Ziemia - Earth

Ziemia Astronomiczny symbol Ziemi
Zdjęcie Ziemi z niebieskiego marmuru, wykonane przez misję Apollo 17.  Półwysep Arabski, Afryka i Madagaskar leżą w górnej połowie dysku, podczas gdy Antarktyda jest na dole.
Niebieski marmur , najczęściej używane zdjęcie Ziemi, wykonane przezmisję Apollo 17 w 1972 r.
Oznaczenia
Gaia , Terra , Tellus , świat , glob
Przymiotniki Ziemski, ziemski, terran, tellurczyk
Charakterystyka orbity
Epoka J2000
Aphelion 152 100 000  km ( 94 500 000  mil)
Peryhelium 147 095 000  km ( 91 401 000  mil)
149 598 023  km ( 92 955 902  mil)
Ekscentryczność 0,016 7086
365,256 363 004  d
( 31 558,149 7635  ks )
29,78 km/s
( 107 200  km/h; 66 600  mph)
358,617°
Nachylenie
-11.260 64 ° do ekliptyki J2000
2022-sty-04
114.207 83 °
Satelity
Charakterystyka fizyczna
Średni promień
6 371,0  km ( 3 958,8  mil)
Promień równikowy
6 378,137  km ( 3 963,191  mil)
Promień biegunowy
6 356,752  km ( 3 949,903  mil)
Spłaszczenie 1/298.257 222 101 ( ETRS89 )
Obwód
Tom 1,083 21 × 10 12  km 3 (2,598 76 × 10 11  mil sześciennych )
Masa 5,972 37 × 10 24  kg (1,316 68 × 10 25  funtów )
(3,0 × 10 -6  M )
Średnia gęstość
5,514 g / cm 3 (0,1992 funta / CU)
9,806 65  m/s 2 (g ; 32.1740 stóp/s 2 )
0,3307
11.186 km/s ( 40 270  km/h; 25 020  mph)
1.0 d
(24h 00m 00s) średni okres rotacji synodalnej (doba słoneczna)
Okres rotacji gwiazdowej
0,997 269 68  d
(23h 56m 4100s)
Równikowa prędkość obrotowa
0,4651 km/s
( 1 674,4  km/h; 1 040,4  mph)
23.439 2811 °
Albedo
Temperatura powierzchni min mieć na myśli maks
Celsjusz -89,2 ° C 14°C (1961-90) 56,7 °C
Fahrenheita -128,5 ° F 57,2 ° F (1961-90) 134,0 ° F
Atmosfera
Ciśnienie powierzchniowe
101,325  kPa (przy MSL )
Skład według objętości

Ziemia jest trzecią planetą od Słońca i jedynym znanym obiektem astronomicznym, który jest siedliskiem i podtrzymywaniem życia . Około 29,2% powierzchni Ziemi to lądy składające się z kontynentów i wysp. Pozostałe 70,8% pokrywają wody , głównie oceany, morza, zatoki i inne akweny słonowodne, ale także jeziora, rzeki i inne wody słodkie, które razem tworzą hydrosferę . Duża część obszarów polarnych Ziemi jest pokryta lodem. Zewnętrzna warstwa Ziemi jest podzielona na kilka sztywnych płyt tektonicznych, które migrują po powierzchni przez wiele milionów lat, podczas gdy jej wnętrze pozostaje aktywne dzięki solidnemu żelaznemu rdzeniowi wewnętrznemu , płynnemu zewnętrznemu jądru, które generuje pole magnetyczne Ziemi , oraz konwekcyjnemu płaszczowi napędzającemu płytę. tektonika.

Atmosfera ziemska składa się głównie z azotu i tlenu . Więcej energii słonecznej jest odbierane przez regiony tropikalne niż regiony polarne i jest redystrybuowane przez cyrkulację atmosferyczną i oceaniczną . Gazy cieplarniane odgrywają również ważną rolę w regulacji temperatury powierzchni. Klimat regionu determinowany jest nie tylko szerokością geograficzną, ale także wysokością i bliskością umiarkowanych oceanów. Ciężkie warunki pogodowe, takie jak cyklony tropikalne, burze i fale upałów, występują w większości obszarów i mają ogromny wpływ na życie.

Grawitacja Ziemi oddziałuje z innymi obiektami w kosmosie, zwłaszcza z Księżycem , który jest jedynym naturalnym satelitą Ziemi . Ziemia okrąża Słońce w ciągu około 365,25 dni. Oś obrotu Ziemi jest nachylona w stosunku do płaszczyzny orbity, tworząc pory roku na Ziemi. Oddziaływanie grawitacyjne między Ziemią a Księżycem powoduje pływy, stabilizuje orientację Ziemi na jej osi i stopniowo spowalnia jej obrót . Ziemia jest najgęstszą planetą w Układzie Słonecznym oraz największą i najmasywniejszą z czterech planet skalistych .

Według szacunków datowania radiometrycznego i innych dowodów, Ziemia uformowała się ponad 4,5 miliarda lat temu . W ciągu pierwszych miliardów lat historii Ziemi , życie pojawiło się w oceanach i zaczął wpływać na atmosferę i powierzchnię Ziemi, co prowadzi do proliferacji beztlenowych , a później , organizmów tlenowych . Niektóre dowody geologiczne wskazują, że życie mogło powstać już 4,1 miliarda lat temu. Od tego czasu połączenie odległości Ziemi od Słońca, właściwości fizycznych i historii geologicznej pozwoliło życiu na ewolucję i rozwój. W historii życia na Ziemi , bioróżnorodności przeszedł długi okres ekspansji, sporadycznie przerywane przez masowe wymieranie . Ponad 99% wszystkich gatunków, jakie kiedykolwiek żyły na Ziemi, wyginęło. Na Ziemi żyje prawie 8 miliardów ludzi, których przetrwanie zależy od jej biosfery i zasobów naturalnych. Ludzie w coraz większym stopniu wpływają na powierzchnię Ziemi, hydrologię, procesy atmosferyczne i inne formy życia.

Etymologia

Nowoczesne angielskie słowo Ziemia rozwinęła się, poprzez średnioangielski , od staroangielskiego rzeczownika najczęściej pisanego eorðe . Ma pokrewne w każdym języku germańskim , a ich rodowy korzeń został zrekonstruowany jako * erþō . W swoim najwcześniejszym poświadczeniu słowo eorðe było już używane do tłumaczenia wielu znaczeń łacińskiego terra i greckiego γῆ : ziemia, gleba , suchy ląd, świat ludzi, powierzchnia świata (w tym morze) i samego globu. Podobnie jak w przypadku Roman Terra /Tellūs i greckiej Gai , Ziemia mogła być uosobieniem bogini w germańskim pogaństwie : późna mitologia nordycka obejmowała Jörð („Ziemię”), olbrzymkę często podawaną jako matka Thora .

Historycznie ziemia była pisana małymi literami. Od wczesnego średniowiecza po angielsku , jego zdecydowanie sens jako „świata” została wyrażona jako na ziemi. We wczesnym nowożytnym angielskim wiele rzeczowników było pisanych wielką literą, a ziemia była również zapisywana jako Ziemia , szczególnie w odniesieniu do innych ciał niebieskich. Ostatnio nazwa jest czasami po prostu podawana jako Ziemia , przez analogię z nazwami innych planet , chociaż Ziemia i formy z nimi pozostają wspólne. Style domów są teraz różne: pisownia Oxford uznaje za najbardziej powszechną formę małych liter, podczas gdy forma pisana wielkimi literami jest akceptowalnym wariantem. Kolejna konwencja aktywuje „Ziemia”, gdy pojawiające się w nazwie (na przykład „atmosferę ziemską”), ale zapisuje je małymi literami, gdy poprzedzone przez (na przykład „atmosfery Ziemi”). Prawie zawsze pojawia się małymi literami w wyrażeniach potocznych, takich jak „co u licha robisz?”

Zdarza się, że nazwa Terra / t ɛr ə / jest używany w piśmie naukowym, a zwłaszcza w science fiction odróżnić ludzkości planety zamieszkane od innych, natomiast w poezji Tellus / t ɛ l ə s / został wykorzystany do określenia uosobienie Ziemi . Terra jest również nazwą planety w niektórych językach romańskich (językach, które wyewoluowały z łaciny ), takich jak włoski i portugalski , podczas gdy w innych językach romańskich słowo to dało początek nazwom z nieznacznie zmienioną pisownią (jak hiszpańska Tierra i francuska terre ). Latinate forma Gai lub Gaja ( angielskie: / í ə / ) od greckiego imienia poetyckiej Gaia ( Γαῖα ; starogrecki[ɡâi̯.a] lub[ɡâj.ja] ) jest rzadkie, ale alternatywą pisowni Gaia stało się powszechne ze względu na hipotezie Gai , w którym to przypadku jej wymowa jest / ɡ ə / zamiast bardziej klasyczne angielskiego / ɡ ə / .

