Реферат: Планета Земля

Министерство образования и науки Российской Федерации

МОУ Красноярская основная общеобразовательная школа

Зырянского района Томской области


Областной этап Всероссийского конкурса школьников

«Наследники Юрия Гагарина»


Номинация «Мечтаю о космосе»


Реферат «Планета Земля»


Выполнил: учащийся 8 класса Крестинин Антон


Консультант: учитель истории Моисеев А.В.


Красноярка 2008

План реферата:


1. План реферативной работы:………………………………………………………стр. 2

2. Земля – третья от Солнца планета……………………………………………...стр. 3-7

3. Форма, размеры и движение Земли……………………………………………стр. 7-8

4. Внутреннее строение Земли…………………………………………………..стр. 9-11

5. Атмосфера Земли…………………………………………………...……….стр. 11-14

6. Поля Земли……………………………………………………………………стр. 14-17

7.История исследования планеты:

а) начальный этап…………………………………………………………………...стр. 17

б) ранняя античность……………………………………………………………стр. 17-18

в) поздняя античность…………………………………………………………..стр. 18-19

г) средние века………………………………………………………………………стр. 19

д) Великие географические открытия……………………………………………..стр. 19

8. Научный этап исследования планеты:

а) первый период… ……………………………………………………………..стр. 19-20

б) второй период… ……………………………………………………………..стр. 20-21

в) третий период…………………………………………………………………стр. 21-22

г) четвёртый период……………………………………………………………..стр. 22-24

9. Общие сведения о Земле……………………………………………………..стр. 25-26

10. Прецессия………………………………………………………………………..стр. 27

11. Затмения (солнечные и лунные)……………………………………………стр. 27-29

12. Терминологический словарь………………………………………………..стр. 30-31

Приложение к работе……………………………………………………………стр. 32-34

Список использованной литературы………………………………………………стр. 35


^ Есть одна планета-сад

В этом космосе холодном.

Только здесь леса шумят,

Птиц скликая перелётных,


Лишь на ней одной цветут

Ландыши в траве зелёной,

И стрекозы только тут

В речку смотрят удивлённо...


Береги свою планету -

Ведь другой, похожей, нету!

Я. Аким


ЗЕМЛЯ, третья от Солнца большая планета Солнечной системы. Земля принадлежит к группе земных планет, которая включает также Меркурий, Венеру и Марс. Земля часто сравнивается именно с этой группой, а также с Луной, поскольку их происхождение, структура и эволюция одинаковы. Благодаря своим уникальным, быть может, единственным во Вселенной природным условиям (хотя это сомнительно), стала местом, где возникла и получила развитие органическая жизнь.

По современным космогоническим представлениям Земля образовалась примерно 4,5 миллиарда лет (плюс-минус несколько миллионов) назад из газопылевого облака, в котором зародилось Солнце. Проанализировав соотношение изотопов гафния и вольфрама в обломках метеоритов, образовавшихся из космической пыли, из марсианских метеоритов и земных камней, ученые пришли к новым оценкам (по старому примерно 60 миллионов лет), согласующимся с компьютерными моделями. "Образование ядра, а, следовательно, и планет, похожих на Землю, закончилось в первые 30 миллионов лет после рождения Солнечной системы", - заключил 30 августа 2002 года  Торстен Клайн из Мюнхена (Германия).

  Примерно 3,8 миллиарда лет назад возникли условия, благоприятные для возникновения жизни. По мнению американских исследователей, самое раннее из известных науке падений крупных метеоритов на Землю произошло 3 миллиарда 470 миллионов лет назад (с погрешностью не более плюс-минус 2-х миллионов лет по возрасту циркона - одного из самых стойких в природе минералов).

Согласно подсчётам космический пришелец имел диаметр около 20-ти километров и вызвал на молодой планете катастрофические разрушения, включая, судя по всему, даже те трещины в земной коре, которые поныне делят её на тектонические плиты.


Считается, что Земля в тот период была почти полностью покрыта водой, а единственной формой жизни на ней были бактерии. На их дальнейшую эволюцию эта космическая катастрофа повлияла мало. 

