Историја наше планете је била веома турбулентна, и није увек била тако пријатна и гостољубива као што је данас. Планета Земља је веома активан свет који се стално развија. Обриси континената и океана се мењају, иако споро, клима је другачија. Још динамичнији у свом развоју је биосфера - жива љуска наше планете. У последњим миленијумима на Земљи се појавио још један фактор, који је кардинално утицао на његов изглед - човек. Али ово је посебна тема, и пре него што пређемо на њу, треба дати општи опис планете и места које заузима у Универзуму иу којој галаксији се налази.
Земља у простору или наша астрономска адреса
Налазимо се у једној од многих галаксија званих Млечни пут. Има око 200 милијарди звезда различитих типова, има облик спирале, која се полако окреће око свог центра.
Сунце не заузима централну позицију. Налази се у једној од грана галактичке спирале - Орионов појас. Удаљеност од звезде до центра Млечне стазе је 26 хиљада светлосних година.
Сунце је једина звезда нашег система. Према астрономској класификацији, он се односи на тип жутих патуљака, и углавном се састоји од водика и хелијума. У њеном саставу постоје и други елементи, али их је мало. Космичким стандардима наша звезда је сасвим обична звезда. Њихов број чак иу видљивом делу универзума је веома велик. У дубинама Сунца, термонуклеарне реакције се стално јављају, током којих се водоник претвара у хелијум и ослобађа се огромна количина енергије, због чега је могућ живот на планети Земљи.
Настанак живота на нашој планети био је могућ захваљујући срећној подударности низа околности. Међу њима: значајна маса, довољна да задржи заштитни слој атмосфере, присуство магнетног поља које штити различите облике живота од деструктивне космичке радијације и присуства великих количина воде на планети Земљи. Међутим, главна јединственост наше планете је њена орбита. То је "успешна" удаљеност од Сунца која ствара повољне услове за живот на планети Земљи. Да је било неколико процената мање или више, онда се вјеројатно не би појавили живи организми на њему. Поред тога, Земља је једина планета у Сунчевом систему са тако огромним резервама воде, без којих би настајање живота било немогуће. Научници тврде одакле потиче и зашто се то није догодило на Марсу и Венери - најближим планетама на Земљи.
Кретање планета одвија се скоро у кружним орбитама, које формирају скоро раван диск који се зове еклиптичка равнина. Карактеристике ротације Земље и нагиб њене оси одређују промену доба године.
Сусједи планете Земље су Венера и Марс. Уређаји које је створио човек, већ су се спустили на ова свемирска тела, тренутно се активно проучавају на Марсу. Неколико земаља планира послати астронауте на планету. Планета која је најближа Земљи је Венера, то је беживотна врућа кугла, гдје површинска температура може досећи тачку топљења олова.
Земља има један природни сателит - месец. До сада - једино небеско тело, где је људска нога отишла. Ово је стјеновита лопта, прекривена кратерима у изобиљу, која се креће око Земље у елиптичној орбити. Лунарна ротација одређује измене плима у океанима наше планете. На Месецу су пронађени трагови воде, могуће је, као што је Земља била насељена.
Недавно су Месец и Марс присутни у вестима о астронаутици. Претпоставља се да ће човјечанство моћи изградити сталну станицу на нашем природном сателиту и послати експедицију на Марс. То ће се десити у наредној деценији. Научници се надају да ће на Марсу наћи бар трагове органског живота.
Општи опис планете Земље
Дакле, наша планета је мала стјеновита лопта, дјеломично прекривена водом, смјештена на трећем мјесту од Сунца. Које су стварне димензије планете Земље?
Његов просечни радијус је 6.371 км, а његова површина је 510.072 милиона км², од чега је вода 361.132 милиона км², а земља - 148.940 милиона км². Пречник планете Земље је 12,742 км.
У ствари, Земља није лопта. Лако је претпоставити. Прави облик планете је сфероид, помало "спљоштен" на половима и "издужен" близу екватора.
