Zeme ir daļa no Saules sistēmas, kas atrodas 149,8 miljonu kilometru attālumā no Saules un ir piektā lielākā starp citām planētām.
Mazliet par planētu Zeme
Debess ķermeņa apgriezienu ātrums ap Sauli ir 29,765 km/s. Tas veic pilnīgu rotāciju 365,24 saules dienās.
Mūsu planētai Zeme ir viens satelīts. Šis ir mēness. Tas atrodas mūsu planētas orbītā 384 400 km attālumā. Marsam ir divi pavadoņi, bet Jupiteram – sešdesmit septiņi. Mūsu planētas vidējais rādiuss ir 6371 km, savukārt tā izskatās kā elipsoīds, nedaudz saplacināts pie poliem un izstiepts gar ekvatoru.
Zemes masa un blīvums
Tā masa ir 5,981024 kg, un Zemes vidējais blīvums ir 5,52 g/cm3. Tajā pašā laikā šis rādītājs pie zemes garozas ir 2,71 g/cm robežās3. No tā izriet, ka planētas Zeme blīvums ievērojami palielinās dziļuma virzienā. Tas ir saistīts ar viņas raksturuēkas.
Pirmo reizi Zemes vidējo blīvumu noteica I. Ņūtons, kurš to aprēķināja 5-6 g/cm3. Tā ķīmiskais sastāvs ir līdzīgs sauszemes planētām, piemēram, Venērai un Marsam, kā arī daļēji Merkūram. Zemes sastāvs: dzelzs - 32%, skābeklis - 30%, silīcijs - 15%, magnijs - 14%, sērs - 3%, niķelis - 2%, kalcijs - 1,6% un alumīnijs - 1,5%. Atlikušo vienumu summa ir aptuveni 1,2%.
Mūsu planēta ir zila ceļotāja kosmosā
Zemes atrašanās Saules tuvumā ietekmē noteiktu ķīmisko vielu klātbūtni gan šķidrā, gan gāzveida stāvoklī. Pateicoties tam, Zemes sastāvs ir daudzveidīgs, veidojās atmosfēra, hidrosfēra un litosfēra. Atmosfēra galvenokārt sastāv no gāzu maisījuma: slāpekļa un skābekļa attiecīgi 78% un 21%. Kā arī oglekļa dioksīds - 1,6% un niecīgs daudzums inerto gāzu, piemēram, hēlijs, neons, ksenons un citas.
Mūsu planētas hidrosfēra sastāv no ūdens un aizņem 3/4 no tās virsmas. Zeme ir vienīgā šodien zināmā planēta Saules sistēmā, kurai ir hidrosfēra. Ūdenim ir bijusi izšķiroša loma dzīvības rašanās procesā uz Zemes. Pateicoties cirkulācijai un lielajai siltumietilpībai, hidrosfēra līdzsvaro klimatiskos apstākļus dažādos platuma grādos un veido planētas klimatu. To pārstāv okeāni, upes un pazemes ūdeņi. Mūsu planētas cietā daļa sastāv no nogulumu veidojumiem, granīta un baz alta slāņiem.
Zemes uzbūve un tās uzbūve
Zemei, tāpat kā pārējām zemes grupas planētām, ir slāņveida iekšējā struktūra. Viņācentrs ir kodols.
Seko mantija, kas aizņem ievērojamu planētas tilpuma daļu, un pēc tam zemes garoza. Veidotie slāņi savā starpā ļoti atšķiras pēc to sastāva. Mūsu planētas pastāvēšanas laikā vairāk nekā 4,5 miljardus gadu smagāki ieži un elementi gravitācijas ietekmē iekļuva arvien tālāk Zemes centrā. Citi elementi, gaišāki, palika tuvāk virsmai.
Pazemes zemes izpētes grūtības un nepieejamība
Cilvēkam ir ļoti grūti iekļūt dziļi zemē. Viens no dziļākajiem urbumiem tika izurbts Kolas pussalā. Tā dziļums sasniedz 12 kilometrus.
Attālums no planētas virsmas līdz centram ir vairāk nekā 6300 kilometri.
Netiešo pētniecības rīku izmantošana
Tādēļ mūsu planētas zarnas, kas atrodas ievērojamā dziļumā, tiek analizētas saskaņā ar seismiskās izpētes rezultātiem. Katru stundu dažādos Zemes punktos tiek novērotas aptuveni desmit tās virsmas svārstības. Pamatojoties uz iegūtajiem datiem, tūkstošiem seismisko staciju veic pētījumu par viļņu izplatīšanos zemestrīces laikā. Šīs vibrācijas izplatās tieši tāpat kā apļi uz ūdens no mesta priekšmeta. Kad vilnis iekļūst vairāk sablīvētā slānī, tā ātrums krasi mainās. Izmantojot iegūtos datus, zinātnieki varēja noteikt mūsu planētas iekšējo čaulu robežas. Zemes struktūrā izšķir trīs galvenos slāņus.
Zemes garoza un tās īpašības
AugšāZemes apvalks ir zemes garoza. Tās biezums var svārstīties no 5 kilometriem okeāna apgabalos līdz 70 kilometriem kontinentālās daļas kalnu apgabalos. Attiecībā pret visu planētu šis apvalks nav biezāks par olu čaumalu, un zem tā plosās pazemes uguns. Zemes zarnās notiekošo dziļo procesu atbalsis, ko novērojam vulkānu izvirdumu un zemestrīču veidā, rada lielu postu.
Zemes garoza ir vienīgais slānis, kas cilvēkiem ir pieejams dzīvībai un pilnvērtīgai izpētei. Zemes garozas struktūra zem kontinentiem un okeāniem ir atšķirīga.