Istnieje wiele przymiotników dla planety Ziemia. Z samej Ziemi pochodzi ziemskie . Od łacińskiego Terra pochodzi ziemskie / t ɛr ə n / , ziemia / t ə R ɛ s t r i ə l / , i (przez francuski) terrene / t ə R ı n / , a od łacińskiego Tellus pochodzi Tellurian / t ɛ l ʊər i ə n / a tellurowego .

Chronologia

Tworzenie

Wrażenie artysty dotyczące dysku planetarnego wczesnego Układu Słonecznego

Najstarszy materiał znaleziony w Układzie Słonecznym datowany jest na 4,5682+0,0002
−0,0004
Ga (miliard lat) temu. Za pomocą4,54 ± 0,04 Ga uformowała się pierwotna Ziemia. Ciała w Układzie Słonecznym powstały i ewoluowały wraz ze Słońcem. Teoretycznie mgławica słoneczna oddziela część obłoku molekularnego przez zapadanie grawitacyjne, który zaczyna się obracać i spłaszczać w dysk okołogwiazdowy , a następnie planety wyrastają z tego dysku wraz ze Słońcem. Mgławica zawiera gaz, ziarna lodu i pył (w tym pierwotne nuklidy ). Zgodnie z teorią mgławic , planetozymale powstały w wyniku akrecji , przy czym szacuje się, że pierwotna Ziemia może uformować się od 70 do 100 milionów lat.

Szacunki dotyczące wieku Księżyca wahają się od 4,5 Ga do znacznie młodszego. Prowadzi hipotezą jest to, że została ona utworzona przez narastanie z materiału loosed z ziemi po Mars -sized przedmiotu z około 10% masy Ziemi, o nazwie Theia , uderzył ziemią. Uderzył w Ziemię szybkim ciosem i część jego masy połączyła się z Ziemią. Od około 4,1 do3,8 Ga , liczne uderzenia asteroid podczas późnego ciężkiego bombardowania spowodowały znaczące zmiany w środowisku większej powierzchni Księżyca i, w konsekwencji, w Ziemi.

Historia geologiczna

Skały karbonu , które zostały pofałdowane , wypiętrzone i zniszczone podczas orogenezy, która zakończyła formowanie się superkontynentu Pangea , przed osadzeniem się leżących na nim warstw triasu , w basenie Algarve , co zapoczątkowało jego rozpad

Atmosfera ziemska i oceany powstały w wyniku aktywności wulkanicznej i odgazowywania . Para wodna z tych źródeł skondensowała się w oceanach, wzbogacona o wodę i lód z asteroid, protoplanet i komet . Na Ziemi mogła znajdować się wystarczająca ilość wody do wypełnienia oceanów od czasu jej powstania. W tym modelu gazy cieplarniane w atmosferze chroniły oceany przed zamarzaniem, gdy nowo formujące się Słońce miało tylko 70% swojej obecnej jasności . Za pomocą3.5 Ga , ziemskie pole magnetyczne zostało ustanowione, co pomogło zapobiec wyrywaniu atmosfery przez wiatr słoneczny .

Gdy stopiona zewnętrzna warstwa Ziemi ostygła, utworzyła pierwszą stałą skorupę , która, jak się uważa, miała nietypowy skład. Pierwsza skorupa kontynentalna , która była bardziej felsowa w składzie, powstała w wyniku częściowego stopienia tej skorupy maficznej. Obecność ziaren mineralnego cyrkonu z epoki Hadeanu w eoarcheńskich skałach osadowych sugeruje, że przynajmniej część skorupy felsowej istniała już w4,4 Ga , tylko140  mln lat po utworzeniu Ziemi. Istnieją dwa główne modele ewolucji tej początkowej niewielkiej objętości skorupy kontynentalnej w celu osiągnięcia obecnej obfitości: (1) stosunkowo stały wzrost do dnia dzisiejszego, który jest potwierdzony przez radiometryczne datowanie skorupy kontynentalnej na całym świecie oraz (2) początkowy szybki wzrost objętości skorupy kontynentalnej w okresie archaiku , tworzący większość istniejącej obecnie skorupy kontynentalnej, co potwierdzają dowody izotopowe z hafnu w cyrkonach i neodymu w skałach osadowych. Te dwa modele i dane, które je wspierają, można pogodzić poprzez recykling skorupy kontynentalnej na dużą skalę , szczególnie we wczesnych etapach historii Ziemi.

Nowa skorupa kontynentalna tworzy się w wyniku tektoniki płyt , procesu ostatecznie napędzanego ciągłą utratą ciepła z wnętrza Ziemi. W ciągu setek milionów lat siły tektoniczne spowodowały, że obszary skorupy kontynentalnej zgrupowały się w superkontynenty , które następnie się rozpadły. W przybliżeniu750 Ma , jeden z najwcześniejszych znanych superkontynentów, Rodinia , zaczął się rozpadać. Kontynenty później połączyły się, tworząc Pannotię at600–540 Ma , potem wreszcie Pangea , która również zaczęła się rozpadać w180 Ma .

Najnowszy wzór epok lodowcowych rozpoczął się około40 Ma , a następnie zintensyfikowane w plejstocenie o3 Ma . Regiony wysokich i średnich szerokości geograficznych przechodzą od tego czasu powtarzające się cykle zlodowacenia i odwilży, powtarzające się co około 21 000, 41 000 i 100 000 lat. Okres ostatniego zlodowacenia , potocznie nazywany „ostatnią epoką lodowcową”, pokrył dużą część kontynentów, aż do średnich szerokości geograficznych, lodem i zakończył się około 11 700 lat temu.

Pochodzenie życia i ewolucja

Reakcje chemiczne doprowadziły do ​​powstania pierwszych samoreplikujących się cząsteczek około cztery miliardy lat temu. Pół miliarda lat później powstał ostatni wspólny przodek całego obecnego życia . Ewolucja fotosyntezy umożliwiła pozyskiwanie energii słonecznej bezpośrednio przez formy życia. Powstały tlen cząsteczkowy ( O
2
) nagromadziły się w atmosferze i w wyniku oddziaływania z ultrafioletowym promieniowaniem słonecznym utworzyły ochronną warstwę ozonową ( O
3
) w górnej atmosferze. Wbudowanie mniejszych komórek w większe spowodowało powstanie złożonych komórek zwanych eukariotami . Prawdziwe organizmy wielokomórkowe uformowane jako komórki w koloniach stawały się coraz bardziej wyspecjalizowane. Wspomagane przez pochłanianie szkodliwego promieniowania ultrafioletowego przez warstwę ozonową życie skolonizowało powierzchnię Ziemi. Wśród najwcześniejszych dowodów kopalnych na istnienie życia znajdują się skamieliny z mat mikrobiologicznych znalezione w liczącym 3,48 miliarda lat piaskowcu w Australii Zachodniej , grafit biogeniczny znaleziony w skałach metaosadowych sprzed 3,7 miliarda lat w zachodniej Grenlandii oraz pozostałości materiału biotycznego znalezione w 4,1 miliarda lat. roczne skały w Australii Zachodniej. Najwcześniej bezpośredni dowód na istnienie życia na Ziemi jest zawarty w 3450000000-letnich australijskich skałach pokazujące skamieliny mikroorganizmów .

Podczas neoproterozoiku ,1000 do 541 mln lat temu znaczna część Ziemi mogła być pokryta lodem. Hipoteza ta została nazwana „ Ziemą śnieżną kulą ” i jest szczególnie interesująca, ponieważ poprzedzała eksplozję kambryjską , kiedy wielokomórkowe formy życia znacznie zwiększyły swoją złożoność. Po wybuchu kambryjskiego535 Ma , doszło do co najmniej pięciu głównych masowych wymierań i wielu mniejszych. Oprócz proponowanego obecnego wydarzenia wymierania holocenu , najnowszym było:66 Ma , kiedy uderzenie asteroidy spowodowało wyginięcie nieptasich dinozaurów i innych dużych gadów , ale w dużej mierze oszczędziło małe zwierzęta , takie jak owady , ssaki , jaszczurki i ptaki . Życie ssaków zmieniło się w przeszłości66 Mys , a kilka milionów lat temu afrykańska małpa nabrała zdolności wyprostowania się. Ułatwiło to korzystanie z narzędzi i zachęciło do komunikacji, która zapewniała odżywianie i stymulację potrzebną większemu mózgowi, co doprowadziło do ewolucji człowieka . Rozwój rolnictwa , a następnie cywilizacja doprowadziła do ludzi mających wpływ na Ziemi oraz rodzaj i ilość innych form życia, która trwa do dnia dzisiejszego.

Przyszły

Ponieważ dwutlenek węgla ( CO
2
) ma długą żywotność w atmosferze, umiarkowany ludzki CO
2
emisje mogą opóźnić powstanie kolejnego lodowca o 100 000 lat.

