Земля

Введение
Земля — третья планета от Солнца и пятая по массе среди планет. При наблюдении с других планет Земля — очень яркий объекет. В лучшие дни (в противостоянии) блеск Земли составляет на Меркурии около -4,8, на Венере (не будь у нее такой плотной атмосферы) — примерно -6,4. В элонгациях на Марсе Земля сияет, как звезда -2,4 величины. При сходных условиях, с одного из спутников Юпитера можно было бы попробовать увидеть поблизости от Солнца звезду с блеском 1,5. На Сатурне (или, скажем, в его окрестностях) если и удается рассмотреть возле яркого Солнца Землю, то как звездочку третьей величины. С Луны в «полноземлие» Голубая планета по яркости достигает -16,5.
Как же увидеть свет Земли нам, простым смертным, не космонавтам? Предлагается три способа. (Не так плохо!). Свет, который отражается от Земли или прямо исходит с ее поверхности (в городах, к примеру), частично возвращается обратно облаками. Эстетики, конечно, мало. Более красочное явление — пепельный свет. В то время как на Земле Луна совсем молодая, на Луне Земля, наоборот, почти полная. Свет от Земли настолько сильно освещает скрытую от Солнца поверхность нашего спутника, что частенько эта неосвещенная часть делается видимой с самой Земли! Яркий серп Луны и тусклое свечение остальной части ее диска — вот как это выглядит. Повторимся, что явление носит название пепельного света. Да, с Солнцем не поспоришь, но все же… Кстати, тесно связана с Солнцем и третья возможность: красный свет Луны во время лунных затмений вызван попаданием на диск спутника свечения Земной атмосферы, которая преломляет солнечные лучи. Красные лучи хуже всего рассеиваются в атмосфере, поэтому именно красным выглядит солнечный свет после прохождения чрез воздушную оболочку нашей планеты. Остальные лучи, преимущественно, рассеиваются.

Общие сведения
Земля удалена от Солнца на 1 а.е., диаметр планеты — 12,8 тыс. км, масса — 6.1024 кг. Период обращения вокруг центрального светила — 365 с четвертью дней. Средняя температура — 288 К (+15° С). Земля — единственная планета, на которой обнаружена жизнь. Предлагаемый текст — одно из множества проявлений означенной формы организации материи.

История открытий
Знания наших предков о самой важной, родной планете на ранних порах были столь же разнообразными, насколько отличными друг от друга были культуры цивилизаций. Все слышали о китах, черепахах, а также о плоской тарелке, кубе — это некоторые из форм, приписывавшихся Земле в прошлом. В частности, Анаксагор (ок. 500-428 гг. до н. э.) представлял себе Землю плоским цилиндром. Однако в той же Древней Греции существовало понятие о Земле, как о шаре. Только вот шар этот помещался в центр всего Космоса — до эпохи возрождения и Коперника геоцентрическая система мира была общепринятой. Впрочем, первенство в переносе центра Мира с Земли на Солнце часто приписывают Аристарху Самосскому (ок. 310-230 гг. до н. э.).

