Zem

Fyzikálne vlastnosti

Zem je takmer guľaté teleso. Má tvar geoidu (grécky geoidés = podobný Zemi), ku ktorému sa najviac približuje tvar rotačného elipsoidu. Odstredivá sila rotácie spôsobila, že Zem je na póloch sploštená. Z tohto dôvodu je rovníkový priemer Zeme, 12 756,284 km o 42,77 km väčší ako jej polárny priemer. Zem má 4,54 miliardy rokov.
Dôsledkom odstredivej rotačnej sily je tiež to, že tiažové zrýchlenie je nepatrne menšie na rovníku ako na póloch. Vertikálna členitosť povrchu, čiže rozdiel medzi vrcholkami najvyšších pohorí a dnami najhlbších oceánskych priekop, je asi 20 km. Príliš veľkým výškovým rozdielom bráni gravitácia spoločne s tektonickými procesmi a eróziou. Hmotnosť Zeme je 5,974.10²⁴ kg, čo je približne tri milióntiny hmotnosti Slnka.
Hodnota hustoty Zeme 5 515 kg/m³ je najväčšia zo všetkých planét slnečnej sústavy. Dôvodom je čiastočne to, že Zem je najhmotnejšou pevnou planétou, akú poznáme, a gravitácia stlačila materiál v jej vnútri do menšieho objemu.
Zem vrhá do priestoru na strane odvrátenej od Slnka svoj tieň, ktorý má približne tvar zbiehajúceho sa kužeľa. Vrchol úplného tieňa (umbry) Zeme je od zemského povrchu vzdialený približne 1 400 000 km, čo je približne stotina vzdialenosti Zeme od Slnka. Keď do zemského tieňa vstúpi Mesiac, dochádza k jeho zatmeniu. Aj všetky umelé družice Zeme každý deň prechádzajú tieňom, preto ich (s výnimkou obdobia okolo letného slnovratu) možno pozorovať len večer alebo nadránom.

Dráha

Zem obieha okolo Slnka v strednej vzdialenosti 149,6 miliónov km priemernou rýchlosťou 29,8 km/s. Stredná vzdialenosť Zeme od Slnka sa stala jednou zo základných astronomických jednotiek dĺžky a označuje sa ako astronomická jednotka (skratka AJ alebo AU z anglického Astronomical Unit). V najvzdialenejšom bode svojej dráhy, v aféliu (odslní), je Zem od Slnka vzdialená 152 098 704 km, v najbližšom bode svojej dráhy, v perihéliu (príslní) 147 097 149 km. Zmena vzdialenosti od Slnka však nie je príčinou striedania sa ročných období. Zem prechádza perihéliom okolo 4. januára, dva týždne po zimnom slnovrate, kedy paradoxne na severnej pologuli vrcholí zima. Aféliom zase Zem prechádza dva týždne po letnom slnovrate, kedy je na severnej pologuli leto. V súlade s Keplerovými zákonmi sa Zem v aféliu pohybuje približne o 1 km/s pomalšie ako v perihéliu. Jej priemerná obežná rýchlosť je 29,79 km/s.
Doba obehu Zeme okolo Slnka sa stala jednou zo základných jednotiek času a nazývame ju rok. Obeh Zeme okolo Slnka sa však môže vzťahovať na rôzne body alebo telesá, podľa čoho rozlišujeme niekoľko typov obehov, ktorých dĺžky sa od seba nepatrne líšia. Poznáme rok siderický, tropický a anomalistický.Tropický rok, ktorý je základom kalendárneho roku má dĺžku 365 dní, 5 hodín, 48 minút a 45,4 sekúnd. Priemerná rovina, v ktorej obieha Zem okolo Slnka sa nazýva ekliptika. Používa sa ako základná rovina, voči ktorej určujeme sklony dráh všetkých telies v slnečnej sústave.
Vzhľadom na to, že Zem má veľmi hmotný Mesiac a ťažisko ich vzájomného obehu leží pod povrchom Zeme, Zem vykonáva pri svojom obehu okolo Slnka kývavé pohyby, ktoré planétu jednak mierne striedavo približujú a vzďaľujú od Slnka jednak spôsobujú jej striedavý pohyb nad a pod rovinou ekliptiky.

