Internet educațional - o resursă despre fizica solar-terestră. Pământul este sferic

Mișcarea Pământului

Ca și alte planete, Pământul se mișcă în jurul Soarelui pe o orbită eliptică, a cărei semiaxă (adică distanța medie dintre centrele Pământului și Soare) este adoptată în astronomie ca unitate de lungime (AU). ) pentru măsurarea distanțelor dintre corpurile cerești din cadrul sistemului solar. Distanța de la Pământ la Soare în diferite puncte ale orbitei nu este aceeași, la periheliu (3 ianuarie) este de aproximativ 2,5 milioane km. mai puțin, iar la afelie (3 iulie) - cu aceeași sumă mai mult decât distanța medie, care este de 149,6 milioane km. În procesul mișcării planetei noastre pe orbită în jurul Soarelui, planul ecuatorului Pământului (înclinat față de planul orbitei la un unghi de 23 sau 27") se mișcă paralel cu el însuși în așa fel încât în ​​unele părți al orbitei globul este înclinat spre Soare cu el emisfera nordică, iar în altele - sudic.

Originea Pământului

Conform conceptelor cosmogonice moderne, Pământul a fost format în urmă cu 4,5 miliarde de ani prin condensarea gravitațională din gaz și praf împrăștiate în spațiul aproape solar, care conținea toate elementele chimice cunoscute în natură.

Suprafata terenului

Cea mai mare parte a suprafeței Pământului este ocupată de Oceanul Mondial (361 milioane km 2, sau 71%), pământul are 149 milioane km 2 (29%). Adâncimea medie a Oceanului Mondial este de 3.900 m. Existența rocilor sedimentare, a căror vârstă (conform analizei radioizotopilor) depășește 3,7 miliarde de ani, este dovada existenței unor rezervoare vaste pe Pământ deja în acea eră îndepărtată. Pe continentele moderne, câmpiile sunt cele mai comune, mai ales joase, iar munții - în special cei înalți - ocupă o parte nesemnificativă a suprafeței planetei, precum și depresiunile de adâncime de pe fundul oceanelor.

Forma globul

Forma Pământului, despre care se știe că este aproape de sferică, se dovedește a fi foarte complexă cu măsurători mai detaliate, chiar dacă îl descriem ca pe o suprafață plană a oceanului (nedistorsionată de maree, vânturi și curenți) și continuarea condiţionată a acestei suprafeţe sub continente. Neregulile sunt menținute prin distribuția neuniformă a masei în intestinele Pământului. O astfel de suprafață se numește geoid. Geoidul (cu o precizie de ordinul sutelor de metri) coincide cu elipsoidul de revoluție, a cărui rază ecuatorială este de 6.378 km, iar raza polară este de 21,38 km. mai puțin decât ecuatorial. Diferența dintre aceste raze a apărut din cauza forței centrifuge create de rotația zilnică a Pământului. Rafinarea formei Pământului, precum și construcția de precise harti geografice, se desfășoară în prezent cu ajutorul sateliților artificiali de pământ. Rotația zilnică a globului are loc cu o viteză unghiulară aproape constantă, cu o perioadă de 23 de ore 56 de minute și 4,1 secunde, adică într-o zi sideală, al cărei număr într-un an este cu exact o zi mai mult decât solar. Axă rotatie zilnica Pământul este îndreptat de capătul său nordic aproximativ către steaua alfa Ursa Mică, care de aceea se numește Steaua Polară.

Câmpul magnetic al Pământului

Una dintre caracteristicile Pământului ca planetă este câmpul său magnetic, datorită căruia putem folosi busola. Polul magnetic al Pământului, spre care este atras capătul nord al acului busolei, nu coincide cu Polul Nord geografic, ci este situat într-un punct cu coordonatele aproximativ 76 o latitudine N.. 101o V Stâlp magnetic situat la emisfera sudica Pământ, are coordonatele 66 o S.L. si 140 o est. (în Antarctica). Sub influența fluxului de plasmă (vânt solar) emanat de Soare, câmpul magnetic al Pământului este distorsionat și capătă o „coadă” în direcția de la Soare, care se extinde pe sute de mii de kilometri.