Химический состав, физические условия и строение Земли
Во многом благодаря тому, что наша планета достаточно массивна для того, чтобы удержать возле себя атмосферу, состоящую сейчас, в основном, из тяжелых молекул азота и кислорода, на Земле смогла возникнуть жизнь. По самым свежим данным, это произошло 3,85 миллиарда лет тому назад, где-то через 700 млн. лет после образования самой планеты. Температура на Земле такова, что при разных условиях вода может находится на нашей планете в жидком, твердом и газообразном состоянии. Благодаря жидкой фазе (самой активной) на Земле более быстро проходят многие химические реакции — вода прекрасный катализатор. Это обстоятельство также сыграло немалую роль в образовании и развитии жизни на Земле. Мировой океан занимает 2/3 всей поверхности планеты. Из-за постоянного выветривания, поверхность на Земле все время обновляется, стираются следы прошлого, разрушаются метеоритные кратеры, которых на Земле по той же причине совсем немного. Материки и их части вовсе не неподвижны. Горы поднимаются и стираются в песок. Равнины заливаются морями и вновь предстают перед солнцем. Геологам и археологам, порой, стоит большого труда раскрыть тайны далеких времен. Многие секреты развития жизни на нашей планете, а также великая тайна ее зарождения, пожалуй, могут навсегда остаться за надежной вуалью тысячелетий.
Влияние биосферы (в последние столетия — особенно человека) на земные условия также велико. Появление в море и на суше растений повлекло за собою обогащение атмосферы кислородом. Появился озоновый слой, защищающий все живое от вредного влияния лучей из космоса. Живые организмы изменили состав внешних слоев земной коры, где появились нефть, уголь. Человек активно влияет на планету в целом, на климат, на состав атмосферы, ему даже под силу уничтожить Землю. Биологические процессы вполне выросли по масштабам до космически значимых.
Химический состав Земли схож с составом других планет земной группы. Преобладают на нашей планете такие элементы как железо, кислород, кремний. Содержание легких элементов невелико, молекулы водорода и гелия, обладая большими скоростями, довольно легко преодолевали притяжение скромной по сравнению с планетами-гигантами Земли. Атмосфера Земли более чем на три четверти — азот.
Из-за того, что в начальной стадии существования Земля была частично расплавлена, в ее недрах, как и в недрах других планет земной группы, произошло расслоение веществ: самые легкие образовали атмосферу, самые тяжелые образовали ядро. У Земли ядро — железное. На рисунке приведено строение земных недр.
Земная кора в верхней своей части образована осадочными породами, т.е. породами, являющимися результатом переработки внешними влияниями горных пород. Такое влияние оказывают выветривание, жизнедеятельность организмов, гидросфера Земли. Дальше к центру планеты земная кора состоит из различных базальтов. Вещество внешней части верхней мантии находится в расплавленном или полурасплавленном состоянии. Можно сказать, что участки земной коры, тектонические плиты, а вместе с ними и материки, как бы плавают по поверхности этого очень вязкого океана. Внутренние слои верхней мантии — твердые. До этих слоев простираются снаружи тектонические разломы, здесь же находятся очаги землетрясений. Приближаясь мысленно к центру, мы будем наблюдать повышение плотности вещества. Тяжелые металлы, преимущественно железо, сосредоточены в ядре. К центру повышается и температура. В самом сердце Земли она выше, чем на поверхности Солнца. Так что у Земли есть и внутренний источник тепла.
Атмосфера нашей планеты, как и ее недра, можно разделить на несколько слоев. Здесь все зависит от подхода. Если исходить из температуры воздуха, то атмосферу делят так, как это представлено на рисунке. Самый нижний и плотный слой называется тропосферой. Здесь проживают облака. Метеоры зажигаются в мезосфере, а полярные сияния и множество орбит искусственных спутников — обитатели термосферы. Там же парят призрачные серебристые облака (читайте дальше). Слева Вы видите километровую шкалу. Справа — температурную. С удалением от поверхности температура падает, но начиная с термосферы с высотою начинает расти. Излучение Солнца ионизирует атомы и молекулы атмосферы. Число ионизированных атомов делается ощутимым на высоте 60 километров и неуклонно растет с удалением от центра Земли. Слой атмосферы, лежащий выше 60-ти километров, принято называть ионосферой. Нижний слой при таком разделении атмосферы называют нейтросферой. Максимальная концентрация заряженных частиц достигается на высотах 300-400 км.
