Země | ||||
---|---|---|---|---|
Planeta | ||||
| ||||
Orbitální charakteristiky | ||||
Epocha : J2000.0 | ||||
Přísluní |
147 098 290 km 0,98329134 AU [comm. jeden] |
|||
Aphelion |
152 098 232 km 1,01671388 AU [comm. jeden] |
|||
Hlavní osa ( a ) |
149 598 261 km 1,00000261 AU [jeden] |
|||
Orbitální excentricita ( e ) | 0,01671123 [1] [2] | |||
hvězdné období |
365,256363004 dnů 365 dnů 6 h 9 min 10 s [3] |
|||
Orbitální rychlost ( v ) |
29,783 km/s 107,218 km /h [2] |
|||
Střední anomálie ( M o ) | 357,51716° [2] | |||
sklon ( i ) | 7,155° (vzhledem ke slunečnímu rovníku) [4] , 1,57869° (vzhledem k invariantní rovině) [4] | |||
Zeměpisná délka vzestupného uzlu ( Ω ) | 348,73936° [2] | |||
Periapsis argument ( ω ) | 114,20783° [2] | |||
Čí satelit | slunce | |||
satelity | Měsíc a více než 8300 umělých satelitů [5] | |||
fyzikální vlastnosti | ||||
polární kontrakce | 0,0033528 [2] | |||
Rovníkový poloměr | 6378,1 km [2] | |||
Polární poloměr | 6356,8 km [2] | |||
Střední poloměr | 6371,0 km [2] | |||
Velký obvod kruhu |
40 075,017 km ( rovník ) 40 007,863 km ( poledník ) [6] |
|||
Povrch ( S ) |
510 072 000 km² [7] [8] 148 940 000 km² země (29,2 %) [7] 361 132 000 km² vody (70,8 %) [7] |
|||
Hlasitost ( V ) | 1,08321⋅10 12 km³ [2] | |||
Hmotnost ( m ) | 5,9726⋅10 24 kg (3⋅10 -6 M ☉ ) [2] | |||
Průměrná hustota ( ρ ) | 5,5153 g/cm³ [2] | |||
gravitační zrychlení na rovníku ( g ) | 9,780327 m/s² (0,99732 g) [2] | |||
První úniková rychlost ( v 1 ) | 7,91 km/s [comm. 2] | |||
Druhá úniková rychlost ( v 2 ) | 11,186 km/s [2] | |||
Rovníková rychlost otáčení | 1674,4 km/h (465,1 m/s) [9] | |||
Doba střídání ( T ) |
0,99726968 dne (23 h 56 m 4,100 s ) je hvězdná perioda rotace [10] , 24 hodin je délka středního slunečního dne |
|||
Náklon osy | 23°26ʹ21ʺ,4119 [3] | |||
Albedo |
0,306 (bond) [2] 0,434 (geometrický) [2] |
|||
Teplota | ||||
|
||||
Celsia |
|
|||
Kelvin |
|
|||
Atmosféra [2] | ||||
Sloučenina: 78,08 % - dusík (N 2 ) 20,95 % - kyslík (O 2 ) 0,93 % - argon (Ar) 0,04 % - oxid uhličitý (CO 2 ) [15] Asi 1 % vodní páry (v závislosti na klimatu) |
||||
Mediální soubory na Wikimedia Commons | ||||
Informace ve Wikidatech ? |
Země je třetí planetou od Slunce ve sluneční soustavě . Nejhustší , pátá v průměru a hmotnosti mezi všemi planetami sluneční soustavy a největší mezi pozemskými planetami , kam patří také Merkur , Venuše a Mars . Jediné těleso v současnosti známé člověku ve vesmíru , obývané živými organismy .
V publicistice a populárně naučné literatuře lze používat synonymní pojmy - svět , modrá planeta [16] [17] [18] , Terra (z lat . Terra ).
Vědecké důkazy naznačují, že Země vznikla ze sluneční mlhoviny asi před 4,54 miliardami let [19] a krátce poté získala svůj jediný přirozený satelit , Měsíc . Život se na Zemi pravděpodobně objevil asi před 4,25 miliardami let [20] , tedy krátce po svém vzniku . Od té doby biosféra Země výrazně změnila atmosféru a další abiotické faktory , což způsobilo kvantitativní růst aerobních organismů a také tvorbu ozonové vrstvy , která spolu s magnetickým polem Země oslabuje sluneční záření škodlivé pro život [ 21] , čímž jsou zachovány podmínky pro existenci života na Zemi. Radiace, způsobená samotnou zemskou kůrou , se od svého vzniku výrazně snížila v důsledku postupného rozpadu radionuklidů v ní obsažených. Zemská kůra je rozdělena do několika segmentů neboli tektonických desek , které se pohybují po povrchu rychlostí řádově několik centimetrů za rok. Geologická věda se zabývá studiem složení, struktury a zákonitostí vývoje Země .
Přibližně 70,8 % povrchu planety zabírá Světový oceán [22] , zbytek povrchu zabírají kontinenty a ostrovy . Na kontinentech jsou řeky , jezera , podzemní vody a led, které spolu se Světovým oceánem tvoří hydrosféru . Kapalná voda , nezbytná pro všechny známé formy života, neexistuje na povrchu žádné ze známých planet a planetoid ve sluneční soustavě kromě Země. Zemské póly jsou pokryty vrstvou ledu, která zahrnuje arktický mořský led a antarktický ledový štít .
Vnitřní oblasti Země jsou poměrně aktivní a sestávají ze silné, velmi viskózní vrstvy zvané plášť , která pokrývá tekuté vnější jádro, které je zdrojem zemského magnetického pole, a vnitřní pevné jádro , pravděpodobně sestávající ze železa a nikl [23] . Fyzikální vlastnosti Země a její orbitální pohyb umožnily existenci života během posledních 3,5 miliardy let. Podle různých odhadů si Země zachová podmínky pro existenci živých organismů ještě 0,5–2,3 miliardy let [24] [25] [26] .
Země interaguje (je přitahována gravitačními silami ) s jinými objekty ve vesmíru , včetně Slunce a Měsíce . Země se točí kolem Slunce a udělá kolem něj úplnou revoluci za asi 365,26 slunečních dnů - hvězdný rok . Rotační osa Země je vůči kolmici k rovině oběžné dráhy nakloněna o 23,44°, což způsobuje sezónní změny na povrchu planety s periodou jednoho tropického roku – 365,24 slunečního dne. Den má nyní přibližně 24 hodin [2] [27] . Měsíc začal obíhat kolem Země přibližně před 4,53 miliardami let. Gravitační vliv Měsíce na Zemi je příčinou oceánských přílivů a odlivů . Měsíc také stabilizuje sklon zemské osy a postupně zpomaluje rotaci Země [28] [29] [30] . Podle některých teorií vedly dopady asteroidů k významným změnám v prostředí a zemském povrchu, což způsobilo zejména hromadné vymírání různých druhů živých bytostí [31] .
Planeta je domovem přibližně 8,7 milionů druhů živých bytostí, včetně lidí [32] . Území Země je lidstvem rozděleno na 193 nezávislých členských států OSN a stát Vatikán , uznávaný všemi členskými státy OSN, navíc 13 neuznaných a částečně uznaných států ovládá různé části zemského povrchu [33] . Lidská kultura vytvořila mnoho představ o struktuře vesmíru – například koncept ploché Země , geocentrický systém světa a hypotézu Gaia , podle níž je Země jediným superorganismem [34] .
Moderní vědeckou hypotézou o vzniku Země a dalších planet sluneční soustavy je hypotéza sluneční mlhoviny , podle níž sluneční soustava vznikla z velkého oblaku mezihvězdného prachu a plynu [35] . Mrak se skládal hlavně z vodíku a hélia , které vznikly po velkém třesku , a těžších prvků , které po sobě zanechaly výbuchy supernov . Přibližně před 4,5 miliardami let se mrak začal zmenšovat, k čemuž pravděpodobně došlo v důsledku dopadu rázové vlny ze supernovy, která vypukla ve vzdálenosti několika světelných let [36] . Když se mrak začal smršťovat, jeho moment hybnosti , gravitace a setrvačnost jej srovnaly do protoplanetárního disku kolmého k jeho ose rotace. Poté se fragmenty v protoplanetárním disku začaly srážet působením gravitace a po sloučení vytvořily první planetoidy [37] .
Během procesu akrece se planetoidy, prach, plyn a úlomky, které zůstaly po formování sluneční soustavy, začaly slučovat do stále větších objektů a tvořit planety [37] . Přibližné datum vzniku Země je před 4,54 ± 0,04 miliardami let [19] . Celý proces vzniku planety trval přibližně 10-20 milionů let [38] .
Měsíc vznikl později, přibližně před 4,527 ± 0,01 miliardami let [39] , i když jeho původ nebyl dosud přesně stanoven. Hlavní hypotéza říká, že vznikla akrecí z materiálu, který zůstal po tangenciální srážce [40] Země s objektem podobným velikosti jako Mars [41] a o hmotnosti 10-12 % hmotnosti Země [42] (někdy se tento objekt nazývá " Theia ") [43] . Tato srážka uvolnila asi 100 milionkrát více energie než ta, která údajně způsobila vyhynutí dinosaurů [44] . To stačilo k odpaření vnějších vrstev Země a roztavení obou těles [45] [46] . Část pláště byla vyvržena na oběžnou dráhu Země, což předpovídá, proč je Měsíc zbaven kovového materiálu [47] a vysvětluje jeho neobvyklé složení [48] . Vlivem vlastní gravitace nabral vyvržený materiál kulový tvar a vznikl Měsíc [49] .
