Земя

Земята е третата планета в Слънчевата система. Тя е най-голямата от земеподобните планети и единствената, на която според съвременните научни схващания има живот. Земята се е образувала преди около 4,54 милиарда години и скоро след това е придобила единствения си естествен спътник – Луната. От всички животински видове, които са се развили на Земята, единствено човекът (Homo sapiens) притежава разум.
Думата „земя“ (на старобългарски „землꙗ“) идва от праславянската дума *zemja със същото значение, която, на свой ред, произлиза от протоиндоевропейската *g̑hđem, *g̑hđom – „земя“. Земята е единствената планета в Слънчевата система, която не е кръстена на римско или гръцко божество.
Астрономическият символ на Земята е окръжност с кръст, представляващ един меридиан и екватора.
Външната обвивка на Земята се състои от няколко твърди участъка, наречени тектонски плочи. Те извършват бавни движения, които оказват забележимо влияние след милиони години.
Около 71% от повърхността на Земята е покрита от соленоводни океани, а останалото са континентите, островите, реките и езерата. Сред планетите на Слънчевата система единствено Земята притежава течна вода. Вътрешността на Земята остава активна, с тънък слой земна мантия, течно външно ядро, пораждащо магнитното поле и твърдо вътрешно ядро.
Според най-разпространената и широко приета теория Земята се е образувала преди четири и половина милиарда години заедно с другите планети от Слънчевата система, която преди това е представлявала газово-прахов облак. Няколко милиона години след формирането си Земята се е сблъскала с една малка протопланета – Тея. Този гигантски сблъсък е създал Луната – единствения естествен спътник на Земята. Отначало гореща и течна, повърхността на Земята постепенно се е охладила. Водата най-вероятно е била пренесена от многобройни метеорити и комети. В тази първична водна среда са се зародили органични молекули и едноклетъчни организми.
В течение на повече от три милиарда години животът се е развивал бавно, но неудържимо, променяйки земната среда. Фотосинтезиращите живи същества са обогатили атмосферата с кислород и са се появили многоклетъчни организми. След възникването на гръбначните организми бързо се развиват риби, а от тях – първите земноводни, които се прехвърлят и на сушата. От тези първи организми, дишащи въздух, са се развили влечугите, някои от които, известни под името динозаври, са достигнали гигантски размери. Динозаврите са владели планетата стотици милиони години. През това време са се развили първите бозайници. Сблъсък на Земята с голям астероид е станал причина за масовото измиране на динозаврите. Бозайниците са се оказали по-добре приспособени към новите условия и сега са господстващият клас животни.
Няколко десетки милиона години след изчезването на динозаврите, измежду бозайниците в Африка се е появил разредът Примати. От тях преди няколко десетки хиляди години са възникнали човекоподобните и нашият вид – човекът (Homo sapiens).
Формата на Земята се нарича геоид – геометрично тяло, подобно на кълбо, но не математически точно, тъй като Земята е леко сплескана откъм полюсите и плътността и не е равномерно разпределена. Геоидът е дефиниран по специфичен начин – ограждащата го повърхнина във всяка своя точка трябва да бъде перпендикулярна на посоката на земното привличане там.
Земята е най-голямата от четирите слънчеви планети от земен тип по отношение на размер и маса. От тези четири планети (Меркурий, Венера, Земята и Марс), Земята има най-висока плътност, най-висока гравитация по повърхността, най-силно магнитно поле, и най-бързо въртене. Тя е планета с активни тектонични плочи.
Въртенето на планетата създава екваториалната изпъкналост, затова диаметърът на екватора е с 43 km по-голям от този на полюсите. Средният диаметър на планетата е около 12 742 km, което е около 40 000 km/π, като метърът като мерна единица първоначално е дефиниран като 1/10 000 000 от разстоянието от Екватора до Северния полюс през Париж, Франция. Най-големите точки с отклонения на повърхността на Земята са връх Еверест (8848 m над морското равнище) и Марианската падина (11 022 m под морското равнище). Поради издуването на Земята към екватора, най-отдалечената от центъра на Земята точка е всъщност връх Чимборасо в Еквадор (6384,4 km).
