Блог

Планетата Земя

Освен че е родното място на човечеството и люлката на човешката цивилизация, Земята е единствената известна планета в нашата Слънчева система, която е способна да поддържа живот. Като земна планета, Земята се намира в рамките на Вътрешна слънчева система между Венера и Марс (които също са планети земни групи). Това поставя Земята на отлично място по отношение на нашето Слънце Обитаема зона .

Земята има редица прякори, включително Синята планета, Гея, Тера и „светът“ – което отразява централната му роля в историите за създаване на всяка отделна човешка култура, която някога е съществувала. Но най-забележителното нещо на нашата планета е нейното разнообразие. Има не само безкраен набор от растения, животни, птици, насекоми и бозайници, но те съществуват във всяка земна среда. И така, как точно Земята се е превърнала в плодородното, животворно място, което всички познаваме и обичаме?

Размер, маса и орбита:

Със среден радиус от 6371 km и маса 5,97×1024kg, Земята е петата по големина и петата най-масивна планета в Слънчевата система. По същество това е най-голямата земна планета, но е по-малка и по-малко масивна от всеки от газовите/ледените гиганти на Външна слънчева система . И със средна плътност от 5,514 g/cm³, това е най-плътната планета в Слънчевата система.

По отношение на своята орбита, Земята има много малък ексцентриситет (приблизително 0,0167) и варира в разстоянието си от Слънцето от 147 095 000 km (0,983 AU) в перихелий до 151 930 000 km (1,015 AU) в ап. Това работи до средно разстояние (известно още като голяма полуос) от 149 598 261 km, което е в основата на една астрономическа единица (AU).



Осов наклон на Земята (или наклон) и връзката му с оста на въртене и равнината на орбитата. Кредит: Wikipedia Commons

Аксиалният наклон на Земята (или наклон) и връзката му с оста на въртене и равнината на орбитата. Кредит: Wikipedia Commons

Земята има орбитален период от 365,25 дни, което е еквивалент на 1,000017 юлиански години. Това означава, че на всеки четири години (в това, което е известно като високосна година), календарът на Земята трябва да включва допълнителен ден. Въпреки че технически целият ден се счита за дълъг 24 часа, нашата планета отнема точно 23 часа 56 м и 4 секунди, за да извърши едно сидерично завъртане (0,997 земни дни).



Погледнато от северния небесен полюс, движението на Земята и нейното аксиално въртене изглеждат обратно на часовниковата стрелка. От гледната точка над северните полюси както на Слънцето, така и на Земята, Земята обикаля около Слънцето в посока обратна на часовниковата стрелка.

Земната ос е наклонена на 23,439281° от перпендикуляра на нейната орбитална равнина, което е отговорно за производството на сезонни вариации на повърхността на планетата с период от една тропическа година (365,24 слънчеви дни). В допълнение към вариациите по отношение на температурата, това също води до вариации в количеството слънчева светлина, което полукълбото получава в течение на една година.

По принцип, когато Северният полюс е насочен към Слънцето, северното полукълбо преживява лятото, а южното полукълбо преживява зимата. През лятото денят продължава по-дълго и Слънцето се изкачва по-високо в небето; докато през зимата климатът като цяло става по-хладен, дните са по-кратки и Слънцето изглежда по-ниско в небето.

Над полярния кръг се стига до краен случай, при който през част от годината изобщо няма дневна светлина – до шест месеца на самия Северен полюс, който е известен като „полярна нощ”. В южното полукълбо ситуацията е точно обратна, като Южният полюс има „среднощно слънце“ – т.е. ден от 24 часа.



Структура и състав на Земята:

Формата на Земята се доближава до тази на сплесен сфероид, сфера, сплескана по оста от полюс до полюс, така че да има издутина около екватора. Тази издутина е резултат от въртенето на Земята и причинява диаметъра на екватора да бъде с 43 километра (27 mi) по-голям от диаметъра от полюс до полюс.

Вътрешната структура на Земята, подобно на тази на други земни планети, се различава между метално ядро ​​и мантия, съставени от скални и силикатни материали. Въпреки това, за разлика от други земни планети, тя има отделно вътрешно ядро ​​от твърд материал и течно външно ядро. Това вътрешно ядро ​​има приблизителен радиус от 1220 km, докато външното ядро ​​се простира отвъд него до радиус от около 3400 km.

От ядрото навън се простират мантията и кората. Земната мантия се простира на дълбочина от 2890 км, което я прави най-дебелият слой на Земята. Този слой е съставен от силикатни скали, които са богати на желязо и магнезий спрямо горната кора. Макар и твърди, високите температури в мантията карат силикатния материал да бъде достатъчно пластичен, за да може да тече в много дълги периоди от време.

Горният слой на мантията е разделен на литосферна мантия (известна още като литосфера) и астеносфера. Първият се състои от кората и студената, твърда горна част на горната мантия (от която са съставени тектонските плочи), докато астеносферата е слой с относително нисък вискозитет, върху който се движи литосферата.

