Земля

| Категория реферата: Рефераты по астрономии
| Теги реферата: экзамены, сочинения по картинам
| Добавил(а) на сайт: Kima.

Сплюснутость земного сфероида характеризуется отношением разности экваториального радиуса а и полярного b к экваториальному. Это отношение очень мало: что составляет около 0,3%, в то время как сплюснутость Юпитера около 6%. Точнейшие геодезические измерения и данные гравиметрии приводят к более точному представлению о фигуре Земли, к понятию о так называемом геоиде. Геоид не является правильной геометрической фигурой; за поверхность геоида принимается некоторая поверхность, в каждой точке перпендикулярная к линии отвеса. Эта поверхность приблизительно совпадает с невозмущенной приливами поверхностью океанов и мысленно продолжается на части Земли, занятые материками. От поверхности геоида отсчитывают высоты различных точек на Земле, когда указывают «высоту над уровнем моря».

Сам земной шар не занимает неизменного положения относительно своей оси вращения. Поэтому полюсы Земли описывают на ее поверхности сложные линии, впрочем, в течение десятилетий не выходившие за пределы квадрата со стороной О" ,7, что соответствует 25 м. Полюс принимает участие в двух основных движениях: одно совершается по кругу радиусом 4,5 m в течение 433d
(оно связано с периодом так называемых собственных колебаний земногошара), другое совершается по вытянутому эллипсу с большой полуосью 5 л» и периодом в один год (оно связано с сезонными явлениями на Земле.) Из 60-летних наблюдений Международной Службы широты замечены периодические (период около
42 лет) изменения амплитуды колебаний полюса. Начиная с 1950 г., неожиданно для специалистов, кривая, описываемая северным полюсом Земли, превысила пределы. О причинах нарушения установившегося равновесия можно строить различные догадки, вплоть до предположений о возможном влиянии испытаний атомного и водородного оружия.

Вследствие вращения Земли каждая точка экватора имеет линейную скорость 465 м/сек. Развивающаяся в силу этого центробежная сила уменьшает силу тяжести на земной поверхности. На экваторе центробежная сила составляет 1/289 часть силы тяжести. Реально это отношение достигает 1/190, что объясняется сплюснутостью Земли.

Наши представления о внутреннем строении и физическом состоянии недр земного шара основаны на разнообразных данных, среди которых существенное значение имеют данные сейсмологии. Изучение распространения в земном шаре упругих волн, возникающих при землетрясениях, позволило открыть слоистое строение земных недр.

Земной шар имеет раскаленное ядро, однако тепло,которое каждый сантиметр поверхности Земли получает от ее недр, в 5000 раз меньше тепла, получаемого от Солнца. При углублении на каждые 33 м внутрь земной коры температура повышается в среднем на один градус. Можно предполагать, что это повышение температуры происходит лишь в сравнительно тонком слое земной коры (не глубже 100 км), в котором находятся радиоактивные вещества. Распад атомов радиоактивных элементов и превращение их в атомы других элементов сопровождаются выделением тепла. Ядро же Земли имеет температуру
2000—4000°. Однако при такой температуре упругость внутренних частей ядра, нахо дящихся под давлением (до 3.5 млн. атмосфер) вышележащих слоев, в 2.5 раза больше упругости стали. При этих условиях вещество в ядре Земли находится в особом «металлическом» состоянии. Плотность в центре Земли около 11 г/см3. Средняя плотность Земли (5,52) приблизительно вдвое больше плотности поверхностных ее слоев (2,7).

Толщина земной коры (в которую входят осадочные породы, гранит, базальт) вплоть до основания базальтов в разных районах земного шара составляет от 30 до 60 км. Под корой, до глубины 2900 км, расположена мантия, или оболочка. Глубже находится ядро. Вопрос о существовании многих границ раздела слоев разной плотности в толще Земли в настоящее время подвергается пересмотру. Вероятно, что помимо границы, залегающей на глубине 2900 км, имеется еще лишь одна граница, на глубине 5000 км, где происходит новое резкое изменение плотности .

Химический состав всей Земли в целом и средний состав атмосферы, гидросферы и каменной оболочки — литосферы — дан в табл. I.