Взета като цяло, Земята по маса се състои от:
Във вътрешността на Земята температурата достига до 5270 K. Топлината във вътрешността на планетата е била отделена при първоначалното натрупване на материал при формирането ѝ. След това допълнителна топлина се отделя чрез радиоактивното разпадане на елементи като уран, торий и калий. Топлината от вътрешността на Земята, която достига до повърхността ѝ, е едва 1/20 000 от енергията, получена от Слънцето.
Кората е отделена от мантията от границата на Мохоровичич; дебелината на кората варира от 6 km под океаните, до 30 – 50 km под континентите.
Слоевете, изграждащи Земята в дълбочина, са следните:
Средната плътност на Земята е 5515 kg/m³, което я прави най-плътната планета в Слънчевата система. Плътността на повърхностния материал е около 3000 kg/m³, което сочи, че вътрешността е богата на тежки елементи. Непосредствено след формирането си преди около 4,54 млрд. години Земята е била почти изцяло разтопена, и в резултат на това под действието на гравитацията тежките елементи са потънали към центъра, докато по-леките са „изплували“ на повърхността. (Виж планетна диференциация). В резултат на това ядрото се състои почти изцяло от желязо (80%), никел и силиций. Други тежки елементи като олово и уран са или твърде редки, или имат тенденцията да се свързват химически с леки елементи и по този начин да останат в кората.
Ядрото е разделено на две части – твърдо вътрешно ядро с радиус около 1250 km и течно външно ядро, което обхваща вътрешното и има радиус около 3500 km. Смята се, че вътрешното ядро е твърдо заради огромното налягане, под което се намира. Някои учени считат, че то може би представлява един гигантски железен кристал. Външното ядро се състои от течно желязо и течен никел с примеси от леки елементи. Смята се, че конвекцията във външното ядро заедно с ефекта на Кориолис пораждат магнитното поле на Земята чрез процес, известен като теория на динамото. Вътрешното ядро е твърде горещо, за да задържа постоянно магнитно поле (Виж Температура на Кюри), но вероятно стабилизира магнитното поле на външното ядро.
По последни данни вътрешното ядро на Земята се върти малко по-бързо от останалата част на планетата – с около 2° за година.
Земната мантия достига до 2890 km дълбочина, което я прави най-дебелият слой в структурата на планетата. Налягането в най-дълбоките ѝ части е около 1,4 милиона атмосфери (140 GPa). Тя се състои главно от силикатни скали, относително богати на елементи като желязо и магнезий, в сравнение със земната кора. Макар че мантията е твърда, високите температури в нея правят силикатите достатъчно деформируеми, за да пълзят в рамките на продължителни периоди от време. Конвекцията в мантията се проявява на повърхността чрез движенията на тектоничните плочи.
Температурата на топене и вискозитетът на веществата зависят от налягането, на което са подложени. Тъй като налягането в мантията нараства в дълбочина, по-ниските части пълзят по-лесно от по-горните пластове, като за това принос имат и разликите по дълбочина в химичния състав. Вискозитетът на мантията варира между 10 и 10 Pa.s, в зависимост от дълбочината.
Кората е дебела от 6 до 80 km. Най-тънките ѝ части са океанска кора, която се състои от гъсти желязно-магнезиеви силикати. Континенталната кора е по-дебела, по-лека е от океанската и е съставена от натриеви, калиеви и алуминиеви силикати. Границата между кората и мантията се проявява като рязка промяна на скоростта на разпространението на сеизмичните вълни – ефект, известен под името граница на Мохоровичич. Смята се, че най-общо причината за ефекта е промяната на химичния състав на скалите.
Материал от вътрешността на Земята постоянно изригва на повърхността посредством вулкани и разломи по дъното на океаните, като става част от кората. По-голямата ѝ част е по-млада от 100 млн. години, но най-старите ѝ части са на 4,4 млрд. години.
