ѕланета - «емл€

 «≈ћЋя, треть€ от —олнца планета —олнечной системы, обращающа€с€ вокруг него по эллиптической орбите (близкой к круговой) со средней скоростью 29,765 км/с на среднем рассто€нии 149,6 млн. км за период, равный 365,24 средних солнечных суток. »меет спутник Ч Ћуну, обращающуюс€ вокруг «емли на среднем рассто€нии 384 400 км. Ќаклон земной оси к плоскости эклиптики 66∞33Т22'Т, период вращени€ вокруг оси 23 ч 56 мин 4,1 с. ¬ращение вокруг оси вызывает смену дн€ и ночи, наклон оси и обращение вокруг —олнца Ч смену времен года.

‘орма «емли Ч геоид, приближенно Ч трехосный эллипсоид, сфероид. —редний радиус 6371,032 км, экваториальный Ч 6378,160 км, пол€рный Ч 6356,777 км. ѕлощадь поверхности 510,2 млн. км2; объем 1,083Ј1012 км3; средн€€ плотность 5518 кг/м3; масса 5976Ј1021 кг. «емл€ обладает магнитным (см. «емной магнетизм) и тесно св€занным с ним электрическим пол€ми. √равитационное поле «емли обусловливает сферическую форму «емли, существование атмосферы.

ѕо современным космогоническими представлени€м, «емл€ образовалась ок. 4,7 млрд. лет назад из рассе€нного в протосолнечной системе газово-пылевого вещества. ¬ результате дифференциации вещества «емли, под действием ее гравитационного пол€, в услови€х разогрева земных недр возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состо€нию и физическим свойствам оболочки Ч геосферы: €дро (в центре), манти€, земна€ кора, гидросфера, атмосфера, магнитосфера. ¬ составе «емли преобладают железо (34,6%), кислород (29,5%), кремний (15,2%), магний (12,7%). «емна€ кора, манти€ и внутренн€€ часть €дра твердые (внешн€€ часть €дра считаетс€ жидкой). ќт поверхности «емли к центру возрастают давление, плотность и температура: давление в центре «емли Ч 3,61 √ѕа, плотность ок. 12,5 т/м3, температура 5000∞—. ќсновные типы земной коры Ч континентальный и океанический; в переходной зоне от материка к океану развита кора промежуточного типа.

Ѕольша€ часть поверхности «емли зан€та ћировым ок. (361,1 млн. км2; 70,8%); суша составл€ет 149,1 млн. км2 (29,2%) и образует шесть материков и острова. ќна поднимаетс€ над уровнем ћирового ок. в среднем на 875 м (наибольша€ высота 8848 м Ч г. ƒжомолунгма); горы занимают св. 1/3 поверхности суши. ѕустыни покрывают ок. 20% поверхности суши, саванны и редколесь€ Ч ок. 20%, леса Ч ок. 30%, ледники Ч св. 10%. —в. 10% суши под сельскохоз€йственными угодь€ми. —редн€€ глубина океана ок. 3800 м, наибольша€ Ч 11 022 м (ћарианский желоб в “ихом ок.), объем воды 1370 млн. км3, средн€€ соленость 35 г/л.

јтмосфера «емли, обща€ масса которой 5,15Ј1015 т, состоит из воздуха Ч смеси в основном азота (78,1%) и кислорода (21%), остальное Ч вод€ные пары, углекислый газ, благородные и другие газы. ћаксимальна€ температура поверхности суши 57-58 ∞— (в тропических пустын€х јфрики и —ев. јмерики), минимальна€ Ч ок. -90 ∞— (в центральных районах јнтарктиды).

–аспределение по широте и высоте над уровнем мор€ солнечной энергии, поступающей на «емлю, вызывает в пределах географической оболочки закономерную смену климата, растительности, почв, животного мира (см. ѕо€са физико-географические, «оны физико-географические, ¬ысотна€ по€сность).

ќбразование «емли и начальный этап ее развити€ относ€тс€ к догеологической истории. јбсолютный возраст наиболее древних горных пород составл€ет св. 4,5 млрд. лет. √еологическа€ истори€ «емли делитс€ на два неравных этапа: докембрий, занимающий ок. 5/6 всего геологического летосчислени€ (св. 3 млрд. лет), и фанерозой, охватывающий последние 570 млн. лет (см. √еохронологи€, а также статьи об отдельных периодах и эрах). ќк. 3-3,5 млрд. лет назад в результате закономерной эволюции материи на «емле возникла жизнь, началось развитие биосферы. —овокупность всех насел€ющих ее живых организмов, т. н. живое вещество «емли, оказала значительное вли€ние на состав атмосферы, гидросферы и осадочной оболочки. Ќовый фактор, мощно вли€ющий на биосферу, Ч производственна€ де€тельность человека (по€вилс€ на «емле не менее 3 млн. лет назад).