Земните слоеве, показващи вътрешното и външното ядро, мантията и кората. Кредит: discovermagazine.com

Слоевете на Земята, показващи вътрешното и външното ядро, мантията и кората. Кредит: discovermagazine.com

Механично твърдата литосфера е разбита на парчета, наречени тектонични плочи . Тези плочи са твърди сегменти, които се движат един спрямо друг на един от трите типа граници на плочите. Те са известни като конвергентни граници, при които две плочи се събират; разминаващи се граници, при които две плочи се раздалечават; и трансформиращи граници, при които две плочи се плъзгат една покрай друга странично.

Взаимодействията между тези плочи са отговорни за това земетресения , вулканична дейност (като „ Тихоокеански огнен пръстен “), планинско строителство и образуване на океански ров. Тъй като тектоничните плочи мигрират по цялата планета, океанското дъно е потиснат под предните ръбове на плочите при конвергентни граници. В същото време издигането на мантийния материал при различни граници създава средноокеански хребети. Комбинацията от тези процеси непрекъснато рециклира океанската кора обратно в мантията.

Седемте основни плочи са Тихоокеанската, Северноамериканската, Евразийската, Африканската, Антарктическата, Индо-Австралийската и Южноамериканската. Други забележителни плочи включват Арабската плоча, Карибската плоча, плочата Наска край западния бряг на Южна Америка и плочата Скотия в южната част на Атлантическия океан.

Характеристики на земната повърхност:

За разлика от други планети в нашата Слънчева система, по-голямата част от повърхността на Земята е покрита с течна вода. В действителност, около 70,8% от повърхността – която достига до 361,132 милиона km² (139,43 милиона квадратни мили) – е покрита с вода, като голяма част от континенталния шелф е под морското равнище. Останалите 148,94 милиона km² (57,5 милиона квадратни мили) са над морското равнище.

Тектоничните плочи на Земята. Кредит: msnucleus.org

Тектоничните плочи на Земята. Кредит: msnucleus.org

Независимо дали е под вода или над морското равнище, теренът на Земята варира значително от място на място. Потопената повърхност има планински черти, както и подводни вулкани, океански ровове, подводни каньони, океански плата и абисални равнини. Останалите части от повърхността са покрити от планини, пустини, равнини, плата и други форми на релефа.

За дълги периоди, известни като геоложко време, повърхността претърпява преоформяне поради комбинация от тектонска активност и ерозия. Тези характеристики, които са изградени или променени от тектоника на плочите, са обект на постоянно изветряне и ерозия от валежи, течаща вода, термични цикли и химически ефекти. Заледяването, крайбрежната ерозия, натрупването на коралови рифове и големите метеоритни удари също действат за промяна на ландшафта.

Континенталната кора е изградена от три вида скален материал с по-ниска плътност - магматична скала, седиментна скала и метаформна скала. Магматични скали могат да бъдат разделени на гранит и андезит (които са най-често срещаните) и базалт, по-плътна форма на вулканична скала, която е по-рядко срещана на повърхността, но представлява по-голямата част от океанското дъно.

Седиментните скали, които съставляват 75% от континенталните повърхности (макар и само 5% от кората), се образуват, когато натрупаната утайка се заравя и се уплътнява. Метаформната скала е резултат от игнео и/или седиментна скала, претърпяща трансформация поради топлина и налягане и продължава да образува материали като гнайс, шисти, мрамор, шисти и кварцит.

Връх Еверест от Калапатар. Снимка: Павел Новак

Връх Еверест, гледан от връх Кала Патар в непалските Хималаи. Снимка: Павел Новак

Надморската височина на земната повърхност варира от най-ниската точка от -418 m (в Мъртво море) до изчислената максимална надморска височина от 8848 m на върха на връх Еверест. Средната височина на сушата над морското равнище е 840 m. Обикновено планетата е разделена между северно и южно полукълбо, въпреки че донякъде произволното разделение между източното и западното полукълбо също се признава. Земните маси също са разделени между седемте континента Африка, Азия, Австралия, Европа, Северна, Южна Америка и Антарктида.

Най-външният слой на земната повърхност (известен като педосфера) е мястото, където съществува почвата, комбинация от минерали и органични съединения. Този слой съществува като интерфейс между литосферата, атмосферата, хидросферата (всички водни повърхности в света) и биосферата (където съществува целият земен живот).

Общото количество обработваема земя съставлява приблизително 13,31% от земната повърхност, като 4,71% поддържа трайни насаждения. Близо 40% от земята на Земята се използва за обработваеми земи и пасища или приблизително 1,3×107км2се използва за обработваема земя и 3,4×107км2за пасища.

Атмосферата на Земята:

Земната атмосфера се състои от пет основни слоя - тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и екзосфера. По правило налягането и плътността на въздуха намаляват, колкото по-високо отива в атмосферата и колкото по-далече е от повърхността. Връзката между температура и надморска височина обаче е по-сложна и в някои случаи може дори да се повиши с надморската височина.

Космическа совалка „Индевър“ се очертава на фона на атмосферата. Оранжевият слой е тропосферата, белият слой е стратосферата, а синият слой е мезосферата.[1] (Совалката всъщност е в орбита на височина над 320 км (200 мили), далеч над всичките три слоя.) Кредит: НАСА

Космическа совалка „Индевър“ се очертава на фона на атмосферата. Оранжевият слой е тропосферата. Кредит: НАСА

Най-близо до Земята е тропосферата, която се простира от 0 до 12 км (0 до 7 мили) над повърхността – въпреки че тази височина варира в зависимост от географската ширина, варираща от 8 км на полюсите до 17 км на екватора. Въпреки това, в по-голямата си част температурите намаляват с увеличаване на надморската височина в тропосферата, тъй като тя се нагрява предимно чрез пренос на енергия от повърхността.