Земята е единственото място, където със сигурност се знае, че има живот. Живите организми на Земята образуват биосферата, за която се счита, че е започнала да съществува със зараждането на първите организми преди около 3,5 млрд. години.
Биосферата е разделена на биоми (екосистеми), съставени от сродни растения и животни. Сухоземните биоми са разграничени един от друг предимно по географска ширина. Биомите на Арктика и Антарктика като цяло са бедни на растения и животни, докато най-богатите биоми са тези, разположени близо до екватора.
Земята има сравнително гъста атмосфера, съставена от 78% азот, 21% кислород, 1% аргон и примеси от други газове като например въглероден диоксид и водна пара. Атмосферата играе ролята на топлинен буфер между Земята и Слънцето. Газовото съдържание на атмосферата е нестабилно и се поддържа от биосферата. Изобилието на молекулен кислород се поддържа от растенията, които използват слънчевата енергия. Без тях цялото количество кислород с времето би реагирало с елементите на повърхността. Наличието на свободен кислород в атмосферата е доказателство за протичането на жизнени процеси.
Височината, на която се намират атмосферните слоеве тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и екзосфера, варира в зависимост от географската ширина и от сезоните. Общата маса на атмосферата е около 5,1×10 kg или около 0,9 милионни части от общата маса на Земята.
Земята е единствената планета в Слънчевата система, на която има вода в течно агрегатно състояние. Тя покрива 71% от повърхността на Земята (97,5% от водата е солена и 2,5% – сладководна). Около 67,8% от прясната вода се намира във формата на лед в ледниците. На земната повърхност в епохата, която живеем сега, са обособени четири океана и седем континента. Земната орбита, вулканичната дейност, гравитация, парников ефект, магнитно поле и богата на кислород атмосфера заедно създават подходящи условия за съществуването на вода в три агрегатни състояния на земната повърхност.
Земята се намира на такова разстояние от Слънцето, че при отсъствието на естествен парников ефект (създаван главно от водни пари и въглероден диоксид), температурата на повърхността на планетата би била под 0 °C и всичката вода би замръзнала. Палеонтологични доказателства сочат, че преди милиарди години е имало период, в който естественият парников ефект на Земята е бил нарушен и океаните са били напълно замръзнали за период от 10 до 100 млн. години.
На други планети, като Венера например, водните пари в атмосферата са разрушени от слънчевата ултравиолетова радиация, поради което водородът е постоянно йонизиран и отнасян в междупланетното пространство от слънчевия вятър. Този ефект е бавен, но необратим, и с негова помощ учените обясняват липсата на вода на Венера. При отсъствието на водород кислородът реагира с повърхностния материал на планетата.
Високо в земната стратосфера тънкият слой озон поглъща почти изцяло ултравиолетовата радиация, идваща от Слънцето, като по този начин значително намалява йонизиращия ефект на радиацията върху водните пари. Озонът може да бъде получен само при наличието на свободен кислород в атмосферата и следователно е зависим от биосферата. Магнитното поле на Земята също помага, като блокира голяма част от слънчевия вятър (Виж йоносфера).
Вулканичните изригвания допринасят за освобождаването на допълнителни количества водна пара и въглероден диоксид в атмосферата. Земната тектоника позволява водата и въглеродният диоксид в атмосферата да се рециклират обратно в мантията под формата на скали като варовик. Според съвременни изчисления цялото количество вода, което се съдържа в мантията, е около 10 пъти по-голямо от водата в световните океани. Общата маса на хидросферата (вода на повърхността на Земята) се изчислява на 1,4×10 kg или 0,023% от общата маса на Земята.
Земното магнитно поле има приблизително формата на магнитен дипол, като магнитните полюси се намират сравнително близо до географските полюси на планетата. Според съвременната теория магнитното поле се създава от външната част на разтопеното ядро, където поради топлината и въртенето на планетата се образуват спирални потоци от разтопени метали, които генерират електрически токове. Тези движения на материя в ядрото са хаотични и периодично се подреждат. Това поражда обръщане на земното магнитно поле през неравни интервали от време. Последното обръщане на полюсите на магнитното поле се е случило преди около 700 000 години. Учените успешно пресъздават процеса, който образува земното магнитно поле в лаборатория.
