Земля это что в физике
Планета Земля
Общие сведения о Земле
Земля – это третья по удаленности от Солнца планета (третья планета Солнечной системы).
Земля вместе с Меркурием, Венерой и Марсом образует земную группу планет Солнечной системы.
У Земли есть один естественный спутник – Луна, а также множество искусственных, крупнейший из которых – Международная космическая станция.
Соседями Земли являются Венера и Марс.
Наружный слой Земли представляет собой твердую оболочку, состоящую главным образом из силикатов. Твердая кора и вязкая верхняя часть мантии составляют литосферу. Под литосферой находится астеносфера, слой относительно низкой вязкости, твердости и прочности в верхней мантии. Земля имеет ярко выраженное жидкое внешнее и твердое внутреннее ядро.
Земля – единственная известная планета с активной тектоникой плит.
Орбита Земли
Среднее расстояние от Земли до Солнца около 150 миллионов километров (1 астрономическая единица).
Перигелий (ближайшая к Солнцу точка орбиты): 147,098 миллиона километров (0,983 астрономической единицы).
Афелий (самая далекая от Солнца точка орбиты): 152,098 миллиона километров (1,017 астрономической единицы).
Средняя скорость движения Земли по орбите составляет 29,783 километра в секунду.
Один оборот вокруг Солнца планета совершает за 365,26 суток.
Продолжительность суток на Земле составляет 23 часа 56 минут 4,1 секунды.
Направление вращения Земли соответствует направлению вращения всех (кроме Венеры и Урана) планет Солнечной системы.
3D-модель Земли
Физические характеристики Земли
Земля – пятая по размеру планета в Солнечной системе.
Экваториальный радиус Земли составляет 6378,1 километра.
Площадь поверхности Земли составляет 510,072 миллиона квадратных километров.
Средняя плотность Земли составляет 5,5153 грамм на кубический сантиметр.
Ускорение свободного падения на Земле равно 9,78 метра на секунду в квадрате или 0,99732g.
Масса Земли равна 5,9726 х 10 24 килограмма.
Трансляция Земли из космоса on-line
Атмосфера Земли
Атмосфера Земли в основном состоит из азота (78,08%), кислорода (20,95%), аргона (0,93%) и углекислого газа (0,04%), также в зависимости от климата она может включать 0,1 до 1,5% водного пара.
Среднее атмосферное давление на Земле (на уровне моря) составляет 1 атмосферу (101,325 кПа).
Три четверти массы атмосферы содержится в первых 11 километрах от поверхности Земли.
Земная атмосфера не имеет определенных границ, она постепенно становится тоньше и разреженнее, переходя в космическое пространство.
Атмосфера Земли условно разделена на слои, различающиеся по плотности, температуре и составу: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, ионосфера, экзосфера.
Климат Земли
Климат на нашей планете носит сезонный характер из-за угла наклона оси 23,44 градуса.
Количество солнечной энергии, достигнувшее поверхности Земли, уменьшается с увеличением широты.
Земля разделена на климатические пояса – природные зоны, имеющие приблизительно однородный климат.
В системе классификации Кеппена критерием определения типа климата является то, какие растения произрастают на данной местности. В систему входят пять основных климатических зон (влажные тропические леса, пустыни, умеренный пояс, континентальный климат и полярный тип), которые, в свою очередь, подразделяются на более конкретные подтипы.
Круговорот воды в природе жизненно необходим для существования жизни на суше.
Морские течения являются важным фактором в формировании климата Земли, как и термохалинная циркуляция, создаваемая за счет перепада плотности воды и переносящая тепловую энергию из экваториальных регионов в полярные.
Рельеф Земли
Приблизительно 70,8% поверхности планеты занимает Мировой океан.
На материках расположены реки, озера, подземные воды и льды, вместе с Мировым океаном они составляют гидросферу.
Подводная поверхность гористая, включает систему срединно-океанических хребтов, а также подводные вулканы, океанические желоба, подводные каньоны, океанические плато и абиссальные равнины.
На суше выделяют горы, пустыни, равнины, плоскогорья и другие типы рельефа.
Полюсы Земли покрыты ледяным панцирем, который включает в себя морской лед Арктики и антарктический ледяной щит.