¬ысокий темп роста населени€ «емли (275 млн. человек в 1000, 1,6 млрд. в 1900, 5 млрд. в нач. 1988, 5,5 млрд. человек в нач. 1994) и усиление вли€ни€ человеческого общества на природную среду выдвинули проблемы рационального использовани€ всех природных ресурсов и охраны природы.

* * *

«≈ћЋШя

»стори€ исследований

Ќачальный этап

Ќаиболее древние картографические изображени€ «емли созданы в ≈гипте и ¬авилонии в 3-1 тыс. до н. э. ¬ 7 в. до н. э. в ћесопотамии карты изготавливались на глин€ных табличках. „исто умозрительные представлени€ об окружающем мире содержатс€ в источниках, оставленных народами ƒревнего ¬остока. ќднако, в этот период представлени€ о «емле в основном определ€лись мифами и легендами.

–анн€€ античность (6-1 вв. до н. э.)

Ќаибольших достижений в этот период достигли ученые ƒревней √реции, стремившиес€ дать представление о «емле в целом. ѕервую попытку создать карту всей «емли осуществил јнаксимандр, по мнению которого «емл€ представл€ет собой цилиндр (окруженный небесной сферой), вокруг морского бассейна располагаетс€ суша, в свою очередь, опо€санна€ водным кольцом. ќдна из первых географических работ Ч Ђ«емлеописаниеї √екате€ ћилетского сопровождалась, по-видимому, географической картой, на которой кроме ≈вропы и јзии, были показаны известные древним грекам мор€: —редиземное, „ерное, јзовское,  аспийское,  расное. √екатей впервые ввел пон€тие ойкумены. ћежду 350 и 320 до н. э. ѕитеас (ѕифей) достиг берегов «ападной ≈вропы, открыв Ѕританские и »рландские острова. ≈му принадлежит верное наблюдение о св€зи приливов и отливов в океане с движени€ми Ћуны.

ѕредположение о шарообразности «емли впервые, по-видимому, было сделано ѕифагором. ќпытные мореплаватели, древние греки, обратили внимание на то, что при приближении корабл€ к наблюдателю сначала видны паруса и только потом весь корабль, что свидетельствовало о сферичности планеты. ¬ развитие этих представлений √ераклитом была высказана иде€ о вращении «емли вокруг своей оси. ¬ 340 до н. э. в книге Ђќ небеї јристотель привел доказательства шарообразности «емли: при лунных затмени€х «емл€ всегда отбрасывает на Ћуну круглую тень, а ѕол€рна€ звезда в северных районах располагаетс€ выше над горизонтом, чем в южных. ќценив разницу в кажущемс€ положении ѕол€рной звезды в √реции и в ≈гипте јристотель вычислил длину экватора, котора€, однако, оказалась примерно вдвое больше реальной.

¬первые достаточно точно диаметр земного шара определил Ёратосфен на основе простого опыта Ч по разнице высоты —олнца в городах —иена и јлександри€, лежащих на одной полуденной линии, и рассто€нию между ними. »змерение выполн€лось во врем€ летнего солнцесто€ни€, вычисленна€ длина диаметра отличалась от действительной только на 75 км. √еометрические принципы, которыми он пользовалс€, легли в основу градусных измерений «емли. ѕочти все труды этого ученого не сохранились, о них известно по трудам более поздних греческих авторов.

¬о 2 в. до н. э. древнегреческими учеными были введены пон€ти€ географической широты и долготы, разработаны первые картографические проекции, на которых показывалась сетка параллелей и меридианов, предложены методы определени€ взаимного расположени€ точек на земной поверхности.

јнтичные ученые обратили внимание на изменение поверхности «емли с течением времени в результате действи€ воды и внутренних сил «емли, особенно вулканических процессов. Ёти идеи позднее легли в основу геологических концепций нептунизма и плутонизма.

ѕоздн€€ античность (1-2 вв.)

