Una breve storia sulla terra. Pianeta Terra, le principali caratteristiche del movimento di un corpo cosmico
La nostra casa
Il pianeta su cui viviamo viene utilizzato da noi assolutamente in tutte le sfere della nostra vita: su di esso costruiamo le nostre città e case; Mangiamo i frutti delle piante che crescono su di esso; Utilizziamo le risorse naturali estratte dalle sue profondità per i nostri scopi. La terra è la fonte di tutti i benefici a nostra disposizione, la nostra casa. Ma poche persone sanno qual è la struttura della Terra, quali sono le sue caratteristiche e perché è interessante. Questo articolo è stato scritto per persone particolarmente interessate a questo problema. Qualcuno, dopo averlo letto, si rinfrescerà la memoria delle conoscenze esistenti. E qualcuno potrebbe scoprire qualcosa di cui non aveva idea. Ma prima di passare a parlare di ciò che caratterizza la struttura interna della Terra, vale la pena parlare qualcosa del pianeta stesso.
Brevemente sul pianeta Terra
La Terra è il terzo pianeta a partire dal Sole (Venere è di fronte, Marte è dietro). La distanza dal Sole è di circa 150 milioni di km. Appartiene ad un gruppo di pianeti chiamato “gruppo terrestre” (comprende anche Mercurio, Venere e Marte). La sua massa è 5,98 * 10 27 e il suo volume è 1,083 * 10 27 cm³. La velocità orbitale è 29,77 km/s. La Terra compie una rivoluzione completa attorno al Sole in 365,26 giorni e una rivoluzione completa attorno al proprio asse in 23 ore e 56 minuti. Sulla base di dati scientifici, gli scienziati hanno concluso che l'età della Terra è di circa 4,5 miliardi di anni. Il pianeta ha la forma di una palla, ma il suo contorno a volte cambia a causa di inevitabili processi dinamici interni. La composizione chimica è simile a quella degli altri pianeti terrestri: è dominata da ossigeno, ferro, silicio, nichel e magnesio.
Struttura della Terra
La terra è costituita da diversi componenti: il nucleo, il mantello e la crosta terrestre. Un po' di tutto.
la crosta terrestre
Questo è lo strato superiore della Terra. Questo è ciò che le persone utilizzano attivamente. E questo strato è stato studiato meglio di tutti. Contiene depositi di rocce e minerali. Si compone di tre strati. Il primo è sedimentario. È rappresentato da rocce più morbide formatesi a seguito della distruzione di rocce dure, depositi di resti vegetali e animali e sedimentazione di varie sostanze sul fondo degli oceani del mondo. Lo strato successivo è il granito. È formato da magma solidificato (materia fusa proveniente dalle profondità della terra che riempie le fessure della crosta) in condizioni di pressione e alte temperature. Questo strato contiene anche vari minerali: alluminio, calcio, sodio, potassio. Di norma, questo strato è assente sotto gli oceani. Dopo lo strato granitico segue lo strato basaltico, costituito principalmente da basalto (roccia di origine profonda). Questo strato contiene più calcio, magnesio e ferro. Questi tre strati contengono tutti i minerali utilizzati dagli esseri umani. Lo spessore della crosta terrestre varia da 5 km (sotto gli oceani) a 75 km (sotto i continenti). La crosta terrestre costituisce circa l'1% del suo volume totale.
Mantello
Si trova sotto la corteccia e circonda il nucleo. Costituisce l'83% del volume totale del pianeta. Il mantello è diviso in parte superiore (a una profondità di 800-900 km) e inferiore (a una profondità di 2900 km). Dalla parte superiore si forma il magma, di cui abbiamo parlato sopra. Il mantello è costituito da dense rocce silicatiche contenenti ossigeno, magnesio e silicio. Basandosi anche su dati sismologici, gli scienziati hanno concluso che alla base del mantello esiste uno strato alternativamente discontinuo costituito da continenti giganti. E loro, a loro volta, potrebbero essersi formati come risultato della mescolanza delle rocce del mantello stesso con il materiale del nucleo. Ma un’altra possibilità è che queste aree potrebbero rappresentare i fondali degli antichi oceani. Le note sono già dettagli. Inoltre, la struttura geologica della Terra continua con il nucleo.
Nucleo
La formazione del nucleo è spiegata dal fatto che nel primo periodo storico della Terra, le sostanze con la densità più elevata (ferro e nichel) si stabilirono al centro e formarono il nucleo. È la parte più densa che rappresenta la struttura della Terra. È diviso in un nucleo esterno fuso (di circa 2200 km di spessore) e un nucleo interno solido (di circa 2500 km di diametro). Costituisce il 16% del volume totale della Terra e il 32% della sua massa totale. Il suo raggio è di 3500 km. Ciò che accade all'interno del nucleo è difficile da immaginare: la temperatura qui supera i 3000°C e la pressione è colossale.
Convezione
Il calore accumulato durante la formazione della Terra viene ancora oggi rilasciato dalle sue profondità mentre il nucleo si raffredda e gli elementi radioattivi decadono. Non viene in superficie solo perché è presente un mantello, le cui rocce hanno un ottimo isolamento termico. Ma questo calore mette in movimento la sostanza stessa del mantello: prima le rocce calde si sollevano dal nucleo e poi, raffreddate da esso, ritornano di nuovo. Questo processo è chiamato convezione. Il suo risultato sono eruzioni vulcaniche e terremoti.
Un campo magnetico
Circola il ferro fuso situato nel nucleo esterno, che crea correnti elettriche che generano il campo magnetico terrestre. Si diffonde nello spazio e crea un guscio magnetico attorno alla Terra, che riflette il flusso del vento solare (particelle cariche espulse dal Sole) e protegge gli esseri viventi dalle radiazioni mortali.
Da dove provengono i dati?
Tutte le informazioni sono ottenute utilizzando vari metodi geofisici. Le stazioni sismologiche vengono installate sulla superficie terrestre dai sismologi (scienziati che studiano le vibrazioni della Terra), dove vengono registrate eventuali vibrazioni della crosta terrestre. Osservando l'attività delle onde sismiche in diverse parti della Terra, i computer più potenti riproducono un'immagine di ciò che accade nelle profondità del pianeta, in modo simile a come i raggi X “brillano” attraverso il corpo umano.
Finalmente
Abbiamo parlato solo poco della struttura della Terra. In effetti, questo problema può essere studiato a lungo, perché... è pieno di sfumature e caratteristiche. I sismologi esistono per questo scopo. Per il resto è sufficiente avere informazioni generali sulla sua struttura. Ma non dobbiamo in nessun caso dimenticare che il pianeta Terra è la nostra casa, senza la quale non esisteremmo. E devi trattarla con amore, rispetto e cura.
La Terra è il terzo pianeta dal Sole e il quinto più grande tra tutti i pianeti del Sistema Solare. È anche il più grande per diametro, massa e densità tra i pianeti terrestri.
A volte indicato come Mondo, Pianeta Azzurro, a volte Terra (dal latino Terra). L'unico corpo attualmente conosciuto dall'uomo, il Sistema Solare in particolare e l'Universo in generale, abitato da organismi viventi.
Le prove scientifiche indicano che la Terra si è formata da una nebulosa solare circa 4,54 miliardi di anni fa e poco dopo ha acquisito il suo unico satellite naturale, la Luna. La vita è apparsa sulla Terra circa 3,5 miliardi di anni fa, cioè entro 1 miliardo dalla sua origine. Da allora, la biosfera terrestre ha cambiato significativamente l'atmosfera e altri fattori abiotici, provocando la crescita quantitativa degli organismi aerobici, nonché la formazione dello strato di ozono, che, insieme al campo magnetico terrestre, indebolisce la radiazione solare dannosa per la vita, mantenendo così le condizioni per l’esistenza della vita sulla Terra.
La radiazione causata dalla crosta terrestre stessa è diminuita significativamente dalla sua formazione a causa del graduale decadimento dei radionuclidi in essa contenuti. La crosta terrestre è divisa in diversi segmenti, o placche tettoniche, che si muovono sulla superficie a velocità dell'ordine di diversi centimetri all'anno. Circa il 70,8% della superficie del pianeta è occupata dagli oceani, il resto della superficie è occupato da continenti e isole. Ci sono fiumi e laghi nei continenti, insieme all'Oceano Mondiale costituiscono l'idrosfera. L'acqua liquida, essenziale per tutte le forme di vita conosciute, non esiste sulla superficie di nessun pianeta o planetoide conosciuto nel Sistema Solare diverso dalla Terra. I poli della Terra sono coperti da un guscio di ghiaccio che comprende il ghiaccio marino artico e la calotta glaciale antartica.
L'interno della Terra è piuttosto attivo ed è costituito da uno strato spesso e altamente viscoso chiamato mantello, che copre un nucleo esterno liquido, che è la fonte del campo magnetico terrestre, e un nucleo solido interno, presumibilmente composto da ferro e nichel. Le caratteristiche fisiche della Terra e il suo movimento orbitale hanno permesso alla vita di persistere negli ultimi 3,5 miliardi di anni. Secondo varie stime, la Terra manterrà le condizioni per l'esistenza degli organismi viventi per altri 0,5 - 2,3 miliardi di anni.