На Землю упал огромный метеорит, который вызвал катастрофу планетарного масштаба. В Канаде удар пришелся на территорию современного Квебека, где до сих пор сохранился кратер диаметром в 100 километров (возраст 65 миллионов лет). На территории Мексики сохранился кратер Чиксулуб (Chicxulub) диаметром 180 километров (возраст 65,5 миллиона лет). В результате второго катаклизма 90 % обитателей моря и 70 % животных были буквально стерты с лица нашей планеты, а последний уничтожил 75% всего живого и  положил конец эпохе динозавров, (правда, может быть, был двойной удар по Земле, так как возраст метеоритного кратера Болтыш на Украине, диаметром 24 километра датирован приблизительно в 65,2 миллиона лет). 

  Правда есть мысль, что жизнь появилась на Земле после космической катастрофы (падения астероида, кометы), происшедшей 200 миллионов лет назад. Многие ученые полагают, что Земле за всю ее историю пришлось пережить несколько столкновений с астероидами и  после каждого катаклизма на нашей планете начинала развиваться жизнь, а затем опять происходила почти полная "стерилизация" планеты. Особенно в ранний период ее развития, приходилось сталкиваться с весьма крупными небесными телами. Однако другие "каменные гости" (примерно несколько километров в диаметре) - способствовали нагреву земной атмосферы до 100 градусов Цельсия. При этом большая часть океанов после столкновения с астероидом испарялась, а оставшаяся вода была почти кипятком. Единственными организмами, имевшими шансы выжить после катастрофы, были так называемые высокотемпературные - то есть, "термостойкие" бактерии. Они, вероятно, зарывались в землю, а после того, как планета немного остывала, начинали активно размножаться. Впоследствии такие микробы мутировали и давали начало новым формам жизни. 

  Группа ученых под руководством Ганса Кепплера из германского университета города Тюбинген считает, что  выброс углерода в атмосферу в форме диоксида углерода приводит к проявлению в гигантских масштабах тепличного эффекта, который является причиной неконтролируемого потепления на планете. Если углеродистые соединения поднимутся в земной мантии на глубину 40-60 километров, произойдет процесс разложения, что приведет к выходу диоксида углерода, который через трещины в земной поверхности проникнет в атмосферу. Подобные явления, сопровождавшиеся резким изменением концентрации двуокиси углерода в атмосфере, уже имели место в различные эпохи развития планеты. Так, в конце пермского периода, 245 миллионов лет назад, 96% обитателей океанов и три четверти живых существ на суше погибли.

В более поздний период, приблизительно 208 миллионов лет назад, в конце триасового периода, снова неожиданно погибла половина живых существ на планете.

   Ряд ученых считают, что вспышка близкой к Земле сверхновой могла привести к уничтожению жизни. Исследование слоев с  возрастом в 3 миллиона лет, а второго - в 4-6 миллионов лет, к которым относятся два до сих пор необъясненных случая массового исчезновения морских форм жизни, которые, как известно, появились на земле раньше сухопутных, показало, что природное железо-60 (радиоактивного изотопа железа)  образовалось под влиянием космических лучей необычно высокой интенсивности, что наводит на мысль о вспышке сверхновых в одной из относительно молодых и близких к Солнцу звездных подгрупп.  В результате мог быть значительно поврежден озоновый слой, из-за чего наша планета оказалась незащищенной от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Например, по расчетам специалистов, вспышка сверхновой на расстоянии 130 световых лет от Земли могла привести к уменьшению толщины озонового слоя на 60% (Но последние оценки Нила Герельса из Goddard Space Flight Center показывают, что в этом случае сверхновая должна была взорваться на расстоянии не более 25 световых лет). В результате под действием УФ-лучей погибла большая часть морского планктона, вслед за которым из-за нарушения пищевой цепи исчезли и другие морские организмы. 

   Нельзя исключать возможности возникновения жизни на Земле привнесенной из космоса с помощью метеоритов (в них обнаружены не только органические вещества, но и сахар), как впрочем, и воды на Земле, по мнению Луиса Фрэнка (Louis Frank) из Университета штата Айова, который утверждает, что им найдено новое доказательство в поддержку его теории появления на Земле воды занесенной небольшими кометами, в изобилии миллиарды лет назад падавшими на Землю. 

 В истории Земли было несколько периодов глобального потепления, самый древний из которых имел место 135 миллионов лет назад. Осадочные породы - свидетельства бывших в истории Земли  ранее неизвестных периодов глобального потепления. Одно из потеплений, скорее всего вызванных выбросами метана, произошло примерно 55 миллионов лет назад. Оно продолжалось около 200 тысяч лет и привело к гибели от 30% до 50% всех форм глубинно-океанической жизни, но при этом стимулировало появление новых видов, обитающих у поверхности.

