Внешняя оболочка Земли

Планета Земля.

Общее строение Земли.

Строение Земли исследовано гораздо лучше, чем других планет. Центральная часть земного

шара примерно до половины радиуса представляет собой плотное железо-никелевое ядро с температурой в несколько тысяч кельвинов, внешняя часть которого находится в расплавленном или вязком состоянии. Внешняя твердая оболочка Земли толщиной от нескольких километров до 40–60 км называется корой. Она состоит из хорошо известных минералов и горных пород.

Между корой и земным ядром вещество находится в особом пластическом состоянии, близком к расплавленному. Эта область называется мантией.

Основная масса Земли приходится на четыре химических элемента: железо, кислород, кремний и магний. Легкие элементы встречаются в основном в верхнем слое Земли и атмосфере. Поверхность Земли сильно отличается от поверхности других планет. Жидкая вода занимает около 70% ее площади, и лишь вблизи полюсов она постоянно находится в твердом состоянии, образуя ледяные шапки: арктическую и антарктическую.

Магнитное поле Земли.

Земля обладает относительно сильным магнитным полем. Происхождение этого поля, как и у других планет, скорее всего, связано с электрическими токами, возникающими при движении электропроводящего вещества в жидком ядре Земли. Линии магнитной индукции Земли подобны линиям двухполюсного магнита. Северный магнитный полюс находится на севере Канады, южный — в Антарктике. В течение долгой истории нашей планеты положение магнитных полюсов на ней могло меняться.

Внешняя оболочка Земли.

Земля, как и большинство других планет, окружена газовой оболочкой — атмосферой, которая состоит в основном из азота и кислорода. Ни одна другая планета не обладает атмосферой с таким химическим составом. Он возник в результате длительной химической и биологической эволюции.

Несколько миллиардов лет назад атмосфера Земли была иной и, по-видимому, напоминала современную атмосферу Венеры, состоящую в основном из углекислого газа СО₂ вулкани-ческого происхождения. Постепенно атмосфера менялась. Химическое  взаимодействие СО₂ с твердыми породами и образование мощных осадочных пород (известняков), которое происходило с участием древних микроорганизмов, перевели в связанное состояние почти весь углекислый газ атмосферы. Климат Земли изменился. За счет жизнедеятельности зеленых растений атмосфера обогатилась кислородом и постепенно приобрела современные свойства.

В настоящее время интенсивная хозяйственная деятельность человека достигла такого уровня, что способна существенно влиять как на химический состав атмосферы, так и на климат всей планеты. Растет запыленность атмосферы, уменьшая количество солнечной энергии, достигающей поверхности планеты. Постепенно увеличивается содержание углекислого газа в воздухе и различных кислот в атмосферной влаге. Уменьшается площадь лесов, которые играют важную роль в поддержании кислородного баланса, загрязняется поверхность морей и океанов.

Плохо управляемая и не всегда продуманная хозяйственная деятельность людей в масштабах планеты в конце концов может привести к катастрофическому глобальному изменению климата на Земле. Уже сейчас это вызывает серьезное беспокойство.

Чтобы предотвратить подобное бедствие, необходимо объединить усилия промышленно и культурно развитых стран по защите окружающей среды.

Плотные, пригодные для дыхания слои земной атмосферы имеют толщину не более 4–5 км. Выше атмосфера очень разре жена: ее плотность уменьшается примерно в три раза на каждые 8 км подъема. При этом температура воздуха сначала уменьшается (тропосфера), а затем на высоте нескольких десятков километров начинается ее рост (стратосфера). Происходит это из-за нагревающего действия поглощаемого здесь солнечного ультрафиолетового и рентгеновского излучения, не проникающего в нижние слои атмосферы. На высоте 20–25 км располагается озоновый слой. Молекулы озона О₃ легко разрушаются под действием коротковолнового излучения. Поэтому, несмотря на свою разреженность, озоновый слой эффективно поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца, прошедшее сквозь более высокие и прозрачные атмосферные слои. Благодаря этому живые организмы на Земле защищены от губительного воздействия ультрафиолетового света Солнца. Существует опасение, что непродуманная индустриальная деятельность человека может привести к частичному химическому разрушению озонового слоя, что неизбежно вызовет нежелательные последствия для здоровья людей и состояния окружающей среды.

Кванты солнечных коротковолновых (ультрафиолетовых и рентгеновских) лучей ионизуют атомы и молекулы воздуха. Ионизованные верхние слои земной атмосферы называются ионосферой. Поглощая излучение Солнца, верхняя атмосфера нагревается примерно до тысячи кельвинов. Большое количество заряженных частиц (особенно электронов, оторванных от атомов) делает ионосферу способной отражать радиоволны. Именно благодаря этому передачи коротковолновых радиостанций можно принимать с больших расстояний.

На высотах от нескольких сотен до нескольких тысяч километров от поверхности Земли располагаются радиационные пояса, окружающие нашу планету. Их образуют потоки

электрически заряженных элементарных частиц — электронов и протонов, которые движутся по винтовым траекториям вдоль линий индукции магнитного поля Земли. Частицы

эти обладают энергиями до сотен мегаэлектронвольт (МэВ) (1 МэВ равен 1,6·10^-13Дж). Они имеют солнечное происхождение и захвачены магнитным полем Земли.

Область вокруг Земли, где давление земного магнитного поля преобладает над давлением разреженной газовой среды, называется земной магнитосферой. Она простирается на десятки тысяч километров в направлении Солнца и образует значительно более длинный магнитный “хвост” в противоположном, антисолнечном направлении. За пределами магнитосферы простирается газовая межпланетная среда, образуемая потоками солнечной плазмы —

солнечным ветром.

В верхних слоях атмосферы Земли на высоких географических широтах частицы потока плазмы от Солнца — солнечного ветра — возбуждают свечения, называемые полярными сияниями. Они возникают на высотах более 100 км. Несколько ниже них, на высотах около 80 км, иногда возникают особые условия для конденсации паров воды. Тогда на небе наблюдаются необычайно красивые серебристые облака. Это происходит, когда в летнее время температура воздуха в верхней атмосфере, весьма непостоянная из-за солнечной активности, уменьшается, иногда до 150 К. Нижние слои земной атмосферы (тропосфера)

определяют хорошо знакомые нам погодные явления.

 

Источник: Засов А.В., Кононович Э. В. Астрономия: Учеб. пособие. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011. — 256 с.