Тропосферата съдържа приблизително 80% от масата на земната атмосфера, като около 50% са разположени в долните 5,6 км (3,48 мили), което я прави по-плътна от всичките й атмосферни слоеве. Основно се състои от азот (78%) и кислород (21%) със следи от концентрации на водна пара, въглероден диоксид и други газообразни молекули. Почти цялата атмосферна водна пара или влага се намира в тропосферата, така че това е слоят, където се случва по-голямата част от времето на Земята.

Стратосферата се простира от 12 до 50 km (7 до 31 мили) и е отделена от тропосферата от тропопаузата – граница, маркирана на повечето места от слой относително топъл въздух над по-студен, а на други от зона, където температурата е постоянна независимо от надморската височина. Този слой се простира от върха на тропосферата до стратопаузата, която е на височина от около 50 до 55 км (31 до 34 мили). На тази височина атмосферното налягане е приблизително 1/1000 от това, което е на морското равнище.

Този слой на атмосферата е дом на озоновия слой, който е частта от земната атмосфера, която съдържа относително високи концентрации на озонов газ. Стратосферата определя слой, в който температурите се повишават с увеличаване на надморската височина, което се причинява от поглъщането на ултравиолетово (UV) лъчение от Слънцето от озонови частици.

Слоевете на нашата атмосфера, показващи надморската височина на най-често срещаните полярни сияния. Кредит: Wikimedia Commons

Слоевете на нашата атмосфера, показващи надморската височина на най-често срещаните полярни сияния. Кредит: Wikimedia Commons

Този слой атмосфера е много стабилен, благодарение на постоянния температурен профил. Следователно този регион на атмосферата е практически свободен от въздушни турбуленции, облаци или каквито и да било други форми на времето или метеорологичните явления. Това е и най-високият слой на атмосферата, до който може да се стигне от самолети с реактивно задвижване.

Следва мезосферата, която се простира на разстояние от 50 до 80 km (31 до 50 мили) над морското равнище. Тук температурите падат с увеличаване на надморската височина до мезопаузата, която маркира върха на този среден слой на атмосферата. Това е най-студеното място на Земята и има средна температура около -85 °C (-120 °F; 190 K).

Термосферата, вторият по височина слой на атмосферата, е до мезопаузата. Този слой се простира от надморска височина от около 80 km (50 mi) до термопаузата, която е на височина от 500–1000 km (310–620 mi). Долната част на термосферата, от 80 до 550 километра (50 до 342 мили), съдържа йоносферата - която е наречена така, защото именно тук в атмосферата частиците се йонизират от слънчевата радиация.

На това ниво температурата се повишава с височината. Но за разлика от стратосферата, която изпитва температурна инверсия поради адсорбцията на UV радиация от озона, инверсията в този слой се дължи на изключително ниската плътност на неговите молекули. Така че, докато температурите в термосферата могат да се повишат до 1500 °C (2700 °F), разстоянието между газовите молекули означава, че няма да се чувства горещо за човек, който е в пряк контакт с въздуха.

Тази снимка на сиянието е направена от астронавт Дъг Уилък от Международната космическа станция на 25 юли 2010 г. Кредит: Лаборатория за наука и анализ на изображения, Космически център Джонсън на НАСА

Снимка на сиянието, направена от астронавта Дъг Уийлок от Международната космическа станция на 25 юли 2010 г. Кредит: НАСА/Космически център Джонсън

Този слой е напълно безоблачен и без водни пари. Също така на тази надморска височина се появяват явленията, известни като Северно Сияние и Аурара Австралис е известно, че се провеждат. В Интернационална космическа станция също орбитира в този слой, между 320 и 380 km (200 и 240 mi).

Екзосферата, която е най-външният слой на земната атмосфера, се простира от екзобазата – разположена в горната част на термосферата на височина от около 700 км над морското равнище – до около 10 000 км (6200 мили). Екзосферата се слива с празнотата на космическото пространство, където няма атмосфера.

Този слой се състои главно от изключително ниска плътност на водород, хелий и няколко по-тежки молекули, включително азот, кислород и въглероден диоксид (които са по-близо до екзобазата). Атомите и молекулите са толкова далеч един от друг, че екзосферата вече не се държи като газ и частиците непрекъснато излизат в космоса. Тези свободно движещи се частици следват балистични траектории и могат да мигрират в и извън магнитосферата или със слънчевия вятър.

Екзосферата се намира твърде далеч над Земята, за да са възможни каквито и да е метеорологични явления. Въпреки това, Aurora Borealis и Aurora Australis понякога се срещат в долната част на екзосферата, където се припокриват в термосферата. Екзосферата съдържа повечето от спътниците, обикалящи около Земята.

