Земля, как и другие планеты, получает энергию от Солнца. Выделяемая Солнцем энергия за одну секунду составляет 1026 Дж. Почти вся энергия, достигающая земной поверхности, приходит в виде электромагнитного излучения, обладающего широким спектром и включающего рентгеновские и ультрафиолетовые лучи, видимый свет, тепловое излучение и радиоволны.
Озоновый слой, имеющийся в верхних слоях земной атмосферы, препятствует свободному проникновению к поверхности Земли опасных для живых организмов ультрафиолетовых и рентгеновских излучений Солнца.
Достаточно хорошо известно, что Земля обладает магнитным полем. Единицей измерения магнитной индукции является тесла (Тл). Земля представляет собой большой магнит, как и любой другой имеющий два полюса — Северный и Южный. Ее магнитное поле в результате сложных процессов, происходящих внутри, постоянно меняется, что приводит к миграции полюсов. Положения магнитных полюсов Земли не совпадают с географическими.
Так, например, северный конец стрелки компаса притягивается к полюсу, расположенному около Гренландии (73° северной широты и 100° западной долготы), а южный — к полюсу, находящемуся в австралийском секторе Антарктики (68° южной широты и 134° восточной долготы). Оба полюса непрерывно перемещаются (дрейфуют) по земной поверхности со скоростью от единиц до десятков километров в год.
Северный магнитный полюс, как оказалось, находится в зоне магнитной аномалии, и пока она существует, он будет перемещатьсяв в этой зоне. Дрейф Северного магнитного полюса происходит со средней скоростью 40 километров в год по траектории с севера Канады в российскую Сибирь, которая напоминает своеобразную петлю. Хотя в настоящее время Северный полюс движется в направлении России, но вполне вероятно, что через какое‑то время он вернется назад в Канаду. Никакими бедами смещение Северного и Южного полюсов человечеству не грозит.
В то же время очень важным моментом является то, что исследования магнитологов установили следующий немаловажный факт: магнитные полюса время от времени меняются своими месторасположениями. Другими словами, происходят переполюсовки, или инверсии, то есть в определенные промежутки времени Северный полюс становится Южным, а Южный — Северным. Продолжительность временных периодов относительно устойчивого положения знака магнитных полюсов оценивается специалистами в пределах от 700 тысяч до 1,5 миллионов лет.
Последствия такого события будут весьма серьезными. Прежде всего существенно повысится уровень солнечной радиации, так как геомагнитное поле, выполняющее защитную роль для Земли, временно ослабеет. Да и в технологическом отношении человечество будут ожидать серьезные проблемы, так или иначе связанные с геомагнитным полем. Кроме того, будут дезориентированы мигрирующие птицы и животные, ориентирующиеся по силовым линиям магнитного поля Земли.
Четкого мнения современных ученых по вопросу смены магнитных полюсов Земли, к большому сожалению, не имеется. Некоторые из них считают, что инверсия может произойти в самое ближайшее время, по мнению других — в обозримом будущем это событие маловероятно…
Величина индукции геомагнитного поля максимальная у магнитных полюсов (0,7 х 10—4 Тл у Южного полюса и 0,6 х 10— 4 Тл у Северного полюса) и значительно меньшая, минимальная, у экватора (0,42 х 10—4Тл). Магнитная стрелка компаса всегда указывает на магнитные полюса, и, чтобы установить точное положение Северного географического полюса, всегда необходимо вводить поправку на величину магнитного склонения.
Открытие инверсий полюсов имеет колоссальное значение как для понимания природы геомагнитного поля, так и для изучения геологической истории Земли. Оказалось, что изменение полярности запечатлено в горных породах всей нашей планеты, и по этим отпечаткам в настоящее время можно судить об одновременности или последовательности происходивших геологических событий…
Ученым давно стало известно, что из земных глубин постоянно исходит тепло. О существовании внутри Земли крупного источника тепла свидетельствуют извержения вулканов, когда на поверхность планеты изливаются многочисленные лавовые потоки с температурой более 1500 °C. Выполненные измерения показывают, что с глубиной температура увеличивается с вполне определенной интенсивностью: при «опускании» на каждый 1 километр глубины температура возрастает на 30 °C.
Геотермический поток, «истекающий» из земных недр дает близкие значения по интенсивности как для суши, так и для океанического дна, а именно: (1,2–1,6) х 10—6 Дж/(см2х с). Следует, правда, отметить, что минимальные значения геотермического потока тепла наблюдаются в центральных частях континентов, где находятся наиболее древние горные породы, а максимальные — в областях интенсивной вулканической деятельности и вдоль осевой части срединно — океанических хребтов, то есть протяженных горных систем, имеющихся на дне Мирового океана.