La Terra interagisce (è attratta dalle forze gravitazionali) con altri oggetti nello spazio, inclusi il Sole e la Luna. La Terra gira attorno al Sole e compie una rivoluzione completa attorno ad esso in circa 365,26 giorni solari, un anno siderale. L'asse di rotazione della Terra è inclinato di 23,44° rispetto alla perpendicolare al suo piano orbitale, ciò provoca cambiamenti stagionali sulla superficie del pianeta con un periodo di un anno tropicale - 365,24 giorni solari. Una giornata dura ora circa 24 ore. La Luna iniziò la sua orbita attorno alla Terra circa 4,53 miliardi di anni fa. L'effetto gravitazionale della Luna sulla Terra provoca le maree oceaniche. La Luna stabilizza anche l'inclinazione dell'asse terrestre e rallenta gradualmente la rotazione terrestre. Alcune teorie suggeriscono che gli impatti degli asteroidi abbiano portato a cambiamenti significativi nell’ambiente e nella superficie della Terra, provocando, in particolare, l’estinzione di massa di varie specie di esseri viventi.
Il pianeta ospita milioni di specie di esseri viventi, compreso l’uomo. Il territorio della Terra è diviso in 195 stati indipendenti, che interagiscono tra loro attraverso relazioni diplomatiche, viaggi, scambi commerciali o azioni militari. La cultura umana ha formato molte idee sulla struttura dell'universo, come il concetto di Terra piatta, il sistema geocentrico del mondo e l'ipotesi Gaia, secondo la quale la Terra è un unico superorganismo.
Storia della Terra
Una moderna ipotesi scientifica per la formazione della Terra e di altri pianeti del Sistema Solare è l'ipotesi della nebulosa solare, secondo la quale il Sistema Solare si è formato da una grande nube di polvere e gas interstellari. La nube era costituita principalmente da idrogeno ed elio, formatisi dopo il Big Bang, e da elementi più pesanti lasciati dalle esplosioni di supernova. Circa 4,5 miliardi di anni fa, la nube iniziò a restringersi, probabilmente a causa dell’impatto di un’onda d’urto generata da una supernova esplosa a diversi anni luce di distanza. Quando la nube iniziò a contrarsi, il suo momento angolare, la gravità e l'inerzia la appiattirono in un disco protoplanetario perpendicolare al suo asse di rotazione. Successivamente, i detriti nel disco protoplanetario iniziarono a scontrarsi sotto l'influenza della gravità e, fondendosi, formarono i primi planetoidi.
Durante il processo di accrescimento, planetoidi, polvere, gas e detriti rimasti dalla formazione del sistema solare iniziarono a fondersi in oggetti sempre più grandi, formando i pianeti. La data approssimativa di formazione della Terra è 4,54±0,04 miliardi di anni fa. L'intero processo di formazione del pianeta è durato circa 10-20 milioni di anni.
La Luna si è formata più tardi, circa 4.527 ± 0,01 miliardi di anni fa, anche se la sua origine non è stata ancora stabilita con precisione. L'ipotesi principale è che si sia formato per accrescimento di materiale rimasto dopo una collisione tangenziale della Terra con un oggetto di dimensioni simili a Marte e pari al 10% della massa terrestre (a volte questo oggetto è chiamato “Theia”). Questa collisione rilasciò circa 100 milioni di volte più energia di quella che causò l’estinzione dei dinosauri. Ciò bastò a far evaporare gli strati esterni della Terra e a sciogliere entrambi i corpi. Parte del mantello è stata lanciata nell'orbita terrestre, il che predice il motivo per cui la Luna è priva di materiale metallico e spiega la sua insolita composizione. Sotto l'influenza della propria gravità, il materiale espulso assunse una forma sferica e si formò la Luna.
La proto-Terra si ingrandiva attraverso l'accrescimento ed era abbastanza calda da fondere metalli e minerali. Il ferro, così come gli elementi siderofili ad esso geochimicamente correlati, aventi una densità maggiore rispetto ai silicati e agli alluminosilicati, sprofondarono al centro della Terra. Ciò portò alla separazione degli strati interni della Terra in un mantello e un nucleo metallico appena 10 milioni di anni dopo che la Terra iniziò a formarsi, producendo la struttura a strati della Terra e modellando il campo magnetico terrestre. Il rilascio di gas dalla crosta e l'attività vulcanica portarono alla formazione dell'atmosfera primaria. La condensazione del vapore acqueo, favorita dal ghiaccio portato dalle comete e dagli asteroidi, portò alla formazione degli oceani. L'atmosfera terrestre allora era costituita da elementi atmosferici leggeri: idrogeno ed elio, ma conteneva molta più anidride carbonica di adesso, e questo salvò gli oceani dal congelamento, poiché la luminosità del Sole allora non superava il 70% del suo livello attuale. Circa 3,5 miliardi di anni fa si formò il campo magnetico terrestre che impedì al vento solare di devastare l'atmosfera.
La superficie del pianeta è cambiata costantemente nel corso di centinaia di milioni di anni: i continenti sono apparsi e sono crollati. Si spostavano sulla superficie, a volte riunendosi in un supercontinente. Circa 750 milioni di anni fa, il primo supercontinente conosciuto, Rodinia, iniziò a disgregarsi. Successivamente, queste parti si unirono nella Pannotia (600-540 milioni di anni fa), poi nell'ultimo dei supercontinenti: la Pangea, che si disintegrò 180 milioni di anni fa.
L'emergere della vita
Esistono numerose ipotesi sull’origine della vita sulla Terra. Circa 3,5-3,8 miliardi di anni fa apparve “l'ultimo antenato comune universale”, da cui successivamente discendono tutti gli altri organismi viventi.
Lo sviluppo della fotosintesi ha permesso agli organismi viventi di utilizzare direttamente l'energia solare. Ciò portò all'ossigenazione dell'atmosfera, iniziata circa 2500 milioni di anni fa, e negli strati superiori alla formazione dello strato di ozono. La simbiosi di piccole cellule con cellule più grandi ha portato allo sviluppo di cellule complesse: gli eucarioti. Circa 2,1 miliardi di anni fa apparvero organismi multicellulari che continuarono ad adattarsi alle condizioni circostanti. Grazie all'assorbimento delle radiazioni ultraviolette dannose da parte dello strato di ozono, la vita ha potuto iniziare a svilupparsi sulla superficie terrestre.
Nel 1960 fu avanzata l’ipotesi della Terra Palla di Neve, secondo la quale tra 750 e 580 milioni di anni fa la Terra era completamente ricoperta di ghiaccio. Questa ipotesi spiega l’esplosione del Cambriano, un drammatico aumento della diversità delle forme di vita multicellulari avvenuto circa 542 milioni di anni fa.
Circa 1200 milioni di anni fa apparvero le prime alghe e circa 450 milioni di anni fa apparvero le prime piante superiori. Gli invertebrati apparvero durante il periodo Ediacarano e i vertebrati durante l'esplosione del Cambriano circa 525 milioni di anni fa.
Dall’esplosione del Cambriano si sono verificate cinque estinzioni di massa. L’estinzione di fine Permiano, la più grande nella storia della vita sulla Terra, provocò la morte di oltre il 90% degli esseri viventi sul pianeta. Dopo il disastro del Permiano, gli arcosauri divennero i vertebrati terrestri più comuni, da cui si evolsero i dinosauri alla fine del periodo Triassico. Hanno dominato il pianeta durante i periodi Giurassico e Cretaceo. L'estinzione del Cretaceo-Paleogene avvenne 65 milioni di anni fa, probabilmente causata dall'impatto di un meteorite; portò all’estinzione dei dinosauri e di altri grandi rettili, ma scavalcò molti piccoli animali come i mammiferi, che allora erano piccoli animali insettivori, e gli uccelli, un ramo evolutivo dei dinosauri. Negli ultimi 65 milioni di anni si è evoluta un’enorme varietà di specie di mammiferi e, alcuni milioni di anni fa, animali simili alle scimmie hanno acquisito la capacità di camminare eretti. Ciò ha consentito l'uso di strumenti e una comunicazione facilitata, che ha aiutato a procurarsi il cibo e ha stimolato la necessità di un cervello grande. Lo sviluppo dell'agricoltura, e poi della civiltà, in breve tempo permise alle persone di influenzare la Terra come nessun'altra forma di vita, di influenzare la natura e il numero di altre specie.
L’ultima era glaciale iniziò circa 40 milioni di anni fa e raggiunse il suo apice nel Pleistocene circa 3 milioni di anni fa. Sullo sfondo di cambiamenti significativi e a lungo termine della temperatura media della superficie terrestre, che possono essere associati al periodo di rivoluzione del sistema solare attorno al centro della Galassia (circa 200 milioni di anni), si verificano anche cicli di raffreddamento e riscaldamento di minore ampiezza e durata, che si verificano ogni 40-100 mila anni, aventi una natura chiaramente auto-oscillante, probabilmente causato dall'azione di feedback della reazione dell'intera biosfera nel suo insieme, cercando di garantire la stabilizzazione di il clima della Terra (vedi l'ipotesi Gaia avanzata da James Lovelock, così come la teoria della regolazione biotica proposta da V.G. Gorshkov).
