Земля: строение планеты, описание, атмосфера, орбита, поверхность, фото и видео

Контракционная теория образования материков

Одной из первых гипотез происхождения материков была контракционная, по которой горообразование связывалось с остыванием Земли и сокращением ее радиуса. Именно она служила фундаментом ранних геологических исследований. На ее основании австрийский геолог Е. Зюсс синтезировал все существующие на то время знания о структуре земной коры в монографии «Лик Земли». Но уже в конце XIX в. появились данные, свидетельствующие, что в одной части земной коры происходит сжатие, в другой – растяжение. Окончательно рухнула контракционная теория после открытия радиоактивности и наличия в коре Земли больших запасов радиоактивных элементов.

Чем кормить кормящих крольчих после окрола

Современные представления о возникновении Солнечной системы

Предполагается, что раньше на месте нашей планетной системы существовала огромная звезда Коатликуэ, имевшая массу в 30 раз больше современной солнечной массы. Коатликуэ взорвалась и образовала огромное молекулярное облако. Примерно 4,6 млрд лет назад из него стало формироваться Солнце. Начало этого процесса вызвало явление гравитационного коллапса – быстрого сжатия вещества вследствие действия его собственной силы тяжести.

Что же вызвало подобный гравитационный коллапс? Дело в том, что произошло уплотнение вещества в одной из частей облака. Причиной этого уплотнения мог стать пролет крупного небесного тела, ударная волна от взрыва звезды или просто случайные колебания частиц облака. В любом случае возникшее уплотнение стало притягивать к себе всё больше и больше других частиц. Возник эффект, который в науке называют «положительной обратной связью»: рост массы вещества в районе уплотнения увеличивал силу его тяжести, что в свою очередь увеличивало приток нового вещества и приводило к росту массы материи в центре.

Из-за сжатия облако, имевшее небольшое начальное вращение, увеличивало свою угловую скорость. Таким образом работал закон сохранения углового момента. Одновременно с этим из-за увеличения плотности материи в центре облака температура там начинала возрастать. В какой-то момент она достигла значений в миллионы градусов, что привело к запуску термоядерной реакции. Этот момент можно считать временем рождения Солнца.

В оставшейся части облака уже возникли другие уплотнения, которые в будущем образовали протопланеты. На момент рождения Солнца их насчитывалось порядка 50-100 этих образований. Они продолжали сталкиваться друг с другом и соединяться, но иногда столкновения приводили к образованию спутников. Считается, что Луна образовалась в результате столкновения протопланеты Тея и Земли примерно 4,533 млрд лет назад. Удар прошел по касательной, а потому наша планета стала вращаться вокруг своей оси.

В начале XXI века среди ученых возобладало мнение, что планеты не сразу заняли положение на своих современных орбитах. 4,5 млрд лет назад они находились значительно ближе к Солнцу, чем сейчас. Теоретически в районе пояса астероидов могла образоваться ещё одна планета, однако этого не произошло из-за формирования Юпитера. Этот гигант обладает огромной массой, поэтому он стал выкидывать из тела из пояса астероидов. Некоторые из астероидов попали во внутреннюю Солнечную систему и бомбардировали уже сформировавшиеся там планеты.

За счет этих бомбардировок на Земле появилась вода. Дело в том, что ее молекулы слишком легкие, и поэтому они не могли появиться на нашей планете на начальной стадии ее формирования. Однако при падении на нее астероидов из отдаленных и более холодных районов Солнечной системы.

В начальный период своего возникновения Земля была сильно разогрета. Однако после прекращения эпохи бомбардировок начался процесс ее остывания. Изначально поверхность планеты была жидкой, и более легкие элементы всплывали в верхние слои, а более твердые опускались глубже. Со временем из-за остывания Земли образовалась твердая земная кора, однако под ней до сих пор находится жидкая мантия. Опустившиеся вглубь металлы образовали металлическое ядро, которое сегодня создает магнитное поле планеты. Этот процесс занял 10 миллионов лет. Атмосфера Земли образовалась в результате высокой вулканической активности. Газы вырывались из недр земли наружу, однако из-за силы тяжести планеты не могли покинуть ее.

