Общие представления о планете Земля - Планета Земля
Первые астрономические явления, которые с детства знакомы каждому, это -- смена дня и ночи, восход и заход Солнца. Объяснение этих явлений связано с вопросом о форме и вращении нашей Земли. На смену наивным представлениям о плоской неподвижной Земле и "небесной тверди" признание шарообразности и вращения Земли и безграничности небес. Доказательства шарообразности Земли черпались из наблюдений формы края земной тени на диске Луны во время лунных затмений, из наблюдений постепенного появления или исчезновения морских судов при их приближении или удалении от берега. Также наблюдений изменения высоты Полярной звезды при переезде с севера на юг, из факта расширения горизонта по мере подъема вверх. Идея шарообразности Земли возникла еще у древних греков (Пифагор, VI в. до н. э.: Парменид, VI--V вв. до н. э.; Аристотель, IV в. до п. э.), но потом оставалась в забвении более полутора тысяч лет, до времен Колумба и кругосветных путешествий XVI в.
Размеры земного шара впервые были определены около 240 г. до н. э. Эратосфеном (276--196 гг. до н. э.) в Александрии. Он нашел, что в день летнего солнцестояния в Сиене (южный Египет) Солнце в полдень проходит через зенит, а в Александрии -- на расстоянии 1/50 окружности (7°,2) от него. Расстояние между этими городами, расположенными приблизительно на одном меридиане, составляло 5000 греческих стадий. Следовательно, полная окружность равна 250000 стадий, а радиус земного шара R=40 000 стадий. Принимая наиболее вероятную длину стадии равной 160 м, получаем R=6400 км. Современные определения дают R=6370 км.
Вращение земного шара самым естественным образом объясняет смену дня и ночи, восход и заход светил. Широко известны следующие доказательства вращения Земли вокруг своей оси: поворот с течением времени плоскости качаний маятника относительно окружающих его предметов. Сплюснутость Земли, обнаруживаемая из градусных измерений, отклонение падающих тел к востоку, размыв правых берегов рек, текущих в северном полушарии Земли, и левых -- в южном полушарии (закон Бэра), пассаты, изменение силы тяжести с широтой (не объясняемое сплюснутостью Земли), направление ветров внутри циклонов и антициклонов и т. д.
Некоторые греческие ученые догадывались и о годичном движении Земли вокруг Солнца. Аристарх Самосский еще в III в. до н. э. считал, что Земля обращается вокруг Солнца. Однако эта идея также оставалась в забвении полторы тысячи лет. Следующие явления можно назвать доказательствами обращения Земли вокруг Солнца: годичный параллакс звезд, годичную аберрацию звезд и смещение линий в спектрах звезд с периодом в один год.
Годичное движение Земли перемещает наблюдателя и этим вызывает видимое смещение более близких звезд относительно более далеких. В течение года близкие звезды описывают на небе (на фоне более далеких звезд) Параллактические эллипсы. Большая ось такого эллипса всегда параллельна плоскости земной орбиты, т. е. плоскости эклиптики, а величина оси зависит от расстояния звезды (чем меньше расстояние, тем она больше); величина малой оси зависит, кроме того, и от углового расстояния звезды от плоскости земной орбиты, т. е. от астрономической широты звезды. Годичные параллаксы звезд меньше I". Самая близкая к нам звезда имеет параллакс 0'',76.
Годичное движение Земли вызывает, кроме того, аберрационное смещение звезд; все звезды описывают за год Аберрационные эллипсы, большие оси которых всегда равны 41" и параллельные эклиптике, а величины малых осей зависят от астрономической широты звезды. Это аберрационное смещение является результатом сложения скорости движения Земли по ее орбите (В среднем 29,8км/сек) со скоростью распространения света (Около 300000 км/сек), идущего от звезды. В каждый данный момент звезда смещается в направлении движения Земли, к так называемому Апексу орбитального движения Земли. Этот апекс всегда лежит в плоскости земной орбиты под прямым углом к Солнцу на запад от него, т. е. на 90° направо от Солнца.
Рис. 1. Земля обращается вокруг Солнца по эллипсу.
Годичное движение Земли вызывает также периодическое смещение линий в спектрах звезд. Наибольшее смещение линий к красному концу спектра, которое согласно принципу Доплера означает наибольшую скорость удаления от звезды, бывает в тот момент, когда геоцентрическая долгота звезды на 90° больше долготы Солнца, наибольшее смещение к фиолетовому концу -- при долготе звезды на 90° меньшей долготы Солнца.