Proto-Země expandovala akrecí a byla dostatečně horká, aby roztavila kovy a minerály. Železo , stejně jako siderofilní prvky s ním geochemicky příbuzné , mající vyšší hustotu než silikáty a hlinitokřemičitany , sestupovalo směrem ke středu Země [50] . To vedlo k oddělení vnitřních vrstev Země na plášť a kovové jádro pouhých 10 milionů let poté, co se Země začala formovat, vytvořila vrstvenou strukturu Země a vytvořila magnetické pole Země [51] .
Uvolňování plynů z kůry a vulkanická činnost vedly ke vzniku primární atmosféry. Kondenzace vodní páry , zesílená ledem přinášeným kometami a asteroidy , vedla ke vzniku oceánů [52] . Zemská atmosféra se tehdy skládala z lehkých atmofilních prvků: vodíku a hélia [53] , ale obsahovala mnohem více oxidu uhličitého než nyní, a to zachránilo oceány před zamrznutím, neboť svítivost Slunce tehdy nepřesáhla 70 % současné úrovně. [54] . Přibližně před 3,5 miliardami let se vytvořilo magnetické pole Země , které bránilo devastaci atmosféry slunečním větrem [55] .
Povrch planety se po stovky milionů let neustále měnil: kontinenty se objevovaly a zhroutily, pohybovaly se po povrchu, periodicky se shromažďovaly v superkontinent a pak se rozcházely do izolovaných kontinentů. Asi před 750 miliony let se tedy jedna Rodinia rozdělila , pak se její části spojily do Pannotie (před 600-540 miliony let) a pak - do posledního ze superkontinentů - Pangea , která se rozpadla před 180 miliony let [56] .
Geologická časová osa - geologické časové měřítko historie Země; používaný v geologii a paleontologii , druh kalendáře pro časové intervaly statisíců a milionů let. Geochronologické měřítko fanerozoika poprvé navrhl anglický geolog A. Holmes v roce 1938 [57] . Vzhledem k absenci faunistických pozůstatků byla prekambrická geochronologická stupnice budována především podle určení absolutních stáří hornin [57] .
Historie Země je rozdělena do různých časových období. Jejich hranice procházejí nejdůležitějšími událostmi, které se tehdy odehrály.
Hranice mezi obdobími fanerozoika se rýsuje podle největších evolučních událostí – globálních vymírání. Paleozoická éra je oddělena od druhohor největším permským masovým vymíráním v historii Země . Druhohorní epocha je oddělena od kenozoika vymíráním křídy-paleogénu [comm. 3] .
Cenozoická éra je rozdělena do tří období: paleogén , neogén a kvartér (antropogen). Tato období se dále dělí na geologické epochy (oddělení): paleogén - na paleocén , eocén a oligocén ; Neogén - do miocénu a pliocénu . Antropogen zahrnuje pleistocén a holocén .
Miliony let
O původu života na Zemi existuje celá řada teorií . Zhruba před 3,5-3,9 miliardami let se objevil „ poslední univerzální společný předek “, ze kterého následně pocházejí všechny ostatní živé organismy [58] [59] [60] .
Rozvoj fotosyntézy umožnil živým organismům přímo využívat sluneční energii. To vedlo k naplnění atmosféry kyslíkem, které začalo přibližně před 2,5 miliardami let [61] , a ve vyšších vrstvách k vytvoření ozónové vrstvy . Symbióza malých buněk s většími vedla k vývoji komplexních buněk – eukaryot [62] . Přibližně před 2,1 miliardami let se objevily mnohobuněčné organismy, které se nadále přizpůsobovaly podmínkám prostředí [63] . Díky absorpci škodlivého ultrafialového záření ozónovou vrstvou mohl život zahájit vývoj zemského povrchu [64] .
V roce 1960 byla předložena hypotéza Země sněhové koule , která uváděla, že před 750 až 580 miliony let byla Země zcela pokryta ledem. Tato hypotéza vysvětluje kambrickou explozi – prudký nárůst rozmanitosti mnohobuněčných forem života asi před 542 miliony let [65] . Tato hypotéza byla nyní potvrzena [66] [67] :
Toto je poprvé, kdy bylo prokázáno, že led dosáhl tropických šířek během Sturtianovy doby ledové, což je přímý důkaz, že „Země se sněhovou koulí“ existovala během tohoto zalednění, říká hlavní autor Francis A. Macdonald z Harvardské univerzity . „Naše údaje také ukazují, že toto zalednění trvalo nejméně 5 milionů let.
Stáří studovaných ledovcových ložisek se blíží stáří velké magmatické provincie táhnoucí se v délce 930 mil [1500 km] na severovýchodě Kanady [67] , což nepřímo potvrzuje velkou roli vulkanismu při osvobozování planety z ledového zajetí [66]. [68] .
Asi před 1200 miliony let se objevily první řasy a před asi 450 miliony let první vyšší rostliny [69] . Bezobratlí se objevili v ediakarském období [70] a obratlovci se objevili během kambrické exploze asi před 525 miliony let [71] .
Od kambrické exploze došlo k pěti masovým vymírání [72] . Vymírání na konci permského období , které je nejmasovější v historii života na Zemi [73] , vedlo ke smrti více než 90 % živých bytostí na planetě [74] . Po permské katastrofě se nejčastějšími suchozemskými obratlovci stali archosauři [75] , z nichž na konci triasu vznikli dinosauři . Dominovali planetě v období jury a křídy [ 76] . K vymírání křídy a paleogénu došlo 66 mil . let , pravděpodobně způsobené dopadem meteoritu ; to vedlo k vyhynutí neptačích dinosaurů a jiných velkých plazů, ale obešlo mnoho malých zvířat, jako jsou savci [77] , kteří byli tehdy malými hmyzožravými zvířaty, a ptáci, evoluční větev dinosaurů [78] . Za posledních 65 milionů let se vyvinula obrovská rozmanitost druhů savců a před několika miliony let získala zvířata podobná lidoopům schopnost chodit vzpřímeně [79] . To umožnilo použití nástrojů a podpořilo komunikaci, což pomáhalo při hledání potravy a stimulovalo potřebu velkého mozku. Rozvoj zemědělství a následně civilizace v krátké době umožnil lidem ovlivňovat Zemi jako žádná jiná forma života [80] , ovlivňovat povahu a početnost jiných druhů.
Poslední doba ledová začala asi před 40 miliony let a vyvrcholila v pleistocénu asi před 3 miliony let. Na pozadí dlouhodobých a výrazných změn průměrné teploty zemského povrchu, které mohou souviset s obdobím revoluce Sluneční soustavy kolem středu Galaxie (asi 200 milionů let), dochází také k menším cyklům ochlazování. a oteplování v amplitudě a trvání (viz Milankovitchovy cykly ), vyskytující se každých 40-100 tisíc let, které jsou jasně samooscilační povahy, pravděpodobně způsobené působením zpětné vazby z reakce celé biosféry jako celku, snažící se stabilizovat klima Země (viz hypotéza Gaia předložená Jamesem Lovelockem ).
Poslední cyklus zalednění na severní polokouli skončil asi před 10 tisíci lety [81] .
Země patří k terestrickým planetám a na rozdíl od plynných obrů , jako je Jupiter , má pevný povrch. Je to největší ze čtyř terestrických planet ve sluneční soustavě, a to jak z hlediska velikosti, tak hmotnosti. Kromě toho má Země mezi těmito čtyřmi planetami největší hustotu, povrchovou gravitaci a magnetické pole [82] . Je to jediná známá planeta s aktivní deskovou tektonikou [83] .
Útroby Země jsou rozděleny do vrstev podle chemických a fyzikálních ( reologických ) vlastností, ale na rozdíl od jiných terestrických planet má Země výrazné vnější a vnitřní jádro . Vnější vrstva Země je tvrdá skořápka, sestávající převážně z křemičitanů. Od pláště jej odděluje hranice s prudkým nárůstem rychlostí podélných seismických vln - povrch Mohoroviče [84] .
Tvrdá kůra a viskózní horní část pláště tvoří litosféru [85] . Pod litosférou je astenosféra , vrstva relativně nízké viskozity , tvrdosti a pevnosti v horním plášti [86] .
K významným změnám v krystalické struktuře pláště dochází v hloubce 410-660 km pod povrchem, pokrývkou ( přechodová zóna ), která odděluje svrchní a spodní plášť. Pod pláštěm se nachází kapalná vrstva tvořená roztaveným železem s nečistotami niklu , síry a křemíku - jádro Země [87] . Seismická měření ukazují, že se skládá ze dvou částí: pevného vnitřního jádra (poloměr ~ 1220 km) a tekutého vnějšího jádra (poloměr ~ 2250 km) [88] [89] .
Tvar Země ( geoid ) se blíží zploštělému elipsoidu . Nesoulad mezi geoidem a elipsoidem, který se mu přibližuje , dosahuje 100 metrů [91] . Průměrný průměr planety je přibližně 12 742 km a obvod 40 000 km , protože metr byl v minulosti definován jako 1/10 000 000 vzdálenosti od rovníku k severnímu pólu přes Paříž [92] (kvůli nesprávnému účtování pro pólovou kompresi Země je standardní metr 1795 rok kratší asi o 0,2 mm, proto ta nepřesnost).