L'ultimo ciclo di glaciazione nell'emisfero settentrionale si è concluso circa 10mila anni fa.
Struttura della Terra
Secondo la teoria della tettonica a placche, la parte esterna della Terra è costituita da due strati: la litosfera, che comprende la crosta terrestre, e la parte superiore solidificata del mantello. Al di sotto della litosfera si trova l'astenosfera, che costituisce la parte esterna del mantello. L'astenosfera si comporta come un liquido surriscaldato ed estremamente viscoso. 
La litosfera è divisa in placche tettoniche e sembra galleggiare sull'astenosfera. Le placche sono segmenti rigidi che si muovono l'uno rispetto all'altro. Esistono tre tipi di movimento reciproco: convergenza (convergenza), divergenza (divergenza) e movimenti trascorrenti lungo le faglie di trasformazione. Terremoti, attività vulcanica, formazione di montagne e formazione di bacini oceanici possono verificarsi sulle faglie tra le placche tettoniche.
Un elenco delle placche tettoniche più grandi con le dimensioni è riportato nella tabella a destra. Le piastre più piccole includono le piastre dell'Hindustan, dell'Arabia, dei Caraibi, di Nazca e della Scozia. La placca australiana si è effettivamente fusa con la placca indostana tra 50 e 55 milioni di anni fa. Le placche oceaniche si muovono più velocemente; Pertanto, la placca del Cocos si muove ad una velocità di 75 mm all'anno e la placca del Pacifico si muove ad una velocità di 52-69 mm all'anno. La velocità più bassa della placca eurasiatica è di 21 mm all'anno.
Busta geografica
Le parti vicine alla superficie del pianeta (la parte superiore della litosfera, l'idrosfera, gli strati inferiori dell'atmosfera) sono generalmente chiamate involucro geografico e sono studiate dalla geografia.
Il rilievo della Terra è molto vario. Circa il 70,8% della superficie del pianeta è ricoperta d'acqua (comprese le piattaforme continentali). La superficie sottomarina è montuosa e comprende un sistema di dorsali oceaniche, nonché vulcani sottomarini, fosse oceaniche, canyon sottomarini, altipiani oceanici e pianure abissali. Il restante 29,2%, non coperto dall'acqua, comprende montagne, deserti, pianure, altipiani, ecc.
Nel corso dei periodi geologici, la superficie del pianeta cambia costantemente a causa dei processi tettonici e dell'erosione. Il rilievo delle placche tettoniche si forma sotto l'influenza degli agenti atmosferici, che è una conseguenza delle precipitazioni, delle fluttuazioni di temperatura e degli effetti chimici. La superficie terrestre è modificata dai ghiacciai, dall'erosione costiera, dalla formazione di barriere coralline e dalle collisioni con grandi meteoriti.
Man mano che le placche continentali si spostano attraverso il pianeta, il fondale oceanico sprofonda sotto i loro bordi in avanzamento. Allo stesso tempo, il materiale del mantello che risale dalle profondità crea un confine divergente in corrispondenza delle dorsali medio-oceaniche. Insieme, questi due processi portano ad un costante rinnovamento del materiale della placca oceanica. La maggior parte del fondale oceanico ha meno di 100 milioni di anni. La crosta oceanica più antica si trova nell'Oceano Pacifico occidentale e ha circa 200 milioni di anni. In confronto, i fossili più antichi rinvenuti sulla terra hanno circa 3 miliardi di anni.
Le placche continentali sono composte da materiale a bassa densità come granito vulcanico e andesite. Meno comune è il basalto, una densa roccia vulcanica che costituisce il componente principale del fondale oceanico. Circa il 75% della superficie dei continenti è ricoperta da rocce sedimentarie, sebbene queste rocce costituiscano circa il 5% della crosta terrestre. Le terze rocce più comuni sulla Terra sono le rocce metamorfiche, formatesi dall'alterazione (metamorfismo) di rocce sedimentarie o ignee sottoposte ad alta pressione, alta temperatura o entrambe. I silicati più diffusi sulla superficie terrestre sono il quarzo, il feldspato, l'anfibolo, la mica, il pirosseno e l'olivina; carbonati - calcite (nel calcare), aragonite e dolomite.
La pedosfera è lo strato più superficiale della litosfera e comprende il suolo. Si trova al confine tra litosfera, atmosfera e idrosfera. Oggi la superficie totale dei terreni coltivati rappresenta il 13,31% della superficie terrestre, di cui solo il 4,71% è stabilmente occupato da colture agricole. Circa il 40% della superficie terrestre oggi è utilizzata per seminativi e pascoli, ovvero circa 1,3 107 km² di seminativi e 3,4 107 km² di prati.
Idrosfera
L'idrosfera (dal greco antico Yδωρ - acqua e σφαῖρα - palla) è la totalità di tutte le riserve d'acqua della Terra.
La presenza di acqua liquida sulla superficie della Terra è una proprietà unica che distingue il nostro pianeta da altri oggetti del sistema solare. La maggior parte dell’acqua è concentrata negli oceani e nei mari, molto meno nelle reti fluviali, nei laghi, nelle paludi e nelle falde acquifere. Anche nell'atmosfera sono presenti grandi riserve d'acqua, sotto forma di nubi e vapore acqueo.
Parte dell'acqua è allo stato solido sotto forma di ghiacciai, manto nevoso e permafrost, che costituiscono la criosfera.
La massa totale dell'acqua nell'Oceano Mondiale è di circa 1,35·1018 tonnellate, ovvero circa 1/4400 della massa totale della Terra. Gli oceani coprono una superficie di circa 3.618 108 km2 con una profondità media di 3682 m, che ci permette di calcolare il volume totale d'acqua in essi contenuto: 1.332 109 km3. Se tutta quest’acqua fosse distribuita uniformemente sulla superficie, creerebbe uno strato spesso più di 2,7 km. Di tutta l'acqua sulla Terra, solo il 2,5% è dolce, il resto è salato. La maggior parte dell'acqua dolce, circa il 68,7%, è attualmente contenuta nei ghiacciai. L’acqua liquida è apparsa sulla Terra probabilmente circa quattro miliardi di anni fa.
La salinità media degli oceani terrestri è di circa 35 grammi di sale per chilogrammo di acqua di mare (35 ‰). Gran parte di questo sale è stato rilasciato da eruzioni vulcaniche o estratto dalle rocce ignee raffreddate che formavano il fondale oceanico.
L'atmosfera terrestre
L'atmosfera è l'involucro gassoso che circonda il pianeta Terra; è costituito da azoto e ossigeno, con tracce di vapore acqueo, anidride carbonica e altri gas. Dalla sua formazione, è cambiato in modo significativo sotto l'influenza della biosfera. La comparsa della fotosintesi ossigenata 2,4-2,5 miliardi di anni fa ha contribuito allo sviluppo di organismi aerobici, nonché alla saturazione dell'atmosfera con ossigeno e alla formazione dello strato di ozono, che protegge tutti gli esseri viventi dai dannosi raggi ultravioletti. L'atmosfera determina il tempo sulla superficie terrestre, protegge il pianeta dai raggi cosmici e in parte dai bombardamenti di meteoriti. Regola inoltre i principali processi di formazione del clima: il ciclo dell'acqua in natura, la circolazione delle masse d'aria e il trasferimento di calore. Le molecole nell'atmosfera possono catturare l'energia termica, impedendole di fuggire nello spazio, aumentando così la temperatura del pianeta. Questo fenomeno è noto come effetto serra. I principali gas serra sono il vapore acqueo, l’anidride carbonica, il metano e l’ozono. Senza questo effetto di isolamento termico, la temperatura media della superficie terrestre sarebbe compresa tra meno 18 e meno 23 °C, anche se in realtà è di 14,8 °C, e molto probabilmente la vita non esisterebbe.
L'atmosfera terrestre è divisa in strati che differiscono per temperatura, densità, composizione chimica, ecc. La massa totale di gas che compongono l'atmosfera terrestre è di circa 5,15 1018 kg. Al livello del mare, l'atmosfera esercita sulla superficie terrestre una pressione di 1 atm (101,325 kPa). La densità media dell'aria in superficie è di 1,22 g/l, e diminuisce rapidamente con l'aumentare dell'altitudine: ad esempio, a 10 km di altitudine sul livello del mare non supera 0,41 g/l, mentre a 100 km di altitudine - 10−7 g/l.
La parte inferiore dell'atmosfera contiene circa l'80% della sua massa totale e il 99% di tutto il vapore acqueo (1,3-1,5 1013 tonnellate), questo strato è chiamato troposfera. Il suo spessore varia e dipende dal tipo di clima e da fattori stagionali: ad esempio, nelle regioni polari è di circa 8-10 km, nella zona temperata fino a 10-12 km, e nelle regioni tropicali o equatoriali arriva a 16-18 km. In questo strato dell'atmosfera la temperatura scende in media di 6 °C per ogni chilometro man mano che si sale in altezza. Sopra c'è lo strato di transizione: la tropopausa, che separa la troposfera dalla stratosfera. La temperatura qui è tra 190-220 K.