Oczekiwana długoterminowa przyszłość Ziemi jest powiązana z przyszłością Słońca. W ciągu następnego1,1 miliarda lat , jasność Słońca wzrośnie o 10%, a w ciągu następnego3,5 miliarda lat o 40%. Rosnąca temperatura powierzchni Ziemi przyspieszy nieorganiczny obieg węgla , redukując CO
2
stężenie do poziomów śmiertelnie niskich dla roślin (10  ppm dla fotosyntezy C4 ) w około100-900 milionów lat . Brak roślinności spowoduje utratę tlenu w atmosferze, uniemożliwiając życie zwierząt. Ze względu na zwiększoną jasność średnia temperatura Ziemi może osiągnąć 100 °C (212 °F) w ciągu 1,5 miliarda lat, a cała woda oceaniczna wyparuje i zostanie utracona w kosmos, co może wywołać niekontrolowany efekt cieplarniany w ciągu około 1,6 do 3 miliard lat. Nawet gdyby Słońce było stabilne, ułamek wody we współczesnych oceanach spłynie do płaszcza , z powodu zmniejszonego odpływu pary z grzbietów śródoceanicznych.

Słońce przekształci się w czerwonego olbrzyma za około5 miliardów lat . Modele przewidują, że Słońce rozszerzy się do około 1  AU (150 milionów km; 93 miliony mil), około 250 razy większy od obecnego promienia. Los Ziemi jest mniej jasny. Jako czerwony olbrzym, Słońce straci około 30% swojej masy, więc bez efektów pływowych Ziemia przesunie się na orbitę 1,7 AU (250 milionów km; 160 milionów mil) od Słońca, gdy gwiazda osiągnie swój maksymalny promień. w przeciwnym razie, z efektami pływowymi, może wejść do atmosfery Słońca i ulec wyparowaniu.

Charakterystyka fizyczna

Rozmiar i kształt

Chimborazo , którego szczytem jest punkt na powierzchni Ziemi, który jest najdalej od centrum Ziemi

Kształt Ziemi jest prawie kulisty. Na biegunach występuje niewielkie spłaszczenie i wybrzuszenie wokół równika spowodowane ruchem obrotowym Ziemi . Dlatego lepsze przybliżenie kształtu Ziemi jest spłaszczonej elipsoidy obrotowej , którego średnica równikowa wynosi 43 km (27 mil) większy niż biegun średnicy -to-biegun.

Średnia średnica sferoidy odniesienia wynosi 12 742 kilometrów (7918 mil). Lokalna topografia odbiega od tej wyidealizowanej sferoidy, chociaż w skali globalnej odchylenia te są niewielkie w porównaniu z promieniem Ziemi: maksymalne odchylenie wynoszące zaledwie 0,17% znajduje się w Rowie Mariańskim (10 925 metrów lub 35 843 stóp poniżej lokalnego poziomu morza), podczas gdy Mount Everest ( 8848 metrów lub 29 029 stóp nad lokalnym poziomem morza) oznacza odchylenie 0,14%. Punkt na powierzchni najdalej od środka masy Ziemi jest szczytem równikowego wulkanu Chimborazo w Ekwadorze (6384,4 km lub 3967,1 mil).

W geodezji dokładny kształt, jaki przybrałyby oceany na Ziemi w przypadku braku lądu i zaburzeń, takich jak pływy i wiatry, nazywa się geoidą . Dokładniej, geoida jest powierzchnią ekwipotencjalnej grawitacji na średnim poziomie morza (MSL). Topografia powierzchni morza to odchylenia wody od MSL, analogiczne do topografii lądu.

Skład chemiczny

Skład chemiczny skórki
Pogarszać Formuła Kompozycja
Kontynentalny oceaniczny
krzemionka SiO
2
60,6% 50,1%
glinka Glin
2
O
3
15,9% 15,7%
Limonka CaO 6,41% 11,8%
magnezja MgO 4,66% 10,3%
tlenek żelaza FeO T 6,71% 8,3%
tlenek sodu Na
2
O
3,07% 2,21%
tlenek potasu K
2
O
1,81% 0,11%
dwutlenek tytanu TiO
2
0,72% 1,1%
pięciotlenek fosforu P
2
O
5
0,13% 0,1%
tlenek manganu MnO 0,10% 0,11%
Całkowity 100% 99,8%

Masa Ziemi wynosi około5,97 × 10 24  kg ( 5970 Yg ). Składa się głównie z żelaza (32,1%), tlenu (30,1%), krzemu (15,1%), magnezu (13,9%), siarki (2,9%), niklu (1,8%), wapnia (1,5%) i glinu ( 1,4%), a pozostałe 1,2% to śladowe ilości innych pierwiastków. Ze względu na segregację masy szacuje się, że region rdzenia składa się głównie z żelaza (88,8%), z mniejszymi ilościami niklu (5,8%), siarki (4,5%) i mniej niż 1% pierwiastków śladowych.

Najpowszechniejszymi składnikami skały skorupy są prawie wszystkie tlenki : chlor, siarka i fluor są ważnymi wyjątkami, a ich całkowita ilość w każdej skale jest zwykle znacznie mniejsza niż 1%. Ponad 99% skorupy składa się z 11 tlenków, głównie krzemionki, tlenku glinu, tlenków żelaza, wapna, magnezji, potażu i sody.

Struktura wewnętrzna

Warstwy geologiczne Ziemi
Earth-cutaway-schematic-english.svg

Ziemia odcięta od jądra do egzosfery. Nie na skalę.
Głębokość
km
Warstwa komponentowa Gęstość
g/cm 3
0-60 Litosfera
0–35 Skorupa 2,2–2,9
35-660 Górny płaszcz 3,4–4,4
  660–2890 Dolny płaszcz 3,4–5,6
100–700 Astenosfera
2890–5100 Zewnętrzny rdzeń 9,9–12,2
5100–6378 Rdzeń wewnętrzny 12,8-13,1

Wnętrze Ziemi, podobnie jak innych planet ziemskich, podzielone jest na warstwy ze względu na ich właściwości chemiczne lub fizyczne ( reologiczne ). Zewnętrzna warstwa jest chemicznie odmienną skorupą krzemianową , pod którą znajduje się bardzo lepki stały płaszcz. Skorupa jest oddzielona od płaszcza nieciągłością Mohorovičića . Grubość skorupy waha się od około 6 kilometrów (3,7 mil) pod oceanami do 30-50 km (19-31 mil) na kontynentach. Skorupa i zimny, sztywny wierzch górnego płaszcza są wspólnie znane jako litosfera, która jest podzielona na niezależnie poruszające się płyty tektoniczne.

Pod litosferą znajduje się astenosfera , warstwa o stosunkowo niskiej lepkości, po której porusza się litosfera. Ważne zmiany w strukturze krystalicznej w płaszczu występują na 410 i 660 km (250 i 410 mil) pod powierzchnią, obejmując strefę przejściową, która oddziela górny i dolny płaszcz. Pod płaszczem płynny rdzeń zewnętrzny o wyjątkowo niskiej lepkości znajduje się nad stałym rdzeniem wewnętrznym . Wewnętrzne jądro Ziemi może obracać się z nieco większą prędkością kątową niż reszta planety, posuwając się do przodu o 0,1–0,5° rocznie, chociaż proponowano również nieco wyższe i znacznie niższe prędkości. Promień jądra wewnętrznego wynosi około jednej piątej promienia Ziemi. Gęstość wzrasta wraz z głębokością, jak opisano w tabeli po prawej stronie.

Ciepło

Głównymi izotopami wytwarzającymi ciepło na Ziemi są potas-40 , uran-238 i tor-232 . W środku temperatura może wynosić do 6000 ° C (10 830 ° F), a ciśnienie może osiągnąć 360  GPa (52 miliony  psi ). Ponieważ znaczna część ciepła pochodzi z rozpadu radioaktywnego, naukowcy postulują, że na początku historii Ziemi, przed wyczerpaniem się izotopów o krótkim okresie półtrwania, produkcja ciepła na Ziemi była znacznie wyższa. W przybliżeniuGyr , wyprodukowano by dwa razy więcej ciepła niż współczesne, zwiększając tempo konwekcji płaszcza i tektoniki płyt, a także pozwalając na produkcję niezwykłych skał magmowych, takich jak komatyty, które są dziś rzadko formowane.

Współczesne główne izotopy wytwarzające ciepło
Izotop Uwalnianie ciepła
W/kg izotopu
Lata półtrwania
Średnia koncentracja płaszcza
kg izotopu/kg płaszcz
Uwalnianie ciepła
W/kg płaszcz
238 U 94,6 × 10 -6 4,47 × 10 9 30,8 × 10 -9 2,91 x 10 -12
235 jednostek 569 × 10 -6 0,704 × 10 9 0,22 × 10 -9 0,125 x 10 -12
232 Th 26,4 × 10 -6 14,0 × 10 9 124 x 10 -9 3,27 x 10 -12
40 K 29,2 × 10 -6 1,25 × 10 9 36,9 x 10 -9 1,08 x 10 -12

Średnia strata ciepła z Ziemi wynosi 87 mW m −2 , dla globalnej straty ciepła4,42 × 10 13  W . Część energii cieplnej jądra jest transportowana w kierunku skorupy przez pióropusze płaszcza , formę konwekcji składającej się z upwellingów skał o wyższej temperaturze. Te pióropusze mogą wytwarzać gorące punkty i zalewać bazalty . Więcej ciepła na Ziemi jest tracone przez tektonikę płyt, przez upwelling płaszcza związany z grzbietami śródoceanicznymi . Ostatnim głównym sposobem utraty ciepła jest przewodzenie przez litosferę, której większość zachodzi pod oceanami, ponieważ skorupa jest tam znacznie cieńsza niż na kontynentach.

