planety, se pyroféra emituje, což je pod úrovní zemské kůry, vyznačuje se významnými teplotami a roztaveným obsahem. Jádro Země, které se nachází v samém středu planety a má jedinečné složení a vlastnosti, je považováno za samostatnou skořápku.
Historie Země nebo jak byl vytvořen náš velký dům
Sluneční soustava vznikla asi před 4,5 miliardami let z obrovského oblaku mezihvězdného prachu. To se skládalo z vodíku a helia, vzniklého v důsledku Velkého třesku, a těžších elementů vznikajících v hlubinách supernov.
Pod působením inerciálních sil a gravitace se tento oblak začal zmenšovat a vytvářet první planety našeho systému, včetně Země. Vědci věří, že proces primární formace planety Země trval několik desítek miliónů let. Věří, že Měsíc se objevil poněkud později v důsledku tangenciální kolize planety s dalším masivním nebeským tělem.
Dopad mohutné síly odtrhl část pláště od Země a tlačil tento kus na oběžnou dráhu, kde později vznikla moderní podoba satelitu pod vlivem gravitace.
V té době byl vesmír kolem naší planety naplněn obrovským množstvím malých nebeských těles, které neustále bombardovaly jeho povrch, ohřívaly ho a také zvyšovaly velikost protoplanety. Teplota mladé Země byla dostatečně vysoká na to, aby roztavila kovy a minerály, těžší z nich sestoupily, což vedlo k tvorbě lehké kůry a hustého zemního jádra. Původně byl povrch Země oceánem roztaveného magmatu, několik kilometrů hluboko. Vysoká povrchová teplota po dlouhou dobu podporovala úbytek radioaktivních prvků, jako je uran a thorium.
Sopečné plyny tvořily první atmosféru novorozené planety, její povrch se začal postupně ochladit. Asi před 4,4 miliardami let byla většina povrchu planety již tvrdá kůra a na ní se objevila voda. Země se postupně změnila na vodní svět: již před čtyřmi miliardami let byla až 90% povrchu pokryt primárním oceánem. Tento svět se dá sotva nazvat útulným a pohostinným: vzduch atmosféry byl téměř úplně oxid uhličitý a jeho teplota dosáhla 200 ° C a atmosférický tlak byl tak velký, že by jednoduše rozdrtil člověka.
Rádi bychom opakovali: "Naše modrá planeta Země", ale je stále nejasné, kde tak velká množství vody pochází z této planety. To je jedno z mnoha tajemství planety Země. Tato otázka je pro vznik života životně důležitá, avšak kontroverze kolem ní nezůstává. Existuje několik teorií o tom, jak se na naší planetě formovala voda. Podle jedné z nich byla na Zemi přivedena voda asteroidy a meteority, které padaly na její povrch před mnoha miliardami let. Geofyzikové předpokládají, že vznikly na naší planetě v důsledku chemických procesů v jejích hlubinách. Tyto dvě hypotézy nejsou navzájem v rozporu. Je možné, že část vody přišla k nám z vesmíru spolu s asteroidy a druhá byla vytvořena na místě.
3 miliardy před 400 miliony let začaly první kontinenty vycházet z moře. Sopečná erupce vytvořily novou žulovou žulu, která se stala základem kontinentální kůry. Éra nadvlády oceánů skončila, je čas na půdu.
Spolu s prvními oceány se objevily ohřívané a slunce spojené povrchy, které se staly kolébkou života na planetě Zemi. V současné době existuje několik teorií o tom, jak přesně k tomu došlo, a vědci stále nemají možnost dospět ke společnému názoru. Původ života je dalším tajemstvím planety Země.
Společní předchůdcové všech forem života na naší planetě byli primitivní prokaryoti, zpočátku neschopní fotosyntézy. Pak se na pobřeží objevily první fotosyntetika - kyanobakterie, které postupně začaly saturaci atmosféry kyslíkem. Vědci věří, že život na planetě Zemi vznikl zhruba před 3,5 až 3,9 miliardami let. Současně planeta "získala" magnetické pole, které chrání atmosféru před ničivým působením kosmického záření.
Na dvě miliardy let bakterie nasytila oceán kyslíkem, který byl zpočátku spotřebován na oxidaci milionů tun železa rozpuštěného ve vodě. Poté začal tento plyn proudit do atmosféry a naše planeta byla přeměněna: zelené oceány, které ztratily železo, změnily modrou barvu a modrou oblohu. To se stalo asi před 1,5 miliardami let.
Asi před 1,1 miliardami let vznikl první pozemský superkontinent, Rodinia. Jeho povrch s největší pravděpodobností připomínal moderní Saharu - nudné a prázdné místo bez jakékoliv vegetace nebo jiných příznaků života. Vznik tohoto kontinentu vedl k prvnímu a největšímu ledovci v historii naší planety. Rodina zablokovala teplé proudy na tyče a celý svět byl pokryt ledem po miliony let. Teplota klesla na -40 ° C a ledová pokrývka oceánů dosáhla kilometrů. Tato katastrofa se stala před 750 miliony let. Byla skutečná smrt planety Země.
Sopečné procesy dokázaly rozdělit Rodinii a postupně zahřát planetu. Předpokládá se, že se Země nakonec probudila z hibernace pouhých 580-560 milionů let. Jednobuněčné živé organismy dokázaly přežít obtížné časy a nyní se jejich další vývoj neudržel. Takzvaná kambrijská exploze začala.