Средна температура на Земята:

Средната температура на повърхността на Земята зависи от редица фактори. Те включват времето на деня, времето на годината и мястото, където се правят измервания на температурите. Като се има предвид, че Земята преживява звездно въртене от приблизително 24 часа – което означава, че едната страна никога не е обърната към Слънцето – температурите се повишават през деня и падат вечер, понякога значително.

И като се има предвид, че Земята има наклонена ос (приблизително 23,4° към екватора на Слънцето), Северното и Южното полукълбо на Земята са или наклонени към или далеч от Слънцето през летния и зимния сезон, съответно. И като се има предвид, че екваториалните региони на Земята са по-близо до Слънцето и някои части на света изпитват повече слънчева светлина и по-малко облачна покривка, температурите варират в широки граници по цялата планета.

Въпреки това, не всеки регион на планетата има четири сезона. На екватора температурата е средно по-висока и регионът не изпитва студени и горещи сезони по същия начин, както Северното и Южното полукълбо. Това е така, защото количеството слънчева светлина, което достига до екватора, се променя много малко през годината.

Тази карта представя глобалните температурни аномалии, осреднени от 2008 до 2012 г. Кредит: НАСА Годард институт за космически изследвания/Научно визуализационно студио на НАСА Годардс.

Тази карта представя глобалните температурни аномалии, осреднени от 2008 до 2012 г. Кредит: Институт за космически изследвания на НАСА Годард/Студио за научна визуализация на НАСА Годард.

Средната температура на повърхността на Земята е приблизително 14°C; но както вече беше отбелязано, това варира. Например, най-горещата температура, регистрирана някога на Земята, е 70,7°C (159°F), което е взето в пустинята Лут в Иран. Тези измервания бяха част от глобално температурно проучване, проведено от учени в Земната обсерватория на НАСА през лятото от 2003 до 2009 г. За пет от седемте изследвани години (2004, 2005, 2006, 2007 и 2009 г.) пустинята Лут беше най-горещата точка на Земята.

Това обаче не беше най-горещата точка за всяка година в проучването. През 2003 г. спътниците регистрират температура от 69,3°C (156,7°F) – втората най-висока в седемгодишния анализ – в храстите на Куинсланд, Австралия. А през 2008 г. годишна максимална температура от 66,8°C (152,2°F) е регистрирана на Пламтящата планина, разположена близо до басейна Турпан в Западен Китай.

Междувременно най-ниската температура, регистрирана някога на Земята, беше измерена на съветската станция Восток на Антарктическото плато. Използвайки наземни измервания, температурите достигнаха историческо ниско ниво от -89,2°C (-129°F) на 21 юли 1983 г. Анализът на сателитните данни показва вероятна температура от около -93,2°C (-135,8°F; 180,0 K ) на 10 август 2010 г., също в Антарктида. Това отчитане обаче не беше потвърдено от наземни измервания и следователно предишният рекорд остава.

Всички тези измервания се основават на температурни показания, които са извършени в съответствие с Стандарт на Световната метеорологична организация . Съгласно тези разпоредби температурата на въздуха се измерва извън пряка слънчева светлина – тъй като материалите в и около термометъра могат да абсорбират радиация и да повлияят на усещането за топлина – и термометрите трябва да бъдат разположени на 1,2 до 2 метра от земята.

Луната и близките до Земята астероиди:

Земята има само един орбитален спътник, Луната . За съществуването му е известно още от праисторически времена и е изиграло основна роля в митологичните и астрономическите традиции на всички човешки култури. Редица култури го виждат като божество, докато други вярват, че неговите движения и явления, свързани с него, могат да помогнат за прогнозиране на световни събития.

В съвременната епоха Луната продължава да служи като фокусна точка за астрономически и научни изследвания, както и за изследване на космоса. Всъщност Луната е единственото небесно тяло извън Земята, по което хората всъщност са ходили. Първото кацане на Луната се състоя на 20 юли 1969 г Нийл Армстронг беше първият човек, стъпил на повърхността. Оттогава общо 13 астронавти са били на Луната и изследванията, които те извършиха, ни помогнаха да научим за нейния състав и образуване.

Благодарение на изследванията на лунните скали, които са били върнати на Земята, преобладаващата теория гласи, че Луната е създадена преди около 4,5 милиарда години от сблъсък между Земята и обект с размерите на Марс (известен като Тея ). Този сблъсък създаде масивен облак от отломки, които започнаха да обикалят нашата планета, които в крайна сметка се обединиха, за да образуват Луната, която виждаме днес.

Луната е един от най-големите естествени спътници в Слънчевата система и е вторият по плътност спътник от тези, чиято плътност е известна (след спътника на Юпитер на ). Освен това е приливно заключен със Земята, което означава, че едната страна е постоянно обърната към нас, докато другата е обърната настрани. Отдалечената страна, известна като 'Тъмната страна', остана неизвестна за хората, докато не бяха изпратени сонди, за да я снимат.

Въпреки че Луната е доста голяма за спътник, тя е значително по-малка от нашата собствена планета. Диаметърът му, 3474,8 км, е една четвърт от диаметъра на Земята. Но при 7,3477 × 1022кг, масата му е само 1,2% от масата на Земята. Това е средна плътност от 3,3464 g/cm3също е изненадващо нисък, като е еквивалентен на приблизително 0,6 този на Земята. Неговата гравитация е само около 17% от гравитацията на Земята. Като се имат предвид разликите между размера, масата и плътността на Луната, нейната гравитация е само около 17% от земната.