Płyty tektoniczne

Główne płyty Ziemi
Pokazuje zasięg i granice płyt tektonicznych z nałożonymi zarysami kontynentów, które obsługują
Nazwa płyty Powierzchnia
10 6  km 2
103,3
78,0
75,9
67,8
60,9
47,2
43,6

Mechanicznie sztywna warstwa zewnętrzna Ziemi, litosfera, jest podzielona na płyty tektoniczne. Płyty te są segmentami sztywnymi, które poruszają się względem siebie na jednym z trzech typów granic: na granicach zbieżnych , dwie płyty łączą się; na rozbieżnych granicach dwie płyty są rozsuwane; a na granicach transformacji dwie płyty przesuwają się obok siebie na boki. Wzdłuż tych granic płyt mogą wystąpić trzęsienia ziemi , aktywność wulkaniczna , budowanie gór i tworzenie rowów oceanicznych . Płyty tektoniczne poruszają się po astenosferze, stałej, ale mniej lepkiej części górnego płaszcza, która może płynąć i poruszać się wraz z płytami.

W miarę migracji płyt tektonicznych skorupa oceaniczna ulega subdukcji pod przednimi krawędziami płyt na zbieżnych granicach. Jednocześnie upwelling materiału płaszcza na rozbieżnych granicach tworzy grzbiety śródoceaniczne. Połączenie tych procesów zawraca skorupę oceaniczną z powrotem do płaszcza. Z powodu tego recyklingu większość dna oceanu jest mniejsza niż100 lat. Najstarsza skorupa oceaniczna znajduje się na zachodnim Pacyfiku i szacuje się, że200 lat. Dla porównania najstarsza datowana skorupa kontynentalna to4030 mln lat temu , chociaż znaleziono cyrkonie zachowane jako klasty w eoarcheańskich skałach osadowych, których wiek wynosi do4400 milionów lat temu , co wskazuje, że w tym czasie istniała przynajmniej część skorupy kontynentalnej.

Siedem głównych płyt to Pacyfik , Ameryka Północna , Euroazjatycka , Afrykańska , Antarktyczna , Indoaustralijska i Południowoamerykańska . Inne ważne płyty zawierają Płyta arabska , The Caribbean Plate , The Plate Nazca u zachodniego wybrzeża Ameryki Południowej i Plate Scotia w południowej części Oceanu Atlantyckiego. Płyta australijska połączona z płytą indyjską pomiędzy50 i 55 Ma . Najszybciej poruszające się płyty to płyty oceaniczne, przy czym płyta Cocos przesuwa się z prędkością 75 mm / rok (3,0 cala / rok), a płyta Pacyfiku porusza się 52-69 mm / rok (2,0-2,7 cala / rok). Z drugiej strony, najwolniej poruszającą się płytą jest płyta południowoamerykańska, rozwijająca się z typową szybkością 10,6 mm/rok (0,42 cala/rok).

Powierzchnia

Obecna Ziemia bez wody, wysokość mocno przesadzona (kliknij/powiększ, aby "obrócić" kulę 3D).

Całkowita powierzchnia Ziemi jest około 510000000 km 2 (197 mln ²). Z tego 70,8% lub 361130000 km 2 (139430000 ²), jest poniżej poziomu morza i objęte wody oceanu. Pod powierzchnią oceanu znajduje się znaczna część szelfu kontynentalnego , góry, wulkany, rowy oceaniczne, podmorskie kaniony , płaskowyże oceaniczne , równiny otchłani i rozciągający się na całym świecie system grzbietów śródoceanicznych. Pozostałe 29,2%, lub 148.94 mln km 2 (57510000 ²), nie jest pokryty wodą ma teren , który znacznie różni się od miejsca do miejsca i składa się z góry, pustynie, równiny, płaskowyże i inne rzeźby . Wysokość powierzchni lądu waha się od najniższego punktu -418 m (-1371 stóp) nad Morzem Martwym do maksymalnej wysokości 8848 m (29 029 stóp) na szczycie Mount Everest. Średnia wysokość lądu nad poziomem morza wynosi około 797 m (2615 stóp).

Skorupa kontynentalna składa się z materiałów o mniejszej gęstości, takich jak granit i andezyt ze skał magmowych . Mniej powszechny jest bazalt , gęstsza skała wulkaniczna, która jest głównym składnikiem dna oceanicznego. Skała osadowa powstaje w wyniku nagromadzenia osadów, które zostają razem zakopane i zagęszczone . Prawie 75% powierzchni kontynentów pokrywają skały osadowe, choć stanowią one około 5% skorupy. Trzecią formą materiału skalnego znalezioną na Ziemi jest skała metamorficzna , która powstaje w wyniku przekształcenia wcześniej istniejących rodzajów skał przez wysokie ciśnienia, wysokie temperatury lub jedno i drugie. Do najliczniejszych minerałów krzemianowych na powierzchni Ziemi należą kwarc , skalenie , amfibol , mika , piroksen i oliwin . Powszechnie występującymi minerałami węglanowymikalcyt (znajdujący się w wapieniu ) i dolomit .

Erozja i tektonika , erupcje wulkanów , powodzie , wietrzenie , zlodowacenie , rozrost raf koralowych i uderzenia meteorytów to jedne z procesów, które w czasie geologicznym nieustannie zmieniają powierzchnię Ziemi .

Pedosfery jest zewnętrzna warstwa powierzchni kontynentalnym ziemskiego i składa się z gleby i w zależności od procesu powstawania gleby . Grunty orne ogółem stanowią 10,9% powierzchni ziemi, z czego 1,3% to użytki trwałe. Blisko 40% powierzchni lądowej Ziemi wykorzystuje się w rolnictwie, lub szacunkowo 16,7 mln km 2 (6,4 mln ²) gruntów ornych i 33,5 mln km 2 (12,9 mln ²) z pastwiska.

Pole grawitacyjne

Grawitacja Ziemi zmierzona przez misję NASA GRACE , wykazująca odchylenia od grawitacji teoretycznej . Czerwony pokazuje, gdzie grawitacja jest silniejsza niż gładka, standardowa wartość, a niebieski pokazuje, gdzie jest słabsza.

Grawitacji Ziemi jest przyspieszenie , które jest przekazywane do przedmiotów ze względu na rozkład masy w ziemi. W pobliżu powierzchni Ziemi przyspieszenie grawitacyjne wynosi około 9,8 m/s 2 (32 stopy/s 2 ). Lokalne różnice w topografii, geologii i głębszej strukturze tektonicznej powodują lokalne i szerokie, regionalne różnice w polu grawitacyjnym Ziemi, znane jako anomalie grawitacyjne .

Pole magnetyczne

Główna część ziemskiego pola magnetycznego jest generowana w jądrze, miejscu procesu dynamo , który przekształca energię kinetyczną konwekcji sterowanej termicznie i kompozycyjnie w energię pola elektrycznego i magnetycznego. Pole rozciąga się na zewnątrz od jądra, przez płaszcz, aż do powierzchni Ziemi, gdzie jest w przybliżeniu dipolem . Bieguny dipola znajdują się blisko biegunów geograficznych Ziemi. Na równiku pola magnetycznego natężenie pola magnetycznego jest na powierzchnię 3,05 x 10 -5 T , z magnetycznym momentem dipolowym od 7,79 x 10 22 Am 2 w epoce 2000 maleje prawie 6% w wieku. Ruchy konwekcyjne w rdzeniu są chaotyczne; bieguny magnetyczne dryfują i okresowo zmieniają ustawienie. Powoduje to sekularną zmienność głównego pola i odwrócenie pola w nieregularnych odstępach, średnio kilka razy na milion lat. Ostatnie odwrócenie miało miejsce około 700 000 lat temu.

