Земля как планета солнечной системы

Земля - планета  Солнечной системы, ее внешние и внутренние геосферы

Содержание

1. Введение

2. Земля как планета

     3.Строение Земли

а) Внешние оболочки

• Атмосфера
• Гидросфера
• Биосфера

б) Внутренние оболочки

• Земная кора
• Мантия Земли
• Ядро Земли

4.Геодинамические процессы

5.Геологическая история Земли

6. Человек и Земля

 Заключение

 Литература

 

 

 

 

1. Введение

 

Наша Земля входит в число 8 больших планет, обращающихся вокруг Солнца. Именно в Солнце сосредоточена основная часть вещества Солнечной системы. Масса Солнца в 750 раз превосходит массу всех планет и в 330 000 раз – массу Земли. Под действием силы его притяжения происходит движение планет и всех других тел Солнечной системы вокруг Солнца. 
Земля (от общеславянского зем -- пол, низ), третья по порядку от Солнца планета Солнечной системы, астрономический знак ? или +,

 

                            

 

2. Земля как планета.

Наша Земля входит в  число 8 больших планет, обращающихся вокруг Солнца. Именно в Солнце сосредоточена  основная часть вещества солнечной  системы. Масса Солнца в 750 раз превосходит  массу всех планет и в 330 000 раз  – массу Земли. Под действием  силы его притяжения происходит движение планет и всех других тел Солнечной  системы вокруг Солнца. 
Расстояния между Солнцем и планетами во много раз превосходят их размеры, и нарисовать такую схему, на которой соблюдался бы единый масштаб для Солнца, планет и расстояний между ними, практически невозможно. Диаметр Солнца в 109 раз больше, чем Земли, а расстояние между ними примерно во столько же раз больше диаметра Солнца. К тому же расстояние от Солнца до последней планеты Солнечной системы (Нептуна) в 30 раз больше, чем расстояние до Земли. Если изобразить нашу планету в виде кружочка диаметром 1 мм, то Солнце окажется на расстоянии около 11 м от Земли, а его диаметр будет примерно 11 см. Орбита Нептуна будет показана окружностью радиусом 330 м. Поэтому обычно приводят не современную схему Солнечной системы, а лиш ь рисунок из книги Коперника «Об обращении небесных кругов» с иными, весьма приблизительными пропорциями. 
По физическим характеристикам большие планеты разделяются на две группы. Одну из них – планеты земной группы – составляют Земля и сходные с ней Меркурий, Венера и Марс. Во вторую входят планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. До 2006 г. самой далекой от Солнца большой планетой считался Плутон. Теперь он вместе с другими объектами подобного размера – давно известными крупными астероидами и объектами, обнаруженными на окраинах Солнечной системы, – относится к числу планет-карликов. 
Разделение планет на группы прослеживается по трем характеристикам (масса, давление, вращение), но наиболее четко – по плотности. Планеты, принадлежащие к одной и той же группе, по плотности различаются между собой незначительно, в то время как средняя плотность планет земной группы примерно в 5 раз больше средней плотности планет-гигантов . 
Большая часть массы планет земной группы приходится на долю твердых веществ. Земля и другие планеты земной группы состоят из оксидов и других соединений тяжелых химических элементов: железа, магния, алюминия и других металлов, а также кремния и других неметаллов. На долю четырех наиболее обильных в твердой оболочке нашей планеты (литосфере) элементов – железа, кислорода, кремния и магния – приходится свыше 90 % ее массы. 
Малая плотность планет-гигантов (у Сатурна она меньше плотности воды) объясняется тем, что они состоят в основном из водорода и гелия, которые находятся преимущественно в газообразном и жидком состояниях. Атмосферы этих планет содержат также соединения водорода – метан и аммиак. Различия между планетами двух групп возникли уже на стадии их формирования . 
Из планет-гигантов лучше всего изучен Юпитер, на котором даже в небольшой школьный телескоп видны многочисленные темные и светлые полосы, тянущиеся параллельно экватору планеты. Так выглядят облачные образования в его атмосфере, температура которых всего -140 °C, а давление примерно такое же, как у поверхности Земли. Красновато-коричневый цвет полос объясняется, видимо, тем, что, помимо кристаллов аммиака, составляющих основу облаков, в них содержатся различные примеси. На снимках, полученных космическими аппаратами, видны следы интенсивных и иногда устойчивых атмосферных процессов. Так, уже свыше 350 лет на Юпитере наблюдают атмосферный вихрь, получивший название Большое Красное Пятно. В земной атмосфере циклоны и антициклоны существуют в среднем около недели. Атмосферные течения и облака зафиксированы космическими аппаратами и на других планетах-гигантах, хотя развиты они в меньшей степени, чем на Юпитере. 
Строение. Предполагают, что по мере приближения к центру планет-гигантов водород вследствие возрастания давления должен переходить из газообразного в газожидкое состояние, при котором сосуществуют его газообразная и жидкая фазы. В центре Юпитера давление в миллионы раз превышает атмосферное давление, существующее на Земле, и водород приобретает свойства, характерные для металлов. В недрах Юпитера металлический водород вместе с силикатами и металлами образует ядро, которое по размерам примерно в 1,5 раза, а по массе в 10–15 раз превосходит Землю. 
Масса. Любая из планет-гигантов превосходит по массе все планеты земной группы, вместе взятые. Самая крупная планета Солнечной системы – Юпитер больше самой крупной планеты земной группы – Земли по диаметру в 11 раз и по массе в 300 с лишним раз. 
Вращение. Отличия между планетами двух групп проявляются и в том, что планеты-гиганты быстрее вращаются вокруг оси, и в числе спутников: на 4 планеты земной группы приходится всего 3 спутника, на 4 планеты-гиганта – более 120. Все эти спутники состоят из тех же веществ, что и планеты земной группы, – силикатов, оксидов и сульфидов металлов и т. д., а также водяного (или водно-аммиачного) льда. Помимо многочисленных кратеров метеоритного происхождения, на поверхности многих спутников обнаружены тектонические разломы и трещины их коры или ледяного покрова. Самым удивительным оказалось открытие на ближайшем к Юпитеру спутнике Ио около десятка действующих вулканов. Это первое достоверное наблюдение вулканической деятельности земного типа за пределами нашей планеты. 
Кроме спутников, планеты-гиганты имеют еще и кольца, которые представляют собой скопления небольших по размеру тел. Они так малы, что в отдельности не видны. Благодаря их обращению вокруг планеты кольца кажутся сплошными.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
3.Строение земли