La stratosfera è uno strato dell'atmosfera che si trova ad un'altitudine compresa tra 10-12 e 55 km (a seconda delle condizioni meteorologiche e del periodo dell'anno). Rappresenta non più del 20% della massa totale dell'atmosfera. Questo strato è caratterizzato da una diminuzione della temperatura fino ad un'altitudine di ~25 km, seguita da un aumento al confine con la mesosfera fino a quasi 0 °C. Questo confine è chiamato stratopausa e si trova ad un'altitudine di 47-52 km. La stratosfera contiene la più alta concentrazione di ozono nell'atmosfera, che protegge tutti gli organismi viventi sulla Terra dalle dannose radiazioni ultraviolette del sole. L'intenso assorbimento della radiazione solare da parte dello strato di ozono provoca un rapido aumento della temperatura in questa parte dell'atmosfera.
La mesosfera si trova ad un'altitudine compresa tra 50 e 80 km sopra la superficie terrestre, tra la stratosfera e la termosfera. È separato da questi strati dalla mesopausa (80-90 km). Questo è il posto più freddo della Terra, la temperatura qui scende fino a -100 °C. A questa temperatura l'acqua nell'aria congela rapidamente formando nuvole nottilucenti. Si possono osservare subito dopo il tramonto, ma la migliore visibilità si ottiene quando si trova tra 4 e 16° sotto l'orizzonte. Nella mesosfera, la maggior parte dei meteoriti che penetrano nell'atmosfera terrestre bruciano. Dalla superficie della Terra si osservano come stelle cadenti. Ad un'altitudine di 100 km sul livello del mare esiste un confine convenzionale tra l'atmosfera terrestre e lo spazio: la linea Karman.
Nella termosfera, la temperatura sale rapidamente fino a 1000 K, ciò è dovuto all'assorbimento in essa della radiazione solare a onde corte. Questo è lo strato più lungo dell'atmosfera (80-1000 km). Ad un'altitudine di circa 800 km l'aumento della temperatura si ferma, poiché qui l'aria è molto rarefatta e assorbe debolmente la radiazione solare.
La ionosfera comprende gli ultimi due strati. Qui le molecole vengono ionizzate sotto l'influenza del vento solare e si verificano le aurore.
L'esosfera è la parte esterna e molto rarefatta dell'atmosfera terrestre. In questo strato le particelle sono in grado di superare la seconda velocità di fuga della Terra e fuggire nello spazio. Ciò provoca un processo lento ma costante chiamato dissipazione atmosferica. Nello spazio fuggono soprattutto particelle di gas leggeri: idrogeno ed elio. Le molecole di idrogeno, che hanno il peso molecolare più basso, possono raggiungere più facilmente la velocità di fuga e fuggire nello spazio a una velocità maggiore rispetto ad altri gas. Si ritiene che la perdita di agenti riducenti come l'idrogeno fosse una condizione necessaria affinché fosse possibile l'accumulo prolungato di ossigeno nell'atmosfera. Di conseguenza, la capacità dell'idrogeno di lasciare l'atmosfera terrestre potrebbe aver influenzato lo sviluppo della vita sul pianeta. Attualmente, la maggior parte dell’idrogeno che entra nell’atmosfera viene convertito in acqua senza lasciare la Terra e la perdita di idrogeno avviene principalmente a causa della distruzione del metano nell’alta atmosfera.
Composizione chimica dell'atmosfera
Sulla superficie terrestre, l'aria contiene fino al 78,08% di azoto (in volume), il 20,95% di ossigeno, lo 0,93% di argon e circa lo 0,03% di anidride carbonica. I restanti componenti rappresentano non più dello 0,1%: idrogeno, metano, monossido di carbonio, ossidi di zolfo e di azoto, vapore acqueo e gas inerti. A seconda del periodo dell'anno, del clima e del terreno, l'atmosfera può contenere polvere, particelle di materiale organico, cenere, fuliggine, ecc. Al di sopra dei 200 km, l'azoto diventa il componente principale dell'atmosfera. Ad un'altitudine di 600 km predomina l'elio e a partire da 2000 km predomina l'idrogeno (“corona di idrogeno”).
Tempo e clima
L'atmosfera terrestre non ha confini definiti; diventa gradualmente più sottile e rarefatta, spostandosi nello spazio. Tre quarti della massa dell'atmosfera sono contenuti nei primi 11 chilometri dalla superficie del pianeta (la troposfera). L'energia solare riscalda questo strato vicino alla superficie, provocando l'espansione dell'aria e la riduzione della sua densità. L'aria riscaldata quindi sale verso l'alto e al suo posto prende aria più fresca e densa. È così che nasce la circolazione atmosferica: un sistema di flussi chiusi di masse d'aria attraverso la ridistribuzione dell'energia termica.
La base della circolazione atmosferica sono gli alisei della fascia equatoriale (sotto i 30° di latitudine) e i venti occidentali della zona temperata (a latitudini comprese tra 30° e 60°). Anche le correnti oceaniche sono fattori importanti nel modellare il clima, così come lo è la circolazione termoalina, che distribuisce l’energia termica dalle regioni equatoriali a quelle polari.
Il vapore acqueo che sale dalla superficie forma le nuvole nell'atmosfera. Quando le condizioni atmosferiche consentono all'aria calda e umida di salire, quest'acqua si condensa e cade in superficie sotto forma di pioggia, neve o grandine. La maggior parte delle precipitazioni che cadono sulla terra finiscono nei fiumi e alla fine ritornano negli oceani o rimangono nei laghi prima di evaporare nuovamente, ripetendo il ciclo. Questo ciclo dell'acqua in natura è vitale per l'esistenza della vita sulla terra. La quantità di precipitazioni che cade ogni anno varia, da diversi metri a diversi millimetri, a seconda della posizione geografica della regione. La circolazione atmosferica, le caratteristiche topologiche dell'area e i cambiamenti di temperatura determinano la quantità media di precipitazioni che cadono in ciascuna regione.
La quantità di energia solare che raggiunge la superficie terrestre diminuisce con l'aumentare della latitudine. A latitudini più elevate, la luce solare colpisce la superficie con un angolo più acuto rispetto a latitudini più basse; e deve percorrere un percorso più lungo nell'atmosfera terrestre. Di conseguenza, la temperatura media annuale dell’aria (al livello del mare) diminuisce di circa 0,4 °C quando ci si sposta di 1 grado su entrambi i lati dell’equatore. La terra è divisa in zone climatiche: zone naturali che hanno un clima approssimativamente uniforme. I tipi di clima possono essere classificati in base al regime di temperatura, alla quantità di precipitazioni invernali ed estive. Il sistema di classificazione climatica più comune è la classificazione Köppen, secondo la quale il miglior criterio per determinare il tipo di clima è ciò che le piante crescono in una determinata area in condizioni naturali. Il sistema comprende cinque zone climatiche principali (foreste pluviali tropicali, deserti, zone temperate, climi continentali e tipi polari), che a loro volta sono suddivise in sottotipi più specifici.
Biosfera
La biosfera è una raccolta di parti del guscio terrestre (lito, idro e atmosfera), che è popolata da organismi viventi, è sotto la loro influenza ed è occupata dai prodotti della loro attività vitale. Il termine "biosfera" fu proposto per la prima volta dal geologo e paleontologo austriaco Eduard Suess nel 1875. La biosfera è l'involucro della Terra popolato da organismi viventi e da essi trasformato. Cominciò a formarsi non prima di 3,8 miliardi di anni fa, quando i primi organismi iniziarono ad emergere sul nostro pianeta. Comprende l'intera idrosfera, la parte superiore della litosfera e la parte inferiore dell'atmosfera, cioè abita l'ecosfera. La biosfera è la totalità di tutti gli organismi viventi. Ospita più di 3.000.000 di specie di piante, animali, funghi e microrganismi.
La biosfera è costituita da ecosistemi, che comprendono comunità di organismi viventi (biocenosi), i loro habitat (biotopo) e sistemi di connessioni che scambiano materia ed energia tra loro. Sulla terra sono separati principalmente dalla latitudine, dall'altitudine e dalle differenze nelle precipitazioni. Gli ecosistemi terrestri, che si trovano nell'Artico o nell'Antartico, ad alta quota o in zone estremamente secche, sono relativamente poveri di piante e animali; la diversità delle specie raggiunge il suo apice nelle foreste pluviali tropicali della fascia equatoriale.
Il campo magnetico terrestre
In prima approssimazione, il campo magnetico terrestre è un dipolo, i cui poli si trovano vicini ai poli geografici del pianeta. Il campo forma una magnetosfera, che devia le particelle del vento solare. Si accumulano in cinture di radiazione: due regioni concentriche a forma di toro attorno alla Terra. In prossimità dei poli magnetici, queste particelle possono “precipitare” nell’atmosfera e portare alla comparsa delle aurore. All'equatore, il campo magnetico terrestre ha un'induzione di 3,05·10-5 T e un momento magnetico di 7,91·1015 T·m3.
Secondo la teoria della “dinamo magnetica”, il campo viene generato nella regione centrale della Terra, dove il calore crea il flusso di corrente elettrica nel nucleo di metallo liquido. Ciò a sua volta porta alla nascita di un campo magnetico vicino alla Terra. I movimenti di convezione nel nucleo sono caotici; i poli magnetici vanno alla deriva e cambiano periodicamente la loro polarità. Ciò provoca inversioni nel campo magnetico terrestre, che si verificano in media più volte ogni pochi milioni di anni. L’ultima inversione avvenne circa 700.000 anni fa.