Луната също оказва значително влияние върху приливите и отливите тук на Земята. По принцип морското ниво се повишава и спада в отговор на присъствието на гравитацията на Луната и това въздействие се засилва от фактори в земните океани. Накратко, кое полукълбо е обърнато към луната ще изпита прилив, докато полукълбото, обърнато настрани, ще изпита отлив.

Друга често срещана особеност, причинена от орбитата на Луната, са затъмненията. Има два вида – а лунно затъмнение , и а слънчево затъмнение . Лунно затъмнение се случва, когато Луната преминава в сянката на Земята и става потъмняла, докато слънчево затъмнение настъпва, когато Луната преминава между Земята и Слънцето и Луната блокира (известна още като „окулти“) Слънцето, или частично или напълно.

Подобно на Меркурий, Луната има слаба атмосфера (известна като екзосфера), което води до сериозни температурни вариации. Те варират средно от  -153°C до 107°C, въпреки че са регистрирани температури до -249°C. Измерванията от LADEE на НАСА установиха, че екзосферата се състои предимно от хелий, неон и аргон .

Хелият и неонът са резултат от слънчевия вятър, докато аргонът идва от естествения радиоактивен разпад на калий във вътрешността на Луната. Има и доказателства за замразена вода съществуващи в постоянно засенчени кратери и потенциално под самата почва. Водата може да е била издухани от слънчевия вятър или депозирани от комети.

Повърхността на Луната е разделена на различни видове терени. Мария са плоските равнини, което на латински означава „морета“, тъй като древните астрономи смятаха, че това са истински морета, пълни с вода. Terre („Земята“) се отнася до планините, които изглеждат по-светли, защото са по-близо до нашата собствена планета. На Луната също има много планински райони, а повърхността е помрачена от много кратери, които са резултат от удар от астероиди и други космически отпадъци.

Земята също има поне пет коорбитални астероида (известен още като. Близки до Земята астероиди ), включително 3753 Cruithne и 2002 AA29. Спътник на троянски астероид, 2010 TK7, осцилира около водещия Триъгълна точка на Лагранж (L4) в орбитата на Земята около Слънцето. Малкият близо до Земята астероид 2006 RH120 се приближава до системата Земя-Луна приблизително на всеки двадесет години. По време на тези подходи той може да обикаля около Земята за кратки периоди от време.

Към март 2015 г. имаше и 1265 изкуствени орбитални спътници около Земята, състоящи се от телекомуникационни, изследователски, военни и глобални спътници за позициониране (GPS). Има и неработещи спътници, включително Vanguard 1 – най-старият спътник в момента в орбита – и над 300 000 космически отломки. Най-големият изкуствен спътник на Земята е Интернационална космическа станция .

Формирането и еволюцията на Земята:

От 18-ти век научният консенсус е, че Земята и цялата Слънчева система са формирани от облак от мъглявина (известен още като ' Теория на мъглявината “). Според тази теория, преди около 4,6 милиарда години, цялата Слънчева система е била околозвезден диск, съставен от газ, ледени зърна и прах. С времето по-голямата част от тази материя се натрупва в центъра и претърпява гравитационен колапс, образувайки Слънцето.

Останалата част се сплесква в a протопланетен диск от които са се образували планетите, луните, астероидите и други малки тела на Слънчевата система. Преди 4,54 милиарда години се е формирала първичната Земя. Преди 4,53 милиарда години Луната се е образувала от натрупването на материал, който е бил хвърлен в орбита при сблъсък между Земята и обекта с размерите на Марс, наречен Тея (вижте по-горе).

Преди приблизително 4,1 и 3,8 милиарда години многобройни астероидни удари по време на Късна тежка бомбардировка причини значителни промени в по-голямата повърхностна среда на Луната и, както следва, на Земята. Първоначално Земята е била разтопена поради екстремен вулканизъм и чести сблъсъци с други тела.

Въпреки това, преди 4,0 и 2,5 милиарда години външният слой на планетата се е охладил достатъчно , за да образува твърда кора с тектонски плочи. Отделянето на газ и вулканичната дейност създават първичната атмосфера, а кондензиращата водна пара, допълнена от лед, доставен от комети, създава океаните.

Тъй като повърхността непрекъснато се променяше в продължение на стотици милиони години, континентите се образуваха и се разпадаха. Те мигрираха по повърхността, като от време на време се комбинират, за да образуват суперконтинент. Преди около 750 милиона години, най-ранният известен суперконтинент Родиния започна да се разпада. По-късно континентите се обединяват, за да образуват Панотия (преди 600 до 540 милиона години), а след това накрая Пангея – последният суперконтинент, който се разпадна преди 180 милиона години.

Настоящият модел на ледникови епохи започва преди около 40 милиона години, след което се засилва в края на плиоцена (преди ~ 2,58 милиона години). Оттогава полярните региони са претърпели повтарящи се цикли на заледяване и размразяване, повтарящи се на всеки 40 000–100 000 години. Последният ледников период от настоящата ледникова епоха приключи преди около 10 000 години.

