1.2 Форма и размеры, масса и плотность Земли

Под формой Земли понимают:

а) форму физической поверхности – поверхность суши материка и дна Мирового океана;

б) геоид – соответствует водной поверхности в спокойном состоянии, мысленно продолженная под континенты;

в) эллипсоид вращения вокруг малой оси (рис. 2).

Рисунок 2 – Соотношение поверхностей геоида, эллипсоида вращения и физической поверхности (рельефа) в вертикальном разрезе

Величина приплюснутости (сжатость эллипсоида) определяется

R_e (экваториальный радиус Земли) 6378,25

R_p (полярный радиус Земли) 6356,86

Масса Земли т, где

g– ускорение силы тяжести; R – средний радиус Земли;

к - коэффициент 6,67 ^. 10^-8 дин

Объем Земли V=3/4 R³=1,08 ^. 10¹² км³

Средняя плотность г/см³

Горные породы земной коры имеют плотность 2,5-2,9. Следовательно, недра Земли состоят из более плотного вещества.

1.3 Строение поверхности Земли

Высочайшей горой на Земле называют Эверест (Джомолунгма) в Гималаях (8848 м от уровня и 6382260 м от центра Земли). В Эквадоре есть пик Чимборасо – 6384412 м от центра Земли. Глубоководные впадины достигают глубины 7-10 км. Самая глубокая из них Марианская впадина (11034 м) у Филиппин (рис. 3).

Рисунок 3 – Гипсографическая кривая (А) и обобщенный профиль дна океана (Б) (по О.К. Леонтьеву)

I - континент; II – подводная окраина материка (шельф, континентальный склон); III – переходная зона (дно океана, островные дуги, глубоководная впадина); IV – ложе мирового океана; V- срединный океанический хребет

1.4 Внутренние геосферы и внешние оболочки Земли

Главными внутренними геосферами Земли являются земная кора, мантия и ядро (рис. 4), внешними оболочками – атмосфера, гидросфера и биосфера.

Земная кора – верхняя внутренняя сфера (1% объема и 0,5% массы Земли). Нижней границей является раздел Мохоровичича (югославский геофизик, установивший этот рубеж в 1910 г). Мощность земной коры в океанических впадинах 5-10 км, на континентах 30-40 км, в высокогорных районах 70-80 км. Существует континентальный и океанический типы земной коры. В континентальной коре установлены слои: осадочный от 10-15 км до 40 км (Прикаспийская впадина); гранитный сложен метаморфическими и магматическими породами мощностью

15-20 км (до 40 км); базальтовый – породы основного состава до 20 км, границы между гранитным и базальтовым слоями – поверхность Конрада.

Океаническая земная кора характеризуется отсутствием гранитного слоя. Под современными осадками (около 400 м) залегает базальтовый слой.

Рисунок 4 – Внутренние геосферы (оболочки) Земли, выделенные по характеру распространения сейсмических волн (модель Гуттенберга-Буллена)

Мантия Земли (84 % объема и 69 % массы). Нижняя граница (поверхность Гуттенберга) находится на глубине 2900 км. По скорости прохождения сейсмических волн мантия подразделяется на 3 зоны (оболочки): В – верхняя (33-400 км), С – переходная (400-1000 км) и нижняя Д – (1000-2900 км). Верхняя оболочка характеризуется пониженными скоростями волн и называется астеносферой. Твердое вещество мантии содержит значительное количество расплавленного базальта. В ней зарождаются магматические очаги и расположены центры землетрясений. По составу она соответствует каменным метеоритам (как и ультраосновная порода – перидотит). С глубиной в слоях С и Д скорость волн возрастает с 6,5 км/сек до 13,6 км/сек.

Ядро (16 % объема Земли и 31 % ее массы). Выделяют зоны: Е – внешняя (2900-5000 км), F – переходная (5000-5100 км) и G – внутренняя (5100-6370 км). Внешнее ядро обладает свойствами жидкости, так как поперечные волны в нем не проходят. Внутреннее ядро плотное, температура около 4000С, давление около 3,5 млн. атм. Основным элементом ядра Земли является никелистое железо – самый распространенный минерал космоса – с примесью кремния и серы.

Т.о., наша планета характеризуется значительной химической дифференциацией вещества, различается мощная силикатно-оксидная оболочка (земная кора и мантия) и металлическое ядро, большая часть которого находится в жидком состоянии.

Атмосфера расположена от поверхности Земли на высоту 1300 км, но уже выше 100 км ее количество ничтожно. Основные газы – N, O, Ar, CO₂ и пары воды. На высоте 10-15 км существует озоновый слой, предохраняет все живое от губительного ультрафиолетового излучения. Промышленные газы и пыль создают парниковый эффект за счет поглощения значительной части инфракрасного излучения поверхности Земли, нагретой Солнцем.

Гидросфера (водная оболочка Земли) включает воду морей и океанов, рек, озер и болот, лед, подземные воды. Общее количество воды 1,8 млрд. км³.

Биосфера – сфера органической жизни. Ее возможности огромны. Например, одна диатомовая водоросль, не встречая врагов, за 8 дней может образовать массу, равную массе Земли. Кислород – продукты биосферы. Благодаря биосфере образованы почвы, угли, известняки, часть нефти и др.