Интересные факты о Земле
Земля является наиболее исследованной планетой Солнечной системы и единственной обитаемой планетой из известных науке.
Земля самая плотная планета Солнечной системы.
Земля образовалась из солнечной туманности около 4,5 миллиарда лет назад.
Гравитационное воздействие Луны на Землю является причиной возникновения океанских приливов.
Землю населяют около 8,7 миллиона видов живых существ, и человек – один из них.
Поверхность планеты постоянно изменялась: континенты появлялись и разрушались, перемещались по поверхности, то собираясь в суперконтинент, то расходясь на изолированные материки.
Падение на Землю астероидов диаметром в несколько тысяч километров представляет опасность ее разрушения, однако все наблюдаемые тела для этого слишком малы и опасны только для биосферы.
Впервые Земля была сфотографирована из космоса в 1959 году космическим аппаратом «Explorer 6».
Первым человеком, увидевшим Землю из космоса, стал в 1961 году Юрий Гагарин.
Из открытого космоса и с планет, расположенных за орбитой Земли, можно наблюдать прохождение нашей планеты через фазы, подобные лунным.
Естествознание.ру
Планета Земля
Земля невероятно красива и разнообразна. Она кажется нам настолько родной и привычной, что порой мы даже не осознаем ее уникальности. Наша планета — единственное астрономическое тело в обозримой Вселенной, где зародилась и существует жизнь. Ученые до сих пор пытаются найти ответ на вопрос, когда и почему это произошло именно на Земле.
История Земли не единственное, что увлекает людей уже много лет. С развитием человечества росло и желание исследовать неизвестные части мира. Оно породило волну открытий, благодаря которым состоялся грандиозный прорыв в познаниях о планете, были описаны новые материки, острова, океаны, произошел кардинальный переворот в привычных представлениях о мире. Казалось бы, сегодня на Земле не осталось места для географических открытий, но в мире по-прежнему обнаруживаются новые виды, уникальные природные образования, новые свидетельства прошлого.
Вместе с освоением планеты вскрылась и ее уязвимость. Появившись на Земле, человек стал переделывать все вокруг под себя. Возводил города, чтобы жить с комфортом, возделывал поля, чтобы не голодать, строил заводы, чтобы производить удобные вещи. Люди беспрерывно изменяют мир, чтобы сделать его богаче и безопаснее, а он, к сожалению, становится все опаснее и беднее. В наши дни Земля по-прежнему нуждается в изучении, только теперь первостепенно не открытие чего-то неизвестного, а поиск оптимальных отношений между Землей и человеком.
Форма и размеры Земли
Традиционно принято считать, что Земля имеет форму шара. Однако это не совсем так.
Первые исследователи считали, что Земля плоская и представляет собой диск, плавающий на поверхности воды. Их взгляды кардинально изменил Аристотель, который не просто предположил, что наша планета круглая, но и доказал это. Сегодня для простоты Землю также называют шаром. Однако не секрет, что из-за вращения вокруг своей оси и возникающей при этом центробежной силы наша планета не может иметь абсолютно шарообразную форму.
Параметры Земли
Соотношение размеров Солнца, Земли и других планет Солнечной системы
Земля — эллипсоид?
Первоначально предполагалось, что Земля имеет форму эллипсоида — она несимметрична и сплюснута у полюсов. Подтверждением этому служит тот факт, что экваториальный радиус на 21,4 км больше, чем расстояние от центра Земли до полюсов (полярный радиус). Кроме того, более точные измерения показали, что расстояние от экватора до Северного полюса меньше, чем до Южного.
Наглядная разница между шаром и эллипсоидом
А может, все-таки геоид?
Эллипсоид (как и шар) — идеальная форма, которую в действительности Земля не может иметь. Данная форма удобна для проведения математических расчетов, поэтому часто используется. Реальная же форма Земли далека от эталона. Она определяется неровностями рельефа материков и океанического дна, такими как впадины и возвышенности, и называется геоидом (что в переводе с греческого языка означает «землеподобный»).
Сравнение поверхностей. Геоид — форма Земли, полученная мысленным продолжением поверхности Мирового океана под континентами
Движение Земли
Сквозь бескрайние просторы Вселенной, среди бесчисленного множества звезд мчится планета, которую мы называем своим домом, — Земля. Нам она кажется необъятным миром, но это лишь иллюзия. В суматохе дней мы редко всматриваемся в небо и не осознаем, что в необозримой пустоте космоса наша планета не более чем песчинка, на которой возникло чудо жизни.