     20 - 22,5 миллиона лет Земля изменила свою орбиту, и это вызвало глобальное изменение климата на нашей планете. После достаточно продолжительного периода потепления и таяния снегов, пришло временное похолодание.

Такого мнения придерживаются специалисты Калифорнийского университета во главе с Джеймсом Зачосом (James Zachos). Гипотеза о связи между климатом Земли и изменением параметров ее орбиты не нова [выдвинута в 20-х годах прошлого века астрофизиком Милатином Миланковичем (Milutin Milankovitch)]. Но американским специалистам удалось получить ряд неожиданных результатов. Так оказалось, что около 23 миллионов лет назад произошло совпадение минимального значения эксцентриситета земной орбиты и периода минимального изменения наклонения оси вращения Земли. Продолжительность периода составила около 200 тысяч лет. Именно в эти годы земное лето мало чем отличалось от земной зимы, а разница в летних и зимних температурах на полюсах составляла всего несколько градусов. Антарктические льды за лето не успевали таять, и произошло заметное увеличение их площади.

    Астрономы из Университета Джонса-Хопкинса собрав воедино сведения из астрономии, геологии и палеонтологии, высказали гипотезу, что  около 2 миллионов лет назад озоновый слой Земли, который задерживает ультрафиолетовое излучение Солнца, буквально сдуло, унеся в космос. Это  привело к  экологической катастрофе в земных океанах. Свидетельства былой ликвидации озона были найдены при бурении океанского дна. Тогда был найден очень необычный изотоп железа, который, возможно, является остатком того вещества, которое было заброшено на Землю в результате взрыва сверхновой. Ну а палеонтологи обнаружили, что приблизительно 2 миллиона лет назад произошло массовое и никак на первый взгляд не объяснимое вымирание фитопланктона и других морских организмов. Взрыв сверхновой мог произойти в результате:
          1) Близко от солнечной системы (на расстоянии 130 световых лет) около 2 миллионов лет назад пролетело звездное скопление Scorpius-Centaurus OB, содержащее тысячи крупных короткоживущих звезд. В этом звездном скоплении взрывы сверхновых происходили довольно часто.
          2) Второй кандидат в убийцы земного озона - это звезда Антарес, которая находится на расстоянии 160 световых лет, но она была существенно дальше кластера Scorpius-Centaurus OB.
    Homo sapiens («Человек разумный») как вид появился примерно около 2 миллионов лет назад, а формирование современного типа человека произошло около 100 тыс. лет назад.

Земля - единственная из главных планет, которая является геологически активной. Крупномасштабные детали ее поверхности возникли в процессе создания, относительного движения, взаимодействия и разрушения небольшого числа (порядка десяти) корковых плит, составляющих литосферу планеты, которые скользят по лежащей ниже менее жесткой астеносфере.

Столкновения плит приводят к появлению гор, а по границам плит лежат зоны сейсмической активности. У Земли имеется единственный спутник-Луна. Ее орбита близка к окружности с радиусом около 384400 километров. Но, кроме того, имеется еще один "компаньон" - это астероид 3753 (1986 ТО) со сложной орбитальной связью с Землей.


^ Форма, размеры и движение Земли

  

По форме Земля близка к эллипсоиду, сплюснутому у полюсов и растянутому в экваториальной зоне. Средний радиус Земли 6371,032 километров.

   Земля движется вокруг Солнца со средней скоростью 29,765 километров в секунду по эллиптической, близкой к круговой орбите на среднем расстоянии от Солнца 149,6 миллионов километров. Период одного обращения по орбите 365, 24 солнечных суток.

^ Неравномерность движения Солнца по эклиптике:

Апогей 1-5 января, перемещение среди звезд 61'/сутки.

Перигей начало июля, перемещение 57'/сутки.

Вращение Земли вокруг собственной оси происходит со средней угловой скоростью 7,292115·10-5рад/с, что примерно соответствует периоду в 23 ч 56 мин 4,1 с. Ось вращения наклонена к плоскости эклиптики под углом 66° 33' 39'' (около 23°26' наклон между экваториальной плоскостью и эклиптикой принят с 1 января 1983 года, когда наклон уменьшился до 23° 26' 29". Влияние прецессии и нутации приводит к его изменению в пределах от 21°55' до 24°18'). Этот наклон и годовое обращение Земли вокруг Солнца обуславливают исключительно важную для климата Земли смену времен года, а собственное ее вращение-смену дня и ночи. Вращение Земли из-за приливных воздействий неуклонно (хотя и очень медленно на 0,0015 секунды за столетие) замедляется. Имеются и небольшие нерегулярные вариации продолжительности суток. Положение географических полюсов меняется с периодом 434 суток с амплитудой 0,36''. Кроме того, имеются и небольшие сезонные их перемещения.