Rotace Země vytváří rovníkovou vybouleninu , takže rovníkový průměr je o 43 km větší než polární [93] . Nejvyšším bodem na zemském povrchu je Mount Everest (8848 m n . m. ) a nejhlubší je Marianský příkop ( 10 994 m pod hladinou moře) [94] . Kvůli vyboulení rovníku jsou nejvzdálenějšími body na povrchu od středu Země vrchol sopky Chimborazo v Ekvádoru a hora Huascaran v Peru [95] [96] [97] .
Sloučenina | Vzorec | Procento _ |
---|---|---|
Oxid křemičitý (IV). | SiO2 _ | 59,71 % |
Oxid hlinitý | Al2O3 _ _ _ | 15,41 % |
oxid vápenatý | CaO | 4,90 % |
oxid hořečnatý | MgO | 4,36 % |
oxid sodný | Na2O _ _ | 3,55 % |
Oxid železitý | FeO | 3,52 % |
oxid draselný | K2O _ _ | 2,80 % |
Oxid železitý | Fe2O3 _ _ _ | 2,63 % |
Voda | H2O _ _ | 1,52 % |
Oxid titaničitý | TiO2 _ | 0,60 % |
Oxid fosforečný | P2O5 _ _ _ | 0,22 % |
Celkový | 99,22 % |
Hmotnost Země je přibližně 5,9736⋅1024 kg . Celkový počet atomů, které tvoří Zemi, je ≈ 1,3-1,4⋅10 50 , včetně kyslíku ≈ 6,8⋅10 49 (51 %), železa ≈ 2,3⋅10 49 (17 %), hořčíku a křemíku na ≈ 1,9⋅1 49 (15 %) [99] . Hmotnostně se Země skládá převážně ze železa (32,1 %), kyslíku (30,1 %), křemíku (15,1 %), hořčíku (13,9 %), síry (2,9 %), niklu (1,8 %), vápníku (1,5 % ) ) a hliník (1,4 %); zbývající prvky tvoří 1,2 %. V důsledku segregace hmoty se předpokládá, že oblast jádra je složena ze železa (88,8 %), malého množství niklu (5,8 %), síry (4,5 %) a asi 1 % dalších prvků [100] . Je pozoruhodné, že uhlík, který je základem života, je v zemské kůře pouze 0,1 %.
Geochemik Frank Clark vypočítal, že zemská kůra obsahuje něco málo přes 47 % kyslíku. Nejběžnější horninou tvořící nerosty v zemské kůře jsou téměř výhradně oxidy ; celkový obsah chlóru, síry a fluoru v horninách je obvykle menší než 1 %. Hlavními oxidy jsou oxid křemičitý (SiO 2 ), oxid hlinitý (Al 2 O 3 ), oxid železitý (FeO), oxid vápenatý (CaO), oxid hořečnatý (MgO), oxid draselný (K 2 O) a oxid sodný (Na 2 O ). Oxid křemičitý slouží hlavně jako kyselé prostředí a tvoří silikáty; s tím souvisí povaha všech hlavních sopečných hornin. Z výpočtů založených na analýze 1672 typů hornin Clark usoudil, že 99,22 % z nich obsahuje 11 oxidů (tabulka vpravo). Všechny ostatní složky se nacházejí ve velmi malých množstvích.
Níže jsou uvedeny podrobnější informace o chemickém složení Země (pro inertní plyny jsou údaje uvedeny v 10 -8 cm³/g; pro ostatní prvky - v procentech) [100] .
Země, stejně jako ostatní terestrické planety , má vrstvenou vnitřní strukturu. Skládá se z pevných silikátových obalů ( kůra , extrémně viskózní plášť ) a kovového jádra . Vnější část jádra je tekutá (mnohem méně viskózní než plášť), zatímco vnitřní část je pevná.
vnitřní teploVnitřní teplo planety je zajištěno kombinací zbytkového tepla ponechaného při akreci hmoty, ke kterému došlo v počáteční fázi vzniku Země (asi 20%) [101] a radioaktivního rozpadu nestabilních izotopů: draslík-40 , uran-238 , uran-235 a thorium-232 [102] . Tři z těchto izotopů mají poločas rozpadu více než miliardu let [102] . Ve středu planety může teplota stoupnout až na 6000 °C (více než na povrchu Slunce) a tlak může dosáhnout 360 GPa (3,6 milionu atm ) [103] . Část tepelné energie jádra je přenášena do zemské kůry prostřednictvím vleček . Vlečky dávají vzniknout horkým místům a pastím [104] . Vzhledem k tomu, že většinu tepla produkovaného Zemí poskytuje radioaktivní rozpad, na počátku historie Země, kdy ještě nebyly vyčerpány zásoby krátkodobých izotopů , byl energetický výdej naší planety mnohem větší než nyní [23]. .
Izotop | Uvolňování tepla, izotop
W /kg |
Poločas rozpadu , roky |
Průměrná koncentrace v plášti, kg izotopu/kg pláště |
Odvod tepla, W/kg pláště |
---|---|---|---|---|
238 U | 9,46⋅10 −5 | 4,47⋅10 9 | 30,8⋅10 −9 | 2,91⋅10 −12 |
235 U | 5,69⋅10 −4 | 7.04⋅108 _ | 0,22⋅10 −9 | 1,25⋅10 −13 |
232th _ | 2,64⋅10 −5 | 1,40⋅10 10 | 124⋅10 −9 | 3,27⋅10 −12 |
40 tisíc _ | 2,92⋅10 −5 | 1,25⋅10 9 | 36,9⋅10 −9 | 1,08⋅10 −12 |
Průměrné ztráty tepelné energie Země jsou 87 mW/m², neboli 4,42⋅10 13 W (globální tepelné ztráty) [106] . Část tepelné energie aktivní zóny je transportována do vleček – horkých plášťových toků. Tyto vlečky mohou způsobit pasti [104] , trhliny a horké skvrny . Většinu energie Země ztrácí prostřednictvím deskové tektoniky , vzestupu hmoty pláště do středooceánských hřbetů . Posledním hlavním typem tepelných ztrát je ztráta tepla litosférou a k větším ztrátám tepla tímto způsobem dochází v oceánu, protože tam je zemská kůra mnohem tenčí než pod kontinenty [107] .
LitosféraLitosféra (z jiného řeckého λίθος „kámen“ a σφαῖρα „koule, koule“) je pevný obal Země. Skládá se ze zemské kůry a svrchního pláště . Ve struktuře litosféry se rozlišují mobilní oblasti (složené pásy) a relativně stabilní platformy. Bloky litosféry – litosférické desky – se pohybují podél relativně plastické astenosféry . Studiu a popisu těchto pohybů je věnována sekce geologie o deskové tektonice .
Pod litosférou je astenosféra , která tvoří vnější část pláště. Astenosféra se chová jako přehřátá a extrémně viskózní tekutina [108] , kde dochází k poklesu rychlosti seismických vln, což ukazuje na změnu plasticity hornin [85] .
Pro označení vnějšího obalu litosféry byl použit dnes již zastaralý výraz sial , který pochází z názvu hlavních prvků hornin Si ( lat. Křemík - křemík ) a Al ( lat. Hliník - hliník ).
zemská kůraZemská kůra je horní část pevné země. Od pláště je oddělena hranicí s prudkým nárůstem rychlostí seismických vln - Mohorovichichovou hranicí . Existují dva typy kůry – kontinentální a oceánská. Tloušťka kůry se pohybuje od 6 km pod oceánem po 30-70 km na kontinentech [88] [109] . V kontinentální kůře se rozlišují tři vrstvy: sedimentární pokryv , žula a čedič . Oceánská kůra se skládá hlavně z mafických hornin a sedimentárního krytu. Zemská kůra je rozdělena na litosférické desky různé velikosti, pohybující se vůči sobě navzájem. Kinematiku těchto pohybů popisuje desková tektonika .
Zemská kůra pod oceány a kontinenty se výrazně liší.
Zemská kůra pod kontinenty má obvykle tloušťku 35-45 km, v horských oblastech může tloušťka kůry dosahovat až 70 km [109] . S hloubkou se zvyšuje obsah oxidů hořčíku a železa ve složení zemské kůry , klesá obsah oxidu křemičitého a tento trend je výraznější při přechodu do svrchního pláště (substrát) [109] .
Svrchní část kontinentální kůry je nesouvislá vrstva sestávající ze sedimentárních a vulkanických hornin. Vrstvy lze mačkat do záhybů, přemisťovat podél mezery [109] . Na štítech není žádná sedimentární skořápka. Dole je žulová vrstva složená z rul a granitů (rychlost podélných vln v této vrstvě je až 6,4 km/s) [109] . Ještě níže je čedičová vrstva (6,4–7,6 km/s), složená z metamorfovaných hornin , čedičů a gabra. Mezi těmito dvěma vrstvami existuje podmíněná hranice nazývaná Conradův povrch . Rychlost podélných seismických vln při průchodu tímto povrchem prudce vzroste z 6 na 6,5 km/s [110] .
Kůra pod oceány je silná 5-10 km. Je rozdělena do několika vrstev. Nejprve se nachází horní vrstva tvořená spodními sedimenty o tloušťce necelého kilometru [109] . Níže leží druhá vrstva, složená převážně z hadce , čediče a pravděpodobně z mezivrstev sedimentů [109] . Rychlost podélných seismických vln v této vrstvě dosahuje 4-6 km/s a její tloušťka je 1-2,5 km [109] . Spodní, "oceánskou" vrstvu tvoří gabro . Tato vrstva má průměrnou tloušťku asi 5 km a rychlost seismických vln 6,4-7 km/s [109] .