¬ первые дес€тилети€ 1 в. утвердилась иде€ о шарообразности «емли. ”ровень знаний об окружающем мире этого периода характеризует выдающийс€ труд ѕлини€ —таршего Ђ≈стественна€ истори€ї в 37 книгах, содержаща€ сведени€ по географии, метеорологии, ботанике, минералогии, а также истории и искусству.

—воеобразным итогом географических знаний античности служит Ђ√еографи€ї —трабона в 17 книгах, где довольно подробно описаны  авказ и Ѕоспорское царство.  нига должна была служить практическим пособием дл€ полководцев, мореплавателей, торговцев и поэтому содержала многочисленные бытовые и исторические сведени€. —трабон высказал мнение о том, что в неизвестном океане между западной оконечностью ≈вропы и ¬осточной јзией веро€тно лежат несколько континентов и островов. Ќе исключено, что это предположение было известно ’.  олумбу.

¬о 2 в. ѕтолемей в труде Ђ√еографи€ї дал сводку географических сведений, включающую карту мира и 16 областей «емли. ќн уже высказал предположение о центральном положении «емли во ¬селенной (геоцентрической системе мира). ¬ этот период нар€ду с правильными представлени€ми, основанными на открыти€х ученых, путешественников и купцов, были распространены легенды о неизвестных или исчезнувших област€х и странах, например јтлантиде.

—редние века (конец 8-14 вв.)

¬ 8-10 вв. викинги, совершавшие завоевательные походы, открыли √ренландию и первыми из европейцев достигли —еверной јмерики (так называемую страну ¬инланд, ћаркланд, ’елуланд). ¬ 9-11 вв. исследовани€ неизвестных дл€ европейцев земель, выполненные арабскими учеными и путешественниками (ћасуди, ћукаддаси, якуби), стали важным источником дл€ изучени€ ¬остока. Ѕируни первым на —реднем ¬остоке предположил, что «емл€ движетс€ вокруг —олнца. ќн привел много интересных дл€ своего времени топографических и географических наблюдений, а также геологических и минералогических сведений. ¬ 12-13 вв. путешестви€ ѕлано  арпини и ћарко ѕоло позволили составить представление о ÷ентральной, ¬осточной и ёжной јзии.

¬еликие географические открыти€ (15 Ч середина 17 вв.)

”совершенствование приборов, позвол€вших ориентироватьс€ в океане (компас, лаг, астрол€би€), создание морских карт, а также потребность в новых торговых св€з€х, способствовали ¬еликим географическим открыти€м. –езультаты этих открытий окончательно про€снили вопрос о шарообразности земли, пр€мым доказательством которой послужило кругосветное путешествие ‘. ћагеллана в начале 16 в. ѕлавани€ ’.  олумба, ¬аско да √амы, ј. ¬еспуччи и других мореплавателей в ћировом океане, путешестви€ русских землепроходцев в —еверной јзии позволили установить контуры материков, а также описать большую часть земной поверхности, животный и растительный мир «емли. ¬ этот же период предложенна€ польским ученым Ќ.  оперником гелиоцентрическа€ система мира ознаменовала начало новой эпохи в естествознании.

Ќаучный этап исследовани€ «емли

ѕервый период (17 Ч середина 19 вв.)

Ётот этап характеризуетс€ широким использованием физических, математических и инструментальных методов. ќткрытие ». Ќьютоном закона всемирного т€готени€ во второй половине 17 в. привело к возникновению идеи о том, что «емл€ представл€ет собой не идеальный шар, а сплющенный у полюсов сфероид. »сход€ из предположений о внутреннем строении «емли и основыва€сь на законе всемирного т€готени€, Ќьютон и ’. √юйгенс дали теоретическую оценку величины сжати€ земного сфероида и получили столь различные результаты, что возникли сомнени€ в справедливости гипотезы о земном сфероиде. „тобы рассе€ть их, ѕарижска€ јкадеми€ наук в первой половине 18 в. направила экспедиции в припол€рные области «емли Ч в ѕеру и Ћапландию, где были выполнены градусные измерени€, подтвердившие верность идеи о сфероидичности «емли и закона всемирного т€готени€.

