Знак Вопроса 1996 № 01

Земля, как и другие планеты, получает энергию от Солнца — звезды среднего размера диаметром 1,39 х 10⁹ километров. Выделяемая Солнцем энергия за одну секунду составляет 10²⁶ Дж. Почти вся энергия, достигающая земной поверхности, приходит в виде электромагнитного излучения, обладающего широким спектром и включающего рентгеновские и ультрафиолетовые лучи, видимый свет, тепловое излучение и радиоволны. Озоновый слой в верхних слоях земной атмосферы препятствует свободному проникновению к поверхности Земли опасных для живых организмов ультрафиолетовых и рентгеновских излучений Солнца.

ФОРМА И РАЗМЕРЫ ЗЕМЛИ

Непосредственные замеры на поверхности Земли, а также астрономические наблюдения и измерения из космоса позволили определить форму и размеры нашей планеты, ее массу, гравитационное и магнитное поля, величину теплового потока, идущего из недр, и ряд физических свойств земной поверхности.

Средний радиус Земли равен 6371 километр, а полярный — 6356,78 километра. Экваториальное расширение и полярное сжатие возникли из-за вращения Земли вокруг своей оси и ее наклона. В целом же форма Земли очень близка к эллипсоиду вращения, который носит название «геоид».

Масса Земли составляет 5,976 × 10⁹ триллионов тонн. Объем Земли равен 1,083 х 10²⁷ кубических сантиметров. Зная объем и массу Земли, нетрудно определить и ее среднюю плотность, она составляет 5,52 грамма на кубический сантиметр.

Многочисленными лабораторными исследованиями установлено, что плотность горных пород на земной поверхности оказывается равной 2,8 грамма на кубический сантиметр, а это означает, что в недрах нашей планеты должны находиться породы с плотностью, в несколько раз превышающей среднюю плотность Земли.

Ускорение свободного падения на поверхности Земли составляет в среднем на экваторе 978,049 см/с². В нем учтено центробежное ускорение, создаваемое вращением Земли и равное 3,392 см/с². На земных полюсах центробежное ускорение, как известно, отсутствует, и поэтому там ускорение свободного падения больше, чем на экваторе, всего на 1/189. В различных точках на поверхности Земли существуют отклонения от средней величины ускорения свободного падения. Это зоны так называемых гравитационных аномалий, в которых величина отклонений может достигать значений в несколько сот см/с².

Достаточно хорошо известно, что Земля обладает магнитным полем. Единицей измерения магнитной индукции является тесла (Тл). Положения магнитных полюсов Земли не совпадают с географическими. Так, например, северный конец стрелки компаса притягивается к полюсу, расположенному около Гренландии (73°с.ш. и 100°з.д.), а южный — к полюсу, находящемуся в австралийском секторе Антарктики (68°ю.ш. и 134°в.д.). Величина индукции геомагнитного поля максимальна у магнитных полюсов (0,7 × 10^-4 Тл у Южного и 0,6 х 10^-4 Тл у Северного) и значительно меньше, минимальна, у экватора (0,42 х 10^-4 Тл).

Важным моментом является то, что исследования магнитологов установили факт смены магнитными полюсами своего месторасположения (инверсию), т. е. в определенные промежутки времени Северный полюс становится Южным, а Южный — Северным. Продолжительность временных периодов относительно устойчивого положения знака магнитных полюсов оценивается специалистами в пределах от 700 тысяч до 1,5 миллиона лет.

Ученым давно стало известно, что из земных глубин постоянно исходит тепло. О существовании внутри Земли крупного источника тепла свидетельствуют извержения вулканов, когда на поверхность планеты изливаются многочисленные лавовые потоки с температурой более 1500 °C. Выполненные измерения показывают, что с глубиной температура увеличивается с вполне определенной интенсивностью: при «опускании» на каждый 1 километр температура возрастает на 30 °C.

Геотермический поток, «стекающий» из земных недр, дает близкие значения по интенсивности как для суши, так и дли океанического дна: (1,2–1,6) 10^-6Дж/(см² х с). Следует, правда, отметить, что минимальные значения геотермического потока тепла наблюдаются в центральных частях континентов, где находятся наиболее древние горные породы, а максимальные — в областях интенсивной вулканической деятельности и вдоль осевой части срединно-океанических хребтов, т. е. протяженных горных систем, имеющихся на дне Мирового океана.

ЗЕМНЫЕ ОБОЛОЧКИ

Современная Земля состоит из нескольких неоднородных оболочек — атмосферы, гидросферы, биосферы и литосферы, под которой в глубоких недрах находятся мантия и ядро.

АТМОСФЕРА — внешняя газовая оболочка, ограниченная снизу твердой и жидкой поверхностью Земли. Масса земной атмосферы около 5,3 10¹⁵ тонн, что составляет 1/1000000 часть массы всей планеты. Давление воздуха на уровне моря в среднем равно 1,013 х 10⁵ Па, а плотность — 1,3 х 10^-3 г/см³.