Magnetosfera

Schemat przedstawiający linie pola magnetycznego magnetosfery Ziemi.  Pod wpływem wiatru słonecznego linie są cofane w kierunku antysłonecznym.
Schemat magnetosfery Ziemi. Wiatr słoneczny płynie od lewej do prawej

Zakres ziemskiego pola magnetycznego w kosmosie określa magnetosferę . Jony i elektrony wiatru słonecznego są odchylane przez magnetosferę; Ciśnienie wiatru słonecznego kompresuje dzienną stronę magnetosfery do około 10 promieni Ziemi i rozszerza nocną magnetosferę w długi ogon. Ponieważ prędkość wiatru słonecznego jest większa niż prędkość, z jaką fale rozchodzą się przez wiatr słoneczny, naddźwiękowy wstrząs łukowy poprzedza magnetosferę po stronie dziennej w wietrze słonecznym. Naładowane cząstki znajdują się w magnetosferze; plazmasfera jest zdefiniowana przez cząstki o niskiej energii, które zasadniczo podążają za liniami pola magnetycznego podczas obrotu Ziemi. Prąd pierścieniowy jest zdefiniowany przez cząstki o średniej energii, które dryfują względem pola geomagnetycznego, ale ze ścieżkami nadal zdominowanymi przez pole magnetyczne, a pasy radiacyjne Van Allena są utworzone przez cząstki o wysokiej energii, których ruch jest zasadniczo przypadkowy, ale zawarte w magnetosferze.

Podczas burz magnetycznych i podburz naładowane cząstki mogą być odchylane od zewnętrznej magnetosfery, a zwłaszcza ogona magnetosfery, kierowane wzdłuż linii pola do jonosfery Ziemi, gdzie atomy atmosferyczne mogą być wzbudzane i jonizowane, powodując zorzę polarną .

Orbita i obrót

Obrót

Rotacja Ziemi sfotografowana przez DSCOVR EPIC 29 maja 2016 r., kilka tygodni przed przesileniem .

Okres obrotu Ziemi względem Słońca — jej średni dzień słoneczny — wynosi 86 400 sekund średniego czasu słonecznego ( 86 400,0025 SI sekund ). Ponieważ dzień słoneczny na Ziemi jest teraz nieco dłuższy niż w XIX wieku z powodu spowolnienia pływów , każdy dzień waha się od 0 do 2 ms dłużej niż średni dzień słoneczny.

Okres obrotu Ziemi względem gwiazd stałych , nazywany przez Międzynarodową Służbę Systemów Obrotu Ziemi i Systemów Odniesienia (IERS) jej gwiezdny dzień , wynosi 86 164,0989 sekund średniego czasu słonecznego ( UT1 ), czyli 23 h 56 m 4,0989 s . Okres obrotu Ziemi względem poprzedzającej lub ruchomej średniej marcowej równonocy (kiedy Słońce znajduje się pod kątem 90° na równiku), wynosi 86 164,0905 sekund średniego czasu słonecznego (UT1) (23 h 56 m 4,0905 s ) . Tak więc dzień gwiezdny jest krótszy od dnia gwiezdnego o około 8,4 ms.

Oprócz meteorów w atmosferze i satelitów o niskiej orbicie, główny pozorny ruch ciał niebieskich na ziemskim niebie odbywa się na zachód z prędkością 15°/h = 15'/min. W przypadku ciał w pobliżu równika niebieskiego jest to równoważne pozornej średnicy Słońca lub Księżyca co dwie minuty; z powierzchni Ziemi widoczne rozmiary Słońca i Księżyca są w przybliżeniu takie same.

Orbita

Zdjęcie Pale Blue Dot wykonane w 1990 roku przez sondę Voyager 1, ukazujące Ziemię (w środku po prawej) z odległości prawie 6,0 miliardów km (3,7 miliarda mil), około 5,6 godziny z prędkością światła .

Ziemia okrąża Słońce w średniej odległości około 150 milionów km (93 miliony mil) co 365,2564 dni słonecznych, czyli jeden rok gwiezdny . Daje to pozorny ruch Słońca w kierunku wschodnim względem gwiazd z szybkością około 1°/dzień, co odpowiada jednej pozornej średnicy Słońca lub Księżyca co 12 godzin. Z powodu tego ruchu Ziemia potrzebuje średnio 24 godzin – dnia słonecznego – aby wykonać pełny obrót wokół własnej osi, tak aby Słońce powróciło do południka . Prędkość orbitalna Ziemi wynosi średnio około 29,78 km/s (107 200 km/h; 66 600 mph), co jest wystarczającą szybkością, aby w ciągu siedmiu minut przebyć odległość równą średnicy Ziemi, około 12 742 km (7918 mil), a odległość do Księżyc, 384 000 km (239 000 mil), w około 3,5 godziny.

Księżyc i Ziemia krążą wokół wspólnego barycentrum co 27,32 dni w stosunku do gwiazd tła. W połączeniu ze wspólną orbitą układu Ziemia-Księżyc wokół Słońca, okres miesiąca synodycznego , od nowiu do nowiu, wynosi 29,53 dnia. Patrząc z niebiańskiego bieguna północnego , ruch Ziemi, Księżyca i ich osiowe obroty są przeciwne do ruchu wskazówek zegara . Oglądana z punktu obserwacyjnego nad Słońcem i północnymi biegunami Ziemi, Ziemia krąży wokół Słońca w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Płaszczyzny orbity i osi nie są dokładnie wyrównane: Ziemi jest nachylona o około 23,44 stopnia od prostopadłej do płaszczyzny Ziemia-Słońce ( ekliptyka ), a płaszczyzna Ziemia-Księżyc jest nachylona do ±5,1 stopnia w stosunku do płaszczyzny Ziemia-Słońce . Bez tego pochylenia co dwa tygodnie pojawiałoby się zaćmienie, na przemian zaćmienia Księżyca i Słońca .

Hill sfera lub sfera grawitacyjnego oddziaływania, od Ziemi wynosi około 1,5 mln km (930.000 mil) w promieniu. Jest to maksymalna odległość, przy której oddziaływanie grawitacyjne Ziemi jest silniejsze niż bardziej odległe Słońce i planety. Obiekty muszą krążyć wokół Ziemi w tym promieniu, w przeciwnym razie mogą zostać uwolnione przez perturbacje grawitacyjne Słońca.

Ziemia wraz z Układem Słonecznym znajduje się w Drodze Mlecznej i krąży około 28 000  lat świetlnych od jej środka. Znajduje się około 20 lat świetlnych nad płaszczyzną galaktyczną w Ramieniu Oriona .

Nachylenie osiowe i pory roku

Nachylenie osi (lub nachylenie ) Ziemi i jego relacja do osi obrotu i płaszczyzny orbity

Osiowe nachylenie Ziemi wynosi około 23,439281°, a oś jej płaszczyzny orbity jest zawsze skierowana w stronę biegunów niebieskich . Ze względu na nachylenie osi Ziemi ilość światła słonecznego docierającego do dowolnego punktu na powierzchni zmienia się w ciągu roku. Powoduje to sezonową zmianę klimatu, przy czym lato na półkuli północnej występuje, gdy Zwrotnik Raka jest skierowany w stronę Słońca, a na półkuli południowej, gdy Zwrotnik Koziorożca jest skierowany w stronę Słońca. W każdym przypadku zima występuje jednocześnie na przeciwnej półkuli. Latem dzień trwa dłużej, a Słońce wspina się wyżej na niebie. Zimą klimat staje się chłodniejszy, a dni krótsze. Powyżej koła podbiegunowego i pod antarktycznym Kole nie ma światła dziennego w ogóle za część roku, powodując noc polarna , a ta noc rozciąga się na kilka miesięcy na samych biegunach. Na tych samych szerokościach geograficznych występuje również słońce o północy , gdzie słońce pozostaje widoczne przez cały dzień.

Zgodnie z astronomiczną konwencją, cztery pory roku można określić na podstawie przesileń — punktów na orbicie o maksymalnym nachyleniu osi w kierunku lub od Słońca — oraz równonocy , kiedy oś obrotu Ziemi jest zrównana z jej osią orbity. Na półkuli północnej przesilenie zimowe występuje obecnie około 21 grudnia; przesilenie letnie jest blisko 21 czerwca, równonoc wiosenna około 20 marca, a równonoc jesienna około 22 lub 23 września. Na półkuli południowej sytuacja jest odwrotna, zamieniają się przesilenia letnie i zimowe oraz daty równonocy wiosennej i jesiennej.

Kąt nachylenia osi Ziemi jest stosunkowo stabilny przez długi czas. Jego nachylenie osiowe podlega nutacji ; lekki, nieregularny ruch z głównym okresem 18,6 lat. Orientacja (raczej niż kąt) od osi Ziemi zmienia się w miarę upływu czasu, precessing wokół w pełnym okręgu nad każdym cyklu 25.800 lat; ta precesja jest przyczyną różnicy między rokiem syderycznym a tropikalnym . Oba te ruchy są spowodowane różnym przyciąganiem Słońca i Księżyca do równikowego zgrubienia Ziemi. Bieguny również migrują kilka metrów po powierzchni Ziemi. Ten ruch biegunowy ma wiele, cyklicznych składowych, które łącznie określa się jako ruch quasiokresowy . Oprócz rocznej składowej tego ruchu istnieje 14-miesięczny cykl zwany chybotaniem Chandlera . Prędkość obrotowa Ziemi zmienia się również w zjawisku znanym jako zmienność długości dnia.