 На Табл. 1. Схема строения Земли (без верхней атмосферы и магнитосферы)

Геосферы	Расстояние нижней границы  от поверхности Земли, км.	Объём, 1018 м3	Масса, 1021 кг	Доля массы геосферы от массы Земли, %
Атмосфера, до высоты	2000	1320	~0,005	~ 10 -6
Гидросфера	до 11	1,4	1,4	0,02
Земная кора	5-70	10,2	28	0,48
Мантия	до 2900	896,6	4013	67,2
Ядро	6371 (центр З.)	175,2	1934	32,3
Вся Земля (без атмосферы)		1083,4	5976	100,0

За её пределами находятся внешние  геосферы -- водная (гидросфера) и воздушная (атмосфера), которые сформировались из паров и газов, выделившихся из недр Земли при дегазации мантии. Дифференциация вещества мантий Земли  и пополнение продуктами дифференциации земной коры, водной и воздушной  оболочек происходили на протяжении всей геологической истории и  продолжаются до сих пор. Большую часть поверхности Земля занимает Мировой океан (361,1 млн. км2, или 70,8%), суша составляет 149,1 млн. км2 (29,2%) и образует шесть крупных массивов -- материков: Евразию, Африку, Северную Америку, Южную Америку, Антарктиду и Австралию (см. табл. 2),Табл. 2. -- Материки (с островами)

Название материка	Площадь, млн. км2	Средняя высота, м.	Наибольшая высота гор  на материке, м.
Евразия	53,45	840	8848
Африка	30.30	750	5895
Северная Америка	24,25	720	6194
Южная Америка	18,28	590	6960
Антарктида	13,97	2040	5140
Австралия (с Океанией)	8,89	340	2230

а также многочисленные острова. С делением суши на материки не совпадает деление на части света: Евразию делят на две части света -- Европу и Азию, а оба американских материка считают за одну часть света -- Америку, иногда за особую «океаническую» часть света принимают острова Тихого океана -- Океанию, площадь которой обычно учитывается вместе с Австралией. Мировой океан расчленяется материками на Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый (см. табл. 3); Табл. 3. -- Океаны

Название океана	Поверхность зеркала, млн. км2	Средняя глубина, м.	Наибольшая глубина, м.
Тихий	179,68	3984	11022
Атлантический	93,36*	3926	8428
Индийский	74,92	3897	7130
Северный Ледовитый	13,10	1205	5449

некоторые исследователи выделяют приантарктические части Атлантического, Тихого и Индийского океанов в особый, Южный, океан.

Северное полушарие  Земли -- материковое (суша здесь занимает 39% поверхности), а Южное -- океаническое (суша составляет лишь 19% поверхности). В Западном полушарии преобладающая  часть поверхности занята водой, в Восточном -- сушей.

Обобщённый профиль  суши и дна океанов образует две  гигантские «ступени» -- материковую  и океаническую. Первая поднимается  над второй в среднем на 4670 м (средняя  высота суши 875 м; средняя глубина  океана около 3800 м). Над равнинной  поверхностью материковой «ступени»  возвышаются горы, отдельные вершины  которых имеют высоту 7--8 км и более. Высочайшая вершина мира -- г. Джомолунгма  в Гималаях -- достигает 8848 м. Она  возвышается над глубочайшим  понижением дна океана почти на 20 км.

это движение накладываются периодические колебания направления оси -- нутация (основной период 18,6 года).

 

 а) Внешние оболочки

Внешние оболочки Земли- атмосфера, гидросфера и биосфера – составляют характерную особенность строения нашей планеты и играют важную роль в формировании и развитии земной коры. Эти оболочки проникают одна в другую и находятся в постоянном взаимодействии между собой и с твердыми

оболочками Земли, выражающемся в обмене материей и энергией.

• Атмосфера – маса газообразной воздушной оболочки Земли оценивается величиной 5,15*10¹⁵ т, или 0,00009% массы всей Земли. . Половина всей массы атмосферы сосредоточена в слое до 5 км, 75% -  высоты 10 км, 95%- до 20км. Около поверхности она содержит 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,94% инертных газов, 0,03% углекислого газа и в незначительных количествах другие газы. Давление и плотность в атмосфере убывают с высотой. Половина воздуха содержится в нижних 5,6 км, а почти вся вторая половина сосредоточена до высоты 11,3 км. На высоте 95 км плотность воздуха в миллион раз ниже, чем у поверхности. На этом уровне и химический состав атмосферы уже иной. Растет доля легких газов, и преобладающими становятся водород и гелий. Часть молекул разлагается на ионы, образуя ионосферу. Выше 1000 км находятся радиационные пояса. Их тоже можно рассматривать как часть атмосферы, заполненную очень энергичными ядрами атомов водорода и электронами, захваченными магнитным полем планеты.

Атмосфера является одним из необходимых  условий возникновения и существования  жизни на Земле. Она участвует  в формировании климата на планете, регулирует ее тепловой режим, способствует перераспределению тепла у поверхности. Часть лучистой энергии Солнца поглощается  атмосферой, а остальная энергия, достигая поверхности Земли, частично уходит в почву, водоемы, а частично отражается в атмосферу.

Атмосфера предохраняет Землю от резких колебаний температуры. При отсутствии атмосферы и водоемов температура  поверхности Земли в течение  суток колебалась бы в интервале 200 °С. Благодаря наличию кислорода  атмосфера участвует в обмене и круговороте веществ в биосфере.

В современном состоянии атмосфера  существует сотни миллионов лет, все живое приспособлено к  строго определенному ее составу. Газовая  оболочка защищает живые организмы  от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских  и космических лучей. Атмосфера  предохраняет Землю от падения метеоритов.В атмосфере распределяются и рассеиваются солнечные лучи, что создает равномерное освещение. Она является средой, где распространяется звук. Из-за действия гравитационных сил атмосфера не рассеивается в мировом пространстве, а, окружая Землю, вращается вместе с ней.