Земля движется вокруг Солнца по эллипсу (рис. 1) с эксцентриситетом 0,016736 (около 1/60). Солнце находится в одном из фокусов эллипса земной орбиты. Строго говоря, вокруг Солнца движется центр тяжести системы Земля -- Луна, так называемый Барицентр; вокруг этого центра Земля и Луна описывают в течение месяца свои орбиты. Движение Земли вокруг барицентра с периодом в один месяц вызывает периодические колебания в долготах и широтах Солнца и планет. Точное определение амплитуды этих колебаний дает возможность определить расстояние центра Земли от барицентра, рицентр находится на расстоянии 4800 км от центра Земли по направлению к Луне, т. е. на 1600 км под поверхностью Земли) и отсюда найти отношение массы Луны к массе Земли.
Среднее расстояние Земли от Солнца равно 149 504 000 км (1 Астрономическая единица -- а, е.). Эта фундаментальная в астрономии величина выводится из определений Солнечного параллакса. Горизонтальным параллаксом Солнца называется угол, под которым на расстоянии Земли от центра Солнца был бы виден экваториальный радиус Земли. Одним из методов измерения солнечного параллакса было наблюдение из разных пунктов на Земле явления прохождения Венеры или Меркурия по диску Солнца.
Самая близкая к Солнцу точка орбиты любой планеты называется Перигелием (Для Земли это 147 002 000 км), самая далекая-- Афелием (Для Земли 152 006 000 км). Их соединяет Линия апсид, совпадающая с большой осью эллипса планетной орбиты. Положение линии апсид определяется гелиоцентрической долготой перигелия. В 1960 г. долгота перигелия земной орбиты близка к 102°. Вследствие медленного вращения линии апсид долгота перигелия возрастает на 61",9 в год. В настоящую эпоху Земля проходит через перигелий 2--5 января, а через афелий 1--5 июля. Скорость движения Земли различна в разных частях орбиты. Средняя скорость движения Земли по ее орбите около 30 Км/сек или 100 000 км/час; на длину своего поперечника Земля продвигается за семь минут.
Полный оборот вокруг Солнца Земля совершает в течение 365,25636 суток (365D6H9M10S). Это -- так называемый звездный, или сидерический, год.
Средний промежуток времени от одного весеннего равноденствия до следующего, называемый Тропическим годом, равен 365,24220 средних суток (365D5H48M46S) *.
Плоскость земного экватора наклонена на 23°27' к плоскости земной орбиты, причем земная ось стремится сохранить неизменным свое направление в пространстве, указывая всегда на Северный полюс мира, находящийся вблизи Полярной звезды. Наклон оси вращения Земли и постоянство ее направления являются причиной смены времен года на Земле. Продолжительность времен года зависит от эксцентриситета земной орбиты и от расположения линии апсид.
Из градусных измерений было получено, что длина одного градуса широты у экватора равна 110,6 км, а у полюсов --111,7 км. Это приводит к заключению о том, что истинная форма Земли близка к сфероиду. Согласно исследованиям советских геодезистов (Ф. Н. Красовский и его сотрудники, 1940 г.) экваториальный радиус этого сфероида, а=6378,245 Км, а полярный b=6356,863 км; разность их a-b=21,382 км.
Сплюснутость земного сфероида характеризуется отношением разности экваториального радиуса а и полярного b к экваториальному. Это отношение очень мало: что составляет около 0,3%, в то время как сплюснутость Юпитера около 6%. Точнейшие геодезические измерения и данные гравиметрии приводят к более точному представлению о фигуре Земли, к понятию о так называемом Геоиде. Геоид не является правильной геометрической фигурой; за поверхность геоида принимается некоторая поверхность, в каждой точке перпендикулярная к линии отвеса. Эта поверхность приблизительно совпадает с невозмущенной приливами поверхностью океанов и мысленно продолжается на части Земли, занятые материками. От поверхности геоида отсчитывают высоты различных точек на Земле, когда указывают "высоту над уровнем моря".