La magnetosfera è una regione dello spazio attorno alla Terra che si forma quando un flusso di particelle cariche del vento solare devia dalla sua traiettoria originale sotto l'influenza di un campo magnetico. Sul lato rivolto al Sole, il suo bow shock ha uno spessore di circa 17 km e si trova ad una distanza di circa 90.000 km dalla Terra. Sul lato notturno del pianeta, la magnetosfera si allunga, acquisendo una lunga forma cilindrica.
Quando particelle cariche ad alta energia entrano in collisione con la magnetosfera terrestre, compaiono le fasce di radiazione (fasce di Van Allen). Le aurore si verificano quando il plasma solare raggiunge l'atmosfera terrestre nella regione dei poli magnetici.
Orbita e rotazione terrestre
La Terra impiega in media 23 ore 56 minuti e 4.091 secondi (giorno siderale) per completare una rivoluzione attorno al proprio asse. La velocità di rotazione del pianeta da ovest a est è di circa 15 gradi all'ora (1 grado ogni 4 minuti, 15′ al minuto). Ciò equivale al diametro angolare del Sole o della Luna ogni due minuti (le dimensioni apparenti del Sole e della Luna sono approssimativamente le stesse).
La rotazione della Terra è instabile: la velocità della sua rotazione rispetto alla sfera celeste cambia (in aprile e novembre la durata del giorno differisce dallo standard di 0,001 s), l'asse di rotazione è in precessione (di 20,1″ all'anno ) e fluttuante (la distanza del polo istantaneo dalla media non supera i 15′ ). Su larga scala rallenta. La durata di una rivoluzione della Terra è aumentata negli ultimi 2000 anni in media di 0,0023 secondi al secolo (secondo le osservazioni degli ultimi 250 anni, questo aumento è inferiore - circa 0,0014 secondi ogni 100 anni). A causa dell’accelerazione delle maree, in media, ogni giorno successivo è di circa 29 nanosecondi più lungo del precedente.
Il periodo di rotazione della Terra rispetto alle stelle fisse, nell'International Earth Rotation Service (IERS), è pari a 86164.098903691 secondi secondo la versione UT1 ovvero 23 ore 56 minuti. 4.098903691 pag.
La Terra si muove attorno al Sole su un'orbita ellittica ad una distanza di circa 150 milioni di km con una velocità media di 29,765 km/sec. La velocità varia da 30,27 km/sec (al perielio) a 29,27 km/sec (all'afelio). Muovendosi in orbita, la Terra compie una rivoluzione completa in 365,2564 giorni solari medi (un anno siderale). Dalla Terra, il movimento del Sole rispetto alle stelle è di circa 1° al giorno in direzione est. La velocità orbitale della Terra non è costante: a luglio (al passaggio all'afelio) è minima e ammonta a circa 60 minuti d'arco al giorno, e al passaggio al perielio a gennaio è massima, a circa 62 minuti al giorno. Il Sole e l'intero sistema solare ruotano attorno al centro della Via Lattea su un'orbita quasi circolare ad una velocità di circa 220 km/s. A sua volta, il Sistema Solare all'interno della Via Lattea si muove ad una velocità di circa 20 km/s verso un punto (apice) situato al confine delle costellazioni della Lira e dell'Ercole, accelerando man mano che l'Universo si espande.
La Luna e la Terra ruotano attorno ad un centro di massa comune ogni 27,32 giorni rispetto alle stelle. L'intervallo di tempo tra due fasi lunari identiche (mese sinodico) è di 29,53059 giorni. Se vista dal polo nord celeste, la Luna si muove attorno alla Terra in senso antiorario. La rotazione di tutti i pianeti attorno al Sole e la rotazione del Sole, della Terra e della Luna attorno al proprio asse avvengono nella stessa direzione. L'asse di rotazione della Terra è deviato dalla perpendicolare al piano della sua orbita di 23,5 gradi (la direzione e l'angolo di inclinazione dell'asse terrestre cambiano a causa della precessione e l'elevazione apparente del Sole dipende dal periodo dell'anno); L'orbita della Luna è inclinata di 5 gradi rispetto all'orbita terrestre (senza questa deviazione ci sarebbero un'eclissi solare e una lunare ogni mese).
A causa dell'inclinazione dell'asse terrestre, l'altezza del Sole sopra l'orizzonte cambia durante tutto l'anno. Per un osservatore alle latitudini settentrionali, in estate, quando il Polo Nord è inclinato verso il Sole, le ore diurne durano più a lungo e il Sole è più alto nel cielo. Ciò porta a temperature medie dell’aria più elevate. Quando il Polo Nord si inclina rispetto al Sole, tutto si inverte e il clima diventa più freddo. Oltre il Circolo Polare Artico in questo periodo c'è una notte polare, che alla latitudine del Circolo Polare Artico dura quasi due giorni (il sole non sorge il giorno del solstizio d'inverno), raggiungendo i sei mesi al Polo Nord.
Questi cambiamenti climatici (causati dall'inclinazione dell'asse terrestre) portano al cambiamento delle stagioni. Le quattro stagioni sono determinate dai solstizi - i momenti in cui l'asse terrestre è maggiormente inclinato verso il Sole o lontano dal Sole - e dagli equinozi. Il solstizio d'inverno si verifica intorno al 21 dicembre, l'estate intorno al 21 giugno, l'equinozio di primavera intorno al 20 marzo e l'equinozio d'autunno intorno al 23 settembre. Quando il Polo Nord è inclinato verso il Sole, il Polo Sud è inclinato in direzione opposta ad esso. Pertanto, quando è estate nell'emisfero settentrionale, è inverno nell'emisfero meridionale, e viceversa (anche se i mesi si chiamano uguali, cioè febbraio nell'emisfero settentrionale è, ad esempio, l'ultimo (e il più freddo) mese dell'inverno, e nell'emisfero australe è l'ultimo (e il più caldo) mese dell'estate).
L'angolo di inclinazione dell'asse terrestre è relativamente costante per un lungo periodo di tempo. Tuttavia subisce lievi spostamenti (noti come nutazione) ad intervalli di 18,6 anni. Esistono anche oscillazioni di lungo periodo (circa 41.000 anni) note come cicli di Milankovitch. Anche l'orientamento dell'asse terrestre cambia nel tempo, la durata del periodo di precessione è di 25.000 anni; questa precessione è la ragione della differenza tra l'anno siderale e l'anno tropico. Entrambi questi movimenti sono causati dalla variazione dell'attrazione gravitazionale esercitata dal Sole e dalla Luna sul rigonfiamento equatoriale della Terra. I poli della Terra si muovono rispetto alla sua superficie di diversi metri. Questo movimento dei poli ha varie componenti cicliche, che sono collettivamente chiamate movimento quasiperiodico. Oltre alle componenti annuali di questo movimento, esiste un ciclo di 14 mesi chiamato movimento Chandler dei poli terrestri. Anche la velocità di rotazione della Terra non è costante, il che si riflette nel cambiamento della durata del giorno.
Attualmente, la Terra passa al perielio intorno al 3 gennaio e all’afelio intorno al 4 luglio. La quantità di energia solare che raggiunge la Terra al perielio è maggiore del 6,9% rispetto all'afelio, poiché la distanza tra la Terra e il Sole all'afelio è maggiore del 3,4%. Ciò è spiegato dalla legge dell’inverso del quadrato. Poiché l’emisfero meridionale è inclinato verso il sole nello stesso periodo in cui la Terra è più vicina al sole, durante tutto l’anno riceve leggermente più energia solare rispetto all’emisfero settentrionale. Tuttavia, questo effetto è molto meno significativo della variazione dell'energia totale dovuta all'inclinazione dell'asse terrestre e, inoltre, la maggior parte dell'energia in eccesso viene assorbita dalla grande quantità di acqua nell'emisfero meridionale.
Per la Terra, il raggio della sfera di Hill (sfera di influenza della gravità terrestre) è di circa 1,5 milioni di km. Questa è la distanza massima alla quale l'influenza della gravità terrestre è maggiore dell'influenza della gravità degli altri pianeti e del Sole.
Osservazione
La Terra fu fotografata per la prima volta dallo spazio nel 1959 dall'Explorer 6. La prima persona a vedere la Terra dallo spazio fu Yuri Gagarin nel 1961. L'equipaggio dell'Apollo 8 nel 1968 fu il primo a osservare la Terra sollevarsi dall'orbita lunare. Nel 1972, l'equipaggio dell'Apollo 17 scattò la famosa immagine della Terra: "Il marmo blu".
Dallo spazio e dai pianeti "esterni" (situati oltre l'orbita terrestre), è possibile osservare il passaggio della Terra attraverso fasi simili a quelle della Luna, così come un osservatore sulla Terra può vedere le fasi di Venere (scoperte da Galileo Galilei ).