Атмосфера

Главными компонентами атмосферы Земли являются азот и кислород в соотношении примерно 3:1. Около 1% приходится на углекислый газ, водяные пары, инертные и другие газы.  Общая масса всех атмосферных газов составляет 5,2 *1018кг, при этом 75% ее находится в нижних слоях атмосферы.

Атмосфера регулирует погоду, защищает земную поверхность от космического излучения и мелких метеорных тел. Кислород, присутствующий в воздушной оболочке, поддерживает жизнь на нашей планете, а также в виде трехатомного озона оберегает ее от избыточного ультрафиолетового излучения. Двуокись углерода и водяной пар нагревают атмосферу, поддерживая комфортную для существования живых организмов температуру. Формирование климата происходит за счет циркуляции атмосферы. Это процесс движения воздушных масс, происходящий за счет перераспределения тепловой энергии, получаемой от Солнца и отраженной от земной поверхности. Количество энергии уменьшается при увеличении широты. Из-за этого существуют природные зоны, в пределах которых наблюдается наибольшая однородность климата, — климатические пояса.

Недостаток гипотез Канта и Лапласа

Гипотезы Канта и Лапласа, объясняющие происхождение планеты Земля, были господствующими в космогонии вплоть до начала ХХ века. И сыграли прогрессивную роль, служа основой естественным наукам, в особенности геологии. Главным недостатком гипотезы является неспособность объяснить распределение внутри Солнечной системы момента количества движения (МКР).

МКР определяется как произведение массы тела на расстояние от центра системы и скорость его вращения. Действительно, исходя из факта, что Солнце обладает более чем 90% всей массы системы, оно должно иметь и высокий МКР. На самом же деле Солнце имеет лишь 2% общего МКР, планеты же, особенно гиганты, наделены остальными 98%.

Состав и структура Земли — объяснение для детей

Атмосфера

Состав: 78% азота и 21% кислорода с небольшими примесями воды, двуокиси углерода, аргона и других газов. Больше нигде в Солнечной системе вы не найдете атмосферу, наполненную свободным кислородом. А ведь именно это оказалось важным для нашей жизни.

Землю окружает воздух, становясь тонким по мере удаленности от поверхности. На высоте в 160 км он настолько тонкий, что спутникам приходится преодолевать лишь незначительное сопротивление. Но следы атмосферы все же находят и на высоте в 600 км.

Строение атмосферы Земли

Самый нижний слой атмосферы – тропосфера. Она не прекращает своего движения и отвечает за погодные условия. Солнечный свет нагревает атмосферу, создавая теплый воздушный поток. Он расширяется и охлаждается с уменьшением давления. Дети должны понять, что холодный воздух становится плотнее, поэтому опускается вниз, чтобы согреться в нижних слоях.

На высоте 48 км расположена стратосфера. Это неподвижный озоновый слой, созданный ультрафиолетовым светом, заставившим трио атомов кислорода сформировать озоновую молекулу. Для самых маленьких будет интересно узнать, что именно озон защищает нас от большей части опасного ультрафиолетового излучения.

Углекислый газ, водяной пар и прочие газы задерживают тепло и нагревают Землю. Если бы не этот «парниковый эффект», то поверхность была бы чересчур холодной и не позволила бы развиться жизни. Хотя неправильный парник мог бы превратить нас в адски жаркий аналог Венеры.

Спутники на околоземной орбите показали, что верхняя атмосфера расширяется днем и уменьшается ночью из-за процессов нагрева и охлаждения.

Магнитное поле

Северное сияние (полярное) вызвано взаимодействием между солнечным ветром и магнитным полем Земли.

Магнитное поле Земли создается потоками, исходящими от внешнего слоя земного ядра. Магнитные полюса всегда двигаются. Магнитный северный полюс ускоряет движение до 40 км в год. Через несколько десятилетий он покинет Северную Америку и достигнет Сибири.