Полето създава магнитосфера, която отклонява частиците на слънчевия вятър. Сблъсъкът между магнитното поле и слънчевия вятър формира радиационния пояс на Ван Алън. Когато плазма навлезе в земната атмосфера, над поясите се образува полярното сияние.
На Земята са необходими 23 часа, 56 минути и 4,09 секунди (или един звезден ден), за да извърши едно пълно завъртане около собствената си ос, която минава през Северния и Южния полюс. Наблюдавани от повърхността на Земята, видимата позиция на небесните тела (без метеорите и изкуствените спътници) се премества с 15° на запад всеки час или приблизително с един видим диаметър на Слънцето или Луната на всеки две минути.
Земната орбита е елиптична с ексцентрицитет 0,016710219 и голяма полуос 149 597 887,5 km. Средната скорост на движение около Слънцето е 29,765 km/s, като варира между 30,27 km/s (в перигея) до 29,27 km/s (в апогея). С тази скорост тя изминава разстояние, равно на един свой диаметър, за приблизително 7 минути. Една пълна обиколка земята извършва за 365,2564 дни (една слънчева година). Видимата позиция на Слънцето спрямо звездите се премества приблизително с 1° на изток за един ден.
Земята прави една обиколка около оста си за 0,447 km/s (~1600 km/h), измерено на екватора. С приближаването към полюсите скоростта респективно намалява до нула.
Ако условно разделим Слънчевата система на „горна“ и „долна“ част, от които съответно са видими земният Северен или Южен полюс, и следим движението на Земята по нейната орбита „отгоре“, то движението на Земята (и всички останали планети, както и въртенето на всички планети, включително Слънцето, но без Венера) е по посока обратна на часовниковата стрелка.
Плоскостите, определени от орбитата на Земята около Слънцето и нейното въртене около оста си, не са успоредни, а се пресичат под ъгъл от 23,5°. Този факт е главната причина за наличието на сезони, тъй като Северното и Южното полукълбо получават различно количество Слънчева енергия в зависимост от местоположението на Земята по нейната орбита. Второстепенна причина за наличието на сезони е ексцентричността на орбитата на Земята. Когато в Северното полукълбо е лято (и зима в Южното), разстоянието от Земята до Слънцето е по-голямо, отколкото разстоянието през зимата в Северното полукълбо (лято в Южното полукълбо) и съответно Земята получава по-голямо количество енергия. Този факт води до известно смекчаване на климата в Северното полукълбо.
Оста на въртене на Земята е подложена на прецесия с период от 25 800 години и нутация с период от 18,6 години. Тези движения са породени от сфероидната форма на Земята и ефектите, които оказват Слънцето и Луната.
Земята е фотографирана от космоса за първи път през 1959 г. от Explorer 6. През 1961 Юрий Гагарин става първият човек, който наблюдава Земята от космоса. Екипажът на Аполо 8 е първият, който наблюдава изгрев на Земята от лунна орбита през 1968 г. През 1972 г. екипажът на Аполо 17 прави известната фотография „Синьото топче“ на планетата Земя (виж началото на страницата).
Земята има един сравнително голям естествен спътник – Луната, която прави една пълна обиколка около Земята за 27,3 дни. Наблюдавана от повърхността на Земята, Луната се придвижва спрямо звездите със скорост 12 градуса (или един лунен диаметър) на час в посока изток. Тя се отдалечава от Земята със скорост 4 cm на година.
Лунната гравитация е причината за приливите на Земята. Луната винаги показва една и съща страна по посока на Земята, но с различни осветени части.
