Структура и химический состав Земли

Земля как планета Солнечной системы имеет важнейшее значение для естествознания не столько потому, что она – наиболее доступное для исследования космическое тело, а потому, что на ней существует жизнь, причем достигшая наивысшей формы – разумной.

Земля – это планета Солнечной системы, третья по удаленности от звезды Солнце в среднем на 149,6 млн. км, пятая по массе - 5, 97 • 10 24 кг, имеет естественный спутник – Луну, вращающуюся вокруг Земли на расстоянии 384400 км. Возраст Земли около 4,5 — 4,6 млрд. лет.

Земля одновременно участвует в ряде движений: вращается вокруг своей оси (суточное вращение); движение вокруг Солнца (орбитальное движение); движется вместе с Солнечной системой вокруг центра Галактики, вокруг общего с Луной центра масс. Для жизни на Земле главными процессами являются орбитальное и осевое движения планеты.

Земля движется по эллиптической, близкой к круговой орбите со средней скоростью 29,765 км/с вокруг Солнца с запада на восток то немного приближаясь к нему в январе – до 147 млн. км (в перигелии), то немного удаляясь – до 152 млн. км (в афелии) и с периодом 365,24 солнечных суток.

Площадь земной поверхности - 510,2 млн. км², в том числе суши – 149,1 млн. км², 29,2%, морей и океанов – 361,1 млн. км² или 70%, объем – 1,083* 10 12 км³.

Известно, что рельеф поверхности очень неровный: наибольшую высоту поверхности имеет гора Эверест в Гималаях, а наибольшая глубина под уровнем океана — 11,022 км (Марианский желоб в Тихом океане). Перепад — 20 км.

Форма Земли близка к шарообразной, но при детальном исследовании оказывается более сложной, даже если ее обрисовать поверхностью океана и мысленно продолжать эту поверхность под континентами. Неровности поверхности поддерживаются неравномерным распределением массы внутри земного тела. Эту форму назвали геоидом.

Средний радиус Земли – 6371 км, полярный (короткий) - 6356,8 км, экваториальный (длинный) – 6378,2 км, длина экватора – 40075,7 км.

Внутренняя структура Земли еще окончательно не установлена. Объясняется это тем, что опытному исследованию доступна лишь самая верхняя часть земной коры. Как следует из рис.1, Земля имеет слоистое внутреннее строение. По химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам выделяются оболочки земли – геосферы: литосфера (твердая оболочка), гидросфера (жидкая), атмосфера (газообразная), биосфера (табл. 1).

Таблица 1. Состояние и состав оболочек Земли

В составе атмосферы сейчас преобладают азот и кислород (98,6 % массы всей атмосферы), это соотношение практически неизменно до высот 150 км. Водорода почти в миллион раз меньше, чем кислорода. На высоте 160 км и выше состав атмосферы меняется и, как показали данные, полученные со спутников, водород становится преобладающим на высотах 1500 км. В морской воде на долю кислорода, водорода, хлора и натрия приходится 99,5 %.

В литосфере наибольшее распространение сейчас получил кислород — 50 % массы всей литосферы; 26 % составляет кремний, 7 —8% — алюминий, 4% — железо; суммарное содержание магния, калия, кальция и натрия — порядка 10 %, а на долю оставшихся (более 80) элементов приходится несколько процентов. Все земные геосферы связаны между собой кругооборотами вещества, глобальными потоками энергии и момента импульса. В результате образуется сложная система, состояние которой, во многом похожее на состояние динамического равновесия, создает условия для динамической эволюции планеты.