НАСА считает, что магнитное поле изменяется и в других направлениях. Во всем мире оно ослабло на 10%, если отмерять с 19 века. Хотя эти трансформации незначительны, если углубиться в далекое прошлое. Иногда поле полностью переворачивалось, меняя северный и южный полюса местами.

Когда заряженные Солнцем частицы оказываются в магнитном поле, они разбиваются об молекулы воздуха над полюсами и создают сияние – северное и южное.

Химический состав

Наиболее распространенный элемент в земной коре – кислород (47%). Далее идут кремний (27%), алюминий (8%), железо (5%), кальций (4%), и по 2% калия, натрия и магния.

В составе ядра Земли в основном: никель, железо и более легкие элементы (сера и кислород). Мантия сделана из силикатных пород, богатых железом и магнием (комбинация кремния и кислорода – кремнезем, а содержащие его материалы называют силикатными).

Внутренняя структура

Школьникам и детям всех возрастов следует запомнить, что земное ядро достигает 7100 км в ширину (это немного больше половины земного диаметра и примерно равняется размеру Марса). Самые отдаленные слои (2250 км) жидкие, а вот внутреннее представляет собою твердое тело и достигает 4/5 размера Луны (2600 км в диаметре).

Внутренняя структура Земли

Над ядром расположена мантия толщиною в 2900 км. Дети могли слышать в школе, что она не совсем жесткая, но может течь очень медленно. Земная кора плывет по ней, что вызывает практически незаметное смещение континентов. Правда люди осознают это в виде землетрясения, извергающихся вулканов и формирования горных хребтов.

Есть два вида земной коры. Суша континентов состоит по большей части из гранита и прочих легких силикатных минералов. Океанские этажи представляют темную и плотную вулканическую породу – базальт. Континентальная кора в толщину достигает 40 км, хотя может отличаться в зависимости от конкретного района. Океаническая разрастается всего до 8 км. Вода наполняет низкие участки базальта и формирует мировой океан. У Земли много воды, поэтому она полностью заполняет океанские бассейны. Остальная же часть достигает краев континентов – континентальный шлейф.

Чем ближе к ядру, тем тепле. На самом дне континентальной коры температура достигает 1000 °C и увеличивается на 1°C с каждым километром вниз. Геологи предполагают, что внешнее ядро накалено до 3700-4300 °C, а внутреннее – 7000°C. Это даже жарче, чем на поверхности Солнца. Только огромное давление позволяет сохранять его структуру.

Недавние исследования экзопланет (например, миссия Кеплера НАСА) предполагают, что планеты типа Земля встречаются по всей нашей галактике. Почти четверть наблюдаемых солнечных звезд могут располагать потенциальными обитаемыми землями.

Общее описание планеты Земля

Итак, наша планета – это небольшой каменистый шарик, частично покрытый водой, расположенный на третьем месте от Солнца. Каковы же реальные размеры планеты Земля?

Ее средний радиус составляет 6371 км, а площадь поверхности – 510 072 млн. км², из которых вода занимает 361 132 млн. км², а суша – 148 940 млн. км². Диаметр планеты Земля – 12 742 км.

Общий вес планеты Земля равняется 5,9726·1024 кг., что составляет 81,3 массы Луны, 0,0583 массы Нептуна и 0,00315 массы газового гиганта Юпитера. Средняя плотность вещества нашей планеты – 5,5153 г/см³. Скорость вращения Земли на экваторе составляет 1674,4 км/ч.

Наша планета в основном состоит из нескольких элементов: железа (32,1%), кислорода (30,1%), кремния (15,1%) и магния (13,9%). При этом подавляющая часть железа находится в ядре Земли (88%). В земной коре больше всего кислорода – 47%.

Земля с борта Международной космической станции

Ускорение свободного падения равняется 9,780327 м/с². Для выхода на орбиту Земли объект должен развивать скорость 7,91 км/с, а для преодоления ее притяжения – 11,186 км/с.

Ученые различают несколько оболочек или геосфер нашей планеты:

• атмосферу;
• гидросферу;
• литосферу;
• биосферу.