Исследования, осуществленные космическими аппаратами, свидетельствуют, что магнитное поле Земли простирается от нее на расстояние более 50 тысяч километров. Оно захватывает мириады элементарных электрически заряженных частиц, летящих к Земле из мирового космического пространства, и не пропускает их к поверхности Земли.
Задержанные магнитным полем, указанные выше частицы образуют вокруг Земли кольцеобразный радиационный пояс, начинающийся примерно в 450 километрах от поверхности Земли и простирающийся от нее там же, где оканчивается земное магнитное поле. Поскольку радиационный пояс Земли представляет для космических экипажей землян определенную опасность (появление у космонавтов лучевой болезни), орбиты пилотируемых космических кораблей стараются устанавливать такими, чтобы они обходили районы наибольшей концентрации в нем элементарных частиц.
Совокупность земных оболочек
Современная Земля состоит из нескольких неоднородных оболочек — атмосферы, гидросферы, биосферы и литосферы, под которой в глубоких недрах находится мантия и ядро. Атмосфера — внешняя газовая оболочка, ограниченная снизу твердой и жидкой поверхностью Земли. Земная атмосфера содержит 5,3х 1015 триллионов тонн воздуха, что составляет 1/1 ООО ООО часть массы всей планеты. Давление воздуха на уровне моря в среднем равно 1,01 Зх 105Па, а плотность — 1,3х 10~3 г/см.
Атмосфера Земли состоит из азота (78,09 %), кислорода (20,94 %), аргона (0,93 %), углекислого газа (0,033 %), а также неона, гелия, метана, ксенона, криптона, водорода и других газов, процентное содержание которых незначительно. Помимо этого в воздухе имеются некоторые активные примеси, такие, например, как водяной пар, озон и различные аэрозоли (мельчайшие взвешенные частицы).
Геосферы "твердой" Земли: А — земная кора, Б — верхняя мантия, Д — внешнее ядро, Е — переходная зона, Ж — внутреннее ядро (субъядро)
Средняя температура воздуха у земной поверхности составляет +14,3 °C. По характеру распределения температуры в атмосфере различают несколько слоев:
а) нижний слой — ТРОПОСФЕРА, ограниченная в зависимости от широты высотами 8—17 километров. Воздух в этом слое нагревается от поверхности Земли, и поэтому с высотой он становится все холоднее (на каждый километр высоты температура в среднем понижается на 6–6,5 °C. Здесь сосредоточен почти весь водяной пар, образуются облака, формируются и развиваются мощные атмосферные вихри (циклоны и антициклоны);
б) СТРАТОСФЕРА, расположенная на высотах от 8—17 до 50–55 километров. Здесь находится озоновый экран, роль которого в поглощении ультрафиолетовой радиации, губительной для живых организмов, трудно переоценить. Наибольшая концентрация озона наблюдается на высотах 18–24 километра. Особенностью стратосферы является то, что с увеличением высоты на один километр температура в ней повышается на 1–2°, поэтому на верхней границе этого слоя температура может оказаться не только нулевой, но даже и положительной;
в) МЕЗОСФЕРА располагается на высотах от 50–55 до 80 километров. В этом слое вновь происходит понижение температуры с увеличением высоты, что проводит к значениям минус 60 — минус 100 °C на его верхней границе;
г) в следующем слое — ТЕРМОСФЕРЕ, температура снова начинает увеличиваться таким образом, что на высоте 100 километров она переходит нулевую отметку, а на высоте около 800 километров достигает максимума в плюс 2000”С. Здесь происходит интенсивное поглощение ультрафиолетового излучения Солнца, нагрев и ионизация атмосферы. В мезосфере и нижней части термосферы образуются электрически заряженные ионы, в связи с чем слой, расположенный в интервале высот 60—400 километров, зачастую называют ИОНОСФЕРОЙ.
Перейдем к следующей оболочке Земли — ГИДРОСФЕРЕ. Ее масса равна 1,46х 106 триллионам тонн, что в 275 раз больше массы атмосферы, но, в то же самое время составляет всего — навсего только 1/4000 часть от массы всей Земли. Воды Мирового океана «отхватывают» 94 % от общей массы гидросферы, 4 % приходится на подземные воды, почти 1,8 % — на ледники Антарктиды и Гренландии, менее 0,2 % — на горные ледники, поверхностные реки и озера.