Смята се, че първите признаци на живот са се появили преди 4 милиарда години през ранните Архейски Еон . Това започна с образуването на самовъзпроизвеждащи се молекули, произведени от високо енергични химични реакции. Развитието на фотосинтезата позволи енергията на Слънцето да бъде събрана директно от формите на живот, а полученият молекулен кислород (O²) се натрупва в атмосферата и взаимодейства с ултравиолетовата слънчева радиация, за да образува защитен озон (O³) слой в горните слоеве на атмосферата.

Благодарение на поглъщането на вредното ултравиолетово лъчение от озоновия слой, истинските многоклетъчни организми (състоящи се от клетки с нарастваща специализация и сложност) започнаха да се размножават. Най-ранните изкопаеми доказателства за живот показват, че е съществувал в микробна форма между 3,7 и 3,48 милиарда години.

По време на Неопротерозойски , преди между 750 и 580 милиона години, тежките ледникови действия са покрили голяма част от Земята в лед - известен още като. на “ Земя снежна топка ” хипотеза. Това беше последвано от Камбрийска експлозия , събитие, което се е случило през камбрийския период (преди 541 – 485,4 милиона години), когато многоклетъчните форми на живот започват да се размножават.

След камбрийската експлозия, преди около 535 милиона години, има пет големи масови изчезвания. Най-новото подобно събитие – известно като Събитие на изчезване от креда-палеоген – се случи преди 66 милиона години, когато удар от астероид предизвика изчезването на нептичи динозаври и други големи влечуги, но пощади някои малки животни като бозайници.

През последните 66 милиона години животът на бозайниците се е разнообразил изключително много. А преди няколко милиона години африканско маймуноподобно животно като напрOrrorin tugenensisпридобива способността да стои изправен. Това улеснява използването на инструменти и насърчава комуникацията, която осигурява храненето и стимулацията, необходими за по-голям мозък, което позволява еволюцията на човешката раса.

Развитието на селското стопанство, а след това и на цивилизацията, доведоха до това, че хората имат влияние върху Земята и естеството и количеството на други форми на живот, както никой друг вид никога не е имал. През последните 100 000 години човечеството е заселило всички континенти на света (с изключение на Антарктида) и се е превърнало в доминираща сила за промяна, което кара много геолози неформално да определят настоящата ера като „ Антропоцен '.

Обитаемост на Земята:

Всяка планета, която може да се похвали с условия, които са подходящи за съществуването на живот, се счита за обитаема. В момента Земята е единствената известна планета, която е в състояние да поддържа живот. Изучавайки климата на Земята, екосистемите и разнообразната природа на организмите, които съществуват тук, учените са научили много за това какви условия са необходими, за да може животът да се развива и да процъфтява в планетарна среда.

От една страна, планетата трябва да има течна вода на повърхността си – т.е. среда, в която сложните молекули могат да се събират и взаимодействат. Второ, той трябва да може да получава достатъчно енергия от своята родителска звезда, за да поддържа метаболизма. Трето, трябва да може да поддържа атмосфера, която да предпазва органичния живот от вредната слънчева радиация.

Разстоянието на Земята от нашето Слънце, което го поставя вътре в него е ' Златокосата зона ” (известен още като „обитаема зона”), гарантира, че не е нито твърде горещо, нито студено. По този начин той е в състояние да поддържа течна вода на повърхността си, а атмосферата (и магнитосферата) го предпазва от вредна радиация и слънчеви лъчи. Неговият орбитален ексцентриситет, скорост на въртене, аксиален наклон и геоложка история, всички допринасят за настоящите климатични условия, които допринасят за съществуването на живот.

Венера, намираща се на вътрешния край на обитаемата зона на Слънцето, е подложена на парников ефект, при който атмосферното налягане е твърде интензивно, а концентрациите на парникови газове и екстремната топлина я правят враждебна към живота.

Марс, разположен на външния ръб на зоната, е твърде студен и има атмосфера, която е твърде тънка, за да поддържа живот. Докато учените са сигурни, че някога на Марс е имало атмосфера и топла течаща вода на повърхността му този период е приключил преди около 3,8 милиарда години.

История на обучението:

От древни времена хората се стремят да обяснят създаването на Земята, Вселената и целия живот. Най-ранните известни случаи са били ненаучни по своята същност – под формата на митове за сътворението или религиозни басни, включващи боговете. Въпреки това, между класическата античност и средновековния период, се появяват няколко теории за произхода на Земята, нейната истинска форма и нейното място в космоса.

За много древни култури Земята е била олицетворена като божество – често като „богиня майка“, която се свързва с плодородието. Ето защо много митове за сътворението започват с история, в която създаването на света включва акт на небесно размножаване, където една богиня ражда целия живот.

На ацтеките Земята е била известна като Тонанцин („нашата майка“), докато инките я наричали Пачамама („майката Земя“). За китайците Земята се свързва с богинята Хоу Ту, която е подобна на индуистката Бхума Деви и гръцката Гея – богиня, олицетворяваща Земята. В скандинавската митология земната великанша Йорд е майка на Тор и дъщеря на Анар. В древноегипетската митология Земята е била разглеждана като мъж (Геб), докато небето е било разглеждано като женско (Нут).