Luna
La Luna è un satellite simile a un pianeta relativamente grande con un diametro pari a un quarto di quello della Terra. È il satellite più grande del sistema solare rispetto alle dimensioni del suo pianeta. In base al nome della Luna della Terra, i satelliti naturali degli altri pianeti vengono chiamati anche "lune". 
L'attrazione gravitazionale tra la Terra e la Luna è la causa delle maree terrestri. Un effetto simile sulla Luna si manifesta nel fatto che è costantemente rivolta verso la Terra dallo stesso lato (il periodo della rivoluzione della Luna attorno al suo asse è uguale al periodo della sua rivoluzione attorno alla Terra; vedi anche l'accelerazione mareale della Luna ). Questa si chiama sincronizzazione delle maree. Durante l'orbita della Luna attorno alla Terra, il Sole illumina varie parti della superficie del satellite, cosa che si manifesta nel fenomeno delle fasi lunari: la parte scura della superficie è separata dalla parte chiara da un terminatore.
A causa della sincronizzazione delle maree, la Luna si allontana dalla Terra di circa 38 mm all'anno. Nel corso di milioni di anni, questo minuscolo cambiamento, oltre a un aumento della durata del giorno terrestre di 23 microsecondi all’anno, porterà a cambiamenti significativi. Ad esempio, nel Devoniano (circa 410 milioni di anni fa) c'erano 400 giorni in un anno e una giornata durava 21,8 ore.
La Luna può influenzare in modo significativo lo sviluppo della vita modificando il clima del pianeta. Reperti paleontologici e modelli computerizzati mostrano che l'inclinazione dell'asse terrestre è stabilizzata dalla sincronizzazione delle maree della Terra con la Luna. Se l’asse di rotazione della Terra si avvicinasse al piano dell’eclittica, il clima del pianeta diventerebbe estremamente rigido. Uno dei poli punterebbe direttamente verso il Sole, e l'altro punterebbe nella direzione opposta, e mentre la Terra ruota attorno al Sole, si scambierebbero di posto. I poli punterebbero direttamente verso il Sole in estate e in inverno. I planetologi che hanno studiato questa situazione affermano che, in questo caso, tutti gli animali di grandi dimensioni e le piante superiori si estinguerebbero sulla Terra.
La dimensione angolare della Luna vista dalla Terra è molto vicina alla dimensione apparente del Sole. Le dimensioni angolari (e l'angolo solido) di questi due corpi celesti sono simili, perché sebbene il diametro del Sole sia 400 volte maggiore di quello della Luna, è 400 volte più lontano dalla Terra. A causa di questa circostanza e della presenza di una significativa eccentricità dell’orbita della Luna, sulla Terra si possono osservare sia eclissi totali che anulari.
L'ipotesi più comune sull'origine della Luna, l'ipotesi dell'impatto gigante, afferma che la Luna si è formata dalla collisione del protopianeta Theia (delle dimensioni di Marte) con la proto-Terra. Questo, tra le altre cose, spiega le ragioni delle somiglianze e delle differenze nella composizione del suolo lunare e del suolo terrestre.
Attualmente, la Terra non ha altri satelliti naturali tranne la Luna, ma ci sono almeno due satelliti coorbitali naturali: gli asteroidi 3753 Cruithney, 2002 AA29 e molti artificiali.
Asteroidi vicini alla Terra
La caduta di grandi asteroidi (diverse migliaia di km di diametro) sulla Terra rappresenta il pericolo della sua distruzione, tuttavia, tutti questi corpi osservati nell'era moderna sono troppo piccoli per questo e la loro caduta è pericolosa solo per la biosfera. Secondo le ipotesi più diffuse, tali cadute avrebbero potuto causare diverse estinzioni di massa. Asteroidi con distanze al perielio inferiori o uguali a 1,3 unità astronomiche che potrebbero avvicinarsi alla Terra entro una distanza inferiore o uguale a 0,05 UA nel prossimo futuro. Cioè, sono considerati oggetti potenzialmente pericolosi. In totale sono stati registrati circa 6.200 oggetti che passano a una distanza massima di 1,3 unità astronomiche dalla Terra. Il pericolo della loro caduta sul pianeta è considerato trascurabile. Secondo le stime moderne, è improbabile che le collisioni con tali corpi (secondo le previsioni più pessimistiche) avvengano più spesso di una volta ogni centomila anni.
Informazioni geografiche
Piazza
- Superficie: 510.072 milioni di km²
- Terreno: 148,94 milioni di km² (29,1%)
- Acqua: 361.132 milioni di km² (70,9%)
Lunghezza della costa: 356.000 km
Usando il sushi
Dati per il 2011
- seminativo - 10,43%
- piantagioni perenni - 1,15%
- altro - 88,42%
Terreni irrigati: 3.096.621,45 km² (al 2011)
Geografia socioeconomica
Il 31 ottobre 2011 la popolazione mondiale ha raggiunto i 7 miliardi di persone. L’ONU stima che la popolazione mondiale raggiungerà i 7,3 miliardi nel 2013 e i 9,2 miliardi nel 2050. Si prevede che la maggior parte della crescita demografica avverrà nei paesi in via di sviluppo. La densità media di popolazione sulla terraferma è di circa 40 persone/km2 e varia notevolmente nelle diverse parti della Terra, con la più alta in Asia. Si prevede che il tasso di urbanizzazione della popolazione raggiungerà il 60% entro il 2030, rispetto all’attuale media globale del 49%.
Ruolo nella cultura
La parola russa per “terra” risale a Praslav. *zemja con lo stesso significato, il quale, a sua volta, continua pra-i.e. *dheĝhōm “terra”.
In inglese, la Terra è la Terra. Questa parola continua dall'inglese antico eorthe e dall'inglese medio erthe. Terra fu usato per la prima volta come nome per il pianeta intorno al 1400. Questo è l'unico nome del pianeta che non è stato preso dalla mitologia greco-romana.
Il segno astronomico standard per la Terra è una croce delineata in un cerchio. Questo simbolo è stato utilizzato in diverse culture per scopi diversi. Un'altra versione del simbolo è una croce sopra un cerchio (♁), una sfera stilizzata; utilizzato come uno dei primi simboli astronomici del pianeta Terra.
In molte culture, la Terra è divinizzata. È associata a una dea, una dea madre, chiamata Madre Terra, ed è spesso raffigurata come una dea della fertilità.
Gli Aztechi chiamavano la Terra Tonantzin - "nostra madre". Per i cinesi, questa è la dea Hou-Tu (后土), simile alla dea greca della Terra - Gaia. Nella mitologia norrena, la dea della Terra Jord era la madre di Thor e la figlia di Annar. Nell'antica mitologia egiziana, a differenza di molte altre culture, la Terra è identificata con un uomo - il dio Geb, e il cielo con una donna - la dea Nut.
In molte religioni esistono miti sull'origine del mondo, che raccontano la creazione della Terra da parte di una o più divinità.
In molte culture antiche, la Terra era considerata piatta; ad esempio, nella cultura della Mesopotamia, il mondo era rappresentato come un disco piatto che galleggiava sulla superficie dell'oceano. Le ipotesi sulla forma sferica della Terra furono fatte dagli antichi filosofi greci; Pitagora aderì a questo punto di vista. Nel Medioevo, la maggior parte degli europei credeva che la Terra fosse sferica, cosa attestata da pensatori come Tommaso d'Aquino. Prima dell'avvento del volo spaziale, i giudizi sulla forma sferica della Terra si basavano sull'osservazione di caratteristiche secondarie e sulla forma simile di altri pianeti.
Il progresso tecnologico nella seconda metà del XX secolo ha cambiato la percezione generale della Terra. Prima del volo spaziale, la Terra veniva spesso raffigurata come un mondo verde. Lo scrittore di fantascienza Frank Paul potrebbe essere stato il primo a raffigurare un pianeta blu senza nuvole (con la terra chiaramente visibile) sul retro del numero di luglio 1940 della rivista Amazing Stories.
Nel 1972, l'equipaggio dell'Apollo 17 scattò la famosa fotografia della Terra, chiamata “Blue Marble”. Una fotografia della Terra scattata nel 1990 dalla Voyager 1 da una grande distanza ha spinto Carl Sagan a paragonare il pianeta a un punto blu pallido. La Terra è stata anche paragonata ad una grande astronave con un sistema di supporto vitale che deve essere mantenuto. La biosfera terrestre è stata talvolta descritta come un grande organismo.
Ecologia
Negli ultimi due secoli, un crescente movimento ambientalista ha espresso preoccupazione per il crescente impatto delle attività umane sull’ambiente terrestre. Gli obiettivi chiave di questo movimento socio-politico sono la protezione delle risorse naturali e l’eliminazione dell’inquinamento. Gli ambientalisti sostengono l'uso sostenibile delle risorse del pianeta e la gestione ambientale. Ciò, secondo loro, può essere ottenuto apportando modifiche alla politica del governo e cambiando l'atteggiamento individuale di ogni persona. Ciò è particolarmente vero per l’uso su larga scala di risorse non rinnovabili. La necessità di tenere conto dell'impatto della produzione sull'ambiente impone costi aggiuntivi, il che porta a un conflitto tra gli interessi commerciali e le idee dei movimenti ambientalisti.