^ Поверхность Земли

  

Площадь поверхности Земли 510,2 миллионов километров2, из которых примерно 70,8% приходится на Мировой океан. Его средняя глубина около 3,8 километров, максимальная (Марианская впадина в Тихом океане) равна 11,022 километра; объем воды 1370 миллионов километров3, средняя соленость 35 граммов на литр. Суша составляет соответственно 29,2% и образует шесть материков и острова. Она поднимается над уровнем моря в среднем на 875 метров; наибольшая высота (вершина Джомолунгма в Гималаях) 8848 метров.

     Самая низкая точка планеты становится еще ниже. За период с 1930 по 1999 годы Мертвое море опустилось с отметки 390 метров до 414 метров ниже уровня океана. Данные, полученные с помощью радара на спутниках, наблюдавших за регионом с 1992-1999 годы, показали, что в среднем суша уходит вниз примерно на 2 сантиметра в год, хотя в некоторых районах эта цифра составляет 6 сантиметров.

Формулируя кратко существо происходящих изменений, геологи и океанографы говорят, что вода уходит из Мертвого моря, из-за чего пористые скальные породы высыхают и проседают под весом верхних слоев. 

   Горы занимают свыше 1/3 поверхности суши. Пустыни покрывают около 20% поверхности суши, саванны и редколесья - около 20%, леса - около 30%, ледники -свыше 10%. Свыше 10% суши занято под сельскохозяйственными угодьями. Значительная часть северных территорий представляет собой вечную мерзлоту. За минувшие 20 лет с начала подробных космических исследований (с 1981года) Северное полушарие нашей планеты  стало гораздо зеленее.  Одной из возможных причин такого феномена специалисты называют глобальное потепление климата. Если бы лед и снег на Земле растаяли, то уровень Мирового океана поднялся более чем на 50 метров, что привело бы к затоплению гигантских территорий.

   Результаты нового анализа данных, полученных спутниками НАСА к концу 2002 года, свидетельствуют о том, что площадь вечных льдов в Арктике уменьшается со скоростью, намного превосходящей ее ранние оценки. В период с 1978 по 2000 годы площадь ледяного покрова в Северном Ледовитом океане уменьшилась на 1,2 миллионов километров2, что примерно равно площади Британии. Скорость его таяния составляет около 9% в десятилетие. Измерения, проводившиеся в предыдущие годы, давали скорость таяния, составлявшую примерно 3% в десятилетие. В 2002 году ледяная шапка была наименьшей за всю историю наблюдений. Сокращение поверхности ледяного покрова Северного Ледовитого океана отмечается на фоне тенденции к повышению средней летней температуры воздуха в приполярных регионах в среднем на 1,2 градуса за десятилетний период. Наибольшая скорость таяния отмечалась в Чукотском море и море Бофорта, в северных районах Канады и на Аляске.

  Последние исследования с помощью космических спутников показали, что по экваториальной линии происходит увеличение диаметра Земли с 1998 года, то есть планета становится чуть более приплюснутой (расширяется в зоне экватора). Ученые столь озадачены этим феноменом, что пока не могут дать ясный ответ, что происходит с нашей планетой  и чем это чревато. 

   К июлю 2002 года специалисты NASA создали  уникальную карту. Эта самая точная и подробная современная карта мира. В трехмерной графике здесь отмечены города, реки, горы, пустыни и моря. Одним нажатием кнопки можно совершить восхождение на Эверест или побывать в пустыне Сахара. Причем показывается не сразу конечная точка, а весь маршрут движения. Над созданием этой карты NASA работала почти два года, обработав на компьютере данные, полученные топографическим «шаттлом» - более триллиона различных отметок земной поверхности.