–. ƒекарт и √. Ћейбниц впервые рассмотрели «емлю как развивающеес€ космическое тело, которое первоначально было в расплавленном состо€нии, а затем охлаждалось, покрыва€сь твердой корой. –асплавленна€ «емл€ была окутана парами, которые затем сгустились и создали ћировой океан, его воды частично ушли в подземные пустоты, создав сушу. ¬озникновение гор на «емле –. √ук, √. ¬. –ихман и другие св€зывали с землетр€сени€ми, либо с вулканической де€тельностью. ћ. ¬. Ћомоносов также объ€сн€л образование гор Ђподземным жаромї.

ќткрыти€, исследовани€ и идеи 17 Ч первой половины 19 вв. подготовили почву дл€ возникновени€ комплекса наук о «емле.   важнейшим из них относитс€, в частности, открытие ”. √ильберта, заключающеес€ в том, что «емл€ в первом приближении €вл€етс€ элементарным магнитом. Ћомоносов предположил, что значение силы т€жести на земной поверхности определ€етс€ внутренним строением планеты. ќн же одним из первых предприн€л попытку измерить вариации ускорени€ силы т€жести, а также совместно с √. ¬. –ихманом исследовал атмосферное электричество. ¬ этот же период была развита теори€ ма€тника, на основе которой стали производитьс€ достаточно точные определени€ силы т€жести, разработаны метеорологические приборы дл€ измерени€ скорости ветра, количества осадков, влажности воздуха. ј. √умбольдт установил, что напр€женность земного магнетизма мен€етс€ с широтой, уменьша€сь от полюса к экватору, разработал представлени€ о закономерном распределении растительности на поверхности «емли (широтна€ и высотна€ зональность). ќн одним из первых наблюдал магнитную бурю и обобщил накопившиес€ к первой четверти 19 в. данные о строении «емли. ƒл€ изучени€ прохождени€ в земле сейсмических волн ћалле в 1851 осуществил первое искусственное землетр€сение (взрыва€ порох и наблюда€ распространение колебаний на поверхности ртути в сосуде). ¬ 1897 Ё. ¬ихерт, основыва€сь на результатах изучени€ состава метеоритов и распределении плотности в недрах планеты, выделил в «емле металлическое €дро «емли и каменную оболочку. ¬ этот период установлена возможность определени€ относительного возраста пород по сохранившимс€ в них остаткам флоры и фауны, что позволило позднее построить геохронологическую шкалу, осуществить палеореконструкции положени€ материков и океанов в разные геологические эпохи, изучать историю геологического развити€ «емли.

¬торой период (середина Ч конец 19 в.)

¬ это врем€ происходило углубление знаний о строении нашей планеты на основе развивающихс€ магнитного, гравиметрического, сейсмического, электрического и радиометрического методов геофизики. —реди геологов получила широкое распространение контракционна€ гипотеза. ¬ 1855 английский астроном Ёйри высказал предположение о равновесном состо€нии земной коры (изостазии), подтвердившеес€ в 20 в. при изучении глубинного строени€ гор, когда было установлено, что более высокие горы имеют более глубокие корни.

“ретий период (перва€ половина 20 в.)

Ќачало века было отмечено крупными успехами в исследовании пол€рных областей «емли. ¬ 1909 –. ѕири достиг —еверного полюса, в 1911 –. јмундсен Ч ёжного. Ќорвежские, бельгийские, французские и русские путешественники обследовали припол€рные области, составили их описани€ и карты. ѕозднее начато планомерное изучение этих областей с помощью антарктических научных станций и дрейфующих обсерваторий Ђ—еверный полюсї. ¬ первой половине 20 в., благодар€ дальнейшему усовершенствованию геофизических методов и, особенно, сейсмологии, были получены фундаментальные данные о глубинном строении «емли. ¬ 1909 ј. ћохорович выделил планетарную границу раздела, €вл€ющуюс€ подошвой земной коры. ¬ 1916 сейсмолог Ѕ. Ѕ. √олицын зафиксировал границу верхней мантии, а в 1926 Ѕ. √утенберг установил в ней наличие сейсмического волновода (астеносферы). Ётот же ученый определил положение и глубину границы между мантией «емли и €дром. ¬ 1935 „. –ихтер ввел пон€тие магнитуды землетр€сени€, разработал совместно с √утенбергом в 1941-45 –ихтера шкалу. ѕозднее на основе сейсмологических и гравиметрических данных была разработана модель внутреннего строени€ «емли, котора€ остаетс€ практически неизменной до наших дней.