Земля — космическое тело, а мы — космонавты, совершающие длительный полет вокруг Солнца и бороздящие, не думая о том, просторы Вселенной. На протяжении веков люди пытались выяснить, что из себя представляет этот «космический корабль», пассажирами которого они стали. Какой он формы, с какой скоростью мчится? Благодаря человеческому любопытству, упорству исследователей, а затем и научно-техническому прогрессу сегодня почти на все вопросы о Земле у нас есть точные ответы.
Земля, как и другие планеты солнечной системы, находится в постоянном движении. Движение — это жизнь. Данное утверждение справедливо не только для человека, но и для нашей планеты. Каждую секунду мы перемещаемся в космическом пространстве со скоростью около 30 км/с, совершая не одно, а несколько типов движения.
Два основных типа движения Земли и их следствия: а) осевое вращение; б) орбитальное вращение.
Осевое вращение
Первое и наиболее ощутимое для нас — движение Земли вокруг своей оси. День сменяет ночь, а ночь сменяет день, обеспечивая бесконечное течение времени. Наверное, каждый человек хотя бы раз в жизни хотел, чтобы в сутках было больше чем 24 ч, ведь их не всегда хватает на запланированные дела. Оказывается, времени и того меньше! Полный оборот вокруг своей оси Земля совершает за 23 ч 56 мин 4,1 с.
Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток
Движение Земли вокруг своей оси во многом напоминает запущенный волчок, ось которого при постепенном замедлении начинает описывать в пространстве конусы. Перемещаясь в космическом пространстве, подобные действия совершает и земная ось, что с течением времени неизбежно приводит к изменению координат светил на звездном небе. Полный цикл земной прецессии составляет около 25 800 лет.
Орбитальное вращение
Второй тип движения — вращение вокруг Солнца. Его наша планета совершает не по строго круговой орбите, а по слегка вытянутой в форме эллипса. Самая близкая к нашему светилу точка земного пути называется перигелием, а самая дальняя — афелием. В афелии мы находимся в июле, а в перигелии — в январе. Земля парит в пространстве не строго перпендикулярно своей орбите, а под наклоном, равным 23,5°. Наклон земной оси и орбитальное вращение обеспечивают неравномерный нагрев поверхности планеты в течение года, из-за чего происходит смена времен года.
Если рассматривать движения Земли в космических масштабах, то можно заметить, что в этих периодах нет круглых чисел, к которым мы привыкли. Например, звездный год — точное время оборота Земли вокруг Солнца — составляет 365 сут. и 6 ч. Лишние шесть часов мы отбрасываем в течение трех лет. Впоследствии они накапливаются и добавляются к каждому четвертому году, который называется високосным.
Схема движения Земли вокруг Солнца
Наша планета движется не только вокруг Солнца, но и вместе с ним. Ежесекундно Солнечная система преодолевает огромные световые расстояния вокруг общего центра Млечного Пути. Как это движение влияет на Землю, до конца не изучено. Полный галактический год составляет около 280 млн лет.
Характеристика и сведения о планете Земля
Планета Земля — одна из 8 планет Солнечной системы, третья по удаленности от Солнца. Ее называют колыбелью человечества, Голубой планетой, Гайей и даже Миром. Пока в системе научных знаний она остается единственной планетой, на которой существует жизнь.
Формирование и эволюция планеты Земля
Возраст Земного шара составляет около 4,5 млрд лет. На заре своего существования он еще не был планетой и представлял собой Протоземлю — облако вращающегося газа и межзвездной пыли. Постепенно облако начало сжиматься. Существует гипотеза, что сжатие началось под действием ударной волны, долетевшей из глубин космоса, после взрыва сверхновой звезды. Становясь все плотнее, облако нагревалось. Межзвездная пыль объединялась в более крупные конгломераты. Так, постепенно сформировался шар, состоящий из расплавленных горных пород.