Внутреннее строение Земли


СЛОЙ

ТОЛЩИНА

СОСТАВ

Кора

0-40 километров

Твердые кремниевые породы

Верхняя мантия

40-400километров

Полужидкие кремниевые породы

Переходная область

400-650километров

Жидкие кремниевые породы

Нижняя мантия

650-2890километров

Жидкие кремниевые породы

Внешнее ядро

2890-5150километров

Расплавленные железо и никель

Ядро внутреннее

5150-6378километров

Твердые железо и никель


Основную роль в исследовании внутреннего строения Земли играют сейсмические методы, основанные на исследовании распространения в ее толще упругих волн (как продольных, так и поперечных), возникающих при сейсмических событиях - при естественных землетрясениях и в результате взрывов. На основании этих исследований Землю условно разделяют на три области: кору, мантию и ядро (в центре). Внешний слой - кора — имеет среднюю толщину порядка 35 километров Основные типы земной коры - континентальный (материковый) и океанический; в переходной зоне от материка к океану развита кора промежуточного типа. Толщина коры меняется в довольно широких пределах: океаническая кора (с учетом слоя воды) имеет толщину порядка 10 километров, тогда как толщина материковой коры в десятки раз больше. Поверхностные отложения занимают слой толщиной около 2 километров. Под ними находится гранитный слой (на континентах его толщина 20 километров), а ниже - примерно 14-километровый (и на континентах, и в океанах) базальтовый слой (нижняя кора). Средние плотности составляют: 2,6 г/см3 —у поверхности Земли, 2,67 г/см3 —у гранита, 2,85 г/см3 —у базальта.

На глубину примерно от 35 до 2885 километров простирается мантия Земли, которую называют также силикатной оболочкой. Она отделяется от коры резкой границей (так называемая граница Мохоровичича, или «Мохо»), глубже которой скорости как продольных, так и поперечных упругих сейсмических волн, а также механическая плотность скачкообразно возрастают. Плотности в мантии увеличиваются по мере возрастания глубины примерно от 3,3 до 9,7 г/см3.

    Последние исследования, проведенные в Гарварде на основании сведения о более 300 тысячах землетрясений, произошедших в 1964-1994 годах, показали, что существует внутренняя часть внутреннего ядра - диаметром около 600 километров  с температурой в центре Земли до 7500 Кельвинов. 

 В коре и (частично) в мантии располагаются обширные литосферные плиты. Их вековые перемещения не только определяют дрейф континентов, заметно влияющий на облик Земли, но имеют отношение и к расположению сейсмических зон на планете. По планетарным понятиям поверхность Земли очень молода. Базальтовые породы, формирующие дно океанов, - одни из самых молодых. Докембрийские щиты, которые занимают около 10% поверхности, самые старые и наиболее близкие к покрытой кратерами поверхности других планет. Погодные процессы сгладили на поверхности Земли все следы имевшихся на ней когда-то кратеров, за исключением лишь нескольких.
Еще одна обнаруженная сейсмическими методами граница (граница Гуттенберга) — между мантией и внешним ядром —располагается на глубине 2775 километров. На ней скорость продольных волн падает от 13,6 километра в секунду (в мантии) до 8,1 километра (в ядре), а скорость поперечных волн уменьшается от 7,3 километра в секунду до нуля. Последнее означает, что внешнее ядро является жидким. По современным представлениям внешнее ядро состоит из серы (12%) и железа (88%). Наконец, на глубинах свыше 5120 километров сейсмические методы обнаруживают наличие твердого внутреннего ядра, на долю которого приходится 1,7% массы Земли. Предположительно, это железо-никелевый сплав (80% Fe, 20% Ni).


^ Химический состав в процентах к массе Земли





Мантия

Ядро

SiO2

31,16

CaO

2,16

Fe

23,6

Mg

25,86

Na2O

0,39

Si

4,0

Fe2O3

5,55

FeO

0,31

Ni

3,6

Al2O3

2,44

остальные

1,16







 

В числе многих химических элементов, входящих в состав Земли, имеются и радиоактивные. Их распад, а также гравитационная дифференциация (перемещение более плотных веществ в центральные, а менее плотных в периферические области планеты) приводят к выделению тепла. Температура в центральной части Земли порядка 5000 °С. Максимальная температура на поверхности приближается к 60 °С (в тропических пустынях Африки и Северной Америки), а минимальная составляет около -90 °С (в центральных районах Антарктиды).

Давление монотонно возрастает с глубиной от 0 до 3,61 гигопаскалей. Тепло из недр Земли передается к ее поверхности благодаря теплопроводности и конвекции.

Плотность в центре Земли около 12,5 г/см3.