Hloubka, km | Vrstva | Hustota, g/cm³ [112] | |
---|---|---|---|
0-60 | Litosféra (místně se pohybuje od 5 do 200 km) | — | |
0-35 | Kora (místně se pohybuje od 5 do 70 km) | 2,2–2,9 | |
35-60 | Nejvyšší část pláště | 3,4–4,4 | |
35-2890 | Plášť | 3,4–5,6 | |
100-700 | Astenosféra | — | |
2890-5100 | vnější jádro | 9,9-12,2 | |
5100-6378 | vnitřní jádro | 12.8—13.1 |
Plášť je silikátový obal Země, který se nachází mezi zemskou kůrou a zemským jádrem [113] .
Plášť tvoří 67 % hmotnosti Země a asi 83 % jejího objemu (bez atmosféry). Rozkládá se od hranice se zemskou kůrou (v hloubce 5-70 kilometrů) až po hranici s jádrem v hloubce asi 2900 km [113] . Od zemské kůry je oddělen povrchem Mohorovichich , kde rychlost seismických vln při přechodu z kůry do pláště rychle stoupá z 6,7-7,6 na 7,9-8,2 km/s. Plášť zaujímá obrovský rozsah hloubek a s rostoucím tlakem v látce dochází k fázovým přechodům, ve kterých minerály získávají stále hustší strukturu. Zemský plášť se dělí na svrchní a spodní plášť. Horní vrstva se zase dělí na substrát, Gutenbergovu vrstvu a Golitsynovu vrstvu (střední plášť) [113] .
Podle moderních vědeckých koncepcí je složení zemského pláště považováno za podobné složení kamenných meteoritů, zejména chondritů.
Složení pláště zahrnuje především chemické prvky, které byly při vzniku Země v pevném stavu nebo v pevných chemických sloučeninách: křemík , železo , kyslík , hořčík atd. Tyto prvky tvoří silikáty s oxidem křemičitým. Ve svrchním plášti (substrátu) je pravděpodobně více forsteritu MgSiO 4 , zatímco obsah fayalitu Fe 2 SiO 4 poněkud hlouběji stoupá . Ve spodním plášti se vlivem velmi vysokého tlaku tyto minerály rozkládaly na oxidy (SiO 2 , MgO, FeO) [114] .
Agregátní stav pláště je určen vlivem teplot a supervysokého tlaku. Vlivem tlaku je látka téměř celého pláště i přes vysokou teplotu v pevném krystalickém stavu. Jedinou výjimkou je astenosféra, kde je vliv tlaku slabší než teploty blízké bodu tání látky. Kvůli tomuto účinku je zde látka zjevně buď v amorfním stavu, nebo v poloroztaveném stavu [114] .
Zemské jádroJádro je centrální, nejhlubší část Země, koule pod pláštěm a pravděpodobně sestává ze slitiny železa a niklu s příměsí dalších siderofilních prvků . Hloubka - 2900 km. Průměrný poloměr koule je 3485 km. Dělí se na pevné vnitřní jádro o poloměru asi 1300 km a tekuté vnější jádro o tloušťce asi 2200 km, mezi nimiž se někdy rozlišuje přechodová zóna. Teplota ve středu zemského jádra dosahuje 6000 °C [115] , hustota cca 12,5 t/m³, tlak až 360 GPa (3,55 mil. atmosfér) [103] [115] . Hmotnost jádra je 1,9354⋅1024 kg .
Zdroj | Si , hm. % | Fe , hm. % | Ni , hm. % | S , hm. % | O , hm. % | Mn , ppm | Cr , ppm | Co , ppm | P , ppm |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Allegre a kol., 1995, tabulka 2 , str. 522 | 7,35 | 79,39 ± 2 | 4,87 ± 0,3 | 2,30 ± 0,2 | 4,10±0,5 | 5820 | 7790 | 2530 | 3690 |
Mc Donough, 2003, Tabulka 4 (odkaz není k dispozici) . Archivováno z originálu 8. října 2013. p 556 | 6.0 | 85,5 | 5.20 | 1,90 | ~0 | 300 | 9000 | 2500 | 2000 |
Název desky | Rozloha 10 6 km² |
Dosah |
---|---|---|
Africký talíř | 61,3 | Afrika |
Antarktická deska | 60,9 | antarktický |
australská deska | 47,2 | Austrálie |
Euroasijská deska | 67,8 | Asii a Evropu |
Severoamerická deska | 75,9 | Severní Amerika a severovýchodní Sibiř |
Jihoamerická deska | 43,6 | Jižní Amerika |
Pacifická deska | 103,3 | Tichý oceán |
Podle teorie tektonických desek se zemská kůra skládá z relativně celistvých bloků – litosférických desek, které jsou vůči sobě v neustálém pohybu. Desky jsou tuhé segmenty, které se vzájemně pohybují. Existují tři typy jejich vzájemného pohybu: konvergence (konvergence), divergence (divergence) a smykové pohyby podél transformačních zlomů . Na zlomech mezi tektonickými deskami může docházet k zemětřesením , sopečné činnosti, stavbě hor a tvorbě oceánských prohlubní [117] .
Seznam největších tektonických desek s velikostmi je uveden v tabulce vpravo. Mezi menšími deskami je třeba zmínit desky Hindustani , Arabian , Caribbean , Nazca a Scotia . Australská deska skutečně splynula s Hindustanem před 50 až 55 miliony let. Oceánské desky se pohybují nejrychleji; tedy kokosová deska se pohybuje rychlostí 75 mm za rok [118] a tichomořská deska rychlostí 52-69 mm za rok. Nejnižší rychlost je na euroasijské desce – 21 mm za rok [119] .
Blízké povrchové části planety (horní litosféra, hydrosféra, spodní atmosféra) jsou obecně označovány jako geografická obálka a jsou studovány geografií .
Reliéf Země je velmi rozmanitý. Asi 70,8 % [121] povrchu planety je pokryto vodou (včetně kontinentálních šelfů ). Podmořský povrch je hornatý, zahrnuje systém středooceánských hřbetů , stejně jako podvodní sopky [93] , oceánské příkopy , podmořské kaňony , oceánské plošiny a propastné pláně . Zbývajících 29,2 %, nepokrytých vodou, zahrnuje hory , pouště , pláně , náhorní plošiny atd.
Během geologických období se povrch planety neustále mění v důsledku tektonických procesů a eroze . Reliéf zemského povrchu vzniká v menší míře vlivem zvětrávání , které je způsobeno srážkami , kolísáním teplot a chemickými vlivy. Změna zemského povrchu a ledovců , pobřežní eroze , tvorba korálových útesů , srážky s velkými meteority [122] .
Jak se kontinentální desky pohybují po planetě, oceánské dno klesá pod jejich postupující okraje. Plášťová hmota vystupující z hlubin zároveň vytváří divergentní hranici na středooceánských hřbetech . Společně tyto dva procesy vedou k neustálé obnově materiálu oceánské desky. Většina oceánského dna je stará méně než 100 milionů let. Nejstarší oceánská kůra se nachází v západní části Tichého oceánu a její stáří je přibližně 200 milionů let. Pro srovnání, stáří nejstarších fosilií nalezených na souši dosahuje asi 3 miliard let [123] [124] .
Kontinentální desky se skládají z materiálu s nízkou hustotou, jako je sopečná žula a andezit . Méně rozšířený je čedič , hustá vulkanická hornina, která je hlavní složkou oceánského dna [125] . Přibližně 75 % povrchu kontinentů je pokryto sedimentárními horninami , ačkoli tyto horniny tvoří přibližně 5 % zemské kůry [126] . Třetí nejběžnější horninou na Zemi jsou metamorfované horniny , vzniklé v důsledku změny (metamorfózy) sedimentárních nebo vyvřelých hornin pod vlivem vysokého tlaku, vysoké teploty nebo obojího současně. Nejběžnější silikáty na zemském povrchu jsou křemen , živec , amfibol , slída , pyroxen a olivín [127] ; uhličitany - kalcit (ve vápenci ), aragonit a dolomit [128] .
Pedosféra , nejvyšší vrstva litosféry, zahrnuje půdu . Nachází se na hranici mezi litosférou , atmosférou a hydrosférou . Celková plocha obdělávané půdy (obdělávané člověkem) činí 13,31 % rozlohy půdy, z toho pouze 4,71 % trvale zabírají plodiny [8] . Přibližně 40 % rozlohy Země je dnes využíváno pro ornou půdu a pastviny, což je přibližně 1,3⋅10 7 km² orné půdy a 3,4⋅10 7 km² pastvin [129] .
Hydrosféra (z jiného řeckého ὕδωρ „voda“ a σφαῖρα „koule“) je souhrn všech vodních zásob Země.
Přítomnost kapalné vody na povrchu Země je jedinečná vlastnost, která odlišuje naši planetu od ostatních objektů ve sluneční soustavě . Většina vody je soustředěna v oceánech a mořích , mnohem méně - v říčních sítích, jezerech, bažinách a podzemních vodách . V atmosféře jsou také velké zásoby vody ve formě mraků a vodní páry .
