5 фактов о планете Земля. Краткий справочник
Земля, Terra, Earth, Erde, все народы по-разному называют один и тот же мир, в котором все мы живем. Посетив все известные миры солнечной системы, мы искренне начали понимать, насколько уникален наш собственный мир. В данном обзоре я познакомлю вас с малоизвестными фактами об уникальных физических и климатических особенностях нашего каменного гиганта определившими само наше существование.
Все мы знаем главные особенности нашей планеты, которые пока не удалось наблюдать на других планетах –, а именно океаны жидкой воды на поверхности и конечно существование жизни. Однако многим будет интересно узнать и об остальных уникальных особенностях нашей планеты, благодаря которым стало возможным существование и эволюция жизни на ней.
Железокаменный гигант
Планета Земля не только самая крупная из каменистых планет солнечной системы, но и самая массивная (в солнечной системе крупнее, не всегда означает массивнее). Масса Земли оценивается в 5,97×10^24 кг, тогда как масса ее «сестры» Венеры меньше на 1,1×10^24 кг. Что бы увеличить массу Венеры до массы Земли, нам бы не хватило даже всего материала Меркурия, Марса и Луны вместе взятыми (5,8610^24 кг в сумме). И только добавив к этому планетарному «салату» Ганимед, крупнейший и самый массивный спутник планеты в солнечной системе (Юпитера), мы смогли бы «перевесить» каменного гиганта. И то лишь на ½ %.
Крупнейшие «каменные» планеты и спутники солнечной системы
Подобная разница в массе достигается и еще тем фактом, что Земля так же и самая плотная планета солнечной системы (5,51 г/см3). Ускорение свободного падения (g) на ее экваторе аналогично таковому на уровне мнимой поверхности большинства планет гигантов (за исключением Юпитера, где g больше в 2,5 раза).
Кстати о принципе «крупнее не значит массивнее»: Ганимед вдвое массивнее Луны, а его диаметр на 8% больше чем у планеты Меркурий (5300 км против 4900 км), однако он уступает последнему по массе более чем в два раза!
Природный ядерный реактор
Практически все любители физики и смежных наук (таких как астрофизика), хорошо знакомы с источниками энергии у звезд типа солнца, где происходит термоядерная реакция слияния ядер водорода и гелия. Активные процессы «производства» и передачи энергии происходят и внутри крупных планет, но за счет диаметрально противоположных процессов.
Во время формирования нашей планеты наиболее тяжелые и плотные элементы, такие как железо, никель и радиоактивные изотопы опускались в центр планеты, наиболее легкие оставались ближе к поверхности. Таким образом, происходила диверсификация внутренних слоев планеты. Поэтому крупные небесные тела отличаются относительной скудностью тяжелых элементов у своей поверхности (одна из главных причин интереса землян к Марсу). В результате в центре планеты образовалось железно-никелевое ядро раскаленное распадом радиоактивных элементов до 5700°C.
Недра Земли: 1–2 Внутреннее и внешнее ядро (суммарная масса 28,5 масс Луны); 3 мантия (52 массы Луны). Литосфера Земли (4) вместе с гидросферой и атмосферой составляют не более 1/3000 массы планеты
Все это тепло отдается через жидкую внешнюю оболочку и переходит в мантию. Собственно движение расплавленного металла во внешнем ядре и генерирует магнитное поле Земли. Через конвекционные процессы в мантии энергия достигает коры Земли — известный нам дрейф континентов результат постоянных движений литосферных плит, образующих земную кору.
Т.е. Земля не просто гигантская глыба, проявляющая активность только у поверхности, а колоссальный ядерный реактор, с активными системами отдачи тепла и мощными генераторами магнитного поля.
Магнитный щит
Выше упомянутое магнитное поле Земли так же не типично для планет земной группы. Точнее магнитное поле аналогичной природы нашли и у Меркурия, однако магнитосфера Земли по своим характеристикам больше напоминает магнитосферы планет гигантов. По своей напряженности на экваторе, оно уступает только Юпитеру (в 10 раз), превосходит Сатурн с Ураном и сравнимо с напряженностью магнитного поля Нептуна (0,3 Гс на экваторе). Однако по размерам магнитосферы и дипольному магнитному моменту оно значительно уступает им всем.