^ Атмосфера Земли


АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ (от греч. atmos — пар и сфера), воздушная среда вокруг Земли, вращающаяся вместе с нею; масса около 5,15·1015 тонн. По плотности атмосферы она занимает промежуточное место между Венерой и Марсом. Она уникальна в том отношении, что обладает обширными запасами жидкой воды. Сложное взаимодействие между океаном, атмосферой и планетарной поверхностью определяет ее энергетический баланс и температурный режим. Облачный покров обычно закрывает около 50% поверхности, и теплота, остающаяся внутри атмосферы (парниковый эффект), поднимает среднюю температуру более чем на 30 градусов.
Состав ее у поверхности Земли: 78,1% азота, 21% кислорода, 0,9% аргона, в незначительных долях процента углекислый газ, водород, гелий, неон и другие газы. В нижних 20 километрах содержится водяной пар (у земной поверхности — от 3% в тропиках до 2·10-5% в Антарктиде), количество, которого с высотой быстро убывает. Углекислота - наиболее важная следовая компонента атмосферного воздуха. Высокая концентрация кислорода (возникшая примерно 2 миллиарда лет назад) является прямым результатом существования растений. Присутствие кислорода позволило сформироваться в верхних слоях атмосферы озоновому слою (на высоте 20-25 километров), который экранирует поверхность планеты от солнечного ультрафиолетового излучения, вредного для жизни.
Выше 100 километров растет доля легких газов, и на очень больших высотах преобладают гелий и водород; часть молекул разлагается на атомы и ионы, образуя ионосферу. Давление и плотность воздуха в атмосфере Земли с высотой убывают. В зависимости от распределения температуры атмосферу Земли подразделяют на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу. Неравномерность ее нагревания способствует общей циркуляции атмосферы, которая влияет на погоду и климат Земли. Атмосфера Земли обладает электрическим полем.

Все типы свечения, возникающие в верхней атмосфере Земли (ночное свечение атмосферы), исключая тепловое излучение, полярные сияния, молнии и яркие следы метеоров. Спектр ночного свечения лежит в диапазоне от 100 нанометров до 22,5 километров. Основная часть свечения возникает в слое толщиной от 30 до 40 километров на типичных высотах в 100 километров и представляет собой излучение на длине волны кислорода 558 нанометров.

Из космического пространства свечение неба выглядит как зеленоватое светлое кольцо вокруг Земли.

ТРОПОСФЕРА (от греч. tropos — поворот и сфера), нижний, основной слой атмосферы до высоты 8-10 километров в полярных, 10-12 километров в умеренных и 16-18 километров в тропических широтах. В тропосфере сосредоточено более 1/5всей массы атмосферного воздуха, сильно развиты турбулентность и конвекция, сосредоточена преобладающая часть водяного пара, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны - все происходящие здесь процессы играют определяющую роль для формирования погоды на планете. Температура в тропосфере падает с увеличением высоты. Тропосфера сверху ограничена тропопаузой, которая соответствует переходу к более устойчивым условиям лежащей выше стратосферы.

СТРАТОСФЕРА (от лат. stratum — слой и сфера), слой атмосферы, лежащий над тропосферой от 8-10 километров в высоких широтах и от 16-18 километров вблизи экватора до 50-55 километров. Стратосфера характеризуется возрастанием температуры с высотой от -40 °С (-80 °С) до температур, близких к 0 °С, малой турбулентностью, ничтожным содержанием водного пара, повышенным по сравнению с ниже- и вышележащими слоями содержанием озона.

ОЗОН (от греч. ozon — пахнущий), О3, аллотропная модификация кислорода. Газ синего цвета с резким запахом, tкип — 112°С, сильный окислитель. При больших концентрациях разлагается со взрывом. Образуется из О2 при электрическом разряде (например во время грозы) и под действием ультрафиолетового излучения (в стратосфере под действием ультрафиолетового излучения Солнца). Основная масса О3 в атмосфере расположена в виде слоя — озоносферы — на высоте от 10 до 50 километров с максимумом концентрации на высоте 20-25 километров. Этот слой предохраняет живые организмы на Земле от вредного влияния коротковолновой ультрафиолетовой радиации Солнца. Поглощает свет с длиной волны от 240 до 270 нанометров и сильно поглощает в интервале 200-320 нанометров, в то время как кислород в основном поглощает до 170 нанометров. Основная причина появления озона на Земле - молнии. В промышленности О3 получают действием на воздух электрического разряда. Используют для обеззараживания воды и воздуха.