Il futuro della Terra
Il futuro del pianeta è strettamente connesso al futuro del Sole. Come risultato dell’accumulo di elio “esaurito” nel nucleo del Sole, la luminosità della stella inizierà ad aumentare lentamente. Aumenterà del 10% nei prossimi 1,1 miliardi di anni e, di conseguenza, la zona abitabile del sistema solare si sposterà oltre l'attuale orbita terrestre. Secondo alcuni modelli climatici, l’aumento della quantità di radiazione solare che cade sulla superficie terrestre porterà a conseguenze catastrofiche, inclusa la possibilità della completa evaporazione di tutti gli oceani. 
L’aumento della temperatura della superficie terrestre accelererà la circolazione inorganica di CO2, riducendone la concentrazione a livelli letali per le piante (10 ppm per la fotosintesi C4) entro 500-900 milioni di anni. La scomparsa della vegetazione porterà ad una diminuzione del contenuto di ossigeno nell’atmosfera e la vita sulla Terra diventerà impossibile entro pochi milioni di anni. Tra un altro miliardo di anni, l’acqua scomparirà completamente dalla superficie del pianeta e la temperatura media superficiale raggiungerà i 70°C. La maggior parte della terra diventerà inadatta alla vita e rimarrà principalmente nell’oceano. Ma anche se il Sole fosse eterno e immutabile, il continuo raffreddamento interno della Terra potrebbe portare alla perdita della maggior parte dell’atmosfera e degli oceani (a causa della diminuzione dell’attività vulcanica). A quel punto, le uniche creature viventi sulla Terra rimarranno gli estremofili, organismi in grado di resistere alle alte temperature e alla mancanza di acqua.
Tra 3,5 miliardi di anni, la luminosità del Sole aumenterà del 40% rispetto al livello attuale. Le condizioni sulla superficie della Terra a quel punto saranno simili alle condizioni della superficie della moderna Venere: gli oceani evaporeranno completamente e voleranno nello spazio, la superficie diventerà un arido deserto caldo. Questa catastrofe renderà impossibile l’esistenza di qualsiasi forma di vita sulla Terra. Tra 7,05 miliardi di anni il nucleo solare resterà senza idrogeno. Ciò porterà il Sole a lasciare la sequenza principale ed entrare nello stadio di gigante rossa. Il modello mostra che aumenterà il suo raggio fino a un valore pari a circa il 77,5% dell'attuale raggio dell'orbita terrestre (0,775 UA), e la sua luminosità aumenterà di un fattore 2350-2700. Tuttavia, a quel punto l'orbita della Terra potrebbe aumentare fino a 1,4 UA. Cioè, poiché la gravità del Sole si indebolirà a causa del fatto che perderà il 28-33% della sua massa a causa del rafforzamento del vento solare. Tuttavia, studi del 2008 mostrano che la Terra potrebbe ancora essere assorbita dal Sole a causa delle interazioni delle maree con il suo guscio esterno.
A quel punto, la superficie terrestre sarà in uno stato fuso, poiché la temperatura sulla Terra raggiungerà i 1370 °C. È probabile che l'atmosfera terrestre venga sospinta nello spazio dal più forte vento solare emesso dalla gigante rossa. Tra 10 milioni di anni dal momento in cui il Sole entrerà nella fase di gigante rossa, le temperature nel nucleo solare raggiungeranno i 100 milioni di K, si verificherà un brillamento dell'elio e inizierà una reazione termonucleare della sintesi di carbonio e ossigeno dall'elio. diminuirà il raggio a 9,5 moderni. La fase di combustione dell'elio durerà 100-110 milioni di anni, dopodiché si ripeterà la rapida espansione dei gusci esterni della stella, che diventerà nuovamente una gigante rossa. Entrando nel ramo asintotico delle giganti, il Sole aumenterà il suo diametro di 213 volte. Dopo 20 milioni di anni inizierà un periodo di pulsazioni instabili della superficie della stella. Questa fase dell'esistenza del Sole sarà accompagnata da potenti eruzioni, a volte la sua luminosità supererà il livello attuale di 5000 volte. Ciò accadrà perché residui di elio precedentemente inalterati entreranno nella reazione termonucleare.
Tra circa 75.000 anni (secondo altre fonti - 400.000), il Sole perderà il suo guscio e alla fine tutto ciò che rimarrà della gigante rossa sarà il suo piccolo nucleo centrale: una nana bianca, un oggetto piccolo, caldo ma molto denso, con una massa pari a circa il 54,1% di quella solare originaria. Se la Terra può evitare di essere assorbita dagli strati esterni del Sole durante la fase di gigante rossa, allora esisterà per molti miliardi (e anche trilioni) di anni, finché esisterà l’Universo, ma le condizioni per il riemergere di la vita (almeno nella sua forma attuale) non esisterà sulla Terra. Quando il Sole entra nella fase di nana bianca, la superficie terrestre si raffredderà gradualmente e sprofonderà nell'oscurità. Se immaginiamo le dimensioni del Sole dalla superficie della futura Terra, non sembrerà un disco, ma un punto luminoso con dimensioni angolari di circa 0°0’9″.
Un buco nero con massa pari a quella della Terra avrà un raggio di Schwarzschild di 8 mm.
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Nel trambusto, dimentichiamo che la Terra è un corpo cosmico, un pianeta, e da tutte le informazioni sul pianeta Terra sappiamo per certo solo che è “blu”. Di seguito sono riportate le principali informazioni interessanti sulla Terra come pianeta.
Pianeta Terra, dimensioni e parametri fisici fondamentali
La forma geometrica della Terra è un ellissoide di rivoluzione, i cui valori numerici dei raggi sono i seguenti:
- equatoriale 6378,169 km,
- polare 6356.777 km,
- media 6371.032
Il volume del pianeta Terra è di 1.083 trilioni di chilometri cubi
La densità media della Terra è di 5518 kg per metro cubo
Il pianeta Terra ha una massa di 5.976 settilioni di chilogrammi (10 alla 24a potenza).
Pianeta Terra, le principali caratteristiche del movimento di un corpo cosmico
In quanto corpo cosmico, il pianeta Terra ruota attorno al Sole su un'orbita ellissoidale, con una velocità di rotazione media di 29,765 km/sec, con una distanza media tra loro di 149,6 milioni di chilometri. L'eccentricità dell'orbita del pianeta Terra è solo 0,0167, cioè la traiettoria della sua orbita attorno al Sole è molto vicina a un cerchio.
La velocità di rotazione della Terra attorno al proprio asse è pari a 0,4651xcosά, dove ά è la latitudine geografica. L'accelerazione centrifuga all'equatore è 0,033915 m/secondo quadrato. L'accelerazione di gravità sulla superficie terrestre è 9,806665 m/secondo quadrato.
La prima velocità di fuga che deve essere data a un corpo affinché possa muoversi in orbita attorno alla Terra è 7,9 km/sec. Affinché un corpo possa vincere completamente la gravità e allontanarsi dal nostro pianeta, deve muoversi ad una velocità di almeno 11,2 km/sec (seconda cosmica).
Qualche informazione in più sul pianeta Terra
Il pianeta Terra ha una superficie totale di 510,2 milioni di chilometri quadrati, di cui la terra rappresenta 149,1 milioni di chilometri quadrati (29,2%) e 361,1 milioni di chilometri quadrati. (70,8%) ai mari e agli oceani. Inoltre, la massa degli oceani è di 1,45 sestilioni (da 10 a 21 potenze) di chilogrammi.
L'altezza media alla quale i continenti del pianeta Terra si innalzano sul livello del mare è di 860 metri. La profondità media dell'Oceano Mondiale è di 3700 metri.
Naturalmente non è necessario memorizzare tutti questi numeri, ma aiutano a farsi un’idea generale del corpo cosmico chiamato “pianeta Terra”.
La Terra è il terzo pianeta a partire dal Sole e il più grande dei pianeti terrestri. Tuttavia, è solo il quinto pianeta più grande in termini di dimensioni e massa del Sistema Solare, ma sorprendentemente è il più denso di tutti i pianeti del sistema (5,513 kg/m3). È anche degno di nota il fatto che la Terra è l'unico pianeta del sistema solare a cui le persone stesse non hanno dato il nome di una creatura mitologica: il suo nome deriva dall'antica parola inglese "ertha", che significa suolo.
Si ritiene che la Terra si sia formata circa 4,5 miliardi di anni fa, ed è attualmente l'unico pianeta conosciuto dove l'esistenza della vita è possibile in linea di principio, e le condizioni sono tali che la vita brulica letteralmente sul pianeta.
Nel corso della storia umana, le persone hanno cercato di comprendere il proprio pianeta natale. Tuttavia, la curva di apprendimento si è rivelata molto, molto difficile, con molti errori commessi lungo il percorso. Ad esempio, anche prima dell’esistenza degli antichi romani, il mondo era inteso come piatto e non sferico. Un secondo chiaro esempio è la convinzione che il Sole ruoti attorno alla Terra. Fu solo nel XVI secolo, grazie al lavoro di Copernico, che si apprese che la Terra era in realtà solo un pianeta in orbita attorno al Sole.