Началось медленное остывание планеты. При охлаждении горная порода на поверхности Земли затвердевала, формируя земную кору. Более тяжелые элементы и более плотные вещества опускались к центру шара. Наружу часто вырывались раскаленные горные породы. Чем холоднее становилась Земля, тем больше вокруг нее конденсировалось газов и водяного пара. 3,8 млрд лет назад на поверхности извергались вулканы, бушевали бури и ливни. Формировались первые континенты, моря и океаны. У планеты появилось собственное магнитное поле.
Около 2,5 млрд лет назад условия на планете сложились таким образом, что в морях смогла возникнуть первая, еще примитивная жизнь. Появились древние растения, благодаря которым атмосфера начала насыщаться кислородом.
Чем ближе условия приближались к современным, тем разнообразнее становилась жизнь на Земле. Примерно 500-400 млн лет назад в воде появились первые животные, потомки которых со временем выбрались на сушу.
Физические характеристики Земли
Земля является одной из теллурических планет. Так называют планеты, имеющие твердую поверхность, металлическое ядро и диаметр, сравнимый с 0,1 долей диаметра Солнца. К этой группе относятся также Меркурий, Венера и Марс. Среди них Земля — самая большая и плотная. Ее средний диаметр составляет 12,7 тыс. километров, масса — 5,97×10^24 кг, а плотность — 5,513 кг/м³. В нашей планетарной системе Земля является пятой по величине.
| Характеристика | Величина |
|---|---|
| Экваториальный радиус | 6,38 тыс. км |
| Полярный радиус | 6,36 тыс. км |
| Окружность по экватору | 40 тыс. км |
| Площадь поверхности | 510 млн кв. км |
| Площадь суши | 148,9 млн кв. км |
| Ускорение свободного падения | 9,78 м/ кв. с |
| Скорость вращения вокруг своей оси | 1,67 тыс. км/ч |
| Наклон оси вращения к плоскости орбиты | 66°34′ |
| Альбедо | 0,3 |
| Температура на поверхности | -89,2…+56,7°C |
Земля имеет форму геоида — сплюснутого эллипсоида, поэтому ее диаметры по экватору и по нулевому меридиану имеют разную длину. Из-за этого эффекта самыми удаленными от центра планеты точками на поверхности являются вулкан Чимборасо и гора Уаскаран.
Орбита и вращение
Земля удалена от Солнца на 150 млн км. Она вращается вокруг него по эллиптической орбите с запада на восток, а также вокруг собственной оси в том же направлении. Протяженность орбиты — 940 млн км. Средняя скорость движения по орбите — 29,8 км/с.
Время прохождения орбиты составляет 365,24 суток, а 1 оборот вокруг своей оси занимает 23 часа 56 минут. Эти величины определили длину года и суток на нашей планете. Земля вращается вокруг своей оси быстрее других теллурических планет, но медленнее, чем газовые.
Магнитное поле
В центре Земли находится железоникелевое ядро. Вращаясь, оно создает магнитное поле нашей планеты. Пространство вокруг Земли, в границах которого действую силы магнитного поля, называется магнитосферой. Благодаря ей все живое на ее поверхности защищено от воздействия солнечного ветра — потока заряженных частиц, летящих от Солнца. Магнитосфера отклоняет этот поток в стороны.
Магнитное поле Земли имеет 2 полюса, которые почти совпадают с географическими полюсами планеты. В этих областях частицы могут проникать в атмосферу, из-за чего возникает северное (полярное) сияние (Аврора). При столкновении частиц солнечного ветра с молекулами кислорода возникает красное и желтое свечение, а с молекулами азота — синее.
Структура Земли
Земля имеет слоистое строение. С увеличением глубины происходит следующая смена слоев:
В составе земной коры выделяют литосферу и астеносферу — верхний и нижний слой соответственно. Литосфера состоит из тектонических плит, прижатых друг к другу и при этом медленно движущихся относительно друг друга. Средняя толщина литосферы — 64 км, при этом континентальная кора тоньше океанической. Крупнейшие тектонические плиты Земли:
Астеносфера — переходный слой между литосферой и верхней мантией, которая представляет собой вязкие, расплавленные горные породы. В этом слое возникают хаотичные течения, которые и приводят к движению тектонических плит. При их столкновении, наползании друг на друга или разрыве случаются землетрясения, возникают горы и каньоны.