ИОНОСФЕРА - верхние слои атмосферы, начиная от 50- 85 километров до 600 километров, характеризующиеся значительным содержанием атмосферных ионов и свободных электронов. Атомы и молекулы в этом слое интенсивно ионизируются под действием солнечной радиации, в частности, ультрафиолетового излучения. Перемещение заряженных частиц по магнитным силовым линиям к полярным областям на широтах от 60 до 75° приводит к появлению полярных сияний. Верхняя граница ионосферы — внешняя часть магнитосферы Земли. Причина повышения ионизации воздуха в ионосфере — разложение молекул атмосферы газов под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения. Ионосфера оказывает большое влияние на распространение радиоволн. Состоит ионосфера из мезосферы и термосферы.

ПОЛЯРНОЕ СИЯНИЕ - быстро изменяющиеся разноцветные картины свечения, наблюдаемые время от времени на ночном или вечернем небе, обычно в высокоширотных областях Земли (как на севере, так и на юге). Зеленый и красный цвета соответствуют эмиссионным линиям атомов кислорода и молекул азота, которые возбуждаются энергичными частицами, приходящими от Солнца. Полярные сияния происходят на высотах порядка 100 километров.
Во время полярных сияний в ионосфере протекают многочисленные процессы, такие как возмущения геомагнитного поля, электрические ионосферные токи и рентгеновское излучение. В невидимых частях спектра излучается гораздо больше энергии, чем в видимом диапазоне. Появление полярных сияний связано с солнечным циклом, вращением Солнца, сезонными изменениями и магнитной активностью.
Полярные сияния принимают несколько основных форм. Спокойные дуги или полосы шириной в несколько десятков километров простираются с востока на запад на расстояния до 1000 километров. Полосы могут сворачиваться, принимая спиральную или S-образную форму. Можно увидеть и лучи, идущие вдоль магнитного поля. Пятна полярных сияний - это отдельные светящиеся области неба без образования каких-либо форм. Изредка встречаются обширные полярные сияния в форме драпри.

МЕЗОСФЕРА находится примерно до 80-85 километров, над которой наблюдаются (обычно на высоте около 85 километров) серебристые облака. Здесь температура с высотой уменьшается, достигая -90°C у верхней границы (мезопаузы).

Светлые голубоватые облака в летнем сумеречном небе. Они возникают в верхней атмосфере на высотах около 80 километров и по структуре довольно разнообразны.
СЕРЕБРИСТЫЕ облака очень тонки и рассеивают лишь малую часть падающего на них солнечного света, так что с Земли днем или в начале сумерек их нельзя заметить. Так как они появляются только в летнее время, их невозможно наблюдать в самых высоких широтах, где небо никогда не становится достаточно темным. В то же время серебристые облака - явление высокоширотное, т.к. диапазон широт, в которых они практически наблюдаются, весьма узок (от 50°до 65°). Облака образуются в присутствие ядер конденсации, на которых вода превращается в лед. Точно не известно, каковы эти ядра (ионы, возникающие под действием солнечного ультрафиолета, или микрометеоритные частицы). Главное условие возникновения серебристых облаков - достаточно низкая температура, которая на высотах 80-90 километров должна быть около 120 Кельвинов (-150° C). Облака возникают в результате воздушных течений от одного полюса к другому и не зависят от уровня солнечной радиации. Имеются наблюдения, позволяющие предположить, что в течение последних десятилетий серебристые облака возникают чаще. Это связано с возрастанием концентрации водяных паров в верхней атмосфере из-за увеличения количества метана. Частота возникновения серебристых облаков изменяется с циклом солнечной активности по обратному закону.

ТЕРМОСФЕРА, слой атмосферы над мезосферой от высот 80-90 километров, температура в котором растет до высот 200-300 километров, где достигает значений порядка 1500 Кельвинов, после чего остается почти постоянной до больших высот.

ЭКЗОСФЕРА (сфера рассеяния), внешний слой атмосферы, начинающийся с высоты около 400-500 километров, которые граничат с межпланетной средой. В этих слоях плотность настолько низка, что между атомами происходит очень мало столкновений и атомы, движущиеся с большой скоростью, могут выйти из сферы гравитационного притяжения планеты и улетать (ускользать) в космическое пространство.

Наконец, на расстояниях более 1000 километров слой холодной плазмы высокой плотности (плазмосфера). Плазмосфера простирается до расстояний в 3 - 7 земных радиусов. Ее верхняя граница (плазмопауза) отмечена резким падением плазменной плотности. Большинство частиц в плазмосфере составляют протоны и электроны, газ настолько разрежен, что столкновения между молекулами перестают играть существенную роль, а атомы ионизированы более чем наполовину. На высоте порядка 1,6 и 3,7 радиусов Земли находятся первый и второй радиационные пояса.


