Земля

ЗЕМЛЯ — третья планета солнечной системы. Обращается вокруг Солнца по орбите с эксцентриситетом 0,0167, на среднем расстоянии 149,5 -106 км, с периодом 365,2564 звездных суток, скорость движения по орбите 29,76 км/сек, собственное вращение — прямое, период 23 часа 56' 4,0905", ось вращения составляет с плоскостью эклиптики угол в 66° 33' 15,2", медленно меняющийся вследствие прецессии оси вращения; положение оси вращения осложняется также явлением нутации и чандлеровским движением. 3. получает от Солнца энергию в количестве 1,7 1024 эрг/сек (5.4.1031 эрг/год); около половины этой энергии непосредственно отражается. Масса Земли 5,975 • 1027 г., она составляет —1— массы Солнца; средняя плотность оСР 5,52 г/см3. 333432 . Масса приблизительно стабильна. 3. имеет сложную форму геоида, приближенно апроксимируемого эллипсоидом вращения; существующее предположение о трехосности земного эллипсоида с достоверностью не установлено: направление большой экваториальной оси определяется с угловым разбросом более 60°. Возможно, эти изменения радиуса характеризуют крупную волну геоида. Имеются данные (Гейсканен, 1957) об асимметрии эллипсоидов для северного и южного полушарий 3. В зависимости от ряда предположений о распределении силы тяжести на поверхности 3., могут быть приняты апроксимирующие эллипсоиды с несколько различный параметрами. В настоящее время употребляются: эллипсоид Красовского (1942), параметры которого как лучшего приближения подтверждаются современный исследованиями, в т. ч, с помощью спутников, принятый в СССР и социалистических странах, Международный (1924) и Международный Астрономический (1964). Основные параметры 3. по эллипсоиду Красовского: радиус экватора 6378,245 км, полярный радиус 6356, 863 км; сжатие а = —; средний радиус 6371,110 км; момент инерции 3. относительно оси вращения 8104-1043 г/см2; величина нормального значения силытяжести 7о = 978,049 (1 + 0,0053029 sin ф — 0,0000059 sin2 2ф), где ф — широта точки. 3. имеет центрально-симметричное строение и состоит из нескольких геосфер. Магнитосфера — облеск околоземного пространства, где напряженность земного электромагнитного поля превышает напряженность внешних электромагнитных полей; имеет сложную, непостоянную по конфигурации форму и наличие магнитного шлейфа. Атмосфера (А.) общая высота которой около 1300 км, имеет слоистое строение с диффузными границами; делится на тропосферу (высота 0 18 км на экваторе и 0—10 км у полюсов; содержит 79/Ь общей массы А.), стратосферу (16—80 км; 20% массы А.) и ионосферу (80—900 км;0,5% массы А.); внешняя часть ионосферы пояс диссипации (900—1300 км), переходящий в межзвездную среду. Слои атмосферы являются сфероидами с а, значительно превышающими а твердой 3. Гидросфера прерывистая водно-ледяная оболочка, расположенная между атмосферой и твердой земной корой, представляющая собой совокупность океанов, морей, поверхностных континентальных вод и ледяных покровов. Гипотезы происхождения атмосферы и гидросферы сводятся к двум основным типам: 1) первородный, остаточный характер гравитационно дифференцировавшейся исходной материи и 2) вторичное происхождение в процессе выплавления и дегазации вещества мантии. Земная кора является наиболее неоднородной геосферой. Ее полный вертикальный разрез трехслоен. Выделяются: осадочный, гранитный и базальтовый слои; последние два разделяются границей Конрада. Горизонтальная неоднородность проявляется в изменении мощности слоев коры, их физический и химический свойств, в обилии механических нарушений. За нижнюю границу коры большинство исследователей принимают границу Мохоровичича (М). Представление о внутренних геосферах составляется по геофизический данным, по аналогии с метеоритными телами, по данным экспериментальных исследований свойств вещества при больших давлениях и температурах, путем экстраполяций этой информации и по теоретическим построениям. Впервые теоретическое выделение в 3. метал, ядра и каменной оболочки по плотностям и по аналогии с метеоритами было сделано Вихертом (1897). Первое общее представление о внутреннем строении 3. по сейсмическим данным дано Олдгемом в 1960 г. Современный представление о внутреннем строении 3. (Гутенберг, Джеффрис, Буллей, Буллард, Голицын, Саваренский, Молоденский, Магницкий) по, сейсмическим данным и теоретическим расчетам плотности: под