Kontinentālā garoza aizņem daudz mazāku zemes virsmas laukumu, taču tai ir sarežģītāka struktūra. Tas satur zem nogulumu slāņa ārējo granīta un apakšējo baz alta slāņus. Kontinentālajā garozā ir atrodami vecāki ieži, kas ir gandrīz divus miljardus gadu veci.
Okeāna garoza ir plānāka, tikai aptuveni piecus kilometrus, un tajā ir divi slāņi: apakšējais baz altiskais un augšējais nogulumiežu slānis. Okeāna iežu vecums nepārsniedz 150 miljonus gadu. Šajā slānī varētu pastāvēt dzīvība.
Mantle un tas, ko mēs par to zinām
Zem garozas atrodas slānis, ko sauc par apvalku. Robeža starp to un mizu ir diezgan asi iezīmēta. To sauc par Mohoroviča slāni, un to var atrast apmēram četrdesmit kilometru dziļumā. Mohoroviča robeža sastāv galvenokārt no cietajiem baz altiem un silikātiem. Izņēmums ir dažas "lavas kabatas", kas ir šķidrā veidā.
Mantijas biezums ir gandrīz trīs tūkstoši kilometru. Līdzīgi slāņi ir atrasti arī uz citām planētām. Uz šīs robežas ir vērojams skaidrs seismisko ātrumu pieaugums no 7,81 līdz 8,22 km/s. Zemes apvalks ir sadalīts augšējā un apakšējā komponentā. Robeža starp šīm ģeosfērām ir Galicinas slānis, kas atrodas aptuveni 670 km dziļumā.
Kā tika izveidotas zināšanas par mantiju?
20. gadsimta sākumā Mohoroviča robeža tika intensīvi apspriesta. Daži pētnieki uzskatīja, ka tieši tur notiek metamorfiskais process, kura laikā veidojas ieži ar augstu blīvumu. Citi zinātnieki kraso seismisko viļņu ātruma palielināšanos skaidroja ar iežu sastāva izmaiņām no salīdzinoši viegla uz smagāku veidu.
Tagad šis viedoklis tiek uzskatīts par galveno planētas iekšienē notiekošo procesu izpratnē un pētīšanas metodēs. Pati Zemes mantija tās dziļās atrašanās vietas dēļ nav tieši pieejama tiešai izpētei, un tā neiznāk virspusē.
Tāpēc galvenā informācija tika iegūta ar ģeoķīmiskām un ģeofizikālām metodēm. Kopumā rekonstrukcija, izmantojot pieejamos avotus, ir ļoti grūts uzdevums.
Apvalks, kas saņem starojumu no centra, tiek uzkarsēts no 800 grādiem augšpusē līdz 2000 grādiem pie kodola. Faktiski tiek pieņemts, ka apvalka viela atrodas pastāvīgā kustībā.
Kāds ir Zemes blīvums mantijas reģionā?
Zemes blīvums mantijā sasniedz aptuveni 5,9 g/cm3. Spiediensaug, palielinoties dziļumam un var sasniegt 1,6 miljonus atmosfēru. Jautājumā par temperatūras noteikšanu mantijā zinātnieku viedokļi nav viennozīmīgi un diezgan pretrunīgi, 1500-10000 grādi pēc Celsija. Tie ir zinātnieku aprindās dominējošie viedokļi.
Jo tuvāk centram, jo karstāks
Zemes centrā ir novietots kodols. Tās augšējā daļa atrodas 2900 kilometru dziļumā no virsmas (ārējais kodols) un veido aptuveni 30% no planētas kopējās masas. Šim slānim piemīt viskoza šķidruma īpašības un elektrovadītspēja. Satur apmēram 12% sēra un 88% dzelzs. Uz kodola un mantijas robežas Zemes blīvums strauji palielinās un sasniedz aptuveni 9,5 g/cm3. Aptuveni 5100 km dziļumā tiek atpazīta tās iekšējā daļa, kuras rādiuss ir aptuveni 1260 kilometri, un masa ir 1,7% no planētas kopējās masas.
Spiediens centrā ir tik milzīgs. ka dzelzs un niķelis, kam jābūt šķidram, ir cietā stāvoklī. Saskaņā ar zinātniskiem pētījumiem Zemes centrs ir vieta, kur valda īpaši ekstrēmi apstākļi ar spiedienu 3,5 miljoni atmosfēru un temperatūru virs 6000 grādiem.
Šajā sakarā dzelzs-niķeļa sakausējums nepāriet šķidrā stāvoklī, neskatoties uz to, ka šādu metālu kušanas temperatūra ir 1450-1500 grādi pēc Celsija. Centrā esošā gigantiskā spiediena dēļ Zemes masa un blīvums ir diezgan milzīgs. Viens kubikdecimetrs vielas sver aptuveni divpadsmit ar pusi kilogramus. Šī ir unikāla un vienīgā vieta, kur planētas blīvums ir ievērojami augstāks nekā jebkurā citā no tāsslānis.
Atklāt visus Zemes iekšpuses mijiedarbības mehānismus būtu ne tikai interesanti, bet arī noderīgi. Mēs saprastu dažādu derīgo izrakteņu veidošanos un to atrašanās vietu. Iespējams, pilnībā izprastu zemestrīces rašanās mehānismu, kas ļautu viņus precīzi brīdināt. Mūsdienās tie ir neparedzami un nes daudz upuru un iznīcības. Precīzas zināšanas par konvekcijas plūsmām un to mijiedarbību ar litosfēru var izskaidrot šo problēmu. Tāpēc nākamajiem zinātniekiem ir ilgs, interesants un visai cilvēcei noderīgs darbs.