Теориите за физическата форма на Земята са склонни към възгледа, че тя е плоска в древни времена. Това беше възгледът в месопотамската култура, където светът беше изобразен като плосък диск, плаващ в океан. За маите светът беше плосък и в ъглите му четири ягуара (известни като бакаби) държаха небето. Древните персийци са спекулирали, че Земята е седемслоен зикурат (или космическа планина), докато китайците са я разглеждали като четиристранен куб.

Представления на диетата на ацтеките Тонанцин (майката Земя). Кредит: mexicolore.co.uk

Представления на ацтекското божество Тонанцин („нашата майка“), което представлява плодородието и живота. Кредит: mexicolore.co.uk

До 6 век пр. н. е. гръцките философи започват да спекулират, че Земята всъщност е кръгла. Докато на Питагор обикновено се приписва тази теория, еднакво вероятно е тя да се е появила сама по себе си в резултат на пътуване между гръцки селища – по-специално от вариации във видимите височини и промяната в областта на околополярните звезди.

Към 3 век пр. н. е. идеята за сферична Земя започва да става артикулирана като научен въпрос. Чрез измерване на ъгъла, хвърлян от сенките в различни географски места, Ератостен – гръцки астроном от елинистична Либия (276–194 пр.н.е.) – успя да оцени обиколката на Земята в рамките на 5% – 15% граница на грешка.

С възхода на Римската империя и тяхното възприемане на елинистическата астрономия, възгледът за сферична Земя стана широко разпространен в Средиземноморието и Европа. Това знание е запазено благодарение на монашеската традиция и схоластиката през Средновековието; обаче астрономите продължават да гледат на Земята като център на Вселената и през 16-ти и 17-ти век.

Развитието на геоложки изглед на Земята също се появява по време на класическата античност. През 4 век пр. н. е. Аристотел наблюдава състава на земята и теоретизира, че Земята се променя с бавна скорост и че тези промени не могат да бъдат наблюдавани по време на живота на човек. Това беше първата концепция, основана на доказателства, за геоложкото време и скоростта, с която се случват физически промени на Земята.

НАСА създаде тези две изображения, за да покаже глобални композити с висока разделителна способност от данни от спектрорадиометър с умерена разделителна способност (MODIS). Данните за земната повърхност бяха получени от юни до септември 2001 г. Облаците бяха получени в два отделни дни - 29 юли 2001 г. за северното полукълбо и 16 ноември 2001 г. за южното полукълбо. Изображенията бяха изобразени в Electric Image и съставени в Adobe Photoshop в края на януари 2002 г.

„Синият мрамор“. Тези изображения на планетата Земя, създадени с помощта на данни, придобити от НАСА между юни до септември 2001 г. Кредит: НАСА

През 1-ви век н.е. Плиний Стари прави обширна дискусия за минералите и металите. В допълнение към правилното идентифициране на произхода на кехлибара като вкаменена смола, въз основа на наблюденията на насекоми, уловени в някои парчета, той също така положи основата на кристалографията, като разпозна навика на диамантите да се образуват в октаедри.

В началото на 11-ти век персийският астроном и учен Абу ал-Райхан ал-Бируни провежда първото записано изследване върху геологията на Индия. В своя енциклопедичен труд за Индия, озаглавен „Тарикх ал-Хинд“ (История на Индия), той предполага, че индийският субконтинент някога е бил море.

Персийският полимат Ибн Сина (Авицена, 981-1037 г. н. е.), също има значителен принос с работата си „Китаб ал-Шифа” (Книгата за лечение, изцеление или лечение от невежество). В това той посочи връзка между планините и образуването на облаци, теоретизира за произхода на водата и земетресенията, образуването на минерали и разнообразието на земния терен.

Китайският натуралист и ерудит Шен Куо (1031-1095) е един от първите натуралисти, формулирали теория на геоморфологията. Въз основа на наблюденията си за наличието на морски вкаменелости в планини, далеч от морето, и вкаменен бамбук в сухи райони и под земята, той теоретизира, че земята е образувана от ерозия и отлагане на тиня и е работила в много дълъг период от време.

През 16-ти век нашето разбиране за планетата Земя и нейното място във Вселената напредна значително благодарение на две основни развития. Първият беше Николай Коперник „модел на а хелиоцентрична вселена , в който Земята и всички останали планети се въртят около Слънцето. Второто беше изобретяването на телескопа, което позволи на астрономите като Галилей да наблюдава Луната, Слънцето и другите слънчеви планети.

Хелиоцентричен модел

Илюстрацията на Андреас Целариус на системата на Коперник, от Harmonia Macrocosmica (1708). Кредит: Public Domain

До 17-ти век терминът геология започва да влиза в употреба сред учените. Има две теории за това кой е измислил термина, като едната твърди, че Улисе Алдрованди (1522 – 1605) – италиански натуралист – е направил първата записана употреба на думата. Вторият кредит е Микел Педерсон Ешолт (1600 – 1699), норвежки свещеник и учен, който използва определението в своята книга от 1657 г., работа върху географията на Норвегия („норвежки геоложки').