Часто, кометы, распадаясь из-за многократных приближений к Солнцу, оставляют на своих орбитах рои метеорных тел. Когда Земля пересекает эти рои, можно увидеть большое количество метеоров или даже так называемый звездный дождь. Рои эти принято называть потоками, а время пресечения с Землей орбиты потока, когда можно увидеть максимальное число метеоров, называют максимумом потока. Так как метеорные тела в потоке движутся по параллельным траекториям, то их пути в атмосфере Земли выглядят с ее поверхности исходящими из одной точки (эффект сходящихся у горизонта железнодорожных рельс). Эту точку называют радиантом потока. По названию места на небе, где расположен радиант, потоки получают свое имя. Радиант потока Персеид расположен в созвездии Персея, максимум потока приходится на середину августа. Метеор на снимке сверкнул 12-го августа 1994-го года и пересек Летний Треугольник. След метеора расположился рядом со звездою Денеб, туманностями Северная Америка и Пеликан. Выдержка — 20 минут. Справа вы видите снимок железного метеорита: метеорного тела, не успевшего полностью разрушиться в земной атмосфере и выпавшего на поверхность планеты. Метеориты бывают также каменными (с малым содержанием железа и никеля) и железокаменными, занимающими промежуточное положение между каменными и железными. Последние в основном состоят из железа и никеля.
Серебристые облака — относительно редкое явление природы, наблюдающееся в летние месяцы на широтах, расположенных ближе к полюсам, чем 50-я параллель. В России такие облака видны низко на северном участке неба в сумерки. Они имеют тонкую структуру в виде волн, гребешков, полос, иногда вихрей или ровного поля — флера. Серебристые облака — это самые высокие облака земной атмосферы: они появляются в 70-90 км от поверхности. Время существования их от нескольких минут до нескольких часов. Наблюдения серебристых облаков следует производить в местности с чистым северным горизонтом, закрытым рельефом не более, чем на 5°.
. Облака этого типа открыты одновременно рядом ученых в 1885-м году, в том числе директором Московской астрономической обсерватории В.К.Цераским и эстонским астрономом Э.Гартвигом.
Первоначально образование серебристых облаков связывали с извержениями вулканов и разрушением в верхних слоях атмосферы метеорных тел. Однако, позже выяснилось, что треки метеоров в атмосфере служат лишь центрами, на которых конденсируются кристаллы водяного льда. На высотах, где наблюдаются серебристые облака, как раз существует минимум атмосферных температур: -140°. Там есть все условия для образования облаков из кристаллов льда.
Изучая серебристые облака с помощью спектроскопии, радиометодов, лазерной локации и фотографирования, астрономы исследуют структуру верхних слоев земной атмосферы и физические условия на таких высотах.
Благодаря содействию профессора Виктора Тейфеля из Лаборатории физики Луны и планет Астрофизического института им.В.Г.Фесенкова в Казахстане Вы можете увидеть здесь небольшое собрание фотографий серебристых облаков.
Наблюдения производились в1998-м году в ходе экспедиции сотрудников Лаборатории В.Д. Вдовиченко и Г.А. Кириенко при участии А.А. Солодовника, представлявшего в этой научной вылазке Казахстанский Университет. Исследования были связаны работой казахского космонавта Т. Мусабаева, который наблюдал серебристые облака с орбитальной станции «Мир». Ниже Вы видите 3 снимка, сделанных в Петропавловске. Этот город находится в очень благоприятном для наблюдений такого атмосферного явления месте Земли.
Земная атмосфера, благодаря присутствию небольшого озонового слоя, нейтрализует опасное для жизни коротковолновое солнечное и космическое излучение. Из-за содержащегося в атмосфере углекислого газа на нашей планете имеет место парниковый эффект. Он проявляется не так сильно, как на Венере, но все же поднимает среднюю (равновесную) температуру на Земле с теоретических минус 23 до плюс 15. Действуя подобно хорошей одежде, атмосфера оберегает земную поверхность и от температурных перепадов. В отсутствие атмосферы в некоторых точках Земли температура в течение суток колебалась бы между 160-ю тепла и 100 градусами мороза. Значение атмосферы для всего живого неизмеримо велико.