Укупна тежина планете Земље је 5.9726 · 1024 кг, што је 81.3 масе Месеца, 0.0583 масе Нептуна и 0.00315 масе гасног дива Јупитера. Просечна густина супстанце наше планете је 5.5153 г / цм3. Брзина ротације Земље на екватору износи 1674,4 км / х.
Наша планета се састоји углавном од неколико елемената: гвожђа (32.1%), кисеоника (30.1%), силиција (15.1%) и магнезијума (13.9%). Истовремено, огроман део гвожђа је у језгру Земље (88%). У земљиној кори највише кисеоника - 47%.
Убрзање због гравитације износи 9,780327 м / с². Да би стигао до Земљине орбите, објекат мора да достигне брзину од 7,91 км / с, и да превазиђе своју привлачност - 11.186 км / с.
Географи дијеле површину Земље на неколико полутки. Граница сјеверне и јужне хемисфере је екватор, а источна и западна - 180 и Греенвицх меридијани.
Научници разликују неколико граната или геосфера наше планете:
- атмосфера;
- хидросфера;
- литосфера;
- биосфера.
Понекад се, осим литосфере или тврде љуске планете, емитује пиросфера, која је испод нивоа земљине коре, она се одликује значајним температурама и растопљеним садржајем. Језгра Земље, која се налази у самом средишту планете и има јединствен састав и карактеристике, сматра се засебном љуском.
Историја Земље или како је настала наша велика кућа
Сунчев систем је формиран пре око 4,5 милијарде година од огромног облака гаса међузвјездане прашине. Састојао се од водоника и хелијума, насталих као резултат Великог праска, и тежих елемената који су настали у дубинама супернова.
Под дејством инерцијалних сила и гравитације, овај облак је почео да се скупља, формирајући прве планете нашег система, укључујући и Земљу. Научници верују да је процес примарне формације планете Земље трајао неколико десетина милиона година. Они верују да се Месец појавио нешто касније, као резултат тангенцијалног судара планете са другим масивним небеским телом.
Утицај огромне силе отргнуо је део свог плашта са Земље и гурнуо овај комад у орбиту, где се касније савремени облик сателита формирао под утицајем гравитације.
У то време, спољашњи простор око наше планете био је испуњен огромним бројем малих небеских тела, која су стално бомбардовала њену површину, грејала је и повећавала величину протопланете. Температура младе Земље била је довољно висока да растопи метале и минерале, тежи од њих су се спустили, што је довело до стварања лагане коре и густог земљаног језгра. Изворно, Земљина површина била је океан растаљене магме, дубине неколико километара. Висока површинска температура је дуго времена подржавала распад радиоактивних елемената као што су уранијум и торијум.
Вулкански гасови формирали су прву атмосферу новорођене планете, њена површина се почела постепено хладити. Пре отприлике 4,4 милијарде година, већина површине планете је већ имала тврду кору и на њој се појавила вода. Земља се постепено претворила у водени свијет: прије четири милијарде година, до 90% њене површине било је покривено примарним океаном. Међутим, овај свијет се тешко може назвати угодним и гостољубивим: зрак атмосфере је готово у потпуности био угљични диоксид, а температура му је достигла 200 ° Ц, а атмосферски притисак је био тако велик да би једноставно ломио особу.
Волимо да понављамо: "Наша плава планета Земља", али још увијек није јасно одакле долази толико великих количина воде на планети. Ово је једна од многих мистерија планете Земље. Ово питање је од суштинског значаја за настанак живота, али контроверза око ње не нестаје. Постоји неколико теорија о томе како се вода формирала на нашој планети. Према једној од њих, воду су на Земљу доносили астероиди и метеорити, који су на своју површину пали у изобиљу пре више милијарди година. Геофизичари претпостављају да је настао на нашој планети као резултат хемијских процеса у његовим дубинама. Ове две хипотезе не протурјече једна другој. Могуће је да је дио воде дошао до нас из простора заједно са астероидима, а други је формиран на лицу мјеста.