Иногда отдельно от литосферы или твердой оболочки планеты выделяют пиросферу, которая находится ниже уровня земной коры, она отличается значительными температурами и расплавленным содержимым. В качестве отдельной оболочки рассматривается ядро Земли, расположенное в самом центре планеты и имеющее уникальный состав и характеристики.

Схема расположения оболочек планеты

Боевая машина 9А34 ЗРК «Стрела-10»

Профилактическая обработка от болезней и вредителей

Структура Земли

Земля имеет слоистое строение. С увеличением глубины происходит следующая смена слоев:

• кора;
• верхняя мантия;
• мантия;
• жидкое внешнее ядро;
• твердое внутреннее ядро.

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:

1. Евразийская.
2. Антарктическая.
3. Африканская.
4. Североамериканская.
5. Южноамериканская.
6. Тихоокеанская.
7. Индо-Австралийская.

Изучение внутреннего строения Земли — чрезвычайно сложная задача. Credit: cosmosights.i11.co

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.

Атмосфера Земли

Атмосфера – газовая оболочка окружающая Землю. Условно она граничит с межпланетным пространством на расстоянии 1300 км. Официально считается, что граница атмосферы определяется на высоте 118 км, то есть выше этого расстояния аэронавтика становится полностью невозможной.

Масса воздуха (5,1 — 5,3)*1018 кг. Плотность воздуха у поверхности моря составляет 1,2 кг/м3.

Возникновение атмосферы обуславливается двумя факторами:

• Испарение вещества космических тел при падении их на Землю.
• Дегазация земной мантии – выделение газа при вулканических извержениях.

С возникновением океанов и появлением биосферы атмосфера начала меняться за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.

Строение атмосферы:

1. Планетарный пограничный слой – самый нижний слой газовой оболочки планеты, свойства и характеристики которого в значительной части определяются взаимодействием с типом поверхности планеты (жидкая, твердая). Толщина слоя 1-2 км.
2. Тропосфера – нижний слой атмосферы, наиболее изученный, в разных широтах имеет разные значения толщины: в полярных областях 8-10 км, умеренные широты 10-12 км, на экваторе 16-18 км.
3. Тропопауза – переходный слой между тропосферой и стратосферой.
4. Стратосфера – слой атмосферы, находящийся на высоте от 11 км до 50 км. Незначительное изменение температуры в начальном слое с последующим повышением в слое 25 – 45 км от -56 до 0 С.
5. Стратопауза – пограничный слой между стратосферой и мезосферой. В слое стратопаузы температура держится на уровне 0 С.
6. Мезосфера – слой начинается на высоте 50 км с толщиной около 30-40 км. Температура понижается на 0,25-0,3 С с увеличением высоты на 100 м.
7. Мезопауза – переходный слой между мезосферой и термосферой. Температура в этом слое колеблется на уровне — 90 С.
8. Термосфера – верхняя точка атмосферы высота около 800 км. Рост температуры происходит до высот 200 – 300 км, где достигается значения порядка 1500 К, затем с повышением высоты колеблется в этом пределе. Область ионосферы, место где происходит ионизация воздуха («полярное сияние») лежит внутри термосферы. Толщина слоя зависит от уровня активности Солнца.

Существует предельная линия, которая отделяет атмосферу Земли и космическое пространство, имеет название – Линия Кармана. Высота 100 км над уровнем моря.

Исследование

Первые попытки объяснить происхождение Земли строились на религии и мифах. Часто планета становилась божеством, а именно матерью. Поэтому во многих культурах история всего начинается с матери и рождения нашей планеты.

По форме также много интересного. В древности планету считали плоской, но разные культуры добавляли свои особенности. Например, в Месопотамии плоский диск плавал посреди океана. У майя были 4 ягуара, державших небеса. У китайцев это вообще был куб.