Ќачало 20 в. ознаменовалось по€влением гипотезы, которой в дальнейшем было суждено сыграть ключевую роль в науках о «емле. ‘. “ейлор (1910), а вслед за ним ј. ¬егенер (1912) высказали идею о горизонтальных перемещени€х материков на большие рассто€ни€ (дрейфе материков), подтвердившуюс€ в 1960-х гг. после открыти€ в океанах глобальной системы срединно-океанических хребтов, опо€сывающих весь земной шар и местами выход€щих на сушу (см. –ифтов мирова€ система). ¬ы€снилось также, что земна€ кора под океанами принципиально отличаетс€ от континентальной коры, а мощность осадков на дне увеличиваетс€ от гребней хребтов к их периферии. Ѕыли закартированы аномалии магнитного пол€ океанского ложа, которые имеют удивительную, симметричную относительно осей хребтов структуру. ¬се эти и другие результаты послужили основанием дл€ возврата к иде€м дрейфа континентов, но уже в новой форме Ч тектоники плит, котора€ остаетс€ ведущей теорией в науках о «емле.

«начительный объем новой информации, особенно о строении атмосферы, был получен в результате исследований глобальных геофизических процессов во врем€ максимальной солнечной активности, проводившихс€ в рамках ћеждународного геофизического года (1957-58) учеными 67 стран.

„етвертый период (втора€ половина 20 в.)

–азвитие методов радиометрического датировани€ горных пород во 2-ой половине 20 в. позволило уточнить возраст планеты. Ќачалось интенсивное развитие спутниковой геофизики. Ќа основе измерений с помощью спутников была изучена структура магнитосферы, а также вы€влено наличие радиационных по€сов вокруг «емли. ¬ конце 1970-х гг. с помощью геодезических спутников (GEOS-3), оснащенных высокоточными радарными альтиметрами, удалось достичь существенного прогресса в изучении геоида. Ќар€ду со спутниковой геодезией широкое развитие получили методы изучени€ атмосферных процессов со спутников Ч спутникова€ метеорологи€, что значительно повысило точность метеорологических прогнозов.

— 1968 ведетс€ международна€ программа глубоководного бурени€ в ћировом океане, пробурено около 2000 скважин, получено более 182 км керна. Ёто позволило существенно продвинутьс€ в понимании тектонического строени€, в палеоокеанографии и осадконаполнении океанских бассейнов. Ќа континентах изучение глубинного строени€ «емли ведетс€ с помощью сверхглубокого бурени€, достигшего в 1984 глубины свыше 12 км ( ольска€ сверхглубока€ скважина).

ƒл€ изучени€ максимальных глубин океана стали использоватьс€ обитаемые глубоководные аппараты. ¬ 1960 швейцарец ∆. ѕиккар и американец ƒ. ”олш в батискафе Ђ“риестї достигли дна ћарианского желоба Ч самого глубокого места ћирового океана (11022 м). — 1980-90-х гг. подводные аппараты с человеком на борту широко используютс€ дл€ выполнени€ геологических, гидрологических и биологических наблюдений в глубинах океана.

— 1980-90-х гг. развиваетс€ геофизическа€ томографи€, с помощью которой построены сейсмические разрезы нижней и верхней мантии, что в совокупности с геотермическими и другими геофизическими данными позволило осуществить качественное и количественное моделирование мантийной конвекции Ч циркул€ционного перемещени€ вещества мантии.

«апуски межпланетных космических аппаратов к ћеркурию, ћарсу, ¬енере, а также к более отдаленным планетам позволили также углубить знани€ о строении и эволюции «емли на основе сравнительного изучени€ планет (сравнительна€ планетологи€). ѕолученные данные вместе со сведени€ми о структуре земной коры и глубинных недр планеты послужили основой дл€ разработки моделей развити€ «емли, начина€ с момента ее образовани€ из протопланетного облака.

Ћитература:

√ехтман √. Ќ. ¬ыдающиес€ географы и путешественники. “., 1962.

‘едынский ¬. ¬. –азведочна€ геофизика. ћ., 1964.

ћагидович ». ѕ. ќчерки по истории географических открытий. ћ., 1967.

¬ернадский ¬. ». »збр. тр. по истории науки. ћ., 1981.

ѕешель ќ. »стори€ эпохи открытий: ѕер. с нем. 2-е изд. ћ., 1884.

’аин ¬. ≈., ћихайлов ј. ≈. ќбща€ геотектоника. ћ., 1985.

≈. √. ћирлин

 

 

 

Hosted by uCoz