Forse la scoperta più importante sul nostro pianeta negli ultimi due secoli è che la Terra è un luogo comune e unico nel sistema solare. Da un lato, molte delle sue caratteristiche sono piuttosto ordinarie. Prendiamo, ad esempio, le dimensioni del pianeta, i suoi processi interni e geologici: la sua struttura interna è quasi identica a quella degli altri tre pianeti terrestri del sistema solare. Sulla Terra si verificano quasi gli stessi processi geologici che formano la superficie, caratteristici di pianeti simili e di molti satelliti planetari. Tuttavia, con tutto ciò, la Terra ha semplicemente un numero enorme di caratteristiche assolutamente uniche che la distinguono in modo sorprendente da quasi tutti i pianeti terrestri attualmente conosciuti.
Una delle condizioni necessarie per l'esistenza della vita sulla Terra è senza dubbio la sua atmosfera. È costituito da circa il 78% di azoto (N2), il 21% di ossigeno (O2) e l'1% di argon. Contiene anche quantità molto piccole di anidride carbonica (CO2) e altri gas. È interessante notare che l'azoto e l'ossigeno sono necessari per la creazione dell'acido desossiribonucleico (DNA) e la produzione di energia biologica, senza la quale la vita non può esistere. Inoltre, l'ossigeno presente nello strato di ozono dell'atmosfera protegge la superficie del pianeta e assorbe le radiazioni solari dannose.
La cosa interessante è che una quantità significativa di ossigeno presente nell'atmosfera viene creata sulla Terra. Si forma come sottoprodotto della fotosintesi, quando le piante convertono l'anidride carbonica dall'atmosfera in ossigeno. In sostanza, ciò significa che senza le piante, la quantità di anidride carbonica nell’atmosfera sarebbe molto più elevata e i livelli di ossigeno molto più bassi. Da un lato, se i livelli di anidride carbonica aumentano, è probabile che la Terra subirà un effetto serra come questo. Se invece la percentuale di anidride carbonica diminuisse anche leggermente, la riduzione dell’effetto serra porterebbe ad un forte raffreddamento. Pertanto, gli attuali livelli di anidride carbonica contribuiscono a un intervallo di temperatura confortevole ideale compreso tra -88°C e 58°C.
Quando osservi la Terra dallo spazio, la prima cosa che attira la tua attenzione sono gli oceani di acqua liquida. In termini di superficie, gli oceani coprono circa il 70% della Terra, una delle proprietà più singolari del nostro pianeta.
Come l'atmosfera terrestre, la presenza di acqua liquida è un criterio necessario per sostenere la vita. Gli scienziati ritengono che la vita sulla Terra sia apparsa per la prima volta 3,8 miliardi di anni fa nell'oceano e che la capacità di muoversi sulla terra sia apparsa nelle creature viventi molto più tardi.
I planetologi spiegano la presenza degli oceani sulla Terra per due ragioni. Il primo di questi è la Terra stessa. Si presume che durante la formazione della Terra, l'atmosfera del pianeta sia stata in grado di catturare grandi volumi di vapore acqueo. Nel corso del tempo, i meccanismi geologici del pianeta, principalmente la sua attività vulcanica, hanno rilasciato questo vapore acqueo nell'atmosfera, dopodiché nell'atmosfera questo vapore si è condensato ed è caduto sulla superficie del pianeta sotto forma di acqua liquida. Un'altra versione suggerisce che la fonte dell'acqua fossero le comete cadute sulla superficie della Terra in passato, il ghiaccio che predominava nella loro composizione e formava i serbatoi esistenti sulla Terra.
Superficie del terreno
Nonostante il fatto che la maggior parte della superficie terrestre si trovi sotto gli oceani, la superficie "asciutta" presenta molte caratteristiche distintive. Quando si confronta la Terra con altri corpi solidi del sistema solare, la sua superficie è sorprendentemente diversa perché non ha crateri. Secondo gli scienziati planetari, ciò non significa che la Terra sia sfuggita a numerosi impatti di piccoli corpi cosmici, ma indica piuttosto che le prove di tali impatti sono state cancellate. Potrebbero esserci molti processi geologici responsabili di questo, ma gli scienziati identificano i due più importanti: gli agenti atmosferici e l'erosione. Si ritiene che in molti modi sia stato il duplice impatto di questi fattori a influenzare la cancellazione delle tracce di crateri dalla faccia della Terra.
Quindi gli agenti atmosferici spezzano le strutture superficiali in pezzi più piccoli, per non parlare dei metodi chimici e fisici di esposizione atmosferica. Un esempio di alterazione chimica è la pioggia acida. Un esempio di disfacimento fisico è l'abrasione dei letti dei fiumi causata dalle rocce contenute nell'acqua corrente. Il secondo meccanismo, l'erosione, è essenzialmente l'effetto sul rilievo del movimento di particelle d'acqua, ghiaccio, vento o terra. Pertanto, sotto l'influenza degli agenti atmosferici e dell'erosione, i crateri da impatto sul nostro pianeta furono “cancellati”, a causa dei quali si formarono alcune caratteristiche di rilievo.
Gli scienziati identificano anche due meccanismi geologici che, a loro avviso, hanno contribuito a modellare la superficie terrestre. Il primo di questi meccanismi è l'attività vulcanica: il processo di rilascio del magma (roccia fusa) dall'interno della Terra attraverso le rotture nella sua crosta. Forse è stato a causa dell'attività vulcanica che la crosta terrestre è stata modificata e si sono formate le isole (le Isole Hawaii sono un buon esempio). Il secondo meccanismo determina la formazione di montagne ovvero la formazione di montagne a seguito della compressione delle placche tettoniche.
Struttura del pianeta terra
Come altri pianeti terrestri, la Terra è costituita da tre componenti: nucleo, mantello e crosta. La scienza ora ritiene che il nucleo del nostro pianeta sia costituito da due strati separati: un nucleo interno di nichel e ferro solidi e un nucleo esterno di nichel e ferro fusi. Allo stesso tempo, il mantello è una roccia silicatica molto densa e quasi completamente solida: il suo spessore è di circa 2850 km. Anche la corteccia è costituita da rocce silicatiche e ha uno spessore variabile. Mentre la crosta continentale ha uno spessore compreso tra 30 e 40 chilometri, la crosta oceanica è molto più sottile, solo da 6 a 11 chilometri.
Un'altra caratteristica distintiva della Terra rispetto ad altri pianeti terrestri è che la sua crosta è divisa in placche fredde e rigide che poggiano su un mantello più caldo sottostante. Inoltre, queste piastre sono in costante movimento. Lungo i loro confini, di regola, si verificano contemporaneamente due processi, noti come subduzione e diffusione. Durante la subduzione, due placche entrano in contatto producendo terremoti e una placca si sposta sull’altra. Il secondo processo è la separazione, in cui due piastre si allontanano l'una dall'altra.
Orbita e rotazione terrestre
La Terra impiega circa 365 giorni per completare la sua orbita attorno al Sole. La durata del nostro anno è in gran parte correlata alla distanza orbitale media della Terra, che è 1,50 x 10 elevata a 8 km. A questa distanza orbitale, la luce solare impiega in media circa otto minuti e venti secondi per raggiungere la superficie terrestre.
Con un'eccentricità orbitale di 0,0167, l'orbita della Terra è una delle più circolari dell'intero sistema solare. Ciò significa che la differenza tra il perielio e l'afelio della Terra è relativamente piccola. Come risultato di questa piccola differenza, l’intensità della luce solare sulla Terra rimane essenzialmente la stessa tutto l’anno. Tuttavia, la posizione della Terra nella sua orbita determina una stagione o l'altra.
L'inclinazione assiale della Terra è di circa 23,45°. In questo caso, la Terra impiega ventiquattro ore per completare una rotazione attorno al proprio asse. Questa è la rotazione più veloce tra i pianeti terrestri, ma leggermente più lenta di tutti i pianeti gassosi.
In passato la Terra era considerata il centro dell'Universo. Per 2000 anni, gli antichi astronomi credevano che la Terra fosse statica e che gli altri corpi celesti viaggiassero attorno ad orbite circolari. Sono giunti a questa conclusione osservando l'evidente movimento del Sole e dei pianeti osservati dalla Terra. Nel 1543 Copernico pubblicò il suo modello eliocentrico del sistema solare, che pone il Sole al centro del nostro sistema solare.
La Terra è l'unico pianeta nel sistema che non prende il nome da dei o dee mitologiche (gli altri sette pianeti del sistema solare prendono il nome da dei o dee romane). Si riferisce ai cinque pianeti visibili ad occhio nudo: Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno. Lo stesso approccio con i nomi degli antichi dei romani fu utilizzato dopo la scoperta di Urano e Nettuno. La stessa parola “Terra” deriva dall’antica parola inglese “ertha” che significa suolo.
La Terra è il pianeta più denso del sistema solare. La densità della Terra differisce in ogni strato del pianeta (il nucleo, ad esempio, è più denso della crosta). La densità media del pianeta è di circa 5,52 grammi per centimetro cubo.
L'interazione gravitazionale tra la Terra provoca le maree sulla Terra. Si ritiene che la Luna sia bloccata dalle forze di marea terrestre, quindi il suo periodo di rotazione coincide con quello della Terra e guarda il nostro pianeta sempre dallo stesso lato.