Ацтековское божество Тонатзин («наша мать»), отображающее земную жизнь

Уже в 6 веке до н. э. ученые пришили к круглой форме. Удивительно, но в 3 веке до н. э. Эратосфену удалось вычислить даже окружность с погрешностью в 5-15%. Сферическая форма закрепилась с приходом Римской империи. О переменах в земной поверхности говорил еще Аристотель. Он считал, что это происходит слишком медленно, поэтому человек не способен уловить. Здесь и возникают попытки разобраться в возрасте планеты.

Снимок создан на основе данных с июля по сентябрь 2001 года

Ученые активно изучают геологию. Первый каталог минералов создал Плиний Старший в 1 веке н.э. В 11 веке в Персии исследователи изучили индийскую геологию. Теорию геоморфологии создал китайский натуралист Шень Го. Он выявил морские окаменелости, расположенные далеко от воды.

В 16 веке понимание и исследование Земли расширились. Поблагодарить стоит гелиоцентрическую модель Коперника, доказавшую, что Земля не выступает вселенским центром (ранее использовали геоцентрическую систему). А также Галилео Галилея за его телескоп.

Система Коперника (иллюстрация 1708 года)

В 17 веке геология прочно закрепилась среди других наук. Говорят, что термин придумал Улисс Алдванди или же Миккель Эшхольт. Обнаруженные в те времена ископаемые вызвали серьезные разногласия в земном возрасте. Все религиозные люди настаивали на 6000 лет (как говорилось в Библии).

Эти споры прекратились в 1785 году, когда Джеймс Хаттон заявил, что Земля намного старше. Он основывался на размытости горных пород и вычислении необходимого для этого времени. В 18 веке ученые разделились на 2 лагеря. Первые считали, что горные породы осаждены наводнениями, а вторые сетовали на огненные условия. Хаттон стоял на позиции огня.

Первые геологические карты Земли появились в 19 веке. Главный труд – «Принципы геологии», выпущенный в 1830 году Чарльзом Лайеллем. В 20-м веке стало намного проще вычислять возраст благодаря радиометрическим датировкам (2 миллиарда лет). Однако уже изучение тектонических плит привело к современной отметке в 4.5 миллиардов лет.

Совместимое оборудование

Зенитная управляемая ракета 5Я25М (изделие 217МАМ) из состава ЗРК С-25

Расширение планеты и дрейф материков как причина образования воды

250 млн лет назад существовал 1 сверхконтинент, который впоследствии разделился на части, начавшие двигаться друг от друга так, что между ними образовались широкие проемы, ставшие впоследствии океанами.

Это явление может объяснить гипотеза расширения Земли. Сторонники версии утверждают, что первоначально наша планета была в обхвате в 2 раза меньше, чем сейчас, и материки, вначале слитые воедино, могли полностью ее опоясать. Затем космическое тело начало расширяться, и в едином материке появились трещины — будущие океанические впадины.

Ученые определили, что:

• средняя полоса России смещается в восточном направлении со скоростью 1 см в год;
• Германия при этом остается неподвижной.

С такой скоростью всего за 20 млн лет (это маленький срок с геологической точки зрения) на месте Европы может появиться новый океанический пролив шириной 4 тыс. км.

Одна из версий, почему расширяется планета, — активное участие в данном процессе водорода. Земля, окружающие ее планеты, кометы и иные небесные тела состоят из этого химического элемента более чем на 95%.

К нам водород пришел в момент рождения Протоземли вместе с первичным облаком, среди атомов которого были и металлы, отличающиеся способностью поглощать водород в большом количестве, в тысячи раз больше, чем свой размер. И чем больше это поглощение, тем металл активнее уплотняется.

По мере того как пылевое облако становилось плотнее, давление внутри будущей Земли росло, небесное тело разогревалось.

Максимальное сжатие было в его центральных областях, и в какой-то момент температурные показатели в земном ядре достигли критических значений, вызвав обратный процесс — водород начал выделяться из металлов. Ядро резко расширилось, и верхние земные слои не выдержали — треснули.

Водород, проходя сквозь недра, захватывал по пути кислород, появляясь на поверхности уже в виде пара. Он конденсировался, превращаясь в воду, и заполнял литосферные впадины, образуя океаны.