W czasach nowożytnych peryhelium Ziemi następuje około 3 stycznia, a aphelium około 4 lipca. Daty te zmieniają się w czasie z powodu precesji i innych czynników orbitalnych, które podążają za cyklicznymi wzorcami znanymi jako cykle Milankovitcha . Zmieniająca się odległość Ziemia-Słońce powoduje wzrost o około 6,8% energii słonecznej docierającej do Ziemi na peryhelium w stosunku do aphelium. Ponieważ półkula południowa jest nachylona w kierunku Słońca mniej więcej w tym samym czasie, w którym Ziemia zbliża się do Słońca, półkula południowa otrzymuje od Słońca nieco więcej energii niż północna w ciągu roku. Efekt ten jest znacznie mniej znaczący niż całkowita zmiana energii spowodowana przechyleniem osi, a większość nadmiaru energii jest pochłaniana przez większą część wody na półkuli południowej.

Układ Ziemia-Księżyc

Księżyc

Charakterystyka
Księżyc w pełni widziany z półkuli północnej Ziemi
Średnica 3 474,8 km
Masa 7,349 × 10 22  kg
Półoś wielka 384 400 km
Okres orbitalny 27 d 7 h 43,7 m

Księżyc jest stosunkowo dużym, ziemskim , podobnym do planety naturalnym satelitą o średnicy około jednej czwartej ziemskiej. Jest to największy księżyc w Układzie Słonecznym w stosunku do wielkości jego planety, chociaż Charon jest większy w stosunku do planety karłowatej Pluton . Naturalne satelity innych planet są również nazywane „księżycami”, po ziemskich. Najszerzej akceptowana teoria pochodzenia Księżyca, hipoteza gigantycznego uderzenia , głosi, że powstał on w wyniku zderzenia protoplanety wielkości Marsa zwanej Theia z wczesną Ziemią. Hipoteza ta wyjaśnia (między innymi) względny brak żelaza i pierwiastków lotnych na Księżycu oraz fakt, że jego skład jest prawie identyczny ze składem skorupy ziemskiej.

Przyciąganie grawitacyjne między Ziemią a Księżycem powoduje pływy na Ziemi. Ten sam efekt na Księżycu doprowadził do jego blokady pływowej : jego okres rotacji jest taki sam, jak czas potrzebny na okrążenie Ziemi. W rezultacie zawsze przedstawia planetę tę samą twarz. Gdy Księżyc krąży wokół Ziemi, różne części jego twarzy są oświetlane przez Słońce, co prowadzi do faz księżycowych . Ze względu na oddziaływanie pływowe Księżyc oddala się od Ziemi w tempie około 38 mm/rok (1,5 cala/rok). Na przestrzeni milionów lat te drobne modyfikacje — i wydłużenie dnia ziemskiego o około 23  µs rocznie — składają się na znaczące zmiany. Podczas ediakarska okres czasu, na przykład, (w przybliżeniu620 Ma ) było 400±7 dni w roku, przy czym każdy dzień trwał 21,9±0,4 godziny.

Księżyc mógł dramatycznie wpłynąć na rozwój życia poprzez moderowanie klimatu planety. Dowody paleontologiczne i symulacje komputerowe pokazują, że nachylenie osi Ziemi jest stabilizowane przez interakcje pływowe z Księżycem. Niektórzy teoretycy uważają, że bez tej stabilizacji względem momentów obrotowych przykładanych przez Słońce i planety do równikowego zgrubienia Ziemi, oś obrotu może być chaotycznie niestabilna, wykazując duże zmiany na przestrzeni milionów lat, jak w przypadku Marsa, choć jest to kwestionowane.

Oglądany z Ziemi Księżyc znajduje się na tyle daleko, że posiada niemal ten sam dysk o pozornej wielkości co Słońce. Rozmiar kątowy (lub kąt bryłowy ) tych dwóch ciał jest taki sam, ponieważ chociaż średnica Słońca jest około 400 razy większa od średnicy Księżyca, jest również 400 razy bardziej odległa. Pozwala to na występowanie na Ziemi całkowitych i pierścieniowych zaćmień Słońca.

Asteroidy i sztuczne satelity

Tracy Caldwell Dyson oglądająca Ziemię z kopuły ISS , 2010

Populacja planetoid współorbitalnych Ziemi składa się z quasi-satelitów , obiektów o orbicie podkowiastej i trojanów . Istnieje co najmniej pięć quasi-satelitów, w tym 469219 Kamoʻoalewa . Towarzysz asteroidy trojańskiej , 2010 TK 7 , krąży wokół wiodącego trójkątnego punktu Lagrange'a , L4, na orbicie Ziemi wokół Słońca. Mała asteroida 2006 RH 120 w pobliżu Ziemi zbliża się do układu Ziemia-Księżyc mniej więcej co dwadzieścia lat. Podczas tych podejść może przez krótki czas krążyć wokół Ziemi.

W kwietniu 2020 r. na orbicie Ziemi krąży 2666 działających satelitów stworzonych przez człowieka . Istnieją również niedziałające satelity, w tym Vanguard 1 , najstarszy satelita znajdujący się obecnie na orbicie, oraz ponad 16 000 śledzonych śmieci kosmicznych . Największym sztucznym satelitą Ziemi jest Międzynarodowa Stacja Kosmiczna .

Hydrosfera

Woda zazwyczaj odparowuje nad powierzchniami wody, takimi jak oceany, i jest transportowana na ląd przez atmosferę.  Opady — takie jak deszcz i śnieg — sprowadzają je z powrotem na powierzchnię.  System rzek przenosi wodę z powrotem do oceanów i mórz.
Woda jest transportowana do różnych części hydrosfery poprzez obieg wody .

Obfitość wody na powierzchni Ziemi to wyjątkowa cecha, która odróżnia „Błękitną Planetę” od innych planet Układu Słonecznego. Hydrosfera Ziemi składa się głównie z oceanów, ale technicznie obejmuje wszystkie powierzchnie wodne na świecie, w tym morza śródlądowe, jeziora, rzeki i wody podziemne do głębokości 2000 m (6600 stóp). Masa oceanów wynosi około 1,35 × 10 18  ton lub około 1/4400 całkowitej masy Ziemi. Oceany zajmują powierzchnię 361,8 mln km 2 (139,7 mln ² ) o średniej głębokości 3682 m (12,080 stóp), co daje szacunkową objętość 1,332 mld km 3 (320 mln cu mi). Gdyby cała powierzchnia skorupy ziemskiej znajdowała się na tej samej wysokości co gładka kula, głębokość powstałego oceanu światowego wynosiłaby od 2,7 do 2,8 km (1,68 do 1,74 mil). Około 97,5% wody jest słone ; pozostałe 2,5% to woda słodka . Większość słodkiej wody, około 68,7%, występuje w postaci lodu w czapach lodowych i lodowcach .

W najzimniejszych regionach Ziemi śnieg utrzymuje się latem i zamienia się w lód . Ten nagromadzony śnieg i lód w końcu formuje się w lodowce , lodowe bryły, które płyną pod wpływem własnej grawitacji. Lodowce alpejskie tworzą się na obszarach górskich, podczas gdy rozległe pokrywy lodowe tworzą się na lądzie w regionach polarnych. Przepływ lodowców powoduje erozję powierzchni, zmieniając ją dramatycznie, tworząc doliny w kształcie litery U i inne formy terenu. Lód morski w Arktyce pokrywa obszar mniej więcej tak duży jak Stany Zjednoczone, chociaż szybko się cofa w wyniku zmian klimatycznych.

Średnie zasolenie oceanów na Ziemi wynosi około 35 gramów soli na kilogram wody morskiej (3,5% soli). Większość tej soli została uwolniona z aktywności wulkanicznej lub wydobyta z chłodnych skał magmowych. Oceany są również rezerwuarem rozpuszczonych gazów atmosferycznych, które są niezbędne do przetrwania wielu wodnych form życia. Woda morska ma istotny wpływ na klimat na świecie, a oceany pełnią funkcję dużego rezerwuaru ciepła . Zmiany w rozkładzie temperatur oceanicznych mogą powodować znaczne zmiany pogody, takie jak oscylacja El Niño-Southern .

Atmosfera

Zdjęcie satelitarne Ziemi zachmurzenia używając NASA „s Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer

Ciśnienia atmosferycznego na Ziemi na poziomie morza wynosi średnio 101,325 kPa (14,696 psi), o wysokości skalę około 8,5 km (5,3 mil). Sucha atmosfera składa się z 78,084% azotu , 20,946% tlenu, 0,934% argonu oraz śladowych ilości dwutlenku węgla i innych cząsteczek gazowych. Zawartość pary wodnej waha się od 0,01% do 4%, ale średnio około 1%. Wysokość troposfery zmienia się w zależności od szerokości geograficznej, od 8 km (5 mil) na biegunach do 17 km (11 mil) na równiku, z pewnymi zmianami wynikającymi z pogody i czynników sezonowych.