корой (слой А) до глубины 2900 км залегает эффективно твердая мантия 3., характеризующаяся общим возрастанием скорости продольных (Ур) и поперечных (Vs) упругих волн и плотности (а). Поверхность мантии неоднородна, о чем свидетельствуют вариации значений Vp, Vs и о. По характеру прохождения сейсмических волн выделяются три облеск (слоя) — В, С, D — верхняя, средняя и нижняя мантии (рядом исследователей облеск В и С объединяются в верхнюю мантию 3.). Облеск В распространяется до глубины 60—250 км и отличается небольшими градиентами изменения Vp, Vs и о. Внутри обл . по понижению V,, и У5 (на 0,1—0,5 км/сек) выделяется слой Гутенберга (астеносфера, волновод), залегающий под континентами на глубине 100—200 км и под океанами — на 50—60 км. В ряде р-нов, преимущественно в переходных зонах, обнаружено несколько астеносферных горизонтов. По отсутствию Vs устанавливается наличие локальных очагов жидкой магмы. Природа астеносферы ин-терпретируется влиянием повышения температуры, преобладающим над повышением давления, или переходом вещества из кристаллического состояния в аморфное. Область С (средняя мантия) распространяется до глубин 800 ~ 950 км, характеризуется максимальными градиентами роста Vp до 11 км/сек и Vs до 6,2 км/сек. Плотность возрастает до ~ 4,5 г/см3. Большинство исследователей интерпретируют облеск С как облеск фазовых превращений. Облеск D (нижняя мантия) фиксируется до глубины 2900 км и характеризуется медленным увеличением Vp до 13,6; Vs до 7,3 км/сек; и плотности до ~ 5,9 г/см3, объясняемым общим нарастанием давления и переходом к плотнейшим упаковкам соединений. На глубине ~ 2800 км условно намечается облеск некоторого падения скоростей, обусловленного взаимодействием этой зоны с поверхностью ядра. В ядре 3. (R « 3500 км) выделяется внутреннее ядро CR ** 1300 км.), переходная зона и внешнее ядро. Про- 256 хождение Vs через ядро не установлено; величина Vp на границе внешнего ядра падает скачком до величины ~ 8,1 км/сек; во внешнем ядре отмечается постепенное возрастание Vp до 10,7 км/сек (на глубине около 4700 км); на границе внутреннего ядра (переходная облеск) величина Vp быстро возрастает до 11,2 км/сек и далее, во внутреннем ядре, остается постоянной, независимой от глубины.На границе ядра плотность возрастает скачком. Данные о величинах плотности внутри ядра разноречивы. Большинство моделей дают изменение о внутри ядра от ~ 10 до ~ 12 г/см3. Есть модели, дающие в центре 3. о ~ 20 г/см3. Большинство исследователей предполагают, что облеск внешнего ядра находится в жидком состоянии, внутреннего — в твердом. Наиболее распространенные гипотезы о веществе ядра: 1) представлено преимущественно соединениями Fe; 2) однородно с веществом мантии, но находится в метал, фазе. Сила тяжести в коре и мантии 3. незначительно возрастает с глубиной, достигая максимума на границе ядра (в среднем в коре и мантии равна 1000 см/сек2); далее быстро убывает; в центре равна нулю. Давление внутри 3. возрастает постепенно: на границе ядра Р « (1,3 — 1,4)-'103 кбар, в центре ~ (3,5 ± ± 0,5)-103 кбар. Температурный режим — облеск наибольших предположений и экстраполяций в физике 3. (зависит от начальной Г0, принятой гипотезы происхождения, предполагаемого количества радиоактивного вещества в недрах и другие). Предполагается (Гутенберг, Любимова) на глубинах 0—400 км быстрое возрастание Т от 0 до ~ 1700— 1800 °С, далее медленное увеличение до 2500—3000 °С на границе внутреннего ядра. Возраст 3. оценивается изотопными методами в пределах ~ 6 -109—4,2-Ю9 лет, что незначительно отличается от предполагаемого возраста Солнца и Вселенной. Основные принимаемые в настоящее время гипотезы происхождения 3. могут быть сведены к гипотезам < горячего>> образования, предполагающим родственность материи планет и Солнца и общность их развития (Лаплас, Фесенков, Хойл), и «холодного» происхождения путем аккумуляции частиц, за-- хваченных гравитационным полем Солнца (Шмидт). Средний химический сост. земного шара впервые предположительно вычислил П. Н. Чирвинский (1911), который дал его клар- ковый и атомный состав впервые в мире не только в вес. /о, на и в атом. %. Им было выяснено, что сумма атомов кислорода и сумма атомов всех металлов и кремния относятся как 3 : 2, в то время как число атомов кремния равняется сумме атомов всех металлов. Г. И. Мартынова.