Прије 3 милијарде 400 милиона година први континенти су почели да се уздижу из мора. Вулканске ерупције формирале су нови камен - гранит, који је постао основа континенталне коре. Ера доминације океана је дошла до краја, време је за земљу.
Заједно са првим океанима појавила се добро загрејана и осунчана плићака, која је постала колевка живота на планети Земљи. Тренутно постоји неколико теорија о томе како се то тачно догодило и научници још увијек нису у стању да дођу до заједничког мишљења. Порекло живота је још једна од мистерија планете Земље.
Заједнички преци свих облика живота на нашој планети били су примитивни прокариоти, првобитно неспособни за фотосинтезу. Тада су се на обали појавиле прве фотосинтетике - цијанобактерије, које су постепено почеле да засићују атмосферу кисеоником. Научници вјерују да је живот на планети Земљи настао прије 3,5-3,9 милијарди година. У исто време, планета је "стекла" магнетно поље које је штитило атмосферу од деструктивног дејства космичког зрачења.
За две милијарде година бактерије су засићиле океан кисеоником, који је првобитно потрошен на оксидацију милиона тона гвожђа раствореног у води. Након тога, овај гас је почео да тече у атмосферу, а наша планета се трансформисала: зелени океани, изгубивши гвожђе, постали су плави, а небо - плаво. То се догодило пре око 1,5 милијарди година.
Пре око 1.1 милијарде година, формиран је први земаљски суперконтинент, Родиниа. Његова површина, највероватније, личила је на модерну Сахару - тупо и празно место без вегетације или других знакова живота. Формирање овог континента довело је до првог и највећег залеђивања у историји наше планете. Родинија је блокирала топле струје до полова, а читав свет је био покривен ледом милионима година. Температура се спустила до -40 ° Ц, а ледени покривач океана достигао је дебљину километра. Ова катаклизма се догодила пре око 750 милиона година. Постојала је права смрт планете Земље.
Вулкански процеси су успели да раздвоје Родиније и постепено загреју планету. Верује се да се Земља коначно пробудила из хибернације пре само 580-560 милиона година. Једноћелијски живи организми су могли преживјети тешка времена, а сада се њихов даљњи развој није задржао. Почела је такозвана камбријска експлозија.
Овај термин се назива оштар пораст разноликости живота, који се догодио прије 550-540 милиона година. Камбријски генерално заузима посебно место у историји живота на нашој планети. Током овог периода појавило се много модерних врста организама, животиње су развиле издржљиву шкољку, стекле органе вида и зубе. Засићење атмосфере кисеоником довело је до формирања новог слоја у њему - озона, поуздане заштите целог живота од убилачког сунчевог ултраљубичастог зрачења. Сада би се могло почети овладати земљом.
У Ордовициану, живот на планети Земљи је први пут дошао на земљу. То су били примитивни лишајеви, а неки од артропода положили су јаја на обале. У силуарском периоду, коначно су формирани кичмењачи, а постојање тврдог гребена им је одмах дало значајне еволутивне предности.
Активно освајање земље догодило се у наредном, девонском периоду. Почело је пре 417 милиона година. У то време, прве шуме су се појавиле на површини планете, које су се састојале од примитивних папрати и коњица. Чланконошци су се одвојили од снажне еволутивне гране - инсеката који су се брзо проширили широм планете. У Девону су краљежњаци - водоземци направили први корак на копну. На крају овог периода појавиле су се прве коштане рибе у акумулацијама.
Карбонски период (354-290 милиона година) је царство инсеката, водоземаца и огромних преслица и папрати. У то време на Земљи било је веома вруће и влажно, а концентрација кисеоника у ваздуху далеко надмашила тренутну. Због таквих услова, неки инсекти тог времена имали су огромне величине. Сматра се да је то био период угља који је људима дао главне резерве угља и других фосилних угљоводоника. Али овај геолошки период завршио је још једним глобалним глацијацијама, које је почело пре око 290 милиона година.