Atmosfera Pământului

Planeta noastră este înconjurată de o atmosferă vastă. Principalele gaze care alcătuiesc straturile inferioare ale atmosferei Pământului sunt azotul (~78%), oxigenul (~21%) și argonul (~1%). Există foarte puține alte gaze în atmosfera Pământului, de exemplu, dioxid de carbon aproximativ 0,03%. Presiunea atmosferică la nivelul suprafeței oceanului este de ~0,1 MPa în condiții normale. Se crede că atmosfera pământului s-a schimbat mult în procesul de evoluție: a fost îmbogățită cu oxigen și a dobândit compoziție modernă ca rezultat al interacțiunii chimice pe termen lung cu rocile și cu participarea biosferei, adică a plantelor și a organismelor vii. Dovada că astfel de schimbări au avut loc într-adevăr este oferită, de exemplu, de depozitele de cărbune tare și straturile groase de depozite de carbonat în rocile sedimentare. Conțin o cantitate imensă de carbon, care făcea parte din atmosfera pământului sub formă de dioxid de carbon și monoxid de carbon. Oamenii de știință cred că atmosfera antică a provenit din produșii gazoși ai erupțiilor vulcanice; compoziţia sa este judecată prin analiza chimică a probelor de gaz „împodobite” în cavităţile rocilor antice. Probele studiate, care au o vechime de peste 3,5 miliarde de ani, conțin aproximativ 60% dioxid de carbon, iar restul de 40% sunt compuși ai sulfului (hidrogen sulfurat și dioxid de sulf), amoniac, precum și acid clorhidric și fluor. S-au găsit azot și gaze inerte în cantități mici.

Cum s-a format oxigenul în atmosfera Pământului?

Tot oxigenul a fost legat chimic. Dovezile că nu a existat oxigen liber în atmosfera pământului în primele 4 miliarde de ani de existență este extrem de ușor de oxidat, dar nu și substanțe oxidate, precum sulfura de sodiu, găsite în straturile geologice ale epocii corespunzătoare. Oxigenul, care a fost eliberat într-o cantitate nesemnificativă din vaporii de apă sub acțiunea radiației solare, a fost cheltuit complet pentru oxidarea gazelor combustibile conținute în atmosferă: amoniac, hidrogen sulfurat și, probabil, metan și monoxid de carbon. Ca urmare a oxidării amoniacului, a fost eliberat azot, care s-a acumulat treptat în atmosferă. Acum 600 de milioane de ani, cantitatea de oxigen liber din atmosfera pământului a atins 1% din conținutul actual. În acel moment, exista deja un număr semnificativ de organisme vii unicelulare primitive diferite. Cu aproximativ 400 de milioane de ani în urmă, conținutul de oxigen liber din atmosfera pământului a început să crească rapid datorită distribuției largi a desișurilor de plante mari caracteristice acestei epoci.

Temperatura Pământului era ridicată anterior?

Anterior, se presupunea că Pământul a fost mai întâi topit și apoi răcit. Dar acest punct de vedere nu este susținut de descoperirile științifice moderne. Un procent mare din anumite substanțe volatile de pe Pământ indică faptul că temperatura particulelor din care s-a format planeta noastră nu ar putea fi foarte ridicată. Compoziţia chimică medie a Pământului primordial îi corespundea probabil compoziție chimică tipuri de meteoriți cunoscute astăzi. Ca urmare a dezintegrarii naturale a elementelor radioactive și a altor procese din intestinele Pământului, energia termică a fost eliberată și acumulată pentru o lungă perioadă de timp. Acest lucru a dus la încălzirea puternică și topirea parțială a substanței în adâncime și la formarea și creșterea treptată a miezului central al elementelor cele mai grele și a crustei exterioare a substanțelor mai puțin dense.

Cum se studiază structura internă a Pământului

DESPRE structura interna Pământul este judecat în primul rând după caracteristicile trecerii prin diferitele straturi ale Pământului a vibrațiilor mecanice care apar în timpul cutremurelor sau exploziilor. Informații prețioase sunt oferite și de schimbările în mărimea fluxului de căldură care iese din intestine, rezultate din determinarea masei totale, a momentului de inerție și a compresiei polare a planetei noastre.