Část vody je v pevném skupenství ve formě ledovců , sněhové pokrývky a permafrostu , které tvoří kryosféru .
Celková hmotnost vody ve Světovém oceánu je přibližně 1,35⋅10 18 tun, neboli asi 1/4400 celkové hmotnosti Země. Oceány pokrývají plochu asi 3,618⋅10 8 km² s průměrnou hloubkou 3682 m, což umožňuje vypočítat celkový objem vody v nich: 1,332⋅10 9 km³ [130] . Pokud by byla všechna tato voda rovnoměrně rozložena po povrchu, pak by se získala vrstva o tloušťce větší než 2,7 km [comm. 4] . Z veškeré vody, která je na Zemi, je pouze 2,5 % sladké , zbytek je slaný. Většina sladké vody, asi 68,7 %, je v současnosti v ledovcích [131] . Kapalná voda se na Zemi objevila pravděpodobně před čtyřmi miliardami let [132] .
Průměrná slanost pozemských oceánů je asi 35 gramů soli na kilogram mořské vody (35 ‰) [133] . Velká část této soli se uvolnila během sopečných erupcí nebo byla extrahována z ochlazených vyvřelých hornin, které tvořily dno oceánu [132] .
Oceány obsahují rozpuštěné atmosférické plyny, které jsou nezbytné pro přežití mnoha forem vodního života [134] . Mořská voda má významný dopad na světové klima , v létě je chladnější a v zimě teplejší [135] . Kolísání teplot vody v oceánech může vést k výrazným klimatickým změnám, jako je El Niño [136] .
Atmosféra (z jiného řeckého ἀτμός „pára“ a σφαῖρα „koule“) je plynný obal obklopující planetu Zemi; Skládá se z dusíku a kyslíku, se stopovým množstvím vodní páry, oxidu uhličitého a dalších plynů. Od svého vzniku se výrazně změnil pod vlivem biosféry . Vznik kyslíkové fotosyntézy před 2,4–2,5 miliardami let přispěl k rozvoji aerobních organismů , k nasycení atmosféry kyslíkem a vytvoření ozonové vrstvy, která chrání vše živé před škodlivými ultrafialovými paprsky [61] . Atmosféra určuje počasí na zemském povrchu, chrání planetu před kosmickým zářením a částečně před bombardováním meteority [137] . Reguluje také hlavní klimatvorné procesy: koloběh vody v přírodě , cirkulaci vzdušných hmot a přenos tepla [114] . Atmosférické molekuly plynu mohou zachycovat tepelnou energii a bránit jí v úniku do vesmíru , a tím zvyšovat teplotu planety. Tento jev je známý jako skleníkový efekt . Za hlavní skleníkové plyny jsou považovány vodní pára , oxid uhličitý, metan a ozón . Bez tohoto tepelně izolačního efektu by se průměrná povrchová teplota Země pohybovala mezi -18 a -23°C (i když ve skutečnosti je 14,8°C) a život by s největší pravděpodobností neexistoval [121] .
Elektromagnetické záření ze Slunce, hlavní zdroj energie pro chemické, fyzikální a biologické procesy v geografickém obalu Země, vstupuje na zemský povrch přes atmosféru [114] .
Zemská atmosféra je rozdělena do vrstev, které se liší teplotou , hustotou , chemickým složením atd. Celková hmotnost plynů , které tvoří zemskou atmosféru, je přibližně 5,15⋅10 18 kg. Na hladině moře působí atmosféra na zemský povrch tlakem rovným 1 atm (101,325 kPa) [2] . Průměrná hustota vzduchu na povrchu je 1,22 g/ l a s rostoucí nadmořskou výškou rychle klesá: např. ve výšce 10 km nad mořem je 0,41 g/l a ve výšce 100 km - 10 − 7 g / l l [114] .
Spodní část atmosféry obsahuje asi 80 % její celkové hmoty a 99 % veškeré vodní páry (1,3-1,5⋅10 13 tun), tato vrstva se nazývá troposféra [138] . Jeho tloušťka je různá a závisí na typu klimatu a sezónních faktorech: například v polárních oblastech je to asi 8–10 km, v mírném pásmu až 10–12 km a v tropických nebo rovníkových oblastech dosahuje 16–18 km. km [139] . V této vrstvě atmosféry klesá teplota v průměru o 6 °C na každý kilometr, jak se pohybujete nahoru [114] . Nahoře je přechodová vrstva - tropopauza , oddělující troposféru od stratosféry. Teplota se zde pohybuje v rozmezí 190–220 K (−73–83 °C).
Stratosféra - vrstva atmosféry, která se nachází ve výšce 10-12 až 55 km (v závislosti na povětrnostních podmínkách a ročních obdobích). Tvoří ne více než 20 % celkové hmotnosti atmosféry. Tato vrstva je charakterizována poklesem teploty do výšky ~25 km s následným zvýšením na hranici s mezosférou na téměř 0 °C [140] . Tato hranice se nazývá stratopauza a nachází se v nadmořské výšce 47–52 km [141] . Stratosféra obsahuje nejvyšší koncentraci ozónu v atmosféře, která chrání všechny živé organismy na Zemi před škodlivým ultrafialovým zářením ze Slunce . Intenzivní absorpce slunečního záření ozónovou vrstvou způsobuje rychlý nárůst teploty v této části atmosféry [114] .
Mezosféra se nachází ve výšce 50 až 80 km nad povrchem Země, mezi stratosférou a termosférou. Od těchto vrstev je oddělena mezopauzou (80–90 km) [142] . Jedná se o nejchladnější místo na Zemi, teplota zde klesá až k -100 °C [143] . Při této teplotě voda obsažená ve vzduchu rychle mrzne, někdy tvoří noční svítící mraky [143] . Lze je pozorovat ihned po západu slunce, ale nejlepší viditelnost vzniká, když je od 4 do 16° pod obzorem [143] . Většina meteoritů , které se dostanou do zemské atmosféry, shoří v mezosféře. Ze zemského povrchu jsou pozorovány jako padající hvězdy [143] .
Ve výšce 100 km nad mořem existuje podmíněná hranice mezi zemskou atmosférou a kosmickým prostorem - Karmanova linie [144] .
V termosféře teplota rychle stoupá na 1000 K (727 °C), je to způsobeno absorpcí krátkovlnného slunečního záření v ní. Jedná se o nejrozšířenější vrstvu atmosféry (80-1000 km). Ve výšce asi 800 km se nárůst teploty zastaví, protože vzduch je zde velmi řídký a slabě absorbuje sluneční záření [114] .
Ionosféra zahrnuje poslední dvě vrstvy. Molekuly se zde vlivem slunečního větru ionizují a objevují se polární záře [145] .
Exosféra je nejvzdálenější a velmi vzácná část zemské atmosféry. V této vrstvě jsou částice schopny překonat druhou kosmickou rychlost Země a uniknout do vesmíru. To způsobuje pomalý, ale stálý proces zvaný disipace (rozptyl) atmosféry. Do vesmíru unikají především částice lehkých plynů: vodík a helium [146] . Molekuly vodíku, které mají nejnižší molekulovou hmotnost , mohou snadněji dosáhnout únikové rychlosti a uniknout do vesmíru rychleji než jiné plyny [147] . Předpokládá se, že ztráta redukčních činidel , jako je vodík , byla nezbytnou podmínkou pro možnost stabilní akumulace kyslíku v atmosféře [148] . Proto schopnost vodíku opustit zemskou atmosféru mohla ovlivnit vývoj života na planetě [149] . V současné době se většina vodíku vstupujícího do atmosféry přeměňuje na vodu, aniž by opustila Zemi, a ke ztrátě vodíku dochází především destrukcí metanu v horních vrstvách atmosféry [150] .
Chemické složení atmosféryNa povrchu Země obsahuje vysušený vzduch asi 78,08 % dusíku (objemově), 20,95 % kyslíku , 0,93 % argonu a asi 0,03 % oxidu uhličitého . Objemová koncentrace složek závisí na vlhkosti vzduchu - obsahu vodní páry v něm , který se pohybuje od 0,1 do 1,5 % v závislosti na klimatu, ročním období, terénu. Například při 20°C a 60% relativní vlhkosti (průměrná vlhkost vzduchu v místnosti v létě) je koncentrace kyslíku ve vzduchu 20,64%. Zbývající složky tvoří ne více než 0,1 %: jde o vodík, metan , oxid uhelnatý , oxidy síry a oxidy dusíku a další inertní plyny , kromě argonu [151] . Také pevné částice jsou vždy přítomny ve vzduchu (prach jsou částice organických materiálů, popel, saze , pyl atd., při nízkých teplotách - ledové krystaly) a kapky vody (mraky, mlha) - aerosoly . Koncentrace pevných částic klesá s nadmořskou výškou. V závislosti na ročním období, klimatu a terénu se koncentrace aerosolových částic ve složení atmosféry mění. Nad 200 km je hlavní složkou atmosféry dusík. Nad 600 km převažuje helium a od 2000 km vodík („vodíková koróna“) [114] .
Počasí a klimaZemská atmosféra nemá přesně stanovené hranice, postupně se stává tenčí a vzácnější a přechází do vesmíru . Tři čtvrtiny hmoty atmosféry jsou obsaženy v prvních 11 kilometrech od povrchu planety ( troposféra ). Sluneční energie ohřívá tuto vrstvu blízko povrchu, což způsobuje expanzi vzduchu a snížení jeho hustoty. Ohřátý vzduch pak stoupá vzhůru a je nahrazen chladnějším, hustším vzduchem. Tak vzniká cirkulace atmosféry - systém uzavřených toků vzdušných hmot redistribucí tepelné energie [152] .