По мере движения к центру Земли структура мантии меняется и она становится твердой. Мантия представлена силикатными горными породами и простирается до глубины 2,9 тыс. км. На ее долю приходится 83% объема и 67% массы планеты.
Под мантией находится земное ядро — самая горячая и тяжелая часть планеты. Его температура достигает 4 тыс.℃. Радиус внешнего ядра Земли составляет 3,4 тыс. км, а внутреннего — 1,2 тыс. км. Жидкая часть ядра состоит из железа и серы, а твердая — из железа и никеля.
Гидросфера планеты
Гидросфера Земли начала формироваться 4 млрд лет назад. Она объединяет все запасы воды:
Мировой океан представляет собой водное пространство, покрывающее нашу планету и имеющее общий солевой состав. Он занимает около 70% всей поверхности Земли, а остальное приходится на сушу — континенты и острова. Мировой океан объединяет:
Континентальные воды — это озера, реки, подземные воды, болота и т. п. Вместе со льдом и снегами они составляют запасы пресной воды на Земле, на которые приходится примерно 2,5% гидросферы.
Атмосфера земли
Атмосфера — это воздушная оболочка Земли, простирающаяся на высоту 550 км. В ее состав входят:
Свойства разных слоев не похожи между собой. Нижние слои атмосферы являются наиболее плотными, а с набором высоты плотность падает. Тропосфера составляет почти 80% всей массы атмосферы и содержит 99% газообразной воды на Земле. В ее химический состав входят следующие газы:
Стратосфера — второй слой атмосферы. Здесь располагается озоновый слой, который защищает Землю от избытка ультрафиолета. С увеличением высоты температура слоев сначала падает, а затем начинает повышаться благодаря поглощающим способностям озонового слоя. В нижней части стратосферы летают самолеты.
В термосфере температура начинает быстро расти и на высоте 800 км достигает 727 °C. Выше воздух становится слишком разреженным, чтобы нагреваться от столкновения частиц.
Экзосфера состоит в основном из водорода и гелия — самых легких газов. Она не имеет четких границ и является переходным слоем между атмосферой и космической пустотой. Здесь частицы способны приобретать скорость, достаточную для того, чтобы покинуть атмосферу Земли и улететь в космическое пространство. Вместе термосфера и экзосфера составляют ионосферу — слой, в котором под воздействием солнечного ветра ионизируются частицы воздуха.
Климат на планете
Климат на Земле формируется под влиянием поступающей на планету солнечной энергии и процессов, происходящих в атмосфере и гидросфере (например, круговорота воды, ветра, движения циклонов). Выделяют 4 основных климатических пояса (полярный, умеренный, тропический, экваториальный) и 4 переходных (субарктический, субантарктический, субэкваториальный и субтропический). В границах одного пояса климат является однородным.
Самый жаркий среди них — экваториальный. Здесь температура достигает +80 °C. Самый холодный — полярный. Это связано с распределением солнечной энергии, достигающей поверхности планеты. В полярных широтах световые лучи проходят более длинный путь в атмосфере и теряют по дороге больше энергии.
Существуют и другие классификации климатических зон Земли. Например, в основе одной из них лежит тип растительности, произрастающей на рассматриваемой территории. Согласно этой системе выделяют следующие природные зоны:
Особенности климата, формирующегося в тех или иных природных зонах, обуславливаются также удаленностью от морей, направлением течений, рельефом местности и другим факторами.
Рельеф земли
Рельеф — это форма поверхности планеты, у Земли он не похож на кору других планет, т. к. на нем мало кратеров, оставшихся от падения метеоритов. Большинство из них исчезли под воздействием различных природных явлений и геологических процессов (движение тектонических плит, эрозия, выветривание и др.).
Выделяют такие типы рельефа местности:
Все эти формирования могут встречаться как на суше, так и на дне водных массивов. Самая низкая точка рельефа Земли — «Бездна Челленджера» в Марианской впадине на глубине 11 км ниже уровня моря. Самая высокая — вершина горы Эверест на высоте 8,8 км над уровнем моря.
Карта поверхности
Географическая карта или карта поверхности — это проекция или модельное отображение рельефа планеты в уменьшенном виде с использованием условных знаков. Карты отличаются по масштабу и степени детализации, могут отображать поверхность всей планеты или отдельных участков и имеют разное назначение.