Луната вероятно е повлияла благоприятно върху факторите за развитието на живота на Земята. Тя стабилизира земната ос и някои учени считат, че без нея наклонът ѝ би се изменял хаотично като този на Марс. В случай че земната ос стане успоредна на еклиптиката, то земният климат би се променил значително и най-вероятно би станал твърде неблагосклонен. Някои учени-планетолози считат, че този ефект би довел до изчезването на голям брой видове висши животни и растения.
Луната има почти същия ъглов диаметър като този на Слънцето поради факта, че тя е 400 пъти по-малка и се намира 400 пъти по-близо до Земята, отколкото Слънцето. Този факт позволява на Луната да затъмни Слънцето изцяло над определена част от повърхността на Земята. За сравнение, тази диаграма представя разстоянието между Земята и Луната и техните относителни размери:
Известни са няколко коорбитални спътника на Земята (спътници на Слънцето, с орбити свързани със земната) – астероидите 3753 Круитни, (54509) 2000 PH5, (85770) 1998 UP1 и 2002 AA29.
Повърхността на Земята (510,073 млн. km²) главно се разделя на континенти, океани. 70,8% от нея (361,132 млн. km²) е вода, а 29,2% (148,94 млн. km²) – суша. Бреговите линии са 356 000 km. Континенталният шелф е с дълбочина между 140 до 550 m и ширина между 0 и 150 km.
Земята се разделя на седем вида биологични и климатични пояси. По-общо земният климат са характерни две обширни полярни зони, разделени от две сравнително тесни умерени зони, две тропични зони и една широка екваториална зона.
Валежите варират в широки граници – от няколко метра до по-малко от милиметър годишно. Всички промени на времето стават в първите 10 km от атмосферата. Около една десета от Земята винаги е покрита с лед, а около една пета от сушата е пустиня.
Някои от природните ресурси като изкопаемите горива не могат да бъдат възстановени бързо по естествен път и поради това се наричат невъзобновяеми. Експлоатацията на невъзобновяемите ресурси от човешката цивилизация е плод на ожесточени дискусии между природозащитници и технократи.
Земя снабдена с напоителни съоръжения: 2 481 250 km (по данни от 1993 г.)
Обширни площи на Земята са подложени на природни бедствия като тропически циклони и антициклони, урагани (в Атлантическия океан) или тайфуни (в Тихия и Индийския океан. Много населени места са също подложени на опасности от земетресения, свлачища, вулканични изригвания, торнадота, пропадания на земна маса, наводнения или засушавания.
Много области и територии са обект на замърсяване на въздуха и водата от антропогенната дейност на човека, киселинни дъждове, загуба на естествената растителност (в резултат от занемаряване на земята, застрояване и урбанизиране), намаляване на видовото разнообразие, ерозия и изчерване на почвите.
В съвременната климатология се приема, че хората са причината и за глобалното затопляне, вследствие на емисиите въглероден диоксид. Това води до промени, като топенето на ледниците и снежните покривки, екстремално повишение на температурите, чувствителни промени в състоянието на водите и глобално повишение на нивото на водата.
В много области на Земята са наблюдава пренаселване, индустриални аварии, които водят до замърсяване на околната среда, киселинни дъждове, токсични отпадъци, загуба на растителност заради пасища, обезлесяване, запустяване, загуба на естествени животински и растителни видове, влошаване на плодородието на почвите или тяхната пълна или частична ерозия.
В дългосрочен план климатът на Земята е подложен на глобално затопляне поради изпускането на парникови газове като въглероден диоксид вследствие на индустриалната активност на човечеството. Друг вид газове като фреоните са причинители на частичното разрушаване на озоновия слой на атмосферата над Арктика и Антарктика.
Населението на Земята надхвърля 7 млрд. жители на 31 октомври 2011 г. Прогнозите сочат, че населението на Земята ще достигне 9,2 млрд. през 2050 г. По-голяма част от населението ще се увеличи в развиващите се държави.
Гъстотата в различните региони по света варира, но голяма част е концентрирана в Азия. През 2020 г. се очаква 60% от хората да живеят в градовете. Изчислено е, че само 1/8 от територията на Земята е подходяща за живот, 3/4 е заета от световния океан, а половината от сушата е пустиня или друг вид суша, която не е подходяща за живеене.