Магнитное поле Земли
Читая раздел об атмосфере, Вы, может быть, задались вопросом о ее границах. С научной точки зрения можно сказать: есть и таковая. Но сначала — о магнитном поле.
Как было сказано ранее, внешнее ядро Земли жидкое и металлическое. Металл — проводящее ток вещество, и если бы существовали в жидком ядре постоянные течения, то соответствующий электрический ток создавал бы магнитное поле. Благодаря вращению Земли, такие течения в ядре существуют. Земля в некотором приближении является магнитным диполем, т.е. своеобразным магнитом с двумя полюсами: южным и северным. Из-за того, что ось магнитного поля проходит всего под углом в 11,5 градусов к оси вращения планеты, мы можем пользоваться компасом. Только немногие помнят, что магнитная стрелка указывает не на истинный Северный полюс, а на Северный магнитный полюс. Он, кстати, медленно перемещается вместе с самой магнитной осью из-за переменности порождающих магнитное поле процессов. Кроме того, ось магнитного поля не проходит через центр Земли, а отстоит от него на 430 км. Магнитное поле Земли несимметрично.
В идеальном и гипотетическом предположении, в котором Земля была бы одинока в космическом пространстве, силовые линии магнитного поля планеты располагались бы таким же образом, как и силовые линии обычного магнита из школьного учебника физики, т.е. в виде симметричных дуг протянувшихся от южного магнитного полюса к северному. Плотность линий (напряженность магнитного поля) падала бы с удалением от планеты. На деле, магнитное поле Земли находится во взаимодействии с магнитными полями Солнца, планет и потоков заряженных частиц, испускаемых в изобилии Солнцем. Если влиянием самого Солнца и тем более планет из-за удаленности можно пренебречь, то с потоками частиц, иначе — солнечным ветром, так не поступишь. Солнечный ветер представляет собою потоки мчащихся со скоростью около 500 км/с частиц, испускаемых солнечной атмосферой. Такие потоки порождают сильное магнитное поле, которое и взаимодействует с полем Земли, сильно деформируя его, как это представлено на рисунке. Благодаря своему магнитному полю, Земля удерживает в так называемых радиационных поясах захваченные частицы солнечного ветра, не позволяя им проходить в атмосферу Земли и тем более к поверхности. Частицы солнечного ветра были бы очень вредны для всего живого. При взаимодействии упоминавшихся полей образуется граница (очерченная область в зеленых тонах), по одну сторону которой находится возмущенное (подвергшееся изменениям из-за внешних влияний) магнитное поле частиц солнечного ветра, по другую — возмущенное поле Земли. Эту границу стоит рассматривать как предел околоземного пространства, границу магнитосферы и атмосферы. Вне этой границы преобладает влияние внешних магнитных полей. В направлении к Солнцу магнитосфера Земли сплюснута под натиском солнечного ветра и простирается всего до 10 радиусов планеты. В противоположном направлении имеет место вытянутость до 1 000 радиусов Земли.

Открытые вопросы
Земля — для нас самая важная планета. На ней возникла и существует жизнь. Загадка возникновения живых организмов на нашей планете, а вместе с тем и уникальность Земли — вот то, что непременно долгие годы волнует человечество и безусловно будет волновать в дальнейшем.
Необъяснимые повороты в развитии всего живого часто увязываются с влиянием космоса. Эта проблема также нуждается в разработке, ведь Земля настолько мала по сравнению с бездонной пропастью космоса!..

Земля в цифрах:
Масса 5,98.1024 кг
Диаметр 12 756 км
Плотность 5,52 г/см3
Температура поверхности от -96°С до +70°С
Длительность звездных суток 23,56 часа
Среднее расстояние от Солнца 1 а.е. ( 149,6 млн. км)
Период обращения по орбите 365,25 земных суток
Наклон экватора к орбите 23°27`
Эксцентриситет орбиты 0,017
Долгота восходящего узла 102°31`
Средняя скорость движения по орбите 29,77 км/сек
Число известных спутников 1