Схема магнитного поля Земли. Ионосфера появляется при ионизации молекул верхних слоев атмосферы солнечным излучением. Она имеется практически у всех планет с относительно плотными атмосферами и может отклонять часть заряженных частиц прилетающих с поверхности Солнца
Напряженность магнитного поля (Гаусс) выражает силу, с которой данное поле действует на заряженные частицы.
В отличие от магнитосфер планет гигантов, магнитные полюса Земли не соответствуют географическим, северный магнитный полюс нашей планеты расположен в южном полушарии, а южный, соответственно в северном полушарии. Причины такого географического расположения магнитных полюсов заключаются в их постоянных инверсиях в геологических масштабах времени (связанное с хаотическими процессами в жидком внешнем ядре планеты). Магнитные полюса, путешествуя по поверхности Земли, по переменно приближаются к географическим полюсам планеты. Весь процесс занимает от 1000 до 10 000 лет, в течение которых «полярные» сияния в определенные периоды можно наблюдать на любых широтах планеты, вплоть до экватора. Во время таких инверсий магнитное поле планеты временно слабеет, что может приводить к увеличению радиационного фона на поверхности Земли. В настоящее время магнитные полюса «путешествуют» по планете с все более нарастающей скоростью — более 50 км/ год в наши дни.
Инверсии магнитных полюсов Земли за последние 5 млн лет. Черным цветом обозначены инверсии подобные современным. Белым цветом — периоды реверсии (магнитные полюса лежат в соответствующих географических)
Ученые не располагают данными о положительной корреляции ослабления магнитное поля при его инверсии с массовыми вымиранием видов. Однако в любом случае такое ослабление «магнитного щита» Земли не застанет человечество врасплох:
«Последний раз инверсия магнитного поля произошла около 780 тысяч лет назад. Если homo sapiens возник 240 тысяч лет назад, это значит, что наш вид ни разу не переживал геомагнитных инверсий. При этом большинство ученых сходится во мнении, что сам процесс от начала до конца занимает несколько тысяч лет — от 2—3 до 7—10 тысяч лет. При этом, правда, наиболее активная стадия может происходить внутри тысячелетнего временного интервала. С другой стороны, отдельные специалисты считают, что некоторые переполюсовки в истории Земли могли длиться и десятки тысяч лет. В любом случае, это не годы и не десятилетия»
© Самые популярные сценарии конца света в декабре 2012 года.
Месяц стабильности
Если хаотические процессы в земном ядре не могут гарантировать стабильную ориентацию диполей магнитного поля Земли, то естественный спутник нашей планеты вот уже 4,5 млрд лет обеспечивает стабильную ориентацию ее географических полюсов относительно ее орбитальной плоскости обращения вокруг Солнца под углом в 23,5°(меняясь в пределах 3° с периодом в 100 000 лет). Такая стабильность оси вращения планеты капитальна для обеспечения относительно постоянных условий для эволюции жизни на нашей планете. К примеру, планеты Венера или Марс обречены хаотически менять угол наклона оси вращения к плоскости обращения, под влиянием приливных сил крупных планет и солнца. Однако ось вращения Земли подвержена так называемой прецессии.
Вращение небесного тела характеризуется его движением вокруг собственной оси вращения, тогда как обращение выражает собственно движение одного небесного тела по орбите вокруг другого небесного тела. Таким образом, Земля не вращается вокруг солнца, а обращается за 365 суточных вращений Земли.
Существование такого грузного «стабилизатора» на орбите нашего железокаменного гиганта, так же больше сближает его с газовыми и ледяными гигантами. Луна имеет поперечный диаметр в 3476 км и является пятым по массе спутником в солнечной системе (после крупнейших спутников Юпитера и Сатурна). Его материи легко хватило бы на 5 планетоидов массой с Плутон, а остатка хватит на еще два пояса астероидов между орбитами Марса и Юпитера!