Tento termín se nazývá prudké zvýšení rozmanitosti života, k němuž došlo přibližně před 550-540 miliony let. Cambrian má obecně zvláštní místo v historii života na naší planetě. Během tohoto období se objevilo mnoho moderních typů organismů, zvířata si vytvořili odolnou skořápku, získali zrakové a zubní orgány. Nasycení atmosféry kyslíkem vedlo k vytvoření nové vrstvy - ozónu, spolehlivé ochrany veškerého života před vražedným slunečním ultrafialovým zářením. Nyní by člověk mohl začít ovládat zemi.
V ordoviku se na planetě Zemi nejprve dostal život. Jednalo se o primitivní lišejníky a někteří členovci položili vajíčka na břehy. V silurijském období se nakonec obratlovci utvořili, přítomnost tvrdého hřbetu jim okamžitě poskytla významné evoluční výhody.
Aktivní dobytí země se stalo v příštím, devonském období. Začalo to před 417 miliony let. V této době se na povrchu planety objevily první lesy, skládající se z primitivních kapradin a přesliček. Arthropods se odvrátili od silné evoluční větve - hmyzu, který se velice rychle šířil po celé planetě. V Devonu obratlovci - obojživelníci udělali svůj první krok na zemi. Na konci tohoto období se objevily první kostnaté ryby v nádržích.
Karbonské období (354-290 milionů let) je království hmyzu, obojživelníků a obrovských přesliček a kapradin. V této době na Zemi byla velmi horká a vlhká a koncentrace kyslíku ve vzduchu daleko přesahovala současnou koncentraci. Kvůli takovým podmínkám měli někteří hmyz tehdejší doby obrovské velikosti. Předpokládá se, že to bylo období uhlí, které dalo lidstvu hlavní zásoby uhlí a jiných fosilních uhlovodíků. Toto geologické období však skončilo dalším globálním zaledněním, které začalo asi před 290 miliony let.
V permském období (před rokem 290-248 miliony let) se klima planety stala suchá a chladnější. Místo obojživelníků na půdě bylo odebráno plazy, objevily se první jehličnaté rostliny. Nicméně Perm není slavný: na jeho konci došlo k největšímu a nejvíce katastrofickému vyhynutí živých organismů v celé historii planety. Asi 95% druhů, které žily na zemi a v oceánech zemřelo. Nejpravděpodobněji apokalypsa planetárního měřítka způsobila obrovské erupce pastí na území moderní Sibiře. Téměř všechno se změnilo v jezero červenohnědého magmatu. Navíc tyto vulkanické procesy trvaly asi 1 milion let, do atmosféry bylo vypuštěno velké množství plynů, což vedlo k nástupu vulkanické zimy.
Nevíme, proč se stala kolosální permská erupce. To může být nazýváno jedním z mnoha tajemství planety Země. Tato událost však zcela změnila svůj vzhled. Byl vytvořen nový superkontinent Pangea, plynové složení atmosféry se dramaticky změnilo, klima se změnilo.
Stvoření, které by mohly přežít hroznou katastrofu, se vyvinuly do úžasných zvířat - dinosaurů. Tyto bytosti dominovaly naší planetě již 160 milionů let, zvládaly nejen zemi, ale i vodu a vzduch. Hmotnost některých dinosaurů dosáhla 150 tun a délka - 50 metrů. Dinosaury vládly na planetě po celé mezozoické období (před 248 - 64 miliony lety), ale gigantické dimenze nemohly zachránit je před novou globální katastrofou, která přišla na Zem z vesmíru.
Spory o příčinách zániku obřích plazů pokračují až dodnes, ale hlavní je, že vědci považují pokles obřího meteoritu v oblasti moderního mexického zálivu. Tato kataklyzma po mnoho let vrhla planetu na sopečnou zimu a vedla k zmizení 70% živých organismů.
Před 65 miliony let začala Cenozoická éra, ve které dnes žijeme. Během tohoto období pokračovala drift litosférických desek a postupně mapa světa převzala známé obrysy. Ve zvířecím světě bylo místo dinosaurů obsazeno savci, které měly významné evoluční výhody ve srovnání s ještěrky. Květina nebo angiospermy se staly dominantní třídou rostlin. Nejdůležitějšími událostmi v éře Cenozoic je další glaciation a vznik racionálního člověka.
Atmosféra - vzdušná skořápka Země
Atmosféra je jednou z geosfér naší planety, skládající se z plynů, které obklopují Zemi. Je v přímém kontaktu s vesmírem. Atmosféra určuje klima a počasí na naší planetě. Je to atmosféra, která v mnoha ohledech poskytuje příznivé podmínky pro život na planetě Zemi.
Mělo by být zřejmé, že je poměrně obtížné vytvořit jasnou hranici atmosféry: pohybuje se postupně do vesmíru v nadmořské výšce 500 až 1 000 km. Zároveň Mezinárodní letecká federace považuje horní hranici atmosféry za 100 km a americkou agenturu NASA 122 km.
Zemská atmosféra se skládá z plynů a různých nečistot, jako jsou prach, produkty spalování, kapičky vody a ledové krystaly. Koncentrace plynů je téměř konstantní. Existují však výjimky: například začátek průmyslové revoluce vedl k neustálému zvyšování oxidu uhličitého ve vzduchu.
Hlavní část ovzduší (více než 78%) je dusík, 20% tvoří kyslík, téměř 1% argon, další 1% je oxid uhličitý, metan, helium, xenon, vodík, 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.