Rotácia

Zemská os je priamka, ktorá prechádza stredom Zeme a pretína povrch Zeme v dvoch bodoch, ktoré nazývame póly. Okolo tejto osi sa Zem otočí takmer konštantnou rýchlosťou, ktorá na rovníku dosahuje hodnotu 465,09 m/s. Jedna otočka okolo jej osi trvá 24 hodín (presne 23h 56min a 4s). Táto časová jednotka sa nazýva synodický (slnečný) deň a je o približne 4 minúty dlhšia ako siderický (hviezdny) deň. Tento rozdiel je spôsobený tým, že pri jednej otočke okolo osi sa Zem posunie aj na svojej dráhe okolo Slnka. Rotácia Zeme okolo osi spôsobuje striedanie dňa a noci. Za 1 hodinu sa Zem otočí o 1/24 svojho obvodu, čo je 15° zemepisnej dĺžky. Na každých 15° preto pripadá jedno časové pásmo. Pod vplyvom slapových síl Mesiaca sa rotácia Zeme pomaly spomaľuje, asi o tisícinu sekundy za 100 rokov.
Zemská os nie je rovnobežná s kolmicou na ekliptiku, ale odkláňa sa od nej v uhle, ktorý v súčasnosti dosahuje hodnotu približne 23,5°. Tento sklon zemskej osi spolu s obehom Zeme okolo Slnka má za následok striedanie ročných období. Pri obehu je striedavo severná a južná pologuľa v rôznych dobách privrátená k Slnku. Sklon zemskej osi sa pomaly mení a preto os nesmeruje stále do rovnakého bodu oblohy. V súčasnosti smeruje do blízkosti hviezdy Polárky, ale napríklad zhruba pred 13 000 rokmi smerovala zemská os k hviezde Vega. Tento krúživý pohyb zemskej osi sa nazýva precesia. Jeden precesný obeh zemskej osi okolo pólu ekliptiky sa nazýva Platónsky rok a má dĺžku 25 700 rokov. Ani samotná os nemá pevnú polohu vzhľadom na zemské teleso a v dôsledku toho sa priesečníky osi so zemským povrchom (póly) tiež pomaly pohybujú. Perióda zmien polohy pólov nie je úplne pravidelná a nazýva sa Chandlerova perióda. Navyše sa v cykle 42 000 rokov mení sklon osi ku kolmici na ekliptiku a to v rozsahu 22,1 – 24,5°.
Okrem spomenutých pohybov vykonáva Zem ešte niekoľko ďalších pohybov. Ako teleso slnečnej sústavy sa Zem napríklad zúčastňuje na obehu okolo jadra Galaxie. Obežná dráha Zeme vykonáva pomalý pohyb vyplývajúci z Einsteinovej teórie relativity nazývaný stáčanie perihélia. Po prvýkrát bolo toto stáčanie objavené pri planéte Merkúr.
Od roku 1899 za os zemskej rotácie odklonila o 10,5 m. Vedci identifikoval tri dôvody: topenie ľadu (najmä Grónsko) a zvýšenie hladiny oceánov; ústupom ľadovcov a znížením ich hmotnosti sa dvíha zemská masa; porucha vo viskóznej vrstve zemského plášťa.

Cirkulácia v atmosfére

Časti zemskej atmosféry sú v neustálom pohybe. Do pohybu ich dáva slnečná energia, ktorú pohlcujú kontinenty a oceány a od nich sa druhotne ohreje aj vzduch. Zahriaty, menej hustý a tým aj ľahší vzduch stúpa nad chladnejší, menej ťažký. Pri stúpaní sa zahriaty vzduch rozpína a chladne, lebo má nad sebou už menšiu vrstvu atmosféry, ktorá naň pôsobí menším tlakom. Stúpanie sa zastaví, keď sa tlak pôvodne horúceho vzduchu vyrovná s tlakom okolitého vzduchu.
Horizontálny pohyb vzduchu sa deje vďaka cirkulácii atmosféry medzi rovníkom a pólmi, ale aj vďaka cirkulácii oceánov a rotácii Zeme. Slnečné žiarenie poskytuje tiež energiu na vyparovanie vody. Vodná para v atmosfére je neviditeľná, ale môže sa skondenzovať do mikroskopických čiastočiek, ktoré sú vo veľkých množstvách viditeľné ako oblaky. Zemská oblačnosť je v neustálom pohybe v súlade s tým, ako sa vyvíja počasie. Oblačnosť zakrýva v každom okamihu približne polovicu zemského povrchu. Rozoznávame nízku, strednú a vysokú oblačnosť. Väčšina oblakov, z ktorých padajú významnejšie zrážky, patrí medzi stredné a nízke oblaky (s výškou do 7 km).

Podnebie a počasie

Počasie je na Zemi veľmi premenlivé. Veľké výkyvy sú charakteristické hlavne pre stredné zemepisné šírky. Rovníkové oblasti sú zase poznačené búrlivými zmenami počasia (hurikány, tajfúny a cyklóny). Pre tieto búrky sú charakteristické silné elektrické výboje, vysoká rýchlosť vetra (aj 200 km/h) a sú lokalizované prevažne do oblastí oceánov, nad pevninou strácajú na intenzite.
Dlhodobý, nie však nemenný stav ovzdušia sa nazýva podnebie. Podľa podnebia možno rozdeliť povrch Zeme na klimatické oblasti, ktorých hranice sú určované predovšetkým zemepisnou šírkou. Podnebie však veľmi ovplyvňuje aj nadmorská výška a vzdialenosť miesta od oceánu. Svoju úlohu zohrávajú aj oceánske prúdy. Smerom od rovníka k pólom rozoznávame horúce podnebie s celoročným dažďom, horúce podnebie s monzúnovým dažďom, horúce podnebie so sezónnym dažďom, horúce a suché podnebie, chladné a mierne prímorské podnebie, teplé a mierne podnebie, chladné a mierne kontinentálne podnebie a studené podnebie. Osobitnou kategóriou je horské podnebie.