У пермском периоду (пре 290-248 милиона година) клима планете постала је сувља и хладнија. Место водоземаца на копну заузели су гмизавци, појавиле су се прве црногоричне биљке. Међутим, Перм није познат по томе: на крају је дошло до највећег и катастрофалног изумирања живих организама у читавој историји планете. Око 95% врста које су живјеле на копну иу океанима су умрле. Највероватније је апокалипса планетарне скале изазвала огромну ерупцију замки на територији модерног Сибира. Скоро све се претворило у језеро црвене вруће магме. Штавише, ови вулкански процеси су трајали око милион година, огромна количина гасова се емитовала у атмосферу, што је довело до појаве вулканске зиме.
Не знамо зашто се догодила огромна пермска ерупција. Може се назвати једном од многих мистерија планете Земље. Међутим, овај догађај је потпуно промијенио њен изглед. Формиран је нови суперконтинент Пангеа, састав гаса атмосфере се драматично променио, клима је постала другачија.
Створења која би могла преживјети страшну катастрофу, еволуирала су у чудесне животиње - диносауре. Ова створења су доминирала нашом планетом 160 милиона година, а не само земљу, већ и воду и ваздух. Тежина неких диносаура достигла је 150 тона, а дужина - 50 метара. Диносаури су владали на планети током мезозојске ере (пре 248 - 64 милиона година), али их гигантске димензије нису могле спасити од нове глобалне катастрофе која је дошла на Земљу из свемира.
Спорови око узрока изумирања гигантских гмизаваца се настављају до данас, али главни је да научници разматрају пад огромног метеорита на подручју савременог Мексичког залива. Ова катаклизма је дуги низ година потопила планету у вулканску зиму и довела до нестанка 70% живих организама.
Пре 65 милиона година започела је кенозојска ера, у којој данас живимо. Током овог периода настављен је заношење литосферских плоча и постепено је мапа света преузела познате контуре. У животињском свету, место диносауруса су заузимали сисари, који су имали значајне еволутивне предности у односу на гуштере. Цветни или ангиосперми су постали доминантна класа биљака. Најважнији догађаји кенозојске ере су још једно глацијације и појава рационалног човека.
Атмосфера - ваздушна шкољка Земље
Атмосфера је једна од геосфера наше планете, љуске која се састоји од гасова који окружују Земљу. Она је у директном контакту са свемиром. Атмосфера одређује климу и време на нашој планети. То је атмосфера која у многим аспектима пружа повољне услове за живот на планети Земљи.
Треба схватити да је прилично тешко повући јасну границу атмосфере: она се постепено креће у свемир, на надморској висини од 500 до 1 000 км. Истовремено, Међународна зракопловна федерација сматра да је горња граница атмосфере 100 км, а америчка НАСА агенција 122 км.
Земљина атмосфера се састоји од гасова, као и разних нечистоћа, као што су прашина, производи изгарања, капљице воде и кристали леда. Концентрација гасова је скоро константна. Међутим, постоје изузеци: на пример, почетак индустријске револуције довео је до сталног повећања угљен-диоксида у ваздуху.
Главни део ваздуха (више од 78%) је азот, 20% састоји се од кисеоника, скоро 1% је аргон, други 1% је угљен диоксид, метан, хелиј, ксенон, водоник, криптон. Крайне важна концентрация диоксида углерода (CO2), потому что этот вещество - как и метан - относится к парниковым газам, увеличение содержание которых вызывает разогрев атмосферы. Глобальное потепление - это серьезнейшая проблема, стоящая перед современным человечеством.
Следует отметить, что Земля является единственной планетой с таким большим содержанием кислорода в атмосфере. С одной стороны, этот газ - продукт жизнедеятельности живых организмов, а с другой, жизнь на планете Земля без кислорода была бы невозможна.