Biosfera Ziemi znacząco zmieniła swoją atmosferę . Oxygenic fotosynteza Evolved2,7 Gya , tworzący dzisiejszą atmosferę głównie azotowo-tlenową. Ta zmiana umożliwiła namnażanie się organizmów tlenowych i pośrednio tworzenie warstwy ozonowej w wyniku późniejszej konwersji atmosferycznego O
2
na O
3
. Warstwa ozonowa blokuje ultrafioletowe promieniowanie słoneczne , umożliwiając życie na lądzie. Inne ważne dla życia funkcje atmosferyczne obejmują transportowanie pary wodnej, dostarczanie użytecznych gazów, powodowanie spalenia małych meteorów , zanim uderzą w powierzchnię, oraz umiarkowaną temperaturę. To ostatnie zjawisko znane jest jako efekt cieplarniany : cząsteczki śladowe w atmosferze służą do przechwytywania energii cieplnej emitowanej z ziemi, podnosząc w ten sposób średnią temperaturę. Para wodna, dwutlenek węgla, metan , podtlenek azotu i ozon to podstawowe gazy cieplarniane w atmosferze. Bez tego efektu retencji ciepła średnia temperatura powierzchni wynosiłaby -18°C (0°F), w przeciwieństwie do obecnych +15°C (59°F), a życie na Ziemi prawdopodobnie nie istniałoby w swojej obecnej formie .

Pogoda i klimat

Atmosfera ziemska nie ma wyraźnych granic, stopniowo staje się cieńsza i zanika w przestrzeni kosmicznej. Trzy czwarte masy atmosfery zawiera się w ciągu pierwszych 11 km (6,8 mil) powierzchni. Ta najniższa warstwa nazywana jest troposferą. Energia słoneczna ogrzewa tę warstwę i powierzchnię pod nią, powodując rozszerzanie się powietrza. To powietrze o niższej gęstości następnie unosi się i jest zastępowane chłodniejszym powietrzem o większej gęstości. Rezultatem jest cyrkulacja atmosferyczna, która napędza pogodę i klimat poprzez redystrybucję energii cieplnej.

Huragan Felix widziany z niskiej orbity okołoziemskiej, wrzesień 2007
Masywne chmury nad pustynią Mojave , luty 2016

Pierwotne pasma cyrkulacji atmosferycznej składają się z pasatów w rejonie równikowym poniżej 30° szerokości geograficznej oraz wiatrów zachodnich w średnich szerokościach geograficznych między 30° a 60°. Prądy oceaniczne są również ważnymi czynnikami wpływającymi na klimat, zwłaszcza cyrkulacja termohalinowa, która rozprowadza energię cieplną z oceanów równikowych do regionów polarnych.

Wraz ze wzrostem szerokości geograficznej zmniejsza się ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi. Na wyższych szerokościach geograficznych światło słoneczne dociera do powierzchni pod mniejszymi kątami i musi przechodzić przez grubsze kolumny atmosfery. W rezultacie średnia roczna temperatura powietrza na poziomie morza spada o około 0,4 ° C (0,7 ° F) na stopień szerokości geograficznej od równika. Powierzchnię Ziemi można podzielić na określone pasy równoleżnikowe o w przybliżeniu jednorodnym klimacie. Od równika po regiony polarne, są to klimaty tropikalne (lub równikowe), subtropikalne , umiarkowane i polarne .

Inne czynniki wpływające na klimat lokalizacji to bliskość oceanów , cyrkulacja oceaniczna i atmosferyczna oraz topologia. Miejsca w pobliżu oceanów mają zazwyczaj chłodniejsze lata i cieplejsze zimy, ponieważ oceany mogą magazynować duże ilości ciepła. Wiatr przenosi chłód lub ciepło oceanu na ląd. Cyrkulacja atmosferyczna również odgrywa ważną rolę: San Francisco i Waszyngton DC to miasta nadbrzeżne na mniej więcej tej samej szerokości geograficznej. Klimat San Francisco jest znacznie bardziej umiarkowany, ponieważ przeważa kierunek wiatru z morza na ląd. Wreszcie, temperatury spadają wraz z wysokością, powodując, że obszary górskie są chłodniejsze niż obszary nisko położone.

Para wodna powstająca w wyniku parowania powierzchniowego jest transportowana przez układy krążenia w atmosferze. Gdy warunki atmosferyczne pozwalają na uniesienie ciepłego, wilgotnego powietrza, woda ta skrapla się i opada na powierzchnię w postaci opadów. Większość wody jest następnie transportowana do niższych wzniesień przez systemy rzeczne i zwykle wraca do oceanów lub jest osadzana w jeziorach. Ten cykl wodny jest istotnym mechanizmem podtrzymującym życie na lądzie i jest głównym czynnikiem erozji elementów powierzchniowych w okresach geologicznych. Wzorce opadów są bardzo zróżnicowane, od kilku metrów wody rocznie do mniej niż milimetra. Cyrkulacja atmosferyczna, cechy topograficzne i różnice temperatur określają średnie opady w każdym regionie.

Powszechnie stosowany system klasyfikacji klimatu Köppena obejmuje pięć szerokich grup ( wilgotne tropiki , suche , wilgotne średnie szerokości geograficzne , kontynentalny i zimny polarny ), które są dalej podzielone na bardziej szczegółowe podtypy. System Köppena ocenia regiony na podstawie obserwowanej temperatury i opadów. Temperatura powietrza na powierzchni może wzrosnąć do około 55°C (131°F) na gorących pustyniach , takich jak Dolina Śmierci , i może spaść nawet do -89°C (-128 °F) na Antarktydzie .

Górna atmosfera

Ten widok z orbity pokazuje Księżyc w pełni częściowo przesłonięty przez ziemską atmosferę.

Nad troposferą atmosfera jest zwykle podzielona na stratosferę , mezosferę i termosferę . Każda warstwa ma inny współczynnik zanikania, określający szybkość zmian temperatury wraz z wysokością. Poza nimi egzosfera przerzedza się w magnetosferę, gdzie pola geomagnetyczne oddziałują z wiatrem słonecznym. W stratosferze znajduje się warstwa ozonowa, składnik, który częściowo osłania powierzchnię przed światłem ultrafioletowym, a zatem jest ważny dla życia na Ziemi. Linia Kármána , zdefiniowana jako 100 km (62 mil) nad powierzchnią Ziemi, jest roboczą definicją granicy między atmosferą a przestrzenią kosmiczną .

Energia cieplna powoduje, że niektóre molekuły na zewnętrznej krawędzi atmosfery zwiększają swoją prędkość do punktu, w którym mogą uciec przed grawitacją Ziemi. Powoduje to powolną, ale stałą utratę atmosfery w kosmos . Ponieważ niezwiązany wodór ma niską masę cząsteczkową , może łatwiej osiągnąć prędkość ucieczki i wycieka w przestrzeń kosmiczną z większą szybkością niż inne gazy. Wyciek wodoru w przestrzeń kosmiczną przyczynia się do zmiany atmosfery i powierzchni Ziemi ze stanu początkowo redukującego do obecnego stanu utleniającego. Fotosynteza dostarczyła źródła wolnego tlenu, ale uważa się, że utrata środków redukujących, takich jak wodór, była niezbędnym warunkiem wstępnym powszechnego gromadzenia tlenu w atmosferze. Stąd zdolność wodoru do ucieczki z atmosfery mogła mieć wpływ na naturę życia, które rozwinęło się na Ziemi. W obecnej, bogatej w tlen atmosferze większość wodoru jest przekształcana w wodę, zanim zdąży się ulotnić. Zamiast tego większość strat wodoru pochodzi z niszczenia metanu w górnych warstwach atmosfery.

Życie na Ziemi

Grzyby to jedno z królestw życia na Ziemi.

Formy życia planety zamieszkują ekosystemy , których całość tworzy biosferę . Biosfera podzielona jest na kilka biomów , zamieszkałych przez podobne do siebie rośliny i zwierzęta. Na lądzie biomy są oddzielone przede wszystkim różnicami w szerokości geograficznej, wysokości nad poziomem morza i wilgotności . Biomy lądowe leżące w kręgach podbiegunowych lub antarktycznych, na dużych wysokościach lub w skrajnie suchych obszarach są stosunkowo pozbawione życia roślinnego i zwierzęcego; różnorodność gatunkowa osiąga szczyt na wilgotnych nizinach na równikowych szerokościach geograficznych . Szacunki dotyczące liczby gatunków na Ziemi są dziś różne; większość gatunków nie została opisana . Ponad 99% wszystkich gatunków , jakie kiedykolwiek żyły na Ziemi, wyginęło .