Atmosférická cirkulace je založena na pasátech v rovníkové zóně (pod 30° zeměpisné šířky) a mírných západních větrech (v zeměpisných šířkách mezi 30° a 60°) [153] . Mořské proudy jsou také důležitými faktory při utváření klimatu a termohalinní cirkulace , která distribuuje tepelnou energii z rovníkových oblastí do polárních [154] .
Vodní pára stoupající z povrchu vytváří v atmosféře mraky. Když atmosférické podmínky dovolí teplému vlhkému vzduchu stoupat, tato voda kondenzuje a klesá na povrch jako déšť , sníh nebo kroupy [152] . Většina srážek , které padají na pevninu, končí v řekách a nakonec se vrátí do oceánů nebo zůstanou v jezerech , a pak se znovu vypaří a cyklus se opakuje. Tento koloběh vody v přírodě je životně důležitým faktorem pro existenci života na souši. Množství srážek padajících za rok se liší, v rozmezí od několika metrů do několika milimetrů, v závislosti na geografické poloze regionu. Atmosférická cirkulace , topologické vlastnosti terénu a teplotní rozdíly určují průměrné množství srážek, které spadne v každé oblasti [155] .
Množství sluneční energie dopadající na zemský povrch klesá s rostoucí zeměpisnou šířkou . Ve vyšších zeměpisných šířkách dopadá sluneční světlo na povrch pod ostřejším úhlem než v nižších zeměpisných šířkách; a musí urazit delší dráhu v zemské atmosféře. V důsledku toho se průměrná roční teplota vzduchu (u hladiny moře) při pohybu o 1 stupeň na obě strany od rovníku sníží asi o 0,4 °C [156] . Země je rozdělena na klimatické zóny - přírodní zóny s přibližně rovnoměrným klimatem. Klimatické typy lze klasifikovat podle teplotního režimu, množství zimních a letních srážek. Nejběžnějším systémem klasifikace klimatu je Köppenova klasifikace , podle které je nejlepším kritériem pro určení typu klimatu to, jaké rostliny rostou v dané oblasti v přirozených podmínkách [157] . Systém zahrnuje pět hlavních klimatických pásem ( tropické deštné pralesy , pouště , mírné pásmo , kontinentální klima a polární typ ), které se naopak dělí na specifičtější podtypy [153] .
Biosféra (z jiného řeckého βιος „život“ a σφαῖρα „koule, koule“) je soubor částí zemských schránek ( litho- , hydro- a atmosféra), který je obýván živými organismy, je pod jejich vlivem a je obsazené produkty jejich životní činnosti . Termín „biosféra“ poprvé navrhl rakouský geolog a paleontolog Eduard Suess v roce 1875 [158] .
Biosféra je obal Země obývaný živými organismy a jimi přetvářen. Začala vznikat nejdříve před 3,8 miliardami let, kdy se na naší planetě začaly objevovat první organismy. Zahrnuje celou hydrosféru , horní část litosféry a spodní část atmosféry , to znamená, že obývá ekosféru . Biosféra je souhrn všech živých organismů. Je domovem několika milionů druhů rostlin , zvířat , hub a mikroorganismů .
Biosféru tvoří ekosystémy , které zahrnují společenstva živých organismů ( biocenóza ), jejich biotopy ( biotop ), systémy spojení, které si mezi sebou vyměňují hmotu a energii. Na souši je odděluje především zeměpisná šířka, nadmořská výška a rozdíly ve srážkách. Suchozemské ekosystémy nalezené v Arktidě nebo Antarktidě , ve vysokých nadmořských výškách nebo v extrémně suchých oblastech, jsou relativně chudé na rostliny a zvířata; druhová rozmanitost vrcholí v rovníkových deštných pralesích [159] .
Zemské magnetické pole v první aproximaci je dipól , jehož póly jsou umístěny blízko geografických pólů planety. Pole tvoří magnetosféru , která odklání částice slunečního větru . Hromadí se v radiačních pásech - dvou soustředných oblastech ve tvaru torusu kolem Země. V blízkosti magnetických pólů mohou tyto částice „vypadnout“ do atmosféry a vést k polární záři . Na rovníku má magnetické pole Země indukci 3,05⋅10 -5 T a magnetický moment 7,91⋅10 15 T m³ [160] .
Podle teorie " magnetického dynama " je pole generováno v centrální oblasti Země, kde teplo vytváří tok elektrického proudu v jádru tekutého kovu. To zase dává vzniknout magnetickému poli v blízkosti Země. Konvekční pohyby v jádru jsou chaotické; magnetické póly se pohybují a periodicky mění svou polaritu. To způsobuje zvraty v magnetickém poli Země , ke kterým dochází v průměru několikrát za několik milionů let. Poslední zvrat nastal asi před 700 000 lety [161] [162] .
Magnetosféra je prostorová oblast kolem Země, která vzniká, když se proud nabitých částic slunečního větru vlivem magnetického pole vychýlí ze své původní trajektorie. Na straně přivrácené ke Slunci je tloušťka jeho příďového rázu asi 17 km [163] a nachází se ve vzdálenosti asi 90 000 km od Země [164] . Na noční straně planety se magnetosféra táhne do dlouhého válcového tvaru.
Když se vysokoenergetické nabité částice srazí s magnetosférou Země, objeví se radiační pásy (Van Allenovy pásy). Polární záře nastávají, když sluneční plazma dosáhne zemské atmosféry v blízkosti magnetických pólů [165] .
Zemi trvá v průměru 23 hodin 56 minut a 4,091 sekundy ( hvězdný den ) udělat jednu otáčku kolem své osy [166] [167] . Rotace planety ze západu na východ je přibližně 15° za hodinu (1° za 4 minuty, 15' za minutu). To je ekvivalentní úhlovému průměru Slunce nebo Měsíce, asi 0,5°, každé 2 minuty (zdánlivé velikosti Slunce a Měsíce jsou přibližně stejné) [168] [169] .
Rotace Země je nestabilní: mění se rychlost její rotace vzhledem k nebeské sféře (v dubnu a listopadu se délka dne liší od referenční o 0,001 s), rotační osa se mění (o 20,1" za rok) a kolísá (vzdálenost okamžitého pólu od průměru nepřesahuje 15' ) [170] .Ve velkém časovém měřítku se zpomaluje Doba trvání jedné otáčky Země se za posledních 2000 let prodloužila v průměru 0,0023 sekundy za století (podle pozorování za posledních 250 let je tento nárůst menší - asi 0,0014 sekund za 100 let) [171] V důsledku zrychlení přílivu a odlivu je každý následující den delší než ten předchozí v průměru o 29 nanosekund [172] .
Perioda rotace Země vzhledem k stálicím je podle International Earth Rotation Service (IERS) 86164,098903691 sekund UT1 nebo 23 hodin 56 minut 4,098903691 s [3] [173] .
Země se pohybuje kolem Slunce po eliptické dráze ve vzdálenosti asi 150 milionů km s průměrnou rychlostí 29,765 km/s. Rychlost se pohybuje od 30,27 km/s (v perihéliu ) do 29,27 km/s (v aféliu ) [114] [174] . Země se pohybuje na oběžné dráze a provede úplnou revoluci za 365,2564 středních slunečních dnů (jeden hvězdný rok ). Roční pohyb Slunce vzhledem ke hvězdám pozorovaným ze Země je asi 1° za den ve východním směru. Slunce a celá sluneční soustava obíhají kolem středu galaxie Mléčná dráha po téměř kruhové dráze rychlostí asi 220 km/s. Sluneční soustava se vzhledem k nejbližším hvězdám Mléčné dráhy pohybuje rychlostí asi 20 km/s směrem k bodu ( vrcholu ) nacházejícímu se na hranici souhvězdí Lyry a Herkula .
Měsíc obíhá se Zemí kolem společného těžiště každých 27,32 dne vzhledem ke hvězdám. Časový interval mezi dvěma stejnými fázemi měsíce ( synodický měsíc ) je 29,53059 dnů. Při pohledu ze severního nebeského pólu se Měsíc pohybuje kolem Země proti směru hodinových ručiček . Ve stejném směru cirkulace všech planet kolem Slunce a rotace Slunce, Země a Měsíce kolem své osy. Osa rotace Země je vychýlena od kolmice k rovině její oběžné dráhy o 23,4° (zdánlivá výška Slunce závisí na ročním období ); oběžná dráha Měsíce je vůči oběžné dráze Země nakloněna o 5° (bez této odchylky by v každém měsíci došlo k jednomu zatmění Slunce a Měsíci ) [ 175] .
Vlivem naklonění zemské osy se v průběhu roku mění výška Slunce nad obzorem . Pro pozorovatele v severních zeměpisných šířkách v létě, kdy je severní pól nakloněn ke Slunci, denní světlo trvá déle a Slunce je na obloze výše. To vede k vyšším průměrným teplotám vzduchu. V zimě, kdy je severní pól odkloněn od Slunce, se situace obrací a průměrná teplota klesá. Za polárním kruhem je v tuto dobu polární noc , která v zeměpisné šířce polárního kruhu trvá téměř dva dny (v den zimního slunovratu slunce nevychází), na severním pólu dosahuje půl roku.