Сам земной шар не занимает неизменного положения относительно своей оси вращения. Поэтому полюсы Земли описывают на ее поверхности сложные линии, впрочем, в течение десятилетий не выходившие за пределы квадрата со стороной. О" ,7, что соответствует 25 м. Полюс принимает участие в двух основных движениях: одно совершается по кругу радиусом 4,5 m в течение 433D (оно связано с периодом так называемых собственных колебаний земного шара), другое совершается по вытянутому эллипсу с большой полуосью 5 л" и периодом в один год (оно связано с сезонными явлениями на Земле.) Из 60-летних наблюдений Международной Службы широты замечены периодические (период около 42 лет) изменения амплитуды колебаний полюса. Начиная с 1950 г., неожиданно для специалистов, кривая, описываемая северным полюсом Земли, превысила пределы. О причинах нарушения установившегося равновесия можно строить различные догадки, вплоть до предположений о возможном влиянии испытаний атомного и водородного оружия.
Вследствие вращения Земли каждая точка экватора имеет линейную скорость 465 м/сек. Развивающаяся в силу этого центробежная сила уменьшает силу тяжести на земной поверхности. На экваторе центробежная сила составляет 1/289 часть силы тяжести. Реально это отношение достигает 1/190, что объясняется сплюснутостью Земли.
Наши представления о внутреннем строении и физическом состоянии недр земного шара основаны на разнообразных данных, среди которых существенное значение имеют данные сейсмологии. Изучение распространения в земном шаре упругих волн, возникающих при землетрясениях, позволило открыть слоистое строение земных недр.
Земной шар имеет раскаленное ядро, однако тепло, которое каждый сантиметр поверхности Земли получает от ее недр, в 5000 раз меньше тепла, получаемого от Солнца. При углублении на каждые 33 м внутрь земной коры температура повышается в среднем на один градус. Можно предполагать, что это повышение температуры происходит лишь в сравнительно тонком слое земной коры (Не глубже 100 км), в котором находятся радиоактивные вещества. Распад атомов радиоактивных элементов и превращение их в атомы других элементов сопровождаются выделением тепла. Ядро же Земли имеет температуру 2000--4000°. Однако при такой температуре упругость внутренних частей ядра, находящихся под давлением (до 3.5 млн. атмосфер) вышележащих слоев, в 2.5 раза больше упругости стали. При этих условиях вещество в ядре Земли находится в особом "металлическом" состоянии. Плотность в центре Земли около 11 г/см3. Средняя плотность Земли (5,52) приблизительно вдвое больше плотности поверхностных ее слоев (2,7).
Толщина земной Коры (в которую входят осадочные породы, гранит, базальт) вплоть до основания базальтов в разных районах земного шара составляет от 30 до 60 Км. Под корой, до глубины 2900 км, расположена Мантия, или Оболочка. Глубже находится Ядро. Вопрос о существовании многих границ раздела слоев разной плотности в толще Земли в настоящее время подвергается пересмотру. Вероятно, что помимо границы, залегающей на глубине 2900 Км, имеется еще лишь одна граница, на глубине 5000 км, где происходит новое резкое изменение плотности.
Химический состав всей Земли в целом и средний состав атмосферы, гидросферы и каменной оболочки -- литосферы -- дан в табл. 1.
Таблица 1. Химический состав Земли
Земля в целом |
Атмосфера, гидросфера |
I литосфера | |
Элемент |
% по весу |
Алемепт |
% по весу |
Железо Ре...... |
39,76 |
Кислород 0 ..... |
49,42 |
Кислород 0 ...... |
27,71 |
Кремний 8} ..... |
25,75 |
Кремний 31 ...... |
14,53 |
Алюминий А1 ..... |
7,51 |
Магний М^ ...... |
8,69 |
Железо Ре...... |
4,70 |
Никель. М...... |
3,46 |
Кальций Са..... |
3,39 |
Кальций Са...... |
2,32 |
Натрий Nа...... |
2,64 |
Алюминий А1 ..... |
1,79 |
Калий К....... |
2,40 |
Сера 8 ......... |
0,64 |
Магний М§ ...... |
1,94 |
Натрий Nа...... |
0,38 |
Водород Н...... |
0,88 |
Хром Сг........ |
0,20 |
Титан Т1 ....... |
0,58 |
Калий К....... |
0,14 |
Хлор С1 ....... |
0,188 |
Фосфор Р....... |
0,11 |
Фосфор Р...... |
0,120 |
Марганец Мп..... |
0,07 |
Марганец Мп..... |
0,09 |
Углерод С....... |
0,04 |
Углерод С...... |
0,087 |
Титан Т1 ....... |
0,02 |
Сера 8 ........ |
0,06 |
Остальные элементы. . |
0,14 |
Остальные элементы. |
0,26 |
Согласно последним данным геологии возраст земной коры не меньше 3 миллиардов лет. Возраст Земли как планеты, несомненно, больше.