Masa Pământului

Masa Pământului se găsește din măsurători experimentale ale constantei fizice a gravitației și ale accelerației gravitației (la ecuator, accelerația gravitației este de 978,05 gal; 1 gal = 1 cm/s 2). Pentru masa Pământului s-a obținut o valoare de 5,976 * 10 24 kg, care corespunde densității medii a substanței 5517 kg / m 3. S-a stabilit că densitatea medie a mineralelor de pe suprafața Pământului este de aproximativ jumătate din densitatea medie a Pământului. De aici rezultă că densitatea materiei în părțile centrale ale planetei este mai mare pentru întregul Pământ. Obținut din observații, momentul de inerție al Pământului, care depinde puternic de distribuția densității materiei de-a lungul razei Pământului, indică și o creștere semnificativă a densității de la suprafață spre centru.

Flux de căldură din intestinele Pământului

Fluxul de căldură din intestine, diferit în diferite părți ale suprafeței Pământului, este în medie apropiat de 1,6 * 10 -6 cal * cm -2 sec -1, ceea ce corespunde unei producții totale de energie de 1028 erg pe an. Deoarece căldura poate fi transferată doar de la o materie mai încălzită la o materie mai puțin încălzită, temperatura materiei din interiorul Pământului trebuie să fie mai mare decât cea de pe suprafața sa. Într-adevăr, conform măsurătorilor efectuate în mine și foraje, temperatura crește cu aproximativ 20 o pentru fiecare kilometru de adâncime.

Scoarța terestră, litosferă, astenosferă, miez

Învelișul dur al Pământului se numește litosferă. Poate fi comparat cu o „cochilie” care acoperă întreaga suprafață a Pământului. Dar această „cochilie” părea să fie crăpată în bucăți și constă din mai multe plăci litosferice mari, mișcându-se încet una față de alta. Marea majoritate a surselor de cutremur sunt concentrate de-a lungul limitelor lor. Stratul superior al litosferei este scoarța terestră, ale cărei minerale constau în principal din oxizi de siliciu și aluminiu, oxizi de fier și metale alcaline. Scoarța terestră are o grosime neuniformă: 35-65 km. pe continente şi 6-8 km. sub oceane.

Strat superior Scoarta terestra este format din roci sedimentare, cea inferioară - din bazalt. Între ele se află un strat de granite, caracteristic doar crustei continentale. Sub crustă se află așa-numita manta, care are o compoziție chimică diferită și o densitate mai mare. Limita dintre crustă și manta se numește suprafața Mohorovichic. În ea, viteza de propagare a undelor seismice crește brusc. La o adâncime de 120-250 km. sub continente şi 60-400 km. Sub oceane se află un strat de manta numit astenosferă. Aici substanța se află într-o stare aproape de topire, vâscozitatea sa este mult redusă.

Tot plăci litosferice parcă ar pluti în astenosferă semi-lichidă, ca sloturile de gheață în apă. Secțiunile mai groase ale scoarței terestre, precum și zonele formate din roci mai puțin dense, se ridică în raport cu alte secțiuni ale scoarței. În același timp, o încărcare suplimentară pe o secțiune a crustei, de exemplu, datorită acumulării unui strat gros de gheață continentală, așa cum se întâmplă în Antarctica, duce la o subsidență treptată a secțiunii.

Sub astenosferă, începând de la o adâncime de aproximativ 410 km, „ambalarea” atomilor în cristale minerale se compactează sub influența presiunii înalte. O tranziție bruscă a fost detectată prin metode de cercetare seismică la o adâncime de aproximativ 2.920 km. Deasupra acestui semn, densitatea substanței este de 5.560 kg / m 3, iar sub aceasta - 10.080 kg / m 3. Aici începe nucleul pământului sau, mai precis, nucleul exterior, deoarece în centrul său există altul - nucleul interior, a cărui rază este de 1.250 km.

Miezul exterior este evident în stare lichidă, deoarece undele transversale, care nu se pot propaga într-un lichid, nu trec prin el. Existența unui miez exterior lichid este asociată cu originea câmpului magnetic al Pământului. Miezul interior pare a fi solid. La limita inferioară a mantalei, presiunea atinge 130 GPa, temperatura acolo nu este mai mare de 5.000 K. În centrul Pământului, temperatura poate crește până la 10.000 K.