Земная атмосфера состоит из следующих слоев:
- тропосфера;
- стратосфера;
- мезосфера;
- термосфера;
- экзосфера.
Между этими слоями расположены переходные зоны с переходными свойствами.
Все растения и животные, а также население планеты обитает на дне самого нижнего слоя атмосферы - тропосфере. Она простирается до высоты 16-18 км в южных широтах. В этом слое сосредоточена бо́льшая часть воздуха и водяного пара.
Стратосфера начинается на уровне 16-20 км и продолжается до высоты 50 км. В ней летает большинство авиалайнеров, также именно в стратосфере находится уникальный озоновый слой, защищающий все живое на планете от солнечного ультрафиолета.
На высоте 50 км начинается мезосфера, она простирается до высоты 80 км.
Между 80 и 700 км расположена термосфера, в которой проходит линия Кармана - официальная граница между атмосферой и космосом. Она находится на уровне 100 км.
На высоте 700 км уже экзосфера, доходящая до высоты 1 тыс. км. Воздух здесь сильно разряжен, его молекулы постепенно утекают в космическое пространство. В этом слое вращаются метеорологические спутники.
Гидросфера - жидкая оболочка планеты
Гидросферой называют водную оболочку Земли, в которую входит Мировой океан, реки, озера и водохранилища, подземные воды, а также вода, находящаяся в замороженном состоянии в составе ледников.
Земля является единственной известной планетой с таким огромным количеством воды на поверхности. Ее общий объем составляет 1,39 млрд км3. Подавляющая часть воды (более 96%) находится в морях и океанах, которые покрывают 71% поверхности нашей планеты. Средняя глубина Мирового океана составляет 3,8 тыс. метров. Самой глубокой его точкой считается Марианская впадина - 10 994 метров.
Любопытно, но пресная вода на поверхности суши - всего лишь 0,02% от общих запасов гидросферы, поэтому ее нехватка - это одна из самых острых мировых проблем современности.
Вода осуществляет сложный круговорот из одной части гидросферы в другую. В нем принимают участие другие геооболочки нашей планеты - атмосфера, литосфера и биосфера.
Твердая оболочка планеты Земля
Недра планеты имеют сложную структуру, состоящую из твердой коры, вязкой и жидкой мантии и очень плотного ядра. Кроме того, геологи выделяют у нее нескольких слоев:
- литосферу;
- астеносферу;
- мезосферу;
- внешнее и внутреннее ядро.
Литосфера - это твердая оболочка Земли, в состав которой входит земная кора и верхняя часть мантии до астеносферы. Существует два типа литосферы: континентальная и океаническая. Последняя имеет незначительную толщину, всего 5-10 км, кора континентальная типа простирается ниже поверхности на 80-100 км.
Литосфера разделена на литосферные плиты, которые подходят друг другу, как части головоломки. Они постоянно движутся, благодаря чему и происходит дрейф континентов. Подобным процессом вызвана тектоническая активность, которая проявляется в виде извержений вулканов, землетрясений, горообразования.
Астеносфера (100-700 км) находится на самой границе мантии и литосферы. Эта оболочка пластична, что позволяет литосферным плитам "ездить" по ней. Астеносфера, как и мезосфера, образуют мантию нашей планеты. Высокие температуры и колоссальное давление мантии делает горные породы пластичными и поддерживает постоянные конвенционные потоки от ядра к коре.
К сожалению, у нас мало точных данных относительно процессов, происходящих в земных недрах. Самая глубокая из пробуренных человеком скважин едва достигает 15 км - ничтожная величина по сравнению с тысячами километрами земной окружности. По понятным причинам мы не можем отправить вглубь Земли исследовательские аппараты и технику, поэтому ученым приходится довольствоваться косвенной информацией.
В центре нашей планеты находится плотное и раскаленное ядро, состоящее из никеля, железа и других тяжелых элементов. В настоящее время ученые различают внешнее жидкое ядро и внутреннее твердое. Температура в его центре достигает 6000 °С, что немногим меньше, чем на поверхности Солнца.
