22 апреля в мире отмечается День Земли — экологическая инициатива, призванная обратить внимание людей на уязвимость экосистемы Земли. Особенно сильно эта хрупкость ощущается при осознании, что Земля — единственная известная планета с атмосферой, содержащей свободный кислород, океанами воды на поверхности и, конечно же, высокоразвитой жизнью. Realist собрал несколько фактов, которые помогут глубже осмыслить ценность нашей планеты.
Земля является пятой по величине планетой Солнечной системы. Она меньше, чем газовые гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, но больше, чем три другие каменистые планеты — Меркурий, Марс и Венера. Диаметр Земли составляет около 13 000 км, и она имеет форму сплюснутого сфероида, потому что гравитация стягивает вещество в шар. Вращение нашей планеты приводит к тому, что она сдавливается на своих полюсах и расширяется на экваторе.
Вода покрывает примерно 71% поверхности Земли, и большая часть ее находится в океанах. Примерно 20% атмосферы Земли состоит из кислорода, вырабатываемого растениями.
Орбита Земли
Пока Земля вращается вокруг Солнца, она одновременно вращается по воображаемой линии, называемой осью, проходящей от Северного полюса к Южному полюсу. Земле требуется 23,934 часа, чтобы совершить вращение вокруг своей оси, и 365,26 дней, чтобы завершить вращение вокруг Солнца.
Орбита Земли — это не идеальный круг, а эллипс, похожий на орбиты всех других планет. Наша планета находится немного ближе к Солнцу в начале января и немного дальше в июле, хотя это изменение имеет гораздо меньший эффект, чем нагрев и охлаждение, вызванные наклоном оси Земли.
Земля лежит в так называемой «зоне Златовласки» вокруг Солнца, где температура идеально подходит для существования жидкой воды на поверхности планеты.
Формирование и эволюция Земли
Ученые считают, что Земля была сформирована примерно в то же время, что и Солнце и другие планеты, — примерно 4,6 миллиарда лет назад. Тогда Солнечная система образовалась из гравитационного коллапса гигантского молекулярного облака. После взрыва большая часть материала была притянута к центру, чтобы сформировать нашу звезду. Другие частицы вокруг него сформировали вращающийся протопланетный диск. Внутри него они сталкивались и слипались, образуя все более крупные тела, включая Землю.
Земля изначально была безводным камнем. Радиоактивные материалы в породе и повышение давления в глубине Земли генерировали достаточно тепла, чтобы растопить внутреннюю часть планеты, в результате чего некоторые химические вещества поднялись на поверхность и образовали воду, а другие стали газами атмосферы. Последние данные свидетельствуют о том, что земная кора и океаны могли образоваться в течение примерно 200 миллионов лет после формирования планеты.
Внутренняя структура
Ядро Земли имеет ширину около 7100 км — чуть больше половины диаметра Земли. Внешние 2250 км ядра являются жидкими, в то время как внутреннее ядро — твердое. Оно примерно на 80% больше Луны и имеет диаметр около 2600 км. Ядро отвечает за магнитное поле планеты, которое помогает отразить вредные заряженные частицы, исходящие от Солнца.
Над ядром находится мантия Земли, и толщина ее составляет около 2900 км. Мантия не совсем жесткая, и земная кора плавает на ней так же, как кусок дерева плавает на воде. Медленное движение породы в мантии перемещает континенты, вызывая землетрясения, извержения вулканов и образование горных хребтов.
Над мантией у Земли есть два вида коры. Суша континентов состоит в основном из гранита и других легких силикатных минералов, а дно океана — из темной и плотной вулканической породы, называемой базальтом. Континентальная кора в среднем имеет толщину около 40 км, хотя в некоторых районах она может быть тоньше или толще. Океаническая кора обычно имеет толщину всего около 8 км. Вода заполняет низкие участки базальтовой коры, образуя океаны мира.
Земля становится теплее к своему ядру. В нижней части континентальной коры температура достигает примерно 1000 градусов по Цельсию. Геологи считают, что температура внешнего ядра Земли составляет около 3700−3300 градусов Цельсия, а внутреннее ядро может достигать 7000 градусов — горячее, чем поверхность Солнца.