Změny povětrnostních podmínek v důsledku sklonu zemské osy vedou ke změně ročních období . Čtyři roční období jsou určena dvěma slunovraty – okamžiky, kdy je zemská osa maximálně nakloněna ke Slunci nebo od Slunce – a dvěma rovnodennostmi . Zimní slunovrat nastává kolem 21. prosince , letní slunovrat kolem 21. června , jarní rovnodennost kolem 20. března a podzimní kolem 23. září . Když je severní pól nakloněn ke Slunci, jižní pól je odpovídajícím způsobem odkloněn od něj. Když je tedy na severní polokouli léto, na jižní polokouli je zima a naopak (ačkoli se měsíce jmenují stejně, to znamená, že například únor je na severní polokouli zimní měsíc, ale léto je na jižní polokouli).
Úhel sklonu zemské osy je po dlouhou dobu relativně konstantní. V intervalu 18,6 let však prochází menšími posuny (známými jako nutace ). Existují také dlouhodobé výkyvy (asi 41 000 let ). Časem se mění i orientace zemské osy, doba precese je 25 000 let . Precese je důvodem rozdílu mezi hvězdným rokem a tropickým rokem . Oba tyto pohyby jsou způsobeny měnící se přitažlivostí vyvíjenou Sluncem a Měsícem na rovníkové vyboulení Země . Póly Země se pohybují vzhledem k jejímu povrchu o několik metrů. Tento pohyb pólů má řadu cyklických složek, souhrnně označovaných jako kvaziperiodický pohyb . Kromě ročních složek tohoto pohybu existuje 14měsíční cyklus nazývaný Chandlerův pohyb zemských pólů. Rychlost rotace Země také není konstantní, což se projevuje změnou délky dne [176] .
Země aktuálně prochází perihéliem kolem 3. ledna a aféliem kolem 4. července. Množství sluneční energie dopadající na Zemi v perihéliu je o 6,9 % více než v aféliu, protože vzdálenost od Země ke Slunci v aféliu je o 3,4 % větší. Toto je vysvětleno právem inverzní čtverce . Vzhledem k tomu, že jižní polokoule je nakloněna ke Slunci přibližně ve stejnou dobu, kdy je Země Slunci nejblíže, dostává během roku o něco více sluneční energie než severní polokoule. Tento efekt je však mnohem méně důležitý než změna celkové energie v důsledku naklonění zemské osy a navíc většinu přebytečné energie pohltí velké množství vody na jižní polokouli [177] .
Pro Zemi je poloměr Hillovy koule (sféra vlivu zemské gravitace ) přibližně 1,5 milionu km [178] [comm. 5] . To je maximální vzdálenost, ve které je vliv zemské gravitace větší než vliv gravitace ostatních planet a Slunce.
Země byla poprvé vyfotografována z vesmíru v roce 1959 přístrojem Explorer-6 [179] . První člověk, který viděl Zemi z vesmíru, byl v roce 1961 Jurij Gagarin . Posádka Apolla 8 v roce 1968 jako první pozorovala Zemi vycházející z oběžné dráhy Měsíce. V roce 1972 pořídila posádka Apolla 17 slavný snímek Země - " The Blue Marble ".
Z vesmíru a z „vnějších“ planet (nacházejících se mimo oběžnou dráhu Země) lze pozorovat průchod Země fázemi podobnými těm na Měsíci , stejným způsobem, jakým může pozemský pozorovatel vidět fáze Venuše (objevené Galileem Galilei ).
Měsíc je relativně velký satelit podobný planetě s průměrem rovným čtvrtině průměru Země. Je to největší, v poměru k velikosti své planety, satelit sluneční soustavy. Podle názvu zemského měsíce se přirozeným satelitům jiných planet také říká „měsíce“.
Gravitační přitažlivost mezi Zemí a Měsícem je příčinou zemského přílivu a odlivu . Podobný vliv na Měsíc se projevuje tím, že je neustále obrácen k Zemi stejnou stranou (doba rotace Měsíce kolem své osy se rovná periodě jeho oběhu kolem Země; viz také slapové zrychlení Měsíc ). Tomu se říká přílivová synchronizace . Během oběhu Měsíce kolem Země Slunce osvětluje různé části povrchu satelitu, což se projevuje fenoménem lunárních fází : tmavá část povrchu je oddělena od světelného terminátoru .
V důsledku slapové synchronizace se Měsíc vzdaluje od Země asi o 38 mm za rok. Za miliony let tato nepatrná změna, stejně jako zvýšení zemského dne o 23 mikrosekund za rok, povede k významným změnám [180] . Takže například v devonu (asi před 410 miliony let) bylo 400 dní v roce a den trval 21,8 hodiny [181] .
Měsíc může výrazně ovlivnit vývoj života změnou klimatu na planetě. Paleontologické nálezy a počítačové modely ukazují, že sklon zemské osy je stabilizován slapovou synchronizací Země s Měsícem [182] . Pokud by se osa rotace Země přiblížila rovině ekliptiky , pak by se klima na planetě stalo extrémně drsným. Jeden z pólů by směřoval přímo ke Slunci a druhý by mířil opačným směrem, a jak se Země otáčí kolem Slunce, mění místa. Póly by v létě i v zimě směřovaly přímo ke Slunci. Planetologové , kteří takovou situaci studovali, tvrdí, že v tomto případě by na Zemi vyhynuli všechna velká zvířata a vyšší rostliny [183] .
Úhlová velikost Měsíce při pohledu ze Země je velmi blízká zdánlivé velikosti Slunce. Úhlové rozměry (a prostorový úhel ) těchto dvou nebeských těles jsou podobné, protože ačkoli průměr Slunce je 400krát větší než měsíční, je 400krát dále od Země. Díky této okolnosti a přítomnosti značné excentricity oběžné dráhy Měsíce lze na Zemi pozorovat jak úplné, tak prstencové zatmění .
Nejběžnější hypotéza o původu Měsíce , hypotéza obřího dopadu , tvrdí, že Měsíc vznikl v důsledku srážky protoplanety Thei (o velikosti Marsu ) s protoZemí. To mimo jiné vysvětluje důvody podobnosti a rozdílu ve složení měsíční půdy a země [184] .
V současné době nemá Země žádné jiné přirozené družice kromě Měsíce , nicméně existují minimálně dvě přirozené koorbitální družice - asteroidy 3753 Cruitney , 2002 AA 29 [185] [186] a mnoho umělých .
Pád velkých (několik tisíc km v průměru) asteroidů na Zemi představuje nebezpečí její destrukce, nicméně všechna podobná tělesa pozorovaná v moderní době jsou na to příliš malá a jejich pád je nebezpečný pouze pro biosféru. Podle populárních hypotéz mohly takové pády způsobit několik masových vymírání [187] [188] , ale jednoznačná odpověď zatím nebyla obdržena.
Za blízkou Zemi jsou považovány asteroidy se vzdáleností perihélia menší nebo rovnou 1,3 astronomických jednotek [189] . Asteroidy, které se mohou v dohledné době přiblížit k Zemi na vzdálenost menší nebo rovnou 0,05 AU. a jejichž absolutní hvězdná velikost nepřesahuje 22 m , jsou považovány za potenciálně nebezpečné objekty. Pokud vezmeme průměrné albedo asteroidů rovné 0,13, pak tato hodnota odpovídá tělesům, jejichž průměr přesahuje 150 m [189] . Tělesa menších rozměrů jsou při průchodu atmosférou většinou zničena a spálena, aniž by pro Zemi představovala výraznější hrozbu [189] . Takové předměty mohou způsobit pouze místní poškození. Pouze 20 % blízkozemních asteroidů je potenciálně nebezpečných [189] .
Náměstí
Délka pobřeží: 356 000 km [8]
Údaje za rok 2011 [8]
Zavlažovaná půda: 3 096 621,45 km² (od roku 2011) [8]
31. října 2011 dosáhla světová populace 7 miliard [190] . Podle odhadů OSN dosáhne světová populace v roce 2050 9,2 miliardy [191] . K 1. lednu 2018 dosáhla světová populace 7,5915 miliardy [192] . Očekává se, že k převážné části růstu populace dojde v rozvojových zemích . Průměrná hustota obyvatelstva na souši je asi 47 lidí / km², na různých místech na Zemi se velmi liší a nejvyšší v Asii . Podle prognóz dosáhne do roku 2030 míra urbanizace populace 60 % [193] , zatímco nyní je to ve světě v průměru 49 % [193] .
K 17. prosinci 2017 cestovalo mimo Zemi 553 lidí [194] , z toho 12 na Měsíci .
Mapa hlavních zeměpisných prvků:
Antarktida Oceánie Afrika Asie Evropa SeverníRuské slovo „země“ pochází z Praslavi. *zemja se stejným významem, který naopak pokračuje v Proto-tj. *dʰeĝʰōm "země" [197] [198] [199] .
V angličtině je Země Země . Toto slovo pokračuje staroanglickým eorthe a středoangličtinou erthe [200] . Jako název planety Země byl poprvé použit kolem roku 1400 [201] . Toto je jediné jméno planety, které nebylo převzato z řecko-římské mytologie.
Standardním astronomickým znamením Země je kříž ohraničený kruhem: . Tento symbol byl používán v různých kulturách pro různé účely. Další verzí symbolu je kříž na vrcholu kruhu ( ), stylizovaná koule ; byl používán jako raný astronomický symbol pro planetu Zemi [202] .