Също така през 17-ти век изкопаемите доказателства започват да предизвикват широко разпространен дебат за истинската възраст на Земята. През това време теолозите и учените са били в противоречие относно възрастта на света, като първите настояват, че е на 6000 години (въз основа на Библията), докато вторите вярват, че е много по-стар. Въпреки това дебатът скоро щеше да бъде решен в полза на последния.

Джеймс Хътън, на когото често се гледа като на първия модерен геолог, се приписва за прекратяването на дебата чрез публикациите на статия, озаглавена Теория на Земята на Кралското общество на Единбург през 1785 г. В този документ той обяснява теорията си, че Земята трябва да е много по-стара, отколкото се смяташе досега, за да има достатъчно време за ерозия на планините и за образуването на нови скали на дъното на морето. , които от своя страна са издигнати, за да се превърнат в суша.

През 18-ти век мненията бяха разделени между онези, които вярваха, че скалите се отлагат от океаните по време на наводнения, и тези, които вярваха, че са се образували чрез топлина и огън. В двутомно изследване на неговия доклад публикуван през 1795 г., Хътън излага идеята, че някои скали се образуват от вулканична топлина, докато други се образуват от утаяване. Тези процеси, твърди той, продължават и работят за много дълги, много постепенни периоди от време.

През 19-ти век се правят първите геоложки карти на САЩ и Великобритания. И през 1830 г. сър Чарлз Лайел, който е повлиян от теориите на Чарлз Дарвин относно еволюцията на видовете, публикува известната си книга Принципи на геологията . В него той заявява, че геоложките процеси са се случвали през цялата история на Земята и се случват и днес – доктрина, известна като „униформитаризъм“.

До 20-ти век навлизането на радиометричното датиране позволява възрастта на Земята да бъде оценена на два милиарда години. Преди това геолозите бяха разделени относно точната възраст на Земята, като някои вярваха, че е в стотици милиони години, докато други вярваха, че е в милиарди. Това ново осъзнаване на геоложките времеви мащаби не само разби митовете за креационизма, но и разшири погледа ни за космическите времеви мащаби.

Два от най-значимите постижения в геологията на 20-ти век са развитието на теорията за тектониката на плочите (1960-те) и усъвършенстването на оценките за възрастта на планетата - и двете от които революционизират науките за Земята. Днес е известно, че Земята е на приблизително 4,5 милиарда години и че нейната еволюция е била обект на много катастрофални промени през еоните.

Бъдещето на Земята:

Дългосрочното бъдеще на Земята е тясно свързано с това на Слънцето и оценките за това колко дълго ще може да поддържа живот варират от 500 милиона до 2,3 милиарда години. В резултат на постоянното натрупване на хелий в ядрото на Слънцето, общата осветеност на Слънцето бавно ще се увеличава. През следващите 1,1 милиарда години неговата яркост ще нарасне с 10%, последвано от 40% увеличение след 3,5 милиарда години.

Това ще доведе до сериозна промяна в обитаемата зона на Земята, тъй като повишената радиация ще има ужасен ефект върху живота и ще доведе до загуба на океаните. След 500-900 милиона години повишените температури на повърхността ще ускорят цикъла на неорганичния CO², намалявайки го до смъртоносно ниски нива за растенията.

Това ще доведе до липса на растителност, последвано от загуба на кислород в атмосферата, което ще предизвика цикъл на изчезване в продължение на няколко милиона години. В рамките на 1 милиард години цялата вода ще изчезне и средната повърхностна температура ще достигне 70 °C (158 °F).

Очаква се Земята да бъде ефективно обитаема за още около 500 милиона години от тази точка, въпреки че това може да се разшири до 2,3 Ga, ако азотът бъде отстранен от атмосферата. След 5 милиарда години Слънцето ще се превърне в червен гигант, разширявайки се до 250 пъти до радиус от около 1 AU (150 милиона км).

При този сценарий Земята ще се премести в орбита от 1,7 AU (250 милиона км) от Слънцето, ще избегне обвивка, но също така ще бъде напълно необитаема. Други симулации обаче предполагат, че с времето орбитата на Земята ще се разпадне, ще падне в Слънцето и ще се изпари.

Земята, изгорена от Слънцето на червения гигант

Впечатлението на художника за бъдеща Земя, изгорена от червения гигант Слънце. Кредит: Wikipedia Commons

Като се има предвид огромните времеви мащаби, свързани с формирането, еволюцията и евентуалното унищожение на Земята, човечеството е малко повече от съвсем скорошно развитие – пословична „флашка в тигана“, ако щете. Независимо от това, като се има предвид, че там е произлязъл целият земен живот, какъвто го познаваме, заедно с факта, че това е единствената обитаема планета, известна за нас, Земята вероятно ще остане наш духовен и физически дом за много еони напред.

Може само да се надяваме, че докато стане необитаем, ние отдавна ще сме изчезнали или ще сме еволюирали до степен, че вече няма да се тревожим, че ще умрем заедно с нея. А междувременно можем само да се надяваме, че присъствието ни тук на Земята няма да я съсипе.

Имаме много интересни статии за Земята тук във Universe Today. По-долу е даден списък, който обхваща много различни аспекти на нашата планета и това, за което научихме. Надяваме се да намерите това, което търсите: