Земля

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
У этого термина существуют и другие значения, см. Земля (значения).Земля
Фотография Земли, сделанная 6 июля 2015 года с борта космического аппарата Deep Space Climate ObservatoryОрбитальные характеристикиПеригелий147 098 290 км
0,98329134 а. е.[комм. 1]Афелий152 098 232 км
1,01671388 а. е.[комм. 1]Большая полуось (a)149 598 261 км
1,00000261 а. е.[1]Эксцентриситет орбиты (e)0,01671123[1][2]Сидерический период обращения365,256366004 дней
365 дн. 6 ч. 9 мин. 10 сек.[3]Орбитальная скорость (v)29,783 км/c
107 218 км/ч[2]Средняя аномалия (Mo)357,51716°[2]Наклонение (i)7,155° (отн. солнечного экватора)[4], 1,57869° (отн. инвариантной плоскости)[4]Долгота восходящего узла (Ω)348,73936°[2]Аргумент перицентра (ω)114,20783°[2]Чей спутникСолнцеСпутники1 (Луна), 8300+ (искусств.)[5]Физические характеристикиПолярное сжатие0,0033528[2]Экваториальныйрадиус6378,1 км[2]Полярный радиус6356,8 км[2]Средний радиус6371,0 км[2]Окружность большого круга40 075,017 км (по экватору)[6]
40 007,86 км (по меридиану)[7]Площадь поверхности (S)510 072 000 км²[8][9]
148 940 000 км² суша (29,2 %)[8]
361 132 000 км² вода (70,8 %)[8]Объём (V)10,8321·1011 км³[2]Масса (m)5,9726·1024 кг (3·10-6 M☉)[2]Средняя плотность (ρ)5,5153 г/см³[2]Ускорение свободного паденияна экваторе (g)9,780327 м/с² (0,99732 g)[2]Первая космическая скорость (v1)7,91 км/с[комм. 2]Вторая космическая скорость (v2)11,186 км/с[2]Экваториальная скорость вращения1674,4 км/ч (465,1 м/с)[10]Период вращения (T)0,99726968 суток
(23h 56m 4,100s) — сидерический период вращения[11],
24 часа — длительность средних солнечных сутокНаклон оси23°26’21",4119[3]Альбедо0,306 (Бонд)[2]
0,367 (геометрическое)[2]Температура мин.сред.макс.Цельсий−91,2 °C[12]14 °C[13]56,7 °C[14][15]Кельвин184 K287,2 К329,9 КАтмосфера[2]Состав:78,08 % — азот (N2)
20,95 % — кислород (O2)
0,93 % — аргон (Ar)
0,04 % — углекислый газ (СO2)[16]
Около 1 % водяного пара (в зависимости от климата)Информация в ВикиданныхЗемля́ — третья от Солнца планета. Пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.Иногда упоминается как Мир, Голубая планета[17][18][19], иногда Терра (от лат. Terra). Единственное известное человеку на данный момент тело Солнечной системы в частности и Вселенной вообще, населённое живыми организмами.Научные данные указывают на то, что Земля образовалась из солнечной туманности около 4,54 миллиарда лет назад[20] и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник — Луну. Предположительно жизнь появилась на Земле примерно 4,25 млрд лет назад[21], то есть вскоре после её возникновения. С тех пор биосфера Земли значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, а также формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную для жизни солнечную радиацию[22], тем самым сохраняя условия существования жизни на Земле. Радиация, обусловленная самой земной корой, со времён её образования значительно снизилась благодаря постепенному распаду радионуклидов в ней. Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые движутся по поверхности со скоростями порядка нескольких сантиметров в год. Изучением состава, строения и закономерностей развития Земли занимается наука геология.Приблизительно 70,8 % поверхности планеты занимает Мировой океан[23], остальную часть поверхности занимают континенты и острова. На материках расположены реки, озёра, подземные воды и льды, вместе с Мировым океаном они составляют гидросферу. Жидкая вода, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо из известных планет и планетоидов Солнечной системы, кроме Земли. Полюсы Земли покрыты ледяным панцирем, который включает в себя морской лёд Арктики и антарктический ледяной щит.Сопоставление размеров планет земной группы (слева направо): Меркурий, Венера, Земля, МарсВнутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, очень вязкого слоя, называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро, являющееся источником магнитного поля Земли, и внутреннее твёрдое ядро, предположительно, состоящее из железа и никеля[24]. Физические характеристики Земли и её орбитального движения позволили жизни сохраниться на протяжении последних 3,5 млрд лет. По различным оценкам, Земля будет сохранять условия для существования живых организмов ещё в течение 0,5 — 2,3 млрд лет[25][26][27].Земля взаимодействует (притягивается гравитационными силами) с другими объектами в космосе, включая Солнце и Луну. Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365,26 солнечных суток — сидерический год. Ось вращения Земли наклонена на 23,44° относительно перпендикуляра к её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год — 365,24 солнечных суток. Сутки сейчас составляют примерно 24 часа[2][28]. Луна начала своё обращение на орбите вокруг Земли примерно 4,53 миллиарда лет назад. Гравитационное воздействие Луны на Землю является причиной возникновения океанских приливов. Также Луна стабилизирует наклон земной оси и постепенно замедляет вращение Земли[29][30][31]. Некоторые теории полагают, что падения астероидов приводили к существенным изменениям в окружающей среде и поверхности Земли, вызывая, в частности, массовые вымирания различных видов живых существ[32].Планета является домом для миллионов видов живых существ, включая человека[33]. Территория Земли разделена на 195 независимых государств, которые взаимодействуют между собой. Человеческая культура сформировала много представлений об устройстве мироздания — таких, как концепция о плоской Земле, геоцентрическая система мира и гипотеза Геи, по которой Земля представляет собой единый суперорганизм[34].Содержание [скрыть] 1История Земли2Геохронологическая шкала3Возникновение и эволюция жизни4Строение Земли4.1Форма4.2Химический состав4.3Внутреннее строение4.3.1Внутреннее тепло4.3.2Литосфера4.3.2.1Земная кора4.3.3Мантия Земли4.3.4Ядро Земли4.4Тектонические платформы4.5Географическая оболочка4.6Гидросфера4.7Атмосфера4.7.1Химический состав атмосферы4.7.2Погода и климат4.8Биосфера4.9Магнитное поле Земли5Орбита и вращение Земли6Наблюдение7Луна8Потенциально опасные объекты9Географические сведения9.1Использование суши9.2Социально-экономическая география10Роль в культуре11Экология12Будущее13См. также14Примечания15Литература16СсылкиИстория ЗемлиОсновная статья: История ЗемлиСовременной научной гипотезой формирования Земли и других планет Солнечной системы является гипотеза солнечной туманности, по которой Солнечная система образовалась из большого облака межзвёздной пыли и газа[35]. Облако состояло главным образом из водорода и гелия, которые образовались после Большого взрыва, и более тяжёлых элементов, оставленных взрывами сверхновых. Примерно 4,5 млрд лет назад облако стало сжиматься, что, вероятно, произошло из-за воздействия ударной волны от вспыхнувшей на расстоянии нескольких световых лет сверхновой[36]. Когда облако начало сокращаться, его угловой момент, гравитация и инерция сплюснули его в протопланетный диск перпендикулярно к его оси вращения. После этого обломки в протопланетном диске под действием силы притяжения стали сталкиваться, и, сливаясь, образовывали первые планетоиды[37].В процессе аккреции планетоиды, пыль, газ и обломки, оставшиеся после формирования Солнечной системы, стали сливаться во всё более крупные объекты, формируя планеты[37]. Примерная дата образования Земли — 4,54±0,04 млрд лет назад[20]. Весь процесс формирования планеты занял примерно 10-20 миллионов лет[38].Луна сформировалась позднее, примерно 4,527±0,01 млрд лет назад[39], хотя её происхождение до сих пор точно не установлено. Основная гипотеза гласит, что она образовалась путём аккреции из вещества, оставшегося после касательного столкновения[40] Земли с объектом, по размерам близким Марсу[41] и массой 10-12 % от земной[42] (иногда этот объект называют «Тейя»)[43]. При этом столкновении было высвобождено примерно в 100 млн раз больше энергии, чем в результате того, которое, предположительно, вызвало вымирание динозавров[44]. Этого было достаточно для испарения внешних слоёв Земли и расплавления обоих тел[45][46]. Часть мантии была выброшена на орбиту Земли, что предсказывает, почему Луна обделена металлическим материалом,[47] и объясняет её необычный состав[48]. Под влиянием собственной силы тяжести выброшенный материал принял сферическую форму и образовалась Луна[49].Протоземля увеличилась за счёт аккреции, и была достаточно раскалена, чтобы расплавлять металлы и минералы. Железо, а также геохимически сродственные ему сидерофильные элементы, обладая более высокой плотностью, чем силикаты и алюмосиликаты, опускались к центру Земли[50]. Это привело к разделению внутренних слоёв Земли на мантию и металлическое ядро спустя всего 10 миллионов лет после того, как Земля начала формироваться, произведя слоистую структуру Земли и сформировав магнитное поле Земли.[51] Выделение газов из коры и вулканическая активность привели к образованию первичной атмосферы. Конденсация водяного пара, усиленная льдом, занесённым кометами и астероидами, привела к образованию океанов[52]. Земная атмосфера тогда состояла из лёгких атмофильных элементов: водорода и гелия[53], но содержала значительно больше углекислого газа, чем сейчас, а это уберегло океаны от замерзания, поскольку светимость Солнца тогда не превышала 70 % от нынешнего уровня[54]. Примерно 3,5 миллиарда лет назад образовалось магнитное поле Земли, которое предотвратило опустошение атмосферы солнечным ветром[55].Поверхность планеты постоянно изменялась в течение сотен миллионов лет: континенты появлялись и разрушались. Они перемещались по поверхности, порой собираясь в суперконтинент. Приблизительно 750 млн лет назад самый ранний из известных суперконтинентов — Родиния — стал раскалываться на части. Позже эти части объединились в Паннотию (600—540 млн лет назад), затем в последний из суперконтинентов — Пангею, который распался 180 миллионов лет назад[56].Геохронологическая шкалаГеохронологическая шкала — геологическая временная шкала истории Земли; применяется в геологии и палеонтологии, своеобразный календарь для промежутков времени в сотни тысяч и миллионы лет. Впервые геохронологическая шкала фанерозоя была предложена английским геологом А. Холмсом в 1938 году[57]. Из-за отсутствия останков фауны, геохронологическая шкала докембрия построена, в основном, по данным определений абсолютных возрастов пород на разных континентах[57].История Земли разделена на различные временные промежутки. Их границы проходят по важнейшим событиям, которые тогда происходили.Граница между эрами фанерозоя проведена по крупнейшим эволюционным событиям — глобальным вымираниям. Палеозойская эра отделена от мезозойской крупнейшим за историю Земли массовым пермским вымиранием. Мезозойская эра отделена от кайнозойской мел-палеогеновым вымиранием[комм. 3].Кайнозойская эра делится на три периода: палеоген, неоген и четвертичный период (антропоген). Эти периоды, в свою очередь, подразделяются на геологические эпохи(отделы): палеоген — на палеоцен, эоцен и олигоцен; неоген — на миоцен и плиоцен. Антропоген включает в себя плейстоцен и голоцен.Миллионы лет
Возникновение и эволюция жизниСуществует ряд теорий возникновения жизни на Земле. Около 3,5—3,9 млрд лет назад появился «последний универсальный общий предок», от которого впоследствии произошли все другие живые организмы[58][59][60].Развитие фотосинтеза позволило живым организмам использовать солнечную энергию напрямую. Это привело к наполнению кислородом атмосферы, начавшемуся примерно 2,5 млрд лет назад[61], а в верхних слоях — к формированию озонового слоя. Симбиоз мелких клеток с более крупными привёл к развитию сложных клеток — эукариот[62]. Примерно 2,1 млрд лет назад появились многоклеточные организмы, которые продолжали приспосабливаться к окружающим условиям[63]. Благодаря поглощению губительного ультрафиолетового излучения озоновым слоем жизнь смогла начать освоение поверхности Земли[64].В 1960 году была выдвинута гипотеза Земли-снежка, утверждающая, что в период между 750 и 580 млн лет назад Земля была полностью покрыта льдом. Эта гипотеза объясняет кембрийский взрыв — резкое повышение разнообразия многоклеточных форм жизни около 542 млн лет назад[65]. В настоящее время эта гипотеза получила подтверждение[66][67]:«Это первый случай, когда показано, что в ледниковую эпоху Sturtian лёд доходил до тропических широт, прямое доказательство того, что в данное оледенение существовала „Земля-снежок“, — говорит ведущий автор работы Френсис Макдоналд (Francis A. Macdonald) из Гарварда (Harvard University). — Наши данные также показывают, что это оледенение продолжалось как минимум 5 миллионов лет».«Возраст изученных ледниковых отложений близок к возрасту большой магматической провинции, протянувшейся на 930 миль на северо-востоке Канады[67], что косвенно подтверждает большую роль вулканизма в освобождении планеты из ледяного плена».[66][68]Около 1200 млн лет назад появились первые водоросли, а примерно 450 млн лет назад — первые высшие растения[69]. Беспозвоночные животные появились в эдиакарском периоде[70], а позвоночные — во время кембрийского взрыва около 525 миллионов лет назад[71].После кембрийского взрыва было пять массовых вымираний[72]. Вымирание в конце пермского периода, которое является самым массовым в истории жизни на Земле[73], привело к гибели более 90 % живых существ на планете[74]. После пермской катастрофы самыми распространёнными наземными позвоночными стали архозавры[75], от которых в конце триасового периода произошли динозавры. Они доминировали на планете в течение юрского и мелового периодов[76]. 65 млн лет назад произошло мел-палеогеновое вымирание, вызванное, вероятно, падением метеорита; оно привело к исчезновению динозавров и других крупных рептилий, но обошло многих мелких животных, таких как млекопитающие[77], которые тогда представляли собой небольших насекомоядных животных, а также птиц, являющихся эволюционной ветвью динозавров[78]. В течение последних 65 миллионов лет развилось огромное количество разнообразных видов млекопитающих, и несколько миллионов лет назад обезьяноподобные животные получили способность прямохождения[79]. Это позволило использовать орудия и способствовало общению, которое помогало добывать пищу и стимулировало необходимость в большом мозге. Развитие земледелия, а затем цивилизации, в короткие сроки позволило людям воздействовать на Землю как никакая другая форма жизни[80], влиять на природу и численность других видов.Последний ледниковый период начался примерно 40 млн лет назад, его пик приходится на плейстоцен около 3 миллионов лет назад. На фоне продолжительных и значительных изменений средней температуры земной поверхности, что может быть связано с периодом обращения Солнечной системы вокруг центра Галактики (около 200 млн лет), имеют место и меньшие по амплитуде и длительности циклы похолодания и потепления (см. циклы Миланковича), происходящие каждые 40—100 тысяч лет, имеющие явно автоколебательный характер, возможно, вызванный действием обратных связей от реакции всей биосферы как целого, стремящейся обеспечить стабилизацию климата Земли (см. гипотезу Геи, выдвинутую Джеймсом Лавлоком).Последний цикл оледенения в Северном полушарии закончился около 10 тысяч лет назад[81].Строение ЗемлиЗемля относится к планетам земной группы, и в отличие от газовых гигантов, таких как Юпитер, имеет твёрдую поверхность. Это крупнейшая из четырёх планет земной группы в Солнечной системе, как по размеру, так и по массе. Кроме того, Земля среди этих четырёх планет имеет наибольшие плотность, поверхностную гравитацию и магнитное поле[82]. Это единственная известная планета с активной тектоникой плит[83].Недра Земли делятся на слои по химическим и физическим (реологическим) свойствам, но в отличие от других планет земной группы, Земля имеет ярко выраженное внешнее и внутреннее ядро. Наружный слой Земли представляет собой твёрдую оболочку, состоящую главным образом из силикатов. От мантии она отделена границей с резким увеличением скоростей продольных сейсмических волн — поверхностью Мохоровичича[84]. Твёрдая кора и вязкая верхняя часть мантии составляют литосферу[85]. Под литосферой находится астеносфера, слой относительно низкой вязкости, твёрдости и прочности в верхней мантии[86].Значительные изменения кристаллической структуры мантии происходят на глубине 410—660 км ниже поверхности, охватывающей переходную зону (en:Transition zone (Earth)), которая отделяет верхнюю и нижнюю мантию. Под мантией находится жидкий слой, состоящий из расплавленного железа с примесями никеля, серы и кремния — ядро Земли[87]. Сейсмические измерения показывают, что оно состоит из 2 частей: твёрдого внутреннего ядра с радиусом ~1220 км и жидкого внешнего ядра, с радиусом ~ 2250 км[88][89].ФормаОсновная статья: Фигура ЗемлиВулкан Чимборасо в Эквадоре, наиболее удалённая от центра Земли точка на поверхности[90]Сравнение Земли с другими планетами Солнечной системыФорма Земли (геоид) близка к сплюснутому эллипсоиду. Расхождение геоида с аппроксимирующим его эллипсоидом достигает 100 метров[91]. Средний диаметр планеты составляет примерно 12 742 км, а окружность — 40 000 км, поскольку метр в прошлом определялся как 1/10 000 000 расстояния от экватора до северного полюсачерез Париж[92] (из-за неправильного учёта полюсного сжатия Земли эталон метра 1795 года оказался короче приблизительно на 0,2 мм, отсюда неточность).Вращение Земли создаёт экваториальную выпуклость, поэтому экваториальный диаметр на 43 км больше, чем полярный[93]. Высочайшей точкой поверхности Земли является гора Эверест (8848 м над уровнем моря), а глубочайшей — Марианская впадина (10 994 м под уровнем моря)[94]. Из-за выпуклости экватора самыми удалёнными точками поверхности от центра Земли являются вершина вулкана Чимборасо в Эквадоре и гора Уаскаран в Перу[95][96][97].Химический составТаблица оксидов земной коры Ф. У. Кларка[98]СоединениеФормулаПроцентное
содержаниеОксид кремния(IV)SiO259,71 %Оксид алюминияAl2O315,41 %Оксид кальцияCaO04,90 %Оксид магнияMgO04,36 %Оксид натрияNa2O03,55 %Оксид железа(II)FeO03,52 %Оксид калияK2O02,80 %Оксид железа(III)Fe2O302,63 %ВодаH2O01,52 %Оксид титана(IV)TiO200,60 %Оксид фосфора(V)P2O500,22 %Итого99,22 %Масса Земли приблизительно равна 5,9736·1024 кг. Общее число атомов, составляющих Землю, ≈ 1,3-1,4·1050[99]. Она состоит в основном из железа (32,1 %), кислорода (30,1 %), кремния (15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля(1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %); на остальные элементы приходится 1,2 %. Из-за сегрегации по массеобласть ядра, предположительно, состоит из железа (88,8 %), небольшого количества никеля (5,8 %), серы (4,5 %) и около 1 % других элементов[100]. Примечательно, что углерода, являющегося основой жизни, в земной коре всего 0,1 %.Геохимик Франк Кларк вычислил, что земная кора чуть более, чем на 47 % состоит из кислорода. Наиболее распространённые породообразующие минералы земной коры практически полностью состоят из оксидов; суммарное содержание хлора, серы и фтора в породах обычно составляет менее 1 %. Основными оксидами являются кремнезём (SiO2), глинозём (Al2O3), оксид железа (FeO), окись кальция (CaO), окись магния (MgO), оксид калия (K2O) и оксид натрия (Na2O). Кремнезём служит главным образом кислотной средой, формирует силикаты; природа всех основных вулканических пород связана с ним. Из расчётов, основанных на анализе 1 672 видов пород, Кларк сделал вывод, что 99,22 % из них содержат 11 оксидов (таблица справа). Все прочие компоненты встречаются в очень незначительных количествах. Ниже приводится более подробная информация о химическом составе Земли (для инертных газов данные приведены в 10−8см3/г; для остальных элементов — в процентах)[100].Химический элементРаспространённость (в % или в 10−8см3/г)Химический элементРаспространённость (в % или в 10−8см3/г)Водород (H)0,0033Рутений (Ru)0,000118Гелий (4He)111Родий (Rh)0,0000252Литий (Li)0,000185Палладий (Pd)0,000089Бериллий (Be)0,0000045Серебро (Ag)0,0000044Бор (B)0,00000096Кадмий (Cd)0,00000164Углерод (С)0,0446Индий (In)0,000000214Азот (N)0,00041Олово (Sn)0,000039Кислород (O)30,12Сурьма (Sb)0,0000035Фтор (F)0,00135Теллур (Te)0,000149Неон (20Ne)0,50Иод (I)0,00000136Натрий (Na)0,125Ксенон (132Xe)0,0168Магний (Mg)13,90Цезий (Cs)0,00000153Алюминий (Al)1,41Барий (Ba)0,0004Кремний (Si)15,12Лантан (La)0,0000379Фосфор (P)0,192Церий (Ce)0,000101Сера (S)2,92Празеодим (Pr)0,0000129Хлор (Cl)0,00199Неодим (Nd)0,000069Аргон (36Ar)2,20Самарий (Sm)0,0000208Калий (K)0,0135Европий (Eu)0,0000079Кальций (Ca)1,54Гадолиний (Gd)0,0000286Скандий (Sc)0,00096Тербий (Tb)0,0000054Титан (Ti)0,082Диспрозий (Dy)0,0000364Ванадий (V)0,0082Гольмий (Ho)0,000008Хром (Cr)0,412Эрбий (Er)0,0000231Марганец (Mn)0,075Тулий (Tm)0,0000035Железо (Fe)32,07Иттербий (Yb)0,0000229Кобальт (Co)0,084Лютеций (Lu)0,0000386Никель (Ni)1,82Гафний (Hf)0,000023Медь (Cu)0,0031Тантал (Ta)0,00000233Цинк (Zn)0,0074Вольфрам (W)0,000018Галлий (Ga)0,00031Рений (Re)0,000006Германий (Ge)0,00076Осмий (Os)0,000088Мышьяк (As)0,00032Иридий (Ir)0,000084Селен (Se)0,00096Платина (Pt)0,000167Бром (Br)0,0000106Золото (Au)0,0000257Криптон (84Kr)0,0236Ртуть (Hg)0,00000079Рубидий (Rb)0,0000458Таллий (Tl)0,000000386Стронций (Sr)0,00145Свинец (204Pb)0,000000158Иттрий (Y)0,000262Висмут (Bi)0,000000294Цирконий (Zr)0,00072Торий (Th)0,00000512Ниобий (Nb)0,00008Уран (U)0,00000143Молибден (Mo)0,000235Плутоний (Pu)—Внутреннее строениеОсновная статья: Структура ЗемлиЗемля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя — твёрдая.Внутреннее теплоВнутренняя теплота планеты обеспечивается сочетанием остаточного тепла, оставшегося от аккреции вещества, которая происходила на начальном этапе формирования Земли (около 20 %)[101] и радиоактивным распадом нестабильных изотопов: калия-40, урана-238, урана-235 и тория-232[102][103]. У трёх из перечисленных изотопов период полураспада составляет более миллиарда лет[103]. В центре планеты, температура, возможно, поднимается до 6000 °С (10,830 °F) (больше, чем на поверхности Солнца), а давление может достигать 360 ГПа (3,6 млн атм)[104]. Часть тепловой энергии ядра передаётся к земной коре посредством плюмов. Плюмы приводят к появлению горячих точек и траппов[105]. Поскольку бо́льшая часть тепла, производимого Землёй, обеспечивается радиоактивным распадом, то в начале истории Земли, когда запасы короткоживущих изотопов ещё не были истощены, энерговыделение нашей планеты было гораздо больше, чем сейчас[24].Основные тепловыделяющие изотопы (на настоящее время)[106]ИзотопТепловыделение
Вт/кг изотопаПериод
полураспада
летСредняя концентрация в мантии
кг изотопа/кг мантииТепловыделение
Вт/кг мантии238U9,46 × 10−54,47 × 10930,8 × 10−92,91 × 10−12235U5,69 × 10−47,04 × 1080,22 × 10−91,25 × 10−13232Th2,64 × 10−51,40 × 1010124 × 10−93,27 × 10−1240K2,92 × 10−51,25 × 10936,9 × 10−91,08 × 10−12Средние потери тепловой энергии Земли составляют 87 мВт·м−2 или 4,42 × 1013 Вт (глобальные теплопотери)[107]. Часть тепловой энергии ядра транспортируется к плюмам — горячим мантийным потокам. Эти плюмы могут вызвать появление траппов[105], рифтов и горячих точек. Больше всего энергии теряется Землёй посредством тектоники плит, подъёма вещества мантии на срединно-океанические хребты. Последним основным типом потерь тепла является теплопотеря сквозь литосферу, причём бо́льшее количество теплопотерь таким способом происходит в океане, так как земная кора там гораздо тоньше, чем под континентами[108].ЛитосфераЛитосфера (от др.-греч. λίθος — камень и σφαῖρα — шар, сфера) — твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии. В строении литосферы выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы. Блоки литосферы — литосферные плиты — двигаются по относительно пластичной астеносфере. Изучению и описанию этих движений посвящён раздел геологии о тектонике плит.Под литосферой располагается астеносфера, составляющая внешнюю часть мантии. Астеносфера ведёт себя как перегретая и чрезвычайно вязкая жидкость[109], где происходит понижение скорости сейсмических волн, свидетельствуя об изменении пластичности пород[85].Для обозначения внешней оболочки литосферы применялся ныне устаревший термин сиаль, происходящий от названия основных элементов горных пород Si(лат. Silicium — кремний) и Al (лат. Aluminium — алюминий).Земная кораОсновная статья: Земная кораЗемная кора — это верхняя часть твёрдой Земли. От мантии отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн — границей Мохоровичича. Есть два типа коры — континентальная и океаническая. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном до 30—70 км на континентах[88][110]. В континентальной коре выделяют три слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Кинематику этих движений описывает тектоника плит.Земная кора под океанами и континентами существенно различается.Земная кора под континентами обычно имеет толщину 35—45 км, в гористых местностях мощность коры может доходить до 70 км[110]. С глубиной в составе земной коры увеличивается содержание оксидов магния и железа, уменьшается содержание кремнезёма, причём эта тенденция в бо́льшей степени имеет место при переходе к верхней мантии (субстрату)[110].Верхняя часть континентальной земной коры представляет собой прерывистый слой, состоящий из осадочных и вулканических горных пород. Слои могут быть смяты в складки, смещены по разрыву[110]. На щитах осадочная оболочка отсутствует. Ниже расположен гранитный слой, состоящий из гнейсов и гранитов (скорость продольных волн в этом слое — до 6,4 км/с)[110]. Ещё ниже находится базальтовый слой (6,4—7,6 км/с), сложенный метаморфическими горными породами, базальтами и габбро. Между этими двумя слоями проходит условная граница, называемая поверхностью Конрада. Скорость продольных сейсмических волн при прохождении через эту поверхность скачкообразно увеличивается с 6 до 6,5 км/с[111].Кора под океанами имеет толщину 5—10 км. Она подразделяется на несколько слоёв. Сначала расположен верхний слой, состоящий из донных осадков, толщиной менее километра[110]. Ниже лежит второй слой, сложенный главным образом из серпентинита, базальта и, вероятно, из прослоев осадков[110]. Скорость продольных сейсмических волн в данном слое доходит до 4—6 км/с, а его толщина 1—2,5 км[110]. Нижний, «океанический» слой сложен габбро. Этот слой имеет толщину в среднем около 5 км и скорость прохождения сейсмических волн 6,4—7 км/с[110].Общая структура планеты Земля[112]
Глубина, кмСлойПлотность, г/см3[113]0—60Литосфера (местами варьируется от 5 до 200 км)—0—35Кора (местами варьируется от 5 до 70 км)2,2—2,935—60Самая верхняя часть мантии3,4—4,435—2890Мантия3,4—5,6100—700Астеносфера—2890—5100Внешнее ядро9,9—12,25100—6378Внутреннее ядро12,8—13,1Мантия ЗемлиОсновная статья: Мантия ЗемлиМантия — это силикатная оболочка Земли, расположенная между земной корой и ядром Земли[114].Мантия составляет 67 % массы Земли и около 83 % её объёма (без учёта атмосферы). Она простирается от границы с земной корой (на глубине 5—70 километров) до границы с ядром на глубине около 2900 км[114]. От земной коры разделена поверхностью Мохоровичича, где скорость сейсмических волн при переходе из коры в мантию быстро увеличивается с 6,7—7,6 до 7,9—8,2 км/с. Мантия занимает огромный диапазон глубин, и с увеличением давления в веществе происходят фазовые переходы, при которых минералы приобретают всё более плотную структуру. Мантия Земли подразделяется на верхнюю мантию и нижнюю мантию. Верхний слой, в свою очередь, подразделяется на субстрат, слой Гутенберга и слой Голицына (средняя мантия)[114].Согласно современным научным представлениям, состав земной мантии считается похожим на состав каменных метеоритов, в частности хондритов. В состав мантии преимущественно входят химические элементы, находившиеся в твёрдом состоянии или в твёрдых химических соединениях во время формирования Земли: кремний, железо, кислород, магний и др. Эти элементы образуют с диоксидом кремния силикаты. В верхней мантии (субстрате), скорее всего, больше форстерита MgSiO4, глубже несколько увеличивается содержание фаялита Fe2SiO4. В нижней мантии под воздействием очень высокого давления эти минералы разложились на оксиды (SiO2, MgO, FeO)[115].Агрегатное состояние мантии обуславливается воздействием температур и сверхвысокого давления. Из-за давления вещество почти всей мантии находится в твёрдом кристаллическом состоянии, несмотря на высокую температуру. Исключение составляет лишь астеносфера, где действие давления оказывается слабее, чем температуры, близкие к точке плавления вещества. Из-за этого эффекта, по-видимому, вещество здесь находится либо в аморфном состоянии, либо в полурасплавленном[115].Ядро ЗемлиОсновная статья: Ядро ЗемлиЯдро — центральная, наиболее глубокая часть Земли, сфера, находящаяся под мантией и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы — 3485 км. Разделяется на твёрдое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро толщиной около 2200 км, между которыми иногда выделяют переходную зону. Температура в центре ядра Земли достигает 6000 °С[116], плотность около 12,5 т/м³, давление до 360 ГПа (3,55 млн атмосфер)[104][116]. Масса ядра — 1,9354·1024 кг.Химический состав ядраИсточникSi, wt.%Fe, wt.%Ni, wt.%S, wt.%O, wt.%Mn, ppmCr, ppmCo,ppmP, ppmAllegre et al., 1995, Table 2 p 5227,3579,39±24,87±0,32,30±0,24,10±0,55820779025303690Mc Donough, 2003, Table 4 p 5566,085,55,201,90~0300900025002000Тектонические платформыОсновная статья: Тектоника плитКрупнейшие тектонические плиты[117]Название плитыПлощадь
106 км²Зона покрытияАфриканская плита61,3АфрикаАнтарктическая плита60,9АнтарктикаАвстралийская плита47,2АвстралияЕвразийская плита67,8Азия и ЕвропаСеверо-Американская плита75,9Северная Америка
и северо-восточная СибирьЮжно-Американская плита43,6Южная АмерикаТихоокеанская плита103,3Тихий океанРасположение основных тектонических плитСогласно теории тектонических плит, земная кора состоит из относительно целостных блоков — литосферных плит, которые находятся в постоянном движении относительно друг друга. Плиты представляют собой жёсткие сегменты, которые двигаются относительно друг друга. Существует три типа их взаимного перемещения: конвергенция (схождение), дивергенция (расхождение) и сдвиговые перемещения по трансформным разломам. На разломах между тектоническими плитами могут происходить землетрясения, вулканическая активность, горообразование, образование океанских впадин[118].Список крупнейших тектонических плит с размерами приведён в таблице справа. Среди плит меньших размеров следует отметить индостанскую, арабскую, карибскую плиты, плиту Наска и плиту Скотия. Австралийская плита фактически слилась с Индостанской между 50 и 55 млн лет назад. Быстрее всего движутся океанские плиты; так, плита Кокос движется со скоростью 75 мм в год[119], а тихоокеанская плита — со скоростью 52—69 мм в год. Самая низкая скорость у евразийской плиты — 21 мм в год[120].Географическая оболочкаОсновная статья: Географическая оболочкаРаспределение высот и глубин по поверхности Земли. Данные Геофизического информационного центра США[121]Приповерхностные части планеты (верхняя часть литосферы, гидросфера, нижние слои атмосферы) в целом называются географической оболочкой и изучаются географией.Рельеф Земли очень разнообразен. Около 70,8 %[122] поверхности планеты покрыто водой (в том числе континентальные шельфы). Подв