Ядро выполняет еще одну важнейшую функцию - его вращение создает магнитное поле Земли, которое защищает нас от убийственной солнечной радиации. По сути, планета - это огромный двухполюсный магнит. На Марсе, например, магнитного поля нет, и солнечный ветер за миллионы лет постепенно "выбил" атмосферу этой планеты, сделав ее абсолютно бесплодной. Ученые считают, что это одна из главных причин отсутствия жизни на красной планете.
Биосфера - живая оболочка Земли
Биосфера - оболочка планеты, заселенная живыми организмами, под этим термином подразумевается глобальная экосистема нашей планеты. Это часть Земли, на которой обитают различные формы жизни, и происходит воздействие их продуктов метаболизма.
Биосферу еще называют "пленкой жизни", данное определение, как нельзя лучше, иллюстрирует распределение и масштаб биосферы. Это действительно тонкая пленочка, покрывающая стык атмосферы, гидросферы и литосферы. Несмотря на скромные размеры, значение биосферы для нашей планеты огромно: живые организмы начали преобразовывать Землю практически сразу после своего появления. Биосфера - это могучий геологический фактор.
В настоящее время на Земле насчитывается более 3 млн. видов растений, животных, микроорганизмов, грибов и водорослей. Человека также принято считать частью живой оболочки, но его хозяйственная деятельность - вернее, ее масштаб - уже давно вышла за ее рамки. Население Земли сейчас составляет около 7,5 млрд. человек.
Верхней границей биосферы считается высота 15-20 км. Выше в атмосфере организмы практически не живут: мешает низкая температура, разреженный воздух и высокий уровень ультрафиолетового излучения. В литосфере нижняя граница распространения жизни проходит примерно на глубине 5-7 км. Здесь ограничивающими факторами являются высокая температура и давление. Да и то на подобных глубинах живут немногочисленные "экстремалы", большинство форм жизни предпочитают верхний слой почвы. В гидросфере жизнь распространилась до самых мрачных глубин Мирового океана. Но подавляющая часть биомассы моря приходится на его верхние слои с большим количеством солнечного света и кислорода.
Биосфера активно участвует в круговороте веществ и энергетических потоках в природе. Энергия Солнца, попадая на Землю, частично аккумулируется растениями и другими фотосинтезирующими организмами. В дальнейшем часть ее запасается в торфе, угле и нефти, идет на выветривание горных пород, на создание пород осадочного происхождения. Живые организмы также участвуют в круговороте СО2, Н2О, О2, многих других химических элементов. Типичным примером воздействия живых организмов на неживую материю является образование почвы. В создании этого слоя принимают участие микроорганизмы, животные, растения, грибы.
Деятельность человека оказывает огромное влияние на биосферу. С каждым годом население увеличивается, что требует еще больше ресурсов и новых площадей под проживание, посевы, предприятия. Это приводит к уничтожению лесов, распахиванию степей, осушению болот. Наступление человека на природу стремительно уменьшает видовое многообразие, отходы нашей хозяйственной деятельности загрязняют воздух, почвы и воду. Такая ситуация приводит не только к разрушению экосистем, но и вызывает климатические изменения, последствия которых могут быть катастрофическими.
Наши предки считали планету живым организмом, называли "Мать-Сыра Земля", "Земля-матушка" и обожествляли ее. Согласно священным книгам, из земли было создано тело первого человека. И пускай подобные представления в высокотехнологичном XXI веке кажутся смешными и нелепыми, но человечество уже в ближайшие годы ожидают серьезные проблемы, если мы хотя бы не попытаемся думать схожим образом. В последние годы мы являемся свидетелями кардинального переворота в научных представлениях о строении, составе и жизни планеты, еще более удивительные открытия ожидают нас в будущем. Земля - это сложнейшая и высокоорганизованная система, требующая к себе бережного и рачительного отношения. Без понимания этого мы рискуем повторить печальную судьбу динозавров.