Таблица I Химический состав Земли

|Земля в целом | |Атмосфера, |I литосфера |
| | |гидросфера | |
|элемент |% по весу|Алемепт |% по весу |
|Железо Ре ...... |39,76 |Кислород 0 ..... |49,42 |
|Кислород 0 ...... |27,71 |Кремний 8} ..... |25,75 |
|Кремний 31 ...... |14,53 |Алюминий А1 ..... |7,51 |
|Магний М^ ...... |8,69 |Железо Ре ...... |4,70 |
|Никель .М ...... |3,46 |Кальций Са ..... |3,39 |
|Кальций Са ...... |2,32 |Натрий Nа ...... |2,64 |
|Алюминий А1 ..... |1,79 |Калий К ....... |2,40 |
|Сера 8 ......... |0,64 |Магний М§ ...... |1,94 |
|Натрий Nа ...... |0,38 |Водород Н ...... |0,88 |
|Хром Сг ........ |0,20 |Титан Т1 ....... |0,58 |
|Калий К ....... |0,14 |Хлор С1 ....... |0,188 |
|Фосфор Р ....... |0,11 |Фосфор Р ...... |0,120 |
|Марганец Мп ..... |0,07 |Марганец Мп ..... |0,09 |
|Углерод С ....... |0,04 |Углерод С ...... |0,087 |
|Титан Т1 ....... |0,02 |Сера 8 ........ |0,06 |
|Остальные элементы|0,14 |Остальные элементы|0,26 |
|. . | |. | |

Согласно последним данным геологии возраст земной коры не меньше 3 миллиардов лет. Возраст Земли как планеты, несомненно, больше.

Земной шар представляет собой магнит, причем магнитная ось Земли наклонена на угол 11°,5 к оси вращения. Она проходит на расстоянии около
1200 км от центра Земли; магнитный полюс, находящийся в северном полушарии
Земли, имеет координаты 74° N и 101° W; другой полюс-69° S и 143° E.

Напряженность магнитного поля зависит от места на поверхности Земли и от времени, однако при отсутствии возмущений редко превышает 0,6 эрстед.

Земная атмосфера. Воздушный океан, окружающий Землю, - ее атмосфера, - является ареной, на которой разыгрываются разнообразные метеорологические явления. Для астрономов атмосфера является скорее помехой в наблюдательных работах, хотя некоторые явления, относящиеся к астрономии, протекают в атмосфере (например, вспышки метеоров). Воздух рассеивает солнечные лучи, причем это рассеяние возрастает с уменьшением длины волны. Для видимого спектра большее рассеяние сине-зеленых лучей обусловливает голубой цвет неба и не дает возможности наблюдать звезды днем. В силу этого же Солнце и
Луна блиэ горизонта (перед закатом и после восхода) бывают красного или оранжевого цвета. Излучение с длиной волны короче 290 тц полностью поглощается слоями озона, находящимися на высотах 35—60 км. Общая толщина слоя озона, приведенного к нормальным условиям (т. е. давлению 760 мм ртутного столба и темпера туре 0°), составляет всего 3 мм. Он предохраняет живую природу от губительного действия далеких ультрафиолетовых и других коротковолновых излучений.

Атмосфера поглощает не только коротковолновое излучение небесных светил, но и не пропускает к нам значительную часть космического радиоизлучения. Радиоволны длиной больше 30-15 м отражаются ионосферой, а короче 3 см - поглощаются водяным паром. Кроме того, атмосфера значительно ослабляет, а также преобразует поток частиц высокой энергии, идущий к нам из космоса (так называемые космические лучи). Таким образом, земная атмосфера — это своеобразный экран, защищающий поверхность Земли от непосредственного воздействия космоса.

Поглощая и рассеивая свет небесных светил, атмосфера уменьшает их блеск, причем поглощение возрастает при увеличении толщи воздуха, проходимой лучами. Толща увеличивается при возрастании зенитного расстояния
2 (в первом приближении пропорционально вес г). Поэтому при сравнении блеска небесных светил, находящихся на разных зенитных расстояниях, надо учитывать различие в поглощении света (см. табл. 55). Поглощение В совершенно чистой атмосфере составляет в зените 0m,21 в визуальных лучах и
0m,44 — в фотографических.