Земной шар представляет собой магнит, причем магнитная ось Земли наклонена на угол 11°,5 к оси вращения. Она проходит на расстоянии около 1200 Км от центра Земли; магнитный полюс, находящийся в северном полушарии Земли, имеет координаты 74° N и 101° W; другой полюс-69° S и 143° E.
Напряженность магнитного поля зависит от места на поверхности Земли и от времени, однако при отсутствии возмущений редко превышает 0,6 эрстед.
Похожие статьи
-
Десять интересных фактов о планете Земля
Десять интересных фактов о планете Земля 1. Твердь земной коры относительна. Поверхность планеты на самом деле состоит из литосферных плит, находящихся в...
-
При исследовании внутреннего строения нашей планеты чаще всего проводят визуальные наблюдения естественных и искусственных обнажений горных пород,...
-
Состав мантии ниже границы 670 км - Планета Земля
Проведенные в последние два-три десятилетия исследования структурных переходов минералов с использованием рентгеновских камер высокого давления позволили...
-
Общие сведения о Земле, Строение Земли - Концепции современной геологии
Ш Форма - геоид : RЭкв. > RПолярн. ( 6378?6357 ); Ш Длина экватора ? 40 000 км; Ш S Поверхности ? 510 млн. км2 (суша - 29%, моря и океаны -...
-
Заключение - Развитие представлений о внутреннем строении земли и методы ее изучения
Развитию представлений о Земле способствовали великие географические открытия. Если астрономические знания давали сведения о форме и размерах Земли, то...
-
Внутреннее строение Земли - Развитие представлений о внутреннем строении земли и методы ее изучения
Рисунок 1. Разрез Земли Толщина Земной коры (внешней оболочки) изменяется от нескольких километров (в океанических областях) до нескольких десятков...
-
Другие планеты земной группы, возможно, имеют подобные структуры и составы с некоторыми отличиями: у Луны маленькое ядро; у Меркурия очень большое ядро...
-
Модель строения Земли - Планета Земля
Широко известная модель внутреннего строения Земли (деление ее на ядро, мантию и земную кору) разработана сейсмологами Г. Джеффрисом и Б. Гутенбергом еще...
-
Состав верхней мантии - Планета Земля
Проблема состава, структуры и минеральных ассоциаций глубинных земных оболочек или геосфер, конечно, еще далека от окончательного решения, однако новые...
-
Современные данные о сейсмических границах - Планета Земля
Тем больше проводится сейсмологических исследований, тем больше появляется сейсмических границ. Глобальными принято считать границы 410, 520, 670, 2900...
-
Введение - Развитие представлений о внутреннем строении земли и методы ее изучения
Какая она, планета Земля, твердая или жидкая? Вопрос отнюдь не праздный, и не может быть решен однозначно. С глубокой древности величайшие умы...
-
Новая модель строения мантии - Планета Земля
К 80-м годам XX века сейсмологические исследования методами продольных и поперечных сейсмических волн, способных проникать через весь объем Земли, а...
-
Литература - Развитие представлений о внутреннем строении земли и методы ее изучения
1. Батюшкова И. В. Внутреннее строение Земли. М.: Наука. 1966. 194с. 2. Ботт М. Внутреннее строение Земли. М.: Мир. 1974. 373с. 3. Гапеев А. А. Земля,...
-
Общие представления о гранитоидах, их структурно-тектонические особенности. Основные виды порфировых гранитоидов Магматические породы образуются из...
-
Будущее Земли, Опасность столкновения Земли с небесными телами - Концепции современной геологии
Отдаленное. Солнце расширится, превратится в красного гиганта и сожжет Землю через 5 млрд. лет (человечество вымрет как вид 8 раз до этого). Близкое....
-
Мантия (слои B/C/D):верхняя, нижняя мантия - Внутреннее строение Земли
Эта геосфера является самым крупным элементом Земли - занимает 83 % ее объема и составляет около 66 % ее массы, простирается на глубину приблизительно...
