Планета Земля

Страница 2

Сам земной шар не занимает неизменного положения относи­тельно своей оси вращения. Поэтому полюсы Земли описывают на ее поверхности сложные линии, впрочем, в течение десятилетий не выходившие за пределы квадрата со стороной О" ,7, что соответст­вует 25 м. Полюс принимает участие в двух основных движениях: одно совершается по кругу радиусом 4,5 m в течение 433d (оно связано с периодом так называемых собственных колебаний земногошара), другое совершается по вытянутому эллипсу с большой полуосью 5 л» и периодом в один год (оно связано с сезонными явлениями на Земле.) Из 60-летних наблюдений Международной Службы широты замечены периодические (период около 42 лет) изменения амплитуды колебаний полюса. Начиная с 1950 г., неожиданно для специалистов, кривая, описываемая северным полюсом Земли, превысила пределы. О причинах нарушения установившегося равновесия можно строить различные догадки, вплоть до предположений о возможном влиянии испытаний атомного и водородного оружия.

Вследствие вращения Земли каждая точка экватора имеет линейную скорость 465 м/сек. Развивающаяся в силу этого центробежная сила уменьшает силу тяжести на земной поверхности. На экваторе цен­тробежная сила составляет 1/289 часть силы тяжести. Реально это отношение достигает 1/190, что объясняется сплюснутостью Земли.

Наши представления о внутреннем строении и физическом состоянии недр земного шара основаны на разнообразных данных, среди которых существенное значение имеют данные сейсмологии. Изучение распространения в земном шаре упругих волн, возникающих при землетрясениях, позволило открыть слоистое строение земных недр.

Земной шар имеет раскаленное ядро, однако тепло,которое каждый сантиметр поверхности Земли получает от ее недр, в 5000 раз меньше тепла, получаемого от Солнца. При углублении на каждые 33 м внутрь земной коры температура повышается в среднем на один градус. Можно предполагать, что это повышение температуры происходит лишь в сравнительно тонком слое земной коры (не глубже 100 км), в котором находятся радиоактивные вещества. Распад атомов радиоактивных элементов и превращение их в атомы других элементов сопровождаются выделением тепла. Ядро же Земли имеет температуру 2000—4000°. Однако при такой температуре упругость внутренних частей ядра, нахо дящихся под давлением (до 3.5 млн. атмосфер) вышележащих слоев, в 2.5 раза больше упругости стали. При этих условиях вещество в ядре Земли находится в особом «металлическом» со­стоянии. Плотность в центре Земли около 11 г/см3. Средняя плотность Земли (5,52) приблизительно вдвое больше плотности поверхностных ее слоев (2,7).

Толщина земной коры (в которую входят осадочные породы, гранит, базальт) вплоть до основания базальтов в разных райо­нах земного шара составляет от 30 до 60 км. Под корой, до глубины 2900 км, расположена мантия, или оболочка. Глубже на­ходится ядро. Вопрос о существовании многих границ раздела слоев разной плотности в толще Земли в настоящее время под­вергается пересмотру. Вероятно, что помимо границы, залегаю­щей на глубине 2900 км, имеется еще лишь одна граница, на глубине 5000 км, где происходит новое резкое изменение плотности .

Химический состав всей Земли в целом и средний состав атмосферы, гидросферы и каменной оболочки — литосферы — дан в табл. I.

Таблица I Химический состав Земли

Земля в целом
  

Атмосфера, гидросфера

I литосфера

элемент

% по весу

Алемепт

% по весу

Железо Ре

39,76

Кислород 0 .

49,42

Кислород 0

27,71

Кремний 8} .

25,75

Кремний 31

14,53

Алюминий А1 .

7,51

Магний М^

8,69

Железо Ре

4,70

Никель .М

3,46

Кальций Са .

3,39

Кальций Са

2,32

Натрий Nа

2,64

Алюминий А1 .

1,79

Калий К .

2,40

Сера 8 .

0,64

Магний М§

1,94

Натрий Nа

0,38

Водород Н

0,88

Хром Сг

0,20

Титан Т1 .

0,58

Калий К .

0,14

Хлор С1 .

0,188

Фосфор Р .

0,11

Фосфор Р

0,120

Марганец Мп .

0,07

Марганец Мп .

0,09

Углерод С .

0,04

Углерод С

0,087

Титан Т1 .

0,02

Сера 8

0,06

Остальные элементы . .

0,14

Остальные элементы .

0,26

Согласно последним данным геологии возраст земной коры не меньше 3 миллиардов лет. Возраст Земли как планеты, несомненно, больше.

Земной шар представляет собой магнит, причем магнитная ось Земли наклонена на угол 11°,5 к оси вращения. Она проходит на расстоянии около 1200 км от центра Земли; магнитный полюс, находящийся в северном полушарии Земли, имеет координаты 74° N и 101° W; другой полюс-69° S и 143° E.

Напряженность магнитного поля зависит от места на поверх­ности Земли и от времени, однако при отсутствии возмущений редко превышает 0,6 эрстед.

Земная атмосфера. Воздушный океан, окружающий Землю, - ее атмосфера, - является ареной, на которой разыгрываются разнообразные метеорологические явления. Для астрономов атмосфера является скорее помехой в наблюдательных работах, хотя некоторые явления, относящиеся к астрономии, протекают в атмосфере (например, вспышки метеоров). Воздух рассеивает солнечные лучи, причем это рассеяние возрастает с уменьшением длины волны. Для видимого спектра большее рассеяние сине-зеленых лучей обусловливает голубой цвет неба и не дает возможности наблюдать звезды днем. В силу этого же Солнце и Луна блиэ горизонта (перед закатом и после восхода) бывают красного или оранжевого цвета. Излучение с длиной волны короче 290 тц полностью поглощается слоями озона, находящимися на высотах 35—60 км. Общая толщина слоя озона, приведенного к нормальным условиям (т. е. давлению 760 мм ртутного столба и темпера туре 0°), составляет всего 3 мм. Он предохраняет живую природу от губительного действия далеких ультрафиолетовых и других коротковолновых излучений.