Най-северното селище в света е Алерт, остров Елсмер в Канада, а най-южното – базата Амундсен-Скот на Южния полюс.
Първият човек, летял в орбита около Земята, е Юрий Гагарин (на 12 април 1961 г.). Общо 487 души за излизали извън земната атмосфера към 30 юли 2010 г., от които дванадесет са стъпили на Луната. Международната космическа станция е единствената конструкция, която приютява хора в космоса. Екипажът на станцията е съставен от 6 члена и се сменя на всеки шест месеца. Хора са се отделечавали максимално на 400 171 km от Земята по време на мисията Аполо 13 през 1970 г.
Възрастова структура на населението на Земята:
Естествен прираст на населението: 1,14% (по данни от 2004 г.); 73 милиона на година (200 000 на ден); 1 на 32 000 на ден
Раждаемост: 22 раждания/1000 души (по данни от 2000 г.); 140 милиона на година; 1 на 17 000 на ден
Смъртност: 9 умирания/1000 души (по данни от 2000 г.); 60 милиона на година; 1 на 41 000 на ден
Съотношение между половете:
Детска смъртност: 54 умирания/1000 живи раждания (по данни от 2000 г.)
Средна продължителност на живота
Плодовитост: 2,8 раждания/жена (по данни от 2000 г.)
Към 2004 г. на Земята има 267 независими държави, под контрола на които се намира почти цялата територия на Земята без континента Антарктида. Събранието на Обединените нации е международна организация, която изпълнява преди всичко съвещателни функции и има ограничени възможности да гласува и следи за изпълнението на международните закони.
Земята е била персонифицирана като богиня. (виж Гея и Майка Земя). Земята е била описвана и като голям космически кораб с животоподдържаща система, нуждаещ се от поддръжка и с биосфера, която формира един цялостен огромен организъм. (вижте Космическия кораб Земя).
Една снимка на Земята, направена от Вояджър 1, е вдъхновила Карл Сейгън да опише Земята като „бледа синя точка“.
В научнофантастичната литература Земята често е столицата или административен център на галактическо управленско тяло (особено ако това тяло е доминирано от човекоподобни, често това са федерации, по-рядко империи или диктаторски режими. Типични примери са Стар Трек и Вавилон 5. В някои случаи хората на бъдещето са забравили от коя планета са дошли първоначално (Бойна звезда Галактика и поредицата за Фондацията).
„Пътеводител на галактическия стопаджия“ е „трилогия в пет части“ на Дъглас Адамс, която описва Земята като „почти безобидна“.
Бъдещето на Земята е тясно свързано с това на Слънцето. Като резултат от натрупването на хелий в слънчевото ядро, светимостта на Слънцето бавно ще се увеличава. Тя ще се увеличи с около 10% в следващите 1,1 млрд. години и с 40% в следващите 3,5 млрд. години Заради голямото количество радиация, което достига до повърхността на Земята, ще настъпят промени в климата и вероятно ще изчезнат океаните.
Повишените температури на повърхността ще доведат до ускорение на неорганичния кръговрат на CO2 и съответно до редуцирането му до смъртоносни нива за растенията в следващите 500 до 900 млн. години. Даже и Слънцето да останеше стабилно, продължаващото охлаждане на Земята ще доведе до загубата на океаните и атмосферата (заради намаленото ниво на вулканизъм). След още един милиард години водата на повърхността би изчезнала. Очаква се Земята да е обитаема поне още 500 млн. години.
Слънцето ще се превърне в червен гигант за около 5 млрд. години. Най-вероятно то ще завладее 90% от сегашното му разстояние от Земята (около 1 AU). Орбитата на Земята обаче може да се измени с 1,7 AU заради намалялата маса на Слънцето. По последни изследвания и симулации Земята ще бъде разрушена от приливните ефекти от навлизането ѝ в Слънчевата атмосфера.