 

В настоящее время Земля обладает атмосферой массой примерно 5,27х10¹⁸ кг. Половина всей массы атмосферы сосредоточена в слое до 5 км, 75% - до высоты 10 км, 95%- до 20км. Около поверхности она содержит 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,94% инертных газов, 0,03% углекислого газа и в незначительных количествах другие газы. Давление и плотность в атмосфере убывают с высотой. Половина воздуха содержится в нижних 5,6 км, а почти вся вторая половина сосредоточена до высоты 11,3 км. На высоте 95 км плотность воздуха в миллион раз ниже, чем у поверхности. На этом уровне и химический состав атмосферы уже иной. Растет доля легких газов, и преобладающими становятся водород и гелий. Часть молекул разлагается на ионы, образуя ионосферу. Выше 1000 км находятся радиационные пояса. Их тоже можно рассматривать как часть атмосферы, заполненную очень энергичными ядрами атомов водорода и электронами, захваченными магнитным полем планеты.

Атмосфера является одним из необходимых  условий возникновения и существования  жизни на Земле. Она участвует  в формировании климата на планете, регулирует ее тепловой режим, способствует перераспределению тепла у поверхности. Часть лучистой энергии Солнца поглощается  атмосферой, а остальная энергия, достигая поверхности Земли, частично уходит в почву, водоемы, а частично отражается в атмосферу.

Атмосфера предохраняет Землю от резких колебаний температуры. При отсутствии атмосферы и водоемов температура  поверхности Земли в течение  суток колебалась бы в интервале 200 °С. Благодаря наличию кислорода  атмосфера участвует в обмене и круговороте веществ в биосфере.

В современном состоянии атмосфера  существует сотни миллионов лет, все живое приспособлено к  строго определенному ее составу. Газовая  оболочка защищает живые организмы  от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских  и космических лучей. Атмосфера  предохраняет Землю от падения метеоритов.

В атмосфере распределяются и рассеиваются солнечные лучи, что создает равномерное освещение. Она является средой, где распространяется звук. Из-за действия гравитационных сил атмосфера не рассеивается в мировом пространстве, а, окружая Землю, вращается вместе с ней.

Гидросфера – это сплошная оболочка Земли, так как моря и океаны переходят в подземные воды на суше, а между сушей и морем идет постоянный круговорот воды, ежегодный объем которого составляет 100 тыс. км³.

Воде свойственны высокая теплоемкость, теплота плавления и испарения. Вода является хорошим растворителем, поэтому в ней содержится множество химическим элементов и соединений, необходимых для поддержания жизни.Большую часть поверхности Земли занимает Мировой океан (71 % поверхности планеты). Он окружает материки (Евразию, Африку, Северную и Южную Америку, Австралию и Антарктиду) и острова. Океан делится материками на четыре части: Тихий (50 % площади Мирового океана), Атлантический (25 %), Индийский (21 %) и Северный Ледовитый (4 %) океаны.

Важной  частью гидросферы Земли являются реки – водные потоки, текущие в естественных руслах и питающиеся за счет поверхностного и подземного стока с их бассейнов.

Озера, болота, подземные воды также часть гидросферы Земли.

Ледники, образующие ледяную оболочку Земли (криосферу), также являются частью гидросферы нашей планеты. Они занимают 1/10 часть поверхности Земли. Именно в них содержатся основные запасы пресной воды (3/4).

 Биосфера — основной аккумулятор солнечной энергии в верхних слоях земной коры. Геологические функции биосферы состоят, в частности, в деструкции косного (минерального) вещества, в формировании биокосных систем (почва), в переносе вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении (следствие экспансии жизни), в избирательном накоплении соединений и химических элементов в живых организмах и продуктах метаболизма, в ускорении энергообмена при фотосинтезе, разложении энергонасыщенных веществ, передаче энергии по пищевой цепи. Только в процессе фотосинтеза ежегодно накапливается, перераспределяясь, значительная масса углерода, фосфора, хрома, марганца, молибдена, железа, кобальта, никеля, меди, цинка и других элементов, иногда соизмеримая с разведанными запасами в недрах планеты. В доманиковых фациях различных эпох (от протерозоя до нашего времени) в краткие временные отрезки (5-20 млн. лет) накоплены огромные запасы углеводородов, урана, других металлов. Возможности биосферы к накоплению особенно ярко выражены в процессах формирования месторождений нефти, угля, горючих сланцев.