Относительные размеры Земли, Луны и Плутона
Система Земля-Луна имеет наименьшее соотношение массы планеты и его спутника в солнечной системе (до этого принадлежавшей системе Плутон-Харон), Земля превосходит в этом отношении Луну «лишь» в 81 раз. К примеру, Сатурн превосходит по массе Титан почти в 3000 раз!
Вселенная размером с соринку…
Большая масса Земли в сочетании с мощным магнитным полем и крупным естественным спутником внесли основной вклад в климатическое разнообразие нашей планеты. Многие помнят как в фантастических сагах герои путешествовали по различным мирам в которых доминировал лишь определенный тип климата. Это скальные планеты Вулкан из Звездного пути, горячий Татуин, замерзший Хат и лесной спутник гиганта Эндора в Звездных воинах. Конечно это лишь упрощение авторов, и населенные планеты могут проявлять большое климатическое разнообразие, как и на Земле. На нашем железокаменном гиганте есть место для целой вселенной всевозможных ландшафтов — и для безграничных океанов, и для непроходимых лесов с джунглями и, конечно же, для бескрайней ослепительной ледяной глади полюсов.
На этой заключительной (но не последней), удивительной и уникальной особенности нашей планеты я бы хотел закончить этот краткий обзор. Однако правильнее было бы дать слово давно покинувшему нас, но оставившему солидное интеллектуальное наследие Карлу Сагану:
«Взгляните ещё раз на эту точку. Это здесь. Это наш дом. Это мы. Все, кого вы любите, все, кого вы знаете, все, о ком вы когда-либо слышали, все когда-либо существовавшие люди прожили свои жизни на ней. Множество наших наслаждений и страданий, тысячи самоуверенных религий, идеологий и экономических доктрин, каждый охотник и собиратель, каждый герой и трус, каждый созидатель и разрушитель цивилизаций, каждый король и крестьянин, каждая влюблённая пара, каждая мать и каждый отец, каждый способный ребёнок, изобретатель и путешественник, каждый преподаватель этики, каждый лживый политик, каждая «суперзвезда», каждый «величайший лидер», каждый святой и грешник в истории нашего вида жили здесь — на соринке, подвешенной в солнечном луче.
Вояджер 1, 1990 г, расстояние — 6 млрд км
Земля — очень маленькая сцена на безбрежной космической арене. Подумайте о реках крови, пролитых всеми этими генералами и императорами, чтобы, в лучах славы и триумфа, они могли стать кратковременными хозяевами части песчинки. Подумайте о бесконечных жестокостях, совершаемых обитателями одного уголка этой точки над едва отличимыми обитателями другого уголка. О том, как часты меж ними разногласия, о том, как жаждут они убивать друг друга, о том, как горяча их ненависть.
Наше позёрство, наша воображаемая значимость, иллюзия о нашем привилегированном статусе во вселенной — все они пасуют перед этой точкой бледного света. Наша планета — лишь одинокая пылинка в окружающей космической тьме. В этой грандиозной пустоте нет ни намёка на то, что кто-то придёт нам на помощь, дабы спасти нас от нашего же невежества.
Земля — пока единственный известный мир, способный поддерживать жизнь. Нам больше некуда уйти — по крайней мере, в ближайшем будущем. Побывать — да. Колонизировать — ещё нет. Нравится вам это или нет — Земля сейчас наш дом.
Говорят, астрономия прививает скромность и укрепляет характер. Наверное, нет лучшей демонстрации глупого человеческого зазнайства, чем эта отстранённая картина нашего крошечного мира. Мне кажется, она подчёркивает нашу ответственность, наш долг быть добрее друг с другом, хранить и лелеять бледно-голубую точку — наш единственный дом.»
— Бледно-голубая точка
Мои публикации близкие к теме:
Экстремальная сестра Земли. Прошлое и будущее «Утренней Звезды»
Восход Земли на Луне… обычное дело
Что убило «ужасных ящеров»? О генераторах массовых вымираний