Planeta, która może podtrzymywać życie, jest określana jako nadająca się do zamieszkania , nawet jeśli życie tam nie powstało. Odległość Ziemi od Słońca, a także jej ekscentryczność orbity, szybkość rotacji, nachylenie osi, historia geologiczna, utrzymująca się atmosfera i pole magnetyczne – wszystko to ma wpływ na obecne warunki klimatyczne na powierzchni. Ziemia dostarcza wodę w stanie ciekłym — środowisko, w którym złożone cząsteczki organiczne mogą się gromadzić i oddziaływać, a także energię wystarczającą do podtrzymania metabolizmu . Rośliny mogą pobierać składniki odżywcze z atmosfery, gleby i wody. Te składniki odżywcze są stale poddawane recyklingowi między różnymi gatunkami.

Ekstremalne warunki pogodowe, takie jak cyklony tropikalne (w tym huragany i tajfuny ), występują na większości powierzchni Ziemi i mają duży wpływ na życie na tych obszarach. W latach 1980-2000 wydarzenia te powodowały średnio 11 800 zgonów rocznie. Wiele miejsc jest narażonych na trzęsienia ziemi, osuwiska , tsunami , erupcje wulkanów, tornada , zamiecie , powodzie, susze, pożary i inne katastrofy i katastrofy. Wpływ ludzkiego jest odczuwany w wielu dziedzinach, ze względu na zanieczyszczenia powietrza i wody, kwaśne deszcze , utrata roślinności ( nadmiernego wypasu , wylesieniem , pustynnieniu ), utraty dzikich gatunków, ekstynkcji , degradacji w glebie , wyczerpywania gleby i erozji . Działalność człowieka uwalnia do atmosfery gazy cieplarniane, które powodują globalne ocieplenie . Prowadzi to do zmian, takich jak topnienie lodowców i pokryw lodowych , globalny wzrost średniego poziomu mórz , zwiększone ryzyko susz i pożarów oraz migracja gatunków do zimniejszych obszarów.

Ludzka Geografia

Siedem kontynentów Ziemi :

Ludzka populacja Ziemi przekroczyła siedem miliardów na początku 2010 roku i przewiduje się, że osiągnie szczyt wyniesie około dziesięciu miliardów w drugiej połowie XXI wieku. Oczekuje się, że większość wzrostu nastąpi w Afryce Subsaharyjskiej . Gęstość zaludnienia jest bardzo zróżnicowana na całym świecie, ale większość mieszka w Azji . Oczekuje się, że do roku 2050 68% światowej populacji będzie mieszkać na obszarach miejskich, a nie wiejskich. Półkula północna obejmuje 68% światowej masy lądowej. Częściowo z powodu dominacji masy lądowej 90% ludzi żyje na półkuli północnej.

Szacuje się, że jedna ósma powierzchni Ziemi nadaje się do życia dla ludzi — trzy czwarte powierzchni Ziemi pokrywają oceany, a jedna czwarta to ląd. Połowa tego obszaru lądowego to pustynia (14%), wysokie góry (27%) lub inne nieodpowiednie tereny. Stany zajmują całą powierzchnię lądową planety, z wyjątkiem części Antarktydy i kilku innych niezajętych obszarów . Ziemia nigdy nie miała ogólnoplanetarnego rządu, ale ONZ jest wiodącą światową organizacją międzyrządową .

Pierwszym człowiekiem, który okrążył Ziemię był Jurij Gagarin 12 kwietnia 1961 r. W sumie około 550 osób odwiedziło przestrzeń kosmiczną i weszło na orbitę do listopada 2018 r., z czego dwunastu chodziło po Księżycu. Zwykle jedynymi ludźmi w kosmosie są ci na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Załoga stacji , składająca się z sześciu osób, zmieniana jest zwykle co sześć miesięcy. Najdalsza odległość, jaką ludzie przebyli od Ziemi, to 400 171 km (248.655 mil), osiągnięta podczas misji Apollo 13 w 1970 roku.

Zasoby naturalne i użytkowanie gruntów

Użytkowanie gruntów w 2015 r. jako procent powierzchni ziemi wolnej od lodu
Zagospodarowanie terenu Odsetek
Uprawa 12–14%
Pastwiska 30-47%
Lasy użytkowane przez człowieka 16-27%
Infrastruktura 1%
Nieużywana ziemia 24–31%

Ziemia posiada zasoby, które zostały wykorzystane przez ludzi. Zasoby określane jako nieodnawialne , takie jak paliwa kopalne , są uzupełniane tylko w geologicznych skalach czasowych. Ze skorupy ziemskiej pozyskiwane są duże złoża paliw kopalnych, składające się z węgla , ropy naftowej i gazu ziemnego . Złoża te są wykorzystywane przez człowieka zarówno do produkcji energii, jak i jako surowiec do produkcji chemicznej. W skorupie ziemskiej powstały również złoża rudy mineralnej w procesie genezy rudy , będącej wynikiem działań magmatyzmu , erozji i tektoniki płyt. Te metale i inne pierwiastki są wydobywane w górnictwie , procesie, który często przynosi szkody dla środowiska i zdrowia.

Biosfera Ziemi wytwarza wiele użytecznych produktów biologicznych dla ludzi, w tym żywność, drewno , leki , tlen i recykling odpadów organicznych. Ekosystem lądowy zależy od wierzchniej warstwy gleby i słodkiej wody, a ekosystem oceaniczny od rozpuszczonych składników odżywczych spłukiwanych z lądu. W 2019 roku 39 milionów km 2 (15 milionów ²) powierzchni ziemi składało się z lasów i lasów, 12 milionów km 2 (4,6 miliona ²) było krzewami i użytkami zielonymi, 40 milionów km 2 (15 milionów ²) były wykorzystywane do produkcji pasz zwierzęcych i wypasu, a 11 mln km 2 (4,2 mln ²) były uprawiane jako pola uprawne. Spośród 12–14% niezamarzających gruntów, które są wykorzystywane pod uprawy, 2 punkty procentowe zostały nawodnione w 2015 r. Ludzie wykorzystują materiały budowlane do budowy schronień.

Ludzie i klimat

Działalność człowieka, taka jak spalanie paliw kopalnych, powoduje emisję gazów cieplarnianych do atmosfery Ziemi, zmieniając jej klimat . Szacuje się, że globalne temperatury w roku 2020 były o 1,2 °C (2,2 °F) wyższe niż w okresie przedindustrialnym. Ten wzrost temperatury, znany jako globalne ocieplenie , przyczynił się do topnienia lodowców , podniesienia się poziomu mórz , zwiększonego ryzyka susz i pożarów oraz migracji gatunków do zimniejszych obszarów.

Kulturowy i historyczny punkt widzenia

Wschód Ziemi , wykonany w 1968 roku przez Williama Andersa , astronautę na pokładzie Apollo 8

Kultury ludzkie rozwinęły wiele poglądów na planetę. Standardowe symbole astronomiczne Ziemi składa się z poprzecznego okręgiem , symbol ziemi.svgreprezentujące cztery zakątki świata . (Patrz także symbol Ziemi .) Ziemia jest czasami personifikowana jako bóstwo . W wielu kulturach jest to bogini matka, która jest również głównym bóstwem płodności . Mity o stworzeniu w wielu religiach wiążą się ze stworzeniem Ziemi przez nadprzyrodzone bóstwo lub bóstwa. Hipoteza Gai , opracowany w połowie 20 wieku, w porównaniu środowisk Ziemi i życia jako pojedynczy samoregulującego organizmu prowadzące do szerokiej stabilizacji warunków zamieszkiwania. Obrazy Ziemi zrobione z kosmosu, szczególnie podczas programu Apollo, zostały uznane za zmianę sposobu, w jaki ludzie postrzegali planetę, na której żyli, podkreślając jej piękno, wyjątkowość i pozorną kruchość.

Badania naukowe doprowadziły do ​​kilku kulturowo transformujących zmian w postrzeganiu planety przez ludzi. Początkowa wiara w płaską Ziemię została stopniowo wyparta w starożytnej Grecji przez ideę kulistej Ziemi , którą przypisywano zarówno filozofom Pitagorasowi, jak i Parmenidesowi . Ziemia była powszechnie uważana za centrum wszechświata aż do XVI wieku, kiedy naukowcy po raz pierwszy doszli do wniosku, że jest to poruszający się obiekt , porównywalny z innymi planetami Układu Słonecznego.

Dopiero w XIX wieku geolodzy zdali sobie sprawę, że wiek Ziemi wynosi co najmniej wiele milionów lat. Lord Kelvin użył termodynamiki, aby oszacować wiek Ziemi na od 20 do 400 milionów lat w 1864 roku, wywołując ożywioną debatę na ten temat; Dopiero gdy pod koniec XIX i na początku XX wieku odkryto radioaktywność i radioaktywne datowanie, ustalono niezawodny mechanizm określania wieku Ziemi, dowodząc, że planeta ma miliardy lat.

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Zewnętrzne linki

Posłuchaj tego artykułu ( 1 godzina i 10 minut )
Mówiona ikona Wikipedii
Ten plik audio został utworzony na podstawie rewizji tego artykułu z dnia 22 kwietnia 2021 r. i nie odzwierciedla kolejnych zmian. ( 2021-04-22 )