V mnoha kulturách je Země zbožštěná. Je spojována s bohyní, bohyní matky , zvanou Matka Země, často zobrazována jako bohyně plodnosti.
Aztékové nazývali Zemi Tonantzin – „naše matka“. U Číňanů je to bohyně Hou-Tu (后土) [203] , podobná řecké bohyni Země - Gaia . V severské mytologii byla bohyně Země Jord matkou Thora a dcerou Annara . Ve staroegyptské mytologii je na rozdíl od mnoha jiných kultur Země ztotožňována s mužem - bohem Gebem a nebe se ženou - bohyní Nut .
V mnoha náboženstvích existují mýty o původu světa , které vyprávějí o stvoření Země jedním nebo více božstvy .
V mnoha starověkých kulturách byla Země považována za plochou , takže v kultuře Mezopotámie byl svět reprezentován jako plochý disk plovoucí na hladině oceánu. Předpoklady o kulovitém tvaru Země byly vytvořeny starověkými řeckými filozofy ; tento názor zastával Pythagoras . Ve středověku většina Evropanů věřila, že Země je sférická, jak dokazují myslitelé jako Tomáš Akvinský [204] . Před příchodem vesmírných letů byly soudy o kulovém tvaru Země založeny na pozorování sekundárních znamení a na podobném tvaru jiných planet [205] .
Technologický pokrok ve druhé polovině 20. století změnil obecné vnímání Země. Před začátkem vesmírných letů byla Země často zobrazována jako zelený svět. Spisovatel sci-fi Frank Paul mohl být prvním, kdo zobrazil bezmračnou modrou planetu (s jasně definovanou zemí) na zadní straně červencového čísla Úžasných příběhů [206] .
V roce 1972 pořídila posádka Apolla 17 slavnou fotografii Země nazvanou „ Blue Marble “ ("Blue Marble"). Fotografie Země pořízená v roce 1990 sondou Voyager 1 z velké vzdálenosti vedla Carla Sagana k přirovnání planety k Bledě modré tečce [207 ] . Země byla také srovnávána s velkou kosmickou lodí se systémem podpory života, který je třeba udržovat [208] . Biosféra Země byla někdy považována za jeden velký organismus [209] .
V posledních dvou stoletích se rostoucí ekologické hnutí zajímá o rostoucí dopad lidských činností na přírodu Země. Klíčovými úkoly tohoto společensko-politického hnutí je ochrana přírodních zdrojů , eliminace znečištění . Ochránci přírody obhajují udržitelné využívání zdrojů planety a environmentální management. Toho lze podle jejich názoru dosáhnout změnou veřejné politiky a změnou individuálního přístupu každého člověka. To platí zejména pro rozsáhlé využívání neobnovitelných zdrojů . Nutnost zohlednit dopad výroby na životní prostředí přináší dodatečné náklady, což vede ke střetu komerčních zájmů a představ ekologických hnutí [210] .
Budoucnost planety je úzce spjata s budoucností Slunce. V důsledku akumulace „ spotřebovaného “ helia v jádru Slunce začne svítivost hvězdy pomalu narůstat. Během příštích 1,1 miliardy let se zvýší o 10 % [211] a v důsledku toho se obyvatelná zóna sluneční soustavy posune za současnou oběžnou dráhu Země. Podle některých klimatických modelů povede zvýšení množství slunečního záření dopadajícího na zemský povrch ke katastrofickým následkům, včetně možnosti úplného odpaření všech oceánů [212] .
Zvýšení teploty zemského povrchu urychlí anorganickou cirkulaci CO2 a sníží jeho koncentraci na smrtelnou úroveň pro rostliny (10 ppm pro fotosyntézu C4 ) v 500–900 Ma [24] . Zmizení vegetace povede ke snížení obsahu kyslíku v atmosféře a život na Zemi bude za pár milionů let nemožný [213] . Za další miliardu let voda z povrchu planety zcela zmizí a průměrné povrchové teploty dosáhnou 70 °C [214] . Většina země se stane nevhodnou pro existenci života [25] [213] a musí především zůstat v oceánu [215] . Ale i kdyby bylo Slunce věčné a neměnné, pokračující vnitřní ochlazování Země by mohlo vést ke ztrátě většiny atmosféry a oceánů (kvůli poklesu vulkanické aktivity) [216] . Do té doby budou jedinými živými tvory na Zemi extrémofilové , organismy, které vydrží vysoké teploty a nedostatek vody [214] .
Po 3,5 miliardách let od současnosti vzroste svítivost Slunce o 40 % oproti současné úrovni [217] . Podmínky na zemském povrchu budou do té doby podobné povrchovým podmínkám moderní Venuše [217] : oceány se zcela vypaří a uniknou do vesmíru [217] , povrch se stane pustou horkou pouští [217] . Tato katastrofa znemožní existenci jakékoli formy života na Zemi [217] .
Za 7,05 [217] miliard let slunečnímu jádru dojde vodík. To způsobí, že Slunce opustí hlavní sekvenci a vstoupí do fáze červeného obra [218] . Model ukazuje, že se zvýší poloměr na hodnotu rovnající se asi 120 % současného poloměru oběžné dráhy Země (1,2 AU ) a jeho svítivost se zvýší faktorem 2350–2730 [219] . Do té doby se však oběžná dráha Země může zvýšit na 1,4 AU, protože přitažlivost Slunce bude slábnout kvůli tomu, že kvůli nárůstu slunečního větru ztratí 28-33 % své hmoty [217] [ 219] [220] . Studie z roku 2008 však ukazují, že Země může být stále pohlcena Sluncem v důsledku slapových interakcí s jeho vnějším obalem [219] .
Do té doby bude povrch Země roztavený [221] [222] , jelikož teplota na něm dosáhne 1370 °C [223] . Zemskou atmosféru pravděpodobně vyfoukne do vesmíru nejsilnější sluneční vítr vyzařovaný červeným obrem [224] . Z povrchu Země bude Slunce vypadat jako obrovský červený kruh s úhlovou velikostí ≈160°, takže bude zabírat většinu oblohy [comm. 6] . Po 10 milionech let od doby, kdy Slunce vstoupí do fáze rudého obra, dosáhne teplota ve slunečním jádru 100 milionů K, dojde k záblesku hélia [217] a termonukleární reakci začne syntetizovat uhlík a kyslík z helia [ 218] , bude Slunce klesat v poloměru až na 9,5 moderního [217] . Stádium „hoření helia“ (Helium Burning Phase) bude trvat 100-110 milionů let, poté se zopakuje rychlá expanze vnějších obalů hvězdy a opět se z ní stane červený obr. Po dosažení asymptotické obří větve se průměr Slunce zvětší 213krát ve srovnání se svou současnou velikostí [217] . Po 20 milionech let začne období nestabilních pulzací na povrchu hvězdy [217] . Tato fáze existence Slunce bude doprovázena mohutnými erupcemi, chvílemi jeho svítivost překročí současnou úroveň až 5000krát [218] . To bude způsobeno skutečností, že dříve neovlivněné zbytky helia vstoupí do termonukleární reakce [218] .
Asi po 75 000 letech [218] (podle jiných zdrojů - 400 000 [217] ) Slunce shodí své schránky a nakonec z červeného obra zbude jen jeho malé centrální jádro - bílý trpaslík , malý, horký, ale velmi hustý objekt s hmotností asi 54,1 % původního Slunce [225] . Pokud se Země dokáže vyhnout absorpci vnějšími slupky Slunce během fáze rudého obra, pak bude existovat po mnoho dalších miliard (a dokonce bilionů) let, dokud bude existovat vesmír , ale podmínky pro znovuobjevení života (alespoň v jeho současné podobě) nebude na Zemi. Vstupem Slunce do fáze bílého trpaslíka se povrch Země postupně ochladí a ponoří se do tmy [214] . Pokud si představíme velikost Slunce z povrchu Země budoucnosti, pak nebude vypadat jako disk, ale jako zářící bod s úhlovou velikostí asi 0°0'9" [com. 7] .
Tematické stránky |
| |||
---|---|---|---|---|
Slovníky a encyklopedie |
| |||
|
Země | ||
---|---|---|
Historie Země | ||
Fyzikální vlastnosti Země | ||
Skořápky Země | ||
Geografie a geologie | ||
životní prostředí | ||
viz také | ||
|
Skořápky Země | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Externí | |||||||
Vnitřní |
|
vesmíru | Umístění Země ve|
---|---|
Země → Sluneční soustava → Místní mezihvězdný mrak → Místní bublina → Gouldův pás → Orionské rameno → Mléčná dráha → Podskupina Mléčné dráhy → Místní skupina → Místní list → Místní nadkupa galaxií → Laniakea → Komplex superkupy Ryby-Cetus → Objem Hubblea → Metagalaxie → Vesmír → ? multivesmír | |
Znak " → " znamená "zahrnuto v" nebo "je součástí" |
Sluneční Soustava | |
---|---|
Centrální hvězda a planety | |
trpasličí planety | Ceres Pluto Haumea Makemake Eris Kandidáti Sedna Orc Quaoar Pistole 2002 MS 4 |
Velké satelity | |
Satelity / prsteny | Země / ∅ Mars Jupiter / ∅ Saturn / ∅ Uran / ∅ Neptun / ∅ Pluto / ∅ Haumea Makemake Eris Kandidáti Orca quawara |
První objevené asteroidy | |
Malá těla | |
umělé předměty | |
Hypotetické objekty |
|