Атмосфера вызывает также преломление лучей — рефракцию, которая влияет на положение светила на небе и заметным образом искажает форму Солнца и
Луны у горизонта.

Свойства земной атмосферы до высоты в 40 км изучены со стратостатов и самопишущих метеорологических приборов, поднимаемых шарами-зондами; разнообразные метеопрпборы и спектральные аппараты поднимались до высот почти в 500 км специальными метеорологическими и геофизическими ракетами; наконец, в самые последние годы исключительно богатая информация о состоянии верхних слоев атмосферы получается с искусственных спутников
Земли и космических ракет. Кроме того, высокие слои атмосферы исследуются разными косвенными методами (наблюдения метеоров, метеорных следов, серебристых облаков, полярных сияний, изучение свечения ночного неба, сумеречных явлений, лунных затмений), а также с помощью радио (изучение ионизованных областей, преломляющих и отражающих радиоволны).

В основном земная атмосфера состоит из азота и кислорода. В табл. II дано процентное содержание химических элементов,

Таблица II Состав земной атмосферы

|Элемент |% по объему|
|Азот |78,09 |
|Кислород |20,95 |
|Аргон |0,93 |
|Углекислый газ |0,03 |
|Водород |0,01 |
|Неон |0,0015 |
|Гелий |0,00015 |
|Криптон |0,000001 |
|Ксенон |0,00000009 |

составляющих атмосферу Земли. Вследствие перемешивания воздуха конвективными токами и ветрами состав атмосферы почти не меняется до высоты в 100—150 км. Выше обнаруживается изменение состава атмосферы: количество тяжелых инертных газов резко падает, а молекулярные азот и кислород заменяются атомарными. До высот 300—350 км преобладает атомарный кислород, а выше — атомарный азот.

Атмосферу Земли условно делят на четыре слоя: тропосферу^ стратосферу, ионосферу и экзосферу. Тропосфера начинается от поверхности земли или моря; верхняя ее граница в средних шпротах находится на высоте 9—10 км зимой и
10—12 км летом, а в экваториальной зоне поднимается до 15—17 км. Тропосфера характеризуется постепенным убыванием температуры с высотой. В ней содержится около 80% массы всей атмосферы, почти вся вода и пыль, взвешенные в атмосфере. Граница между тропосферой и стратосферой называется тропопаузой. Стратосфера распространяется от высоты 12—15 км до 80—85 км, где находится стра-топауза, выше которой располагается ионосфера.

Как показывает само название, в этой последней, помимо нейтральных молекул, находятся и ионизованные атомы. Ионизацию производит коротковолновое излучение Солнца и потоки заряженных частиц (корпускул), летящих от Солнца. Электрические свойства ионосферы, высота и степень ее ионизации зависят от времени суток, времени года и от фазы солнечной активности, Ионосфера имеет громадное значение для радиосвязи на больших расстояниях, которая осуществляется на длинных, средних и коротких радиоволнах , многократно отражающихся (точнее, преломляющихся) от ионизованных слоев ионосферы и от поверхности Земли.

Представления о строении ионосферы значительно изменились после запуска искусственных спутников Земли. До этого предполагалось, что в ионосфере имеются четыре основных ионизованных слоя: слой D (на высоте 80 км), слой E (100—105 км), слой F1, (200 км) и слой F2, (300— 350 км).
Однако подозревали, что эти слои имеют клочковатое строение и состоят из отдельных ионизованных облаков. В настоящее время приходится признать, что такого четкого деления на слои (стратификации) в ионосфере нет: от 60 км до, по крайней мере, 473 км имеется сплошной массив ионизованного газа с отдельными флуктуациями (неоднородностями) концентрации ионизованных частиц.

Было обнаружено изменение плотности верхних слоев атмосферы и колебания их температуры в зависимости от изменения солнечной активности, а также в зависимости от времени года (так, например, летом в дневные часы плотность на высоте 200 км в 20 раз больше, чем зимой ночью).