Ročné obdobia

Odklon zemskej osi od kolmice na ekliptiku spôsobuje, že množstvo žiarenia dopadajúce na určité miesto povrchu Zeme nie je vždy rovnaké. Keď dopadá pod menším uhlom, viac sa ho pohltí v zemskej atmosfére a preto menej zahrieva povrch ako vtedy, keď dopadá pod väčším uhlom. Slnečné svetlo dopadá pod menším uhlom preto, lebo jeho výška nad horizontom je menšia a nad horizontom daného miesta prejde len malú dráhu. Z toho vyplývajú kratšie dni a dlhšie noci v určitých častiach roka. Tento jav nazývame ročné obdobia. Zmena ročného obdobia prináša zmeny počasia, dĺžky dňa aj priemerných teplôt. V miernom a polárnom pásme sa obvykle rozlišujú štyri ročné obdobia podľa teploty: jar, leto, jeseň a zima. V tropickom a subtropickom pásme sú zmeny teplôt zanedbateľné a omnoho výraznejšie sú zmeny množstva zrážok.

Obývateľnosť

Prítomnosť veľkého množstva živých organizmov na Zemi je zjavná už z vesmíru. Poukazujú na to obrovské zalesnené plochy, vystupujúce koralové útesy a v neposlednom rade aj veľké množstvo kyslíka v zemskej atmosfére, ktorý sa tam dostal ako produkt niekoľkých miliárd rokov fotosyntézy siníc a rastlín.
Ako jediná známa planéta, na ktorej sa vyvinul a pretrval život sa Zem stala prototypom obývateľnej planéty. Vzdialenosť Zeme od Slnka, prítomnosť atmosféry a jej vhodné chemické zloženie umožňujú, aby sa na väčšine jej povrchu udržala voda v kvapalnom skupenstve. Tým je splnená základná podmienka, ktorú podľa súčasných predstáv potrebuje život na svoj vznik. Od svojho vzniku obývajú živé organizmy túto planétu už asi 3,8 miliardy rokov, čo predstavuje dve tretiny jej histórie.
V súčasnosti je Zem obývaná podľa odhadov rádovo 10³³ jednotlivých živých organizmov, ktoré sa patria do vyše 1,5 milióna druhov. Formy života sú rozmanité od najjednoduchších bezjadrových mikroskopických jednobunkovcov (prokaryotov) cez väčšie jednobunkové prvoky s jadrom, riasy, rastliny, huby a živočíchy. Súčasné druhy však pravdepodobne predstavujú len zlomok všetkých druhov, ktoré sa na Zemi vyskytovali v minulosti. Živé organizmy obývajú celý povrch Zeme, určitú vrstvu pod povrchom a spodné časti jej atmosféry. Nachádzajú sa aj na tých (z hľadiska človeka) najextrémnejších stanovištiach: v hlbinách oceánskych priekop bez slnečného svetla a tepla, kde je všetko vystavené obrovskému hydrostatickému tlaku, v horúcich sírnych prameňoch, v Antarktickom ľade, v najsuchších púšťach aj v oblastiach bez dýchateľného kyslíka. Oblasť Zeme obývaná živými organizmami sa nazýva biosféra.
Biosféra a neživé zložky prírody, ako litosféra, hydrosféra a atmosféra, sú navzájom tesne prepojené. Podieľajú sa na kolobehu mnohých látok, z ktorých najznámejší je kolobeh vody. V prírode je však  možné popísať kolobeh mnohých kľúčových zlúčenín a prvkov, napríklad kolobeh kyslíka, kolobeh uhlíka, kolobeh vápnika a podobne. Na všetkých týchto procesoch sa podieľajú tak živé, ako aj neživé zložky prírody a život na Zemi by bez týchto kolobehov nebol možný.
Zem je tiež domovskou planétou ľudstva, ktoré žije v približne 200 nezávislých štátoch. K aprílu 2014 žilo na Zemi približne 7 158 138 650 ľudí. Časť povrchu Zeme, ktorá je obývaná alebo zreteľne pozmenená človekom, sa nazýva noosféra.

Zem v mytológii

V starovekom Grécku bola bohyňou Zeme Gaia, ktorá sa zrodila z prvopočiatočného Chaosu. Svojho manžela Urana zrodila sama zo seba a dala mu množstvo potomkov. Predstavy o Gaii a jej potomkoch poznáme najmä z Homérovej Illiady a Odysey a s Hésiodovho Zrodenia bohov. V starovekom Ríme Gaii zodpovedala bohyňa Tellus alebo Terra, ktorá však s Gaiou nebola celkom totožná. Tellus bola predovšetkým božskou matkou pôdy, ktorá dávala vyrastať zo svojho lona rastlinám a tým sa veľmi podobala ďalšej rímskej bohyni Cerere.