Существуют справочные, учебные, туристические, технические, навигационные, тематические, физические и др. карты. Все они содержат разные виды искажений, связанных с переносом выгнутой поверхности Земли на плоскость.
Спутник Луна
Луна является естественным спутником Земли и пятым по величине спутником Солнечной системы. Она находится на расстоянии 384 тыс. км от Земли и вращается вокруг нее со скоростью 1 км/с. Согласно современным научным представлениям, Луна образовалась 4,5 млрд лет назад из-за столкновения планеты с крупным небесным телом. Эта теория была выдвинута в 1984 г. и с того момента остается наиболее обоснованной.
Диаметр Луны составляет 3,5 тыс. км, что всего в 4 раза меньше земного. Благодаря таким размерам спутник оказывает гравитационное воздействие на Землю, которое приводит к чередованию приливов и отливов. Еще одна особенность Луны, связанная с гравитационным взаимодействием, ее заблокированное положение по отношению к Земному шару. Она всегда обращена к нашей планете только одной стороной.
На Луне нет атмосферы и воды. Ее поверхность покрыта реголитом — смесью пыли и обломков горных пород, образовавшихся при падении метеоритов. Толщина реголита неравномерна и может достигать десятков метров. Гравитация на Луне слабее земной. Вес любого объекта там будет в 6 раз меньше, чем на Земле.
Луна остается единственным космическим телом, на котором побывали люди. Первые шаги по лунной поверхности совершил Нил Армстронг в 1969 г. С тех пор на спутнике побывало еще 12 космонавтов.
Жизнь на Земле
Первая примитивная жизнь на нашей планете возникла 3,5-4 млрд. лет назад и представляла собой сложные молекулы, способные к воспроизведению. Появление кислорода, аэрация морей, изменение температурного режима и таяние ледников сделало возможным возникновение сначала одноклеточных, а затем и многоклеточных организмов, с которых начался долгий путь эволюции жизни на Земле.
В развитии жизни на Земле можно выделить следующие важные эпохи:
Представления о развитии жизни на Земле ученые получают, изучая палеонтологические находки и анализируя схожесть существующих видов.
Исследования планеты
Переход от попыток мифического объяснения существования мира к его рациональному изучению начался еще в античные времена и ускорился с появлением письменности. Первые описания Земли отличались наивностью и были развенчаны учеными по мере развития научных знаний.
Представления о планете как о плоском диске были опровергнуты еще в VI в. до н. э., а в III в. до н. э. древнегреческий ученый Эратосфен Киренский смог вычислить длину окружности Земли. Другой грек, философ Аристотель, примерно в то же время рассуждал о медленном движении земной коры и впервые попытался определить возраст планеты. Такие же попытки предпринимали и другие ученые. Плиний и Шень Го независимо друг от друга с этой целью изучали окаменелости и горные породы.
В XVI в. багаж научных знаний пополнился теорией Коперника о гелиоцентрической модели мира. В этот же период изобретение телескопа Галилео Галилеем позволило расширить представления о месте планеты в Солнечной системе и вывело астрономию на новый научный уровень.
В 1959 г. был получен первый снимок Земли с космического аппарата Эксплорер-6, а 1961 г. Юрий Гагарин стал первым человеком, который посмотрел на нашу планету из космоса своими глазами.
В дальнейшем наблюдения, развитие геологии, космические исследования позволили человечеству составить подробную систему знаний о Земле как планете.
Будущее Земли
Будущее Земли, как планеты, зависит от множества факторов:
Согласно одной из существующих теорий, планету ждут циклы оледенения, связанные с изменениями орбиты и оси вращения, что снова вызовет вымирание большого количества видов.
Другая гипотеза связывает судьбу Земли с увеличением солнечной активности, которое предположительно произойдет через 1-3 млрд лет, вызовет испарение океанов и приведет к возникновению парникового эффекта через 4 млрд лет. К тому времени на планете не останется жизни. Через еще 3,5 млрд. лет она будет поглощена Солнцем, превратившимся в красного гиганта. Некоторые ученые предполагают, что планета продолжит существовать, но изменит свою орбиту.
Все эти теории относятся к далекому будущему и претерпят еще немало изменений, связанных с развитием науки и знаний о Вселенной.