Земля

Земля как планета Солнечной системы характеризуется такими показателями: средний радиус—6370 км (экваториальный радиус— 6378 км, полярный—6357 км), длина окружности экватора — 40 076 км, поверхность—510 млн. км², объем—100 млрд. км³, масса— 5976 - 10¹⁹ г. В течение года расстояние Земли от Солнца меняется вследствие ее движения по эллиптической орбите от 147 млн. км (в перигелии) до 152 млн. км (в афелии). Земля— третья от Солнца планета (после Меркурия, Венеры) и пятая по размерам среди других планет Солнечной системы (для сравнения: диаметр Меркурия составляет 0,38 от земного, а Юпитера — 11,11).

Астрономические наблюдения и космические исследования показывают, что из всех планет только на Земле имеется биосфера, бурно развита жизнь. Природные условия Земли благоприятствуют существованию жизни (в тех формах, которые нам известны). Это связано с космическим положением Земли и ее особенностями как планеты. Для более близко расположенных к Солнцу планет поток солнечных лучей слишком велик и нагревает их поверхности выше температуры кипения воды. Более удаленные, чем Земля, небесные тела получают слишком мало солнечного тепла, сильно охлаждены. У планет, масса которых значительно меньше земной (Меркурий, Марс), сила притяжения мала и не позволяет удерживать достаточно мощную и плотную атмосферу.

Существование атмосферы и гидросферы стало главной причиной возникновения и развития жизни. Природные воды и газы атмосферы разрушают с поверхности каменную оболочку планеты—литосферу (земную кору), переносят и сортируют обломки, растворяют одни вещества, отлагают другие, вызывают бесчисленное множество химических реакций.

Земля — великая химическая лаборатория в космосе. Ее вращение и неравномерное нагревание солнечными лучами вызывают постоянное движение газовой и водной оболочек. Земная кора тоже не остается застывшей: она поднимается в одних местах, погружается в других, растрескивается и прорывается жерлами вулканов, по которым изливается на поверхность расплавленное вещество глубин— магма. Осадки, образовавшиеся на дне рек и морей, со временем погружаются в недра, где с ними происходят разнообразные превращения под влиянием повышенных температур и давлений, а также действия подземных вод.

Так работает в воде и в воздухе, на поверхности и под землей химическая лаборатория нашей планеты. Ее главный двигатель— лучистая энергия Солнца. На Земле вырабатывается множество простых и сложных химических соединений, в том числе и органические молекулы, состоящие из соединений углерода с водородом, кислородом и другими химическими элементами. Среди таких соединений некогда появились первые молекулярные формы жизни. Это стало возможно только благодаря особенностям Земли как планеты. Многие свойства живых организмов определяются земными условиями. Так, сила тяжести не позволяет наземным животным достигать особенно больших размеров: иначе они могут быть раздавлены собственной тяжестью. Химический состав живого вещества, в общем, соответствует общему составу биосферы, включающей атмосферу, гидросферу и верхнюю часть земной коры.

Непосредственно доступна исследованию незначительная часть Земли: атмосфера и гидросфера, а также толща земной коры примерно до 10-километровой глубины. О составе и строении всей земной коры можно судить по горным породам и минералам, находящимся близ поверхности, потому что в каменной оболочке, так же как в атмосфере и гидросфере, постоянно действуют круговороты вещества. Они очень медленны из-за высокой плотности и вязкости горных пород. Но за миллионы лет слои могут опускаться на десятки километров в недра и вновь возвращаться на поверхность. Не менее подвижны отдельные участки земной коры в горизонтальном направлении. Существует гипотеза о перемещении материков.

Значительно сложнее познать жизнь глубоких недр планеты. Ниже земной коры (т. е. ниже поверхности Мохоровичича, или, сокращенно, Мохо), с глубины 15—75 км начинается мантия. В ее верхней части выделяются слои относительно пониженной плотности и вязкости—астеносфера. Плотность мантии меняется с глубиной от 3 до 6, т. е. она в 3—6 раз плотнее воды. Простирается мантия до глубины 2900 км. Обычно в ней выделяют 4 слоя. Как меняется химический состав и температура мантии, остается загадкой. Выяснено, что преобладают в ней два элемента: силициум (кремний) и магний. Поэтому ее иногда называют «сима», в отличие от лежащего выше «сиаля» (земной коры), где главенствуют силициум и алюминий. Все процессы в мантии идут, по-видимому, очень медленно и затухают с глубиной. Но некоторые ученые считают, что мантия живет достаточно активно и вызывает грандиозные перемещения в земной коре, в частности горизонтальные перемещения материков. Так ли это, пока еще не доказано.

Ниже мантии находится ядро с плотностью в центре до 11. Центральная область ядра находится в состоянии, напоминающем жидкость. О составе ядра до сих пор продолжаются споры. По одним гипотезам, оно железо-никелевое, по другим—водородное (под высоким давлением глубин водород может перейти в металлическое состояние).

Строение недоступных недр планеты изучается главным образом сейсмическими методами, по отзвукам землетрясений, отраженным на границах раздела слоев. Подобные методы определения физических свойств пород: магнитных, электрических, радиоактивных, сейсмических, гравитационных, т. е. изменения силы тяжести, называются геофизическими.

Строение земной коры и более глубоких недр изучает ряд геологических наук (стратиграфия, литология, структурная геология, геофизика и т. д.); особенности Земли как планеты—планетология. Данные этих наук имеют немалое значение для познания геофизических закономерностей как всей Земли, так и отдельных ее районов.

У каждой геосферы имеются свои особенности, свои ритмы. И все-таки все они тесно связаны с космическими процессами. Ведь наша планета неприметная пылинка возле сверкающей короны Солнца; оно, в свою очередь, песчинка в нашей гигантской Галактике, одной из небольших областей необъятной Вселенной.