Žemė

Žemė (planeta)

Žemė (Žemės rutulys, Pasaulis) – Saulės sistemos planeta, pagal atstumą Žemė yra trečia nuo Saulės (tarp Veneros ir Marso) ir penkta pagal masę. Žemės amžius yra apie 4,57 mlrd. metų.

Forma ir dydis

Jūros ir vandenynai sudaro apie 71 % viso Žemės paviršiaus, o sausuma užima 29 %. Sausumos paviršiuje yra nelygumų – kalnų, daubų ir panašiai, tačiau net didžiausi kalnai bei vandenyne giliausios įdubos, palyginus su visos Žemės dydžiu, yra labai maži. Dėl to bendra Žemės forma priimta laikyti tą, kurią sudaro ramus jūrų ir vandenynų paviršius, tariamai pratęstas per žemynus. Toks paviršius vadinamas lygio paviršiumi. Tyrimais nustatyta, kad teorinis Žemės paviršius yra elipsoidas, t. y. figūra, kuri gaunama sukant elipsę apie jos mažąją ašį.

Žemės elipsoido spindulys, einantis nuo centro link pusiaujo – 6 378 245 m.

Žemės elipsoido spindulys, einantis nuo centro link ašigalių – 6 356 863 m.

Žemės elipsoidas – ties ašigaliais suplotas rutulys. Dydis, apibūdinantis šį suplojimą, vadinamas žemės suplokštėjimu ir yra lygus 1/298,3 (0,00335). Tokių parametrų elipsoidas yra vadinamas Krasovskio elipsoidu. Kartais tokia figūra vadinama geoidu.

Nedidelis elipsoido suplokštėjimas, kaip Krasovskio elipsoido, rodo, jog matematinė Žemės forma labai mažai tesiskiria nuo rutulio. Tada tokio, iš elipsoido elementų apskaičiuoto, rutulio spindulys yra 6 371 100 m.

Žemės atmosfera

Žemės atmosferos tankis jūros lygyje yra apie 2,55×10¹⁹ molekulių viename kubiniame centimetre, arba 1,22×10^-3 g/cm³. Ji susideda iš molekulinio azoto, molekulinio deguonies, dar yra argono, vandens garų, anglies dioksido ir kitų dujų. Žemės atmosfera vertikalia kryptimi skirstoma į šiuos sluoksnius (nuo žemiausio iki aukščiausio):

• Troposfera - tankiausias atmosferos sluoksnis, sudarantis 4/5 visos atmosferos masės, ir tęsiasi nuo paviršiaus iki 12-18 km aukščio. Jame kaupiasi beveik visi atmosferos vandens garai ir dulkės, todėl čia susidaro debesys ir vyksta kiti meteorologiniai reiškiniai.
• Stratosfera yra virš troposferos ir tęsiasi iki 50-55 km. Joje yra ozono (cheminė formulė O₃) sluoksnis, saugantis Žemės paviršių nuo ultravioletinių spindulių. Didžiausia ozono koncentracija yra 20-25 km aukštyje.
• Jonosfera nuo stratosferos tęsiasi iki 500 km aukščio. Joje dujų atomus jonizuoja Saulės ultravioletiniai bei Rentgeno spinduliai ir dalelių srautas (Saulės vėjas), o kinetinė dujų temperatūra labai didelė – siekia 1700 K. Jonosferoje susidaro šiaurės ir pietų pašvaistės ir žybsi į atmosferą įlėkę meteorai. Jonosfera atspindi ilgesnes negu 15 m radijo bangas, todėl įgalina naudotis tolimu radijo ryšiu.

Egzosfera yra išorinis labai mažo tankio sluoksnis. Virš jos prasideda tarpplanetinė erdvė.

Žemės sandara

Kietas išorinis Žemės sluoksnis vadinamas pluta, kurią sudaro sustingusios lavos produktai — granitai ir bazaltai. Po pluta yra Žemės mantija, susidedanti iš olivino ir pirokseno (magnio ir geležies silikatų). Po žemynais mantija prasideda 35-70 km gylyje, o po vandenynais — 6-10 km gylyje. Mantijos storis apie 2900 km. Po ja yra 2200 km storio skystas sluoksnis, vadinamas išorinis branduolys, kurio viduje glūdi 1250 km spindulio kietas vidinis branduolys. Jį sudaro geležies ir nikelio lydinys su geležies sulfido priemaiša. Žemės centre temperatūra siekia maždaug 6000 K, o tankis 12-17 g/cm³.

Žemės paviršiaus formavimasis

Žemės mantija didelio slėgio ir aukštos temperatūros sąlygomis virsta tarytum klampiu skysčiu, virš kurio plaukioja pluta, sudaryta iš vadinamųjų tektoninių plokščių. Prieš 200 mln. metų visi žemynai buvo vienoje vietoje ir sudarė Pangėją. Po to dėl mantijos judėjimo Pangėja suskilo ir žemynai nutolo vienas nuo kito. Žemynai juda iki šiol – Šiaurės Amerika tolsta nuo Europos, o Pietų Amerika – nuo Afrikos po kelis centimetrus per metus. Dviejų tektoninių plokščių susidūrimo vietoje iškyla kalnai (pavyzdžiui, Kordiljeros, Andai). Žemynų plokščių trūkimo vietose iš gelmių veržiasi įkaitusi magma, veikia ugnikalniai. Ten, kur žemyninės plokštės persiskiria viena nuo kitos arba susiduria, galimi dažni žemės drebėjimai.

Magnetinis laukas

Žemė turi gana stiprų magnetinį lauką, kurio ašis pakrypusi į Žemės sukimosi ašį 11,5° kampu, bet ji pamažu keičiasi. Be to, magnetiniai šiaurės ir pietų poliai per paskutinį milijoną metų kelis kartus susikeitė vietomis.

Žemės paviršiaus ir magnetinio lauko ašies susikirtimo taškai vadinami geomagnetiniais poliais. Šiaurės magnetinis polius dabar yra šiaurės rytų Kanadoje, už 1600 km nuo geografinio šiaurės ašigalio. Magnetinio lauko indukcija geomagnetinio pusiaujo juostoje yra 3,1×10^-5 T (teslų), prie geomagnetinių polių — 6,2×10^-5 T. Magnetinis laukas susidaro laidžiame elektrai išoriniame Žemės branduolyje dėl Žemės sukimosi apie ašį ir skystų masių konvekcinio judėjimo aukštyn ir žemyn. Magnetinis laukas maždaug 1000 km aukštyje sąveikauja su tarpplanetiniais dalelių srautais, sudarydamas magnetosferą. Į Saulę atgręžtoje Žemės pusėje magnetosfera tęsiasi iki 60 000—70 000 km nuo paviršiaus, o priešingoje jos pusėje susidaro daugiau kaip 5 mln. km ilgio magnetosferos uodega. Žemės magnetosferos „pagrobtos“ Saulės vėjo dalelės sudaro dvi radiacijos juostas (van Aleno žiedus): vidinę (2400—5600 km aukštyje) ir išorinę (12 000—20 000 km aukštyje). Virš Žemės magnetinių polių radiacijos juostų nėra.