Магнитное поле
Магнитное поле Земли создается токами, текущими во внешнем ядре Земли. Оно всегда находятся в движении, а Северный магнитный полюс ускоряет свое движение на север до 40 км ежегодно с момента начала отслеживания в 1830-х годах. Вероятно, он покинет Северную Америку и достигнет Сибири в течение нескольких десятилетий.
Магнитное поле Земли меняется. По данным НАСА, во всем мире магнитное поле ослабло на 10% с XIX века. Это делает планету более уязвимой для солнечных бурь и радиации, которые могут значительно повредить спутники, а также коммуникационную и электрическую инфраструктуру.
Атмосфера Земли
В атмосфере Земли примерно 78% азота и 21% кислорода, а также следовые количества воды, аргона, углекислого газа и других газов. Нигде в Солнечной системе нет атмосферы, наполненной свободным кислородом, который жизненно важен для существования жизни.
Самый нижний слой атмосферы известен как тропосфера. Он постоянно находится в движении и формирует земную погоду. Солнечный свет нагревает поверхность планеты, заставляя теплый воздух подниматься в тропосферу. Этот воздух расширяется и охлаждается с уменьшением давления воздуха. Поскольку этот холодный воздух плотнее, чем его окружение, он затем опускается и снова нагревается Землей.
Над тропосферой, примерно в 48 км над поверхностью Земли, находится стратосфера. Неподвижный воздух стратосферы содержит озоновый слой. Озон предотвращает попадание большей части вредного ультрафиолетового излучения Солнца на поверхность Земли, защищая жизнь от повреждения и мутаций.
Водяной пар, углекислый газ и другие газы в атмосфере удерживают тепло от солнца, согревая Землю. Без этого так называемого «парникового эффекта» Земля, вероятно, была бы слишком холодной для жизни, хотя безудержный парниковый эффект приводит к невозможным условиям, которые сейчас наблюдаются на Венере.
Жизнь на Земле
Земля — единственная планета в известной Вселенной, несущая жизнь. Наша планета может похвастаться несколькими миллионами видов жизни, живущими в самых разных условиях обитания, начиная от дна океана и заканчивая атмосферой.
Ученым еще предстоит определить, как жизнь появилась на Земле. Одна из гипотез предполагает, что жизнь сначала возникла на соседней планете Марс, когда-то обитаемой, а затем отправилась на Землю на метеоритах, сброшенных с Красной планеты ударами других космических тел. Но именно Земля оказалась лучшей из двух планет для поддержания жизни.
«Если бы наши гипотетические марсианские предки остались на Марсе, возможно, у нас не было бы истории, которую можно рассказать», — сказал биохимик Стивен Беннер из Научно-технического института Вестхаймера (США) изданию Space.com.
Растения весят больше, чем любое другое биологическое царство на планете. На них приходится 80% всего углерода, хранящегося в живых существах.
Новый всеобъемлющий обзор биомассы Земли показал, что типы животных с наибольшим количеством видов (например, членистоногие) не обязательно являются самыми тяжелыми.
Измеренная с точки зрения содержания углерода, вся жизнь на Земле весит около 550 гигатонн. Из них 450 гигатонн составляют растения, 70 гигатонн — бактерии и 12 гигатонн — грибы. На животных пригодится всего 2 гигатонны карбона, половина из которых — членистоногие, включая насекомых, пауков и ракообразных. И хотя люди несут в себе лишь 0,06 гигатонн карбона (наравне с крилем и термитами), наше влияние на биомассу с начала цивилизации было огромным. Люди, а также коровы, свиньи и другой скот перевешивают диких млекопитающих более чем в 20 раз. Точно так же домашняя птица превосходит всех остальных птиц. Люди также оказали влияние на растительную биомассу, которая за последние 10 тыс. лет сократилась на 50%.
Жизнь исчезает, появляется и развивается прямо перед нами. Всемирный фонд дикой природы сообщил, что популяция позвоночных с 1970 года сократилась на 60%, включая птиц, млекопитающих, рыб, рептилий и земноводных. Тем не менее, даже когда виды исчезают, мы иногда обнаруживаем новые. Например, ученые обнаружили на Мадагаскаре пять новых видов лягушек. Это напоминает о том, что мы все еще не до конца осознаем все нюансы жизни на Земле, даже если невольно ее разрушаем.