Континенты мира когда-то были одним огромным суперконтинентом под названием Пангея. Единый материк, при расширении Земли (250—300 млн. лет назад), дал трещины, которые, наполнившись водой, превратились в океаны. Credit: sharejunkies.com/nauka.vesti.

Возникновение Солнца и планет Солнечной системы (5–4,5 млрд лет назад)

В одной из галактик (огромных скоплений звезд и их спутников-планет), которую называют Млечный Путь, находится звезда средней величины — Солнце. Восемь планет являются его спутниками и образуют Солнечную систему. На месте нашей галактики 5 млрд лет назад была пустота, или вакуум.

Для того чтобы из разбросанных в пустоте частиц возникла Солнечная система, необходимо было с колоссальной силой сжать первичное межзвездное облако. Как это произошло — мы можем только догадываться. Одно из объяснений заключается в том, что неподалеку взорвалась неизвестная нам большая звезда, ударная волна взрыва сжала межзвездное облако и привела к формированию небесных тел.

Галактика Млечный Путь

Микроскопические частицы, которые составляли облако, оказались достаточно близко друг к другу. При этом намного возросли и силы притяжения (как вы помните из физики, она обратно пропорциональна квадрату расстояния между объектами). Увеличилась плотность межзвездных облаков, и появились гигантские скопления пыли и газов — туманности.

Звездные свет и тепло плохо проходили сквозь туманности, в результате чего температура (а давление газа пропорционально ей) там понижалась почти до абсолютного нуля. В результате облака сжимались и разделялись на более мелкие части. Одна из них в итоге превратилась в Солнечную систему.

При падении давления и сжатии облака большее количество вещества переместилось к его середине. Так в центре туманности образовалось протосолнце (от греческого «протос» — первый), которое сохранило связь с оставшимися газами вокруг себя с помощью магнитного поля. Эти внешние части облака и дали начало планетам Солнечной системы.

Из протосолнца развилось наше родное Солнце. Новая звезда сконцентрировала в себе почти все вещество протосолнечной туманности. Огромное давление, которое возникло в ее ядре, вызвало цепочку термоядерных реакций.

Этапы формирования Солнечной системы

Нашему светилу около 4,57 млрд лет. Звезды такой массы и размера живут примерно 10 млрд лет, значит, Солнце сейчас находится в середине своего жизненного цикла.

Солнце, как и всякая звезда, для всех своих планет является источником энергии, выделяемой в виде света и тепла.

Поделиться ссылкой

Хранение травматического оружия

Благодаря чему зародилась жизнь на Земле

Все перечисленные гипотезы, кроме панспермии, подчеркивают, что жизнь может зародиться лишь при определенных, достаточно жестких условиях. Планета Земля просто соответствовала им. Какие же факторы обеспечили возможность для появления жизни?

Свойства Солнца

Жизнь может появиться только у звезд, время жизни которых исчисляется несколькими миллиардами лет, температурой 4000-7000 К, испускающих много ультрафиолета и достаточно жарких, чтобы жидкая вода существовала на относительно далеких от звезды планетах.

Звезда должна светить с примерно постоянной интенсивностью, иначе на планетах вокруг нее будут слишком непостоянные температуры. Наконец, звезда должна содержать много элементов помимо водорода и гелия. Солнце соответствует этим требованиям.

Расстояние от Земли до Солнца

Расстояние от Земли до Солнца составляет 147 098 291 километр. Наша планета находится в зоне обитаемости Солнца и при этом не слишком близко к нему. Это одна из причин, по которым температуры на Земле приемлемы для жизни.

Диаграмма, показывающая границы обитаемой зоны (зоны жизни) вокруг звезд, и то, как на эти границы влияет тип звезды. График включает планеты Солнечной системы (Венера, Земля и Марс), а также особо важные экзопланеты, такие как TRAPPIST-1d, Kepler-186f и нашего ближайшего соседа — Проксиму Центавра b.

Орбита Земли

Орбита Земли – почти правильный круг. Планета Земля практически все время вращается на одном и том же расстоянии от Солнца. Поэтому у нас нет сильных, резких и длительных сезонных перепадов температур.

Земля в сезонных точках своей орбиты (масштаб не учитывается).

Наклон оси

Наклон оси, как и орбита, влияет на сезонные перепады температур. Земная ось наклонена на 21,5-24,5°. Если наклон значительно выше, зимы будут очень холодными, а лето – очень жарким.

Наклон оси вращения Земли остается ориентированным в том же направлении по отношению к фоновым звездам, независимо от того, где она находится на своей орбите. Условное лето северного полушария находится в правой части этой диаграммы, где северный полюс (красный) направлен к Солнцу, зима же — слева.

Скорость вращения

Вращение Земли достаточно быстрое, чтобы суточные перепады температур также были невелики.

Наша планета делает полный оборот вокруг своей оси почти за 24 часа. Окружность Земли на экваторе составляет 40075 км — следовательно, объект на экваторе вращается со скоростью около 1670 км/час (делим земную окружность на осевой оборот). Скopocть cутoчнoгo вpaщeния будет разным при смещении oт экватора (на полюсах oкpужнocть мeньшe, потому и скорость практически равна нулю).

Масса Земли

Масса Земли достаточна, чтобы гравитация удерживала атмосферу вокруг планеты. При этом гравитация Земли относительно невелика и позволяет существовать многоклеточным организмам.

На изображении — нижняя граница зоны обитаемости с точки зрения массы планеты. Если объект меньше 2,7% массы Земли, его атмосфера «выветрится» прежде, чем на поверхности образуется жидкая вода. Авторы иллюстрации — ​​Harvard SEAS.

Наличие атмосферы

Наличие атмосферы – одно из самых важных требований к обитаемым планетам. Именно атмосфера защищает поверхность планеты и всех существ на ней от космических лучей. На планетах без атмосферы белковые организмы не могут существовать: их уничтожит радиация. Кроме того, атмосфера снижает перепады температур.

Жидкая вода

Жидкая вода – хороший растворитель и посредник в химических реакциях, обеспечивающих жизнедеятельность организмов. На Земле есть области, где жидкой воды мало – например, солончаки и Мертвое море. В этих зонах обитают только некоторые микроорганизмы, приспособившиеся к ним. Более сложная жизнь там невозможна.

Три пятых поверхности Земли находится под океаном, и дно океана так же богато рельефом, как и суша. Эта анимация имитирует падение уровня моря, постепенно раскрывая «невидимые» части поверхности.

Перечисленные критерии используются для оценки жизнепригодности планеты. Жизнепригодность – это возможность существования и самозарождения жизни.

Гипотеза Шмидта

В вопросах теории происхождения Земли оригинальную точку зрения в 1944 году высказал Шмидт. Это так называемая метеоритная гипотеза, впоследствии физико-математически обоснованная учениками известного ученого. Кстати, в гипотезе проблема образования Солнца не рассматривается.

Согласно теории, Солнце на одной из стадий своего развития захватило (притянуло к себе) холодное газово-пылевое метеоритное облако. До этого оно владело очень малым МКР, облако же вращалось со значительной скоростью. В сильном гравитационном поле Солнца началась дифференциация метеоритного облака по массе, плотности и размерам. Часть метеоритного материала попала на светило, другая, в результате процессов аккреции, образовывала сгустки-зародыши планет и их спутников.

В этой гипотезе происхождение и развитие Земли зависимо от воздействия «солнечного ветра» – давления солнечного излучения, которое отталкивало легкие газовые компоненты на периферию Солнечной системы. Образованная таким образом Земля была холодным телом. Дальнейший разогрев связывается с радиогенным теплом, гравитационной дифференциацией и другими источниками внутренней энергии планеты. Большим недостатком гипотезы исследователи считают очень низкую вероятность захвата Солнцем подобного метеоритного облака.

Где возникла жизнь на планете Земля

Согласно современной теории, жизнь на Земле должна была появиться либо на берегу океана, либо у горячих подводных источников. Чтобы привычная нам жизнь могла самозародиться, необходимы следующие условия:

• Жидкая вода;
• Ионы металлов – железо, медь, цинк, магний, марганец и другие;
• Соединения азота, углерода, серы и фосфора;
• Достаточно энергии, чтобы из неорганических веществ образовались органические.

Все это, кроме энергии, есть в океанической воде, поэтому жизнь должна была зародиться в океане.

В катархее и архее земная атмосфера состояла из газов, содержащих углерод, азот и серу. Вероятно, они также были растворены в воде. Берега океанов состояли из глин, поры которых могли до определенного времени заменять клеточные мембраны – отделять предшественники клеток от внешней среды и обеспечивать обмен с ней.

Энергию для реакций между веществами давали либо вулканические извержения, либо электрические разряды в атмосфере.

Необходимые для жизни соединения есть и на дне океанов, у черных курильщиков – подводных гидротермальных источников. Из них бьет очень горячая и богатая минералами вода, и около них обитают бактерии-автохемотрофы.

Черные курильщики были впервые обнаружены в 1979 году на Восточно-Тихоокеанском поднятии (21 ° северной широты) учеными из Института океанографии Скриппса. Известно, что черные курильщики существуют в Атлантическом и Тихом океанах на средней глубине 2100 метров. Эти источники извергают геотермальную воду температурой до 400 °C. Высокое давление не позволяет воде закипеть — она находится в так называемом сверхкритическом состоянии.

Около черных курильщиков достаточно энергии, чтобы обеспечить синтез органических веществ из неорганических.

На Земле вскоре после формирования планеты были подходящие условия для этих процессов: жидкая вода, соединения углерода, азота, серы и фосфора, металлы и много энергии. Однако ученые допускают, что белки, нуклеиновые кислоты или даже споры бактерий попали на Землю из Космоса. В таком случае они сходным образом появились на какой-то иной планете.

После зарождения жизни из неживого новые живые организмы происходили от предыдущих. При этом они эволюционировали – приспосабливались к условиям окружающей среды на протяжении многих поколений. Разные приспособления дали начало разным доменам: археям и бактериям. После того, как в атмосфере Земли появился кислород, живым организмам потребовалась защита от него.

Вероятно, так появились эукариоты. Развитие способов защиты от кислорода и его использования привело к появлению многоклеточных организмов, обитавших в океанах. Позднее они освоили сушу, где продолжают эволюционировать.

Филогенетическое дерево иллюстрирует эволюционные связи между различными организмами. Животные разбиты на две большие группы: Дейтеростомия (вторичноротые) и Протостомия (род когтистых рыб), разделенные около семисот миллионов лет назад. Дерево наглядно показывает, насколько далеко современные виды ушли от общих предков. Источник инфографики: http://nationalgeographic.org.

Ученые допускают, что подобные процессы происходят не только на Земле, но и на некоторых планетах в других звездных системах.

Вероятность того, что планета обитаема, оценивают по критериям жизнепригодности планет.

Формирование состава Земли

Существует разное понимание последовательности формирования внутренних частей нашей планеты. Согласно одной из них, протоземля представляла собой неотсортированный конгломерат железо-силикатного вещества. В дальнейшем в результате гравитации произошло разделение на железное ядро и силикатную мантию – явление гомогенной аккреции. Сторонники гетерогенной аккреции считают, что сначала аккумулировалось тугоплавковое железное ядро, затем на него налипали более легкоплавкие силикатные частицы.

В зависимости от решения этого вопроса речь может идти и о степени первоначального разогрева Земли. Действительно, сразу же после своего образования планета начала разогреваться вследствие совместных действий нескольких факторов:

• Бомбардировка ее поверхности планетезималями, что сопровождалось выделением тепла.
• Распад радиоактивных изотопов, в том числе короткоживущих изотопов алюминия, йода, плутония и др.
• Гравитационная дифференциация недр (если принять гомогенную аккрецию).

По мнению ряда исследователей, на этой ранней стадии формирования планеты внешние части могли находиться в состоянии, близком к расплаву. На фото планета Земля выглядела бы раскаленным шаром.