-
Механизм землетрясений и их классификация - Землетрясение: общая характеристика
Горообразовательные, вулканические и сейсмические процессы географически тяготеют друг к другу. Однако во времени они происходят, как правило,...
-
Введение - Землетрясение: общая характеристика
В недрах нашей планеты непрерывно происходят физико-химические процессы, вызывающие изменения физического состояния Земли. Чаще всего эти изменения...
-
При производстве аэрокосмосъемок регистрируют отраженное или собственное (естественное) излучение электромагнитных волн. Электромагнитное излучение...
-
Заключение - Геология хронологии Земли
Историю нашей планеты следует рассматривать только с того времени, с которого сохранились наиболее древние "свидетели", т. е горные породы и минералы....
-
Введение - Движение вещества Земли
Земля состоит из оболочек, для каждой из которых характерны свои формы движения вещества, своя скорость вращения. Вещество жидкого ядра Земли вращается...
-
Введение, Формы и размеры Земли - Основы геодезии
Современная геодезия - это наука об определении формы и размеров Земли, об изменениях на земной поверхности для отображения ее на планах и картах и для...
-
Палеомагнитный метод в стратиграфии и палеогеографии - Геология хронологии Земли
В основу этого метода положена история магнитного поля Земли, которую научились читать с начала 20 века. Возможность изучения истории магнитного поля по...
-
Человек привыкает к тому, что земля у него под ногами незыблема. Но впечатление это обманчиво. Одно мгновение - и разрушается то, что создавалось многими...
-
Недостатком фотографической съемки местности является необходимость доставки фотопленки на Землю для обработки, после ее экспонирования на борту...
-
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ, Назначение буровой установки - Анализ кинематической схемы буровой установки
Назначение буровой установки Буровая установка предназначена для бурения скважин различного назначения, отличающихся глубиной, диаметральными размерами и...
-
В основе лазерной съемки заложен принцип работы светодальномера без отражателя - лазерная локация. Отражателем является поверхность снимаемого объекта. В...
-
История тектонических событий Земли - Геология хронологии Земли
Считается, что в начальный период существования Земли на ней действовал активный вулканизм и изливались базальтовые и гипербазитовые лавы. Одновременно в...
-
Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) для получения аэрокосмической информации использует два метода: активный и пассивный. Нефотографические съемочные...
-
Общие положения о работе и балансе энергии при взрыве Действие взрыва на массив пород проявляется в полезных формах, для которых выполняется взрыв, и...
-
Рост протяженности карьерных сетей, широкое применение и внедрение кабельных линий и электрооборудования большой единичной мощности приводит к...
-
Охрана земель - Геологическое строение и горно-геологическая характеристика месторождения
В целях охраны земель из 2982га земной поверхности, нарушенных земель горными работами разреза, подлежит лесохозяйственной рекультивации 2179га (внешние...
-
Целью проведения данной работы явилось выявление захвата земельных участков, занятых под объектом строительства магистральный газопровод...
-
Ядро(E, F, G): внешнее, переходная оболочка, субъядро - Внутреннее строение Земли
1. Ядро Земли. Центральная геосфера Земли, которая занимает около 17 % ее объема и составляет 34 % ее массы. Такое соотношение долей объема и массы...
-
Наука о землетрясениях, сейсмология, хотя и молода, но сделала серьезные успехи в познании объекта своего исследования. Имена А. П. Орлова, И. В....
-
Основные границы раздела в Земле - Внутреннее строение Земли
Земной шар подразделяется на несколько концентрических сфер (оболочек), вложенных одна в другую - так называемых геосфер. Выделяются наружные и...
-
ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ НОВОЙ ЗЕМЛИ - Архипелаг Новая Земля
В течении длительного периода геолого-геофизического изучения Новой Земли на архипелаге обнаружен ряд проявлений полезных ископаемых. В северной части...
-
По информации учебника Лесное ландшафтоведение Дмитрия Михайловича Киреева, лесные земли - это поверхностная часть литогенной основы ПТК, в которой...
-
Общие параметры месторождений, определяющие процессы добычи нефти и газа Вместилищем для нефти, газа или воды в недрах Земной коры служат породы -...
-
Сканирующие съемочные системы (сканеры) отличаются от других прежде всего принципом построения изображения, которое строится построчным сканированием...
Общие представления о планете Земля - Планета Земля