^ Поля Земли


Гравитационное поле Земли с высокой точностью описывается законом всемирного тяготения Ньютона. Движение жидкостей, а также возникающие в твердых объектах напряжения, вызываемые циклическим изменением действующих на них гравитационных сил. Так, океанские приливы на Земле, запаздываемые ежедневно на 50 минут, возникают из-за изменения суммарного гравитационного действия Солнца и Луны, которое подвержено суточным, месячным и годичным вариациям, обусловленным вращением Земли, движением Луны по орбите вокруг Земли и движением Земли вокруг Солнца. Деформация за счет приливных сил Земли достигает 30 сантиметров, Луны 40 сантиметров, водная поверхность поднимается до 1 метра, а в заливе Фапти (Атлантический океан) до 18 метров.

  Ускорение свободного падения над поверхностью Земли определяется как гравитационной, так и центробежной силой, обусловленной вращением Земли. Зависимость ускорения свободного падения от широты приближенно описывается формулой g = 9,78031 (1+0,005302 sin2) m/c2, где m —масса тела.

Магнитное поле над поверхностью Земли складывается из постоянной (или меняющейся достаточно медленно) «главной» и переменной частей; последнюю обычно относят к вариациям магнитного поля. Наличие расплавленного металлического ядра приводит к появлению магнитного поля и магнитосферы Земли. Магнитосфера Земли определяется магнитным полем и его взаимодействием с потоками заряженных частиц космического происхождения (с солнечным ветром). Магнитосфера Земли с дневной стороны простирается до 8-14 R, с ночной — вытянута, образуя магнитный хвост Земли в несколько сотен R; в магнитосфере находятся радиационные пояса. Измерения со спутников показали, что Земля является интенсивным источником радиоволн в километровом диапазоне, хотя такие волны генерируются высоко и на уровне земной поверхности не обнаружены.

Магнитный дипольный момент Земли, равный 7,98·1025 единиц СГСМ, направлен примерно противоположно механическому, хотя в настоящее время магнитные полюсы несколько смещены по отношению к географическим. Их положение, впрочем, меняется со временем, и хотя эти изменения достаточно медленны, за геологические промежутки времени, по палеомагнитным данным, обнаруживаются даже магнитные инверсии, то есть обращения полярности. Нынешнюю полярность Земля приобрела 12 тысяч лет  (по другим источникам 750 тысяч лет) назад, а в среднем каждые 250 тысяч лет (500 тысяч лет по другим источникам) меняется полярность, а иногда в 2-4 раза быстрее. Некоторые ученые утверждают, что возможно скоро полярность изменится. 

   В первом приближении магнитное поле Земли подобно полю намагниченного стержня (диполя), который смещен относительно центра Земли к Тихому океану и наклонен к земной оси. В настоящее время это смещение составляет 451 километр, а наклон равен 11°. Сила и форма геомагнитного поля постепенно меняются, причем масштаб времени этих изменений составляет годы. Интенсивность геомагнитного поля обозначается векторной величиной F или B, а единицами измерения являются гаусс (Гс), тесла (Т) или гамма (γ) (1 тесла = 10000 гаусс; 1 гамма = 1 нанотесла= 10-5 гаусс.) Направление поля в любой точке земной поверхности может быть описано двумя углами: 1) наклонением I , то есть углом между горизонтальной плоскостью и вектором поля (угол считается положительным, когда поле направлено вниз); 2) склонением D, т.е. азимутом - углом, измеряемым от направления на север к востоку или западу на горизонтальной плоскости.


Положение магнитных полюсов Земли на 1985год:

Северный магнитный полюс – 77о36' с.ш.; 102о48' з.д.

Южный магнитный полюс – 65о06' ю.ш.; 139о00' в.д.


Положение геомагнитных полюсов на 1985г:

Северный геомагнитный полюс – 78о48' с.ш.; 70о54' з.д.

Южный геомагнитный полюс – 78о48' ю.ш.; 109о06' в.д.


Напряженности магнитного поля на северном и южном магнитных полюсах равны соответственно 0,58 и 0,68 Э, а на геомагнитном экваторе - около 0,4 Э. 

  Приборы Центрального военно-технического института Сухопутных войск (ЦНИВТИ СВ) зафиксировали в начале 2002 года, что магнитный полюс Земли сместился на 200 километров. По мнению ученых, аналогичное смещение магнитных полюсов произошло и на др