Земля (планета)

Хронология Вселенной до появления планеты Земля

• Хронология Вселенной до появления планеты Земля

История Земли до появления гоминид

Основная статья: История Земли до появления гоминид

Ядро

Планета образовалась из астероидов, которые сталкивались друг с другом и генерировали огромное количество энергии, что приводило к "таянию" планеты. Тяжелые металлы, например, железо, опускались к центру планеты, формируя ядро, а жидкая порода находится снаружи и со временем остывает.

Сегодня внутреннее ядро выглядит как твердый металлический шар. При этом оно неоднородно и создано из разных «тканей». Ядро напоминает планету внутри планеты — оно вращается, тоже является неоднородным и отделено «океаном» расплавленного железа.

Наличие ядра создаёт магнитное поле, которое делает возможным существование жизни на Земле, однако остается загадкой, как ядро формировалось, росло и развивалось. Исследователи постоянно пытаются отыскать ответ на этот вопрос^[1].

Магнитное поле

Защитное поле магнитной энергии, окружающей Землю, создается за счет конвекции внутри жидкого внешнего ядра, которое простирается на 2260 километров над твердым ядром. Расплавленный металл поднимается над твердым внутренним ядром, остывает по мере приближения к каменистой мантии Земли и опускается. Эта циркуляция порождает полосы электронов, окутывающие планету. Без твердого внутреннего ядра это поле было бы намного слабее, а поверхность планеты подверглась бы бомбардировке радиацией и солнечными ветрами, которые разрушили бы атмосферу и сделали бы поверхность непригодной для жизни.

2,58 млн л.н.: Магнитная инверсия Гаусс—Матуяма. Начало четвертичного периода и плейстоцена

Магнитная инверсия Гаусс—Матуяма — геологическое событие, произошедшее около 2,58 миллиона лет назад, когда магнитное поле Земли изменило направление.

Атмосфера

Пригодной для аэробной жизни Земля стала примерно 2,4 миллиарда лет назад, когда фотосинтезирующие микробы, а затем и растения начали производить кислород в больших количествах.

Содержание кислорода в атмосфере начнёт резко снижаться через 1,1 млрд лет из-за нагрева планеты Солнцем

Современная атмосфера Земли сильно насыщена кислородом — его доля составляет около 20%. Это одна из определяющих особенностей нашей планеты, обеспечивающая поддержание на ней жизни. Однако срок службы кислородных биосигнатур в атмосфере до сих пор неизвестен, особенно если речь идет об отдаленном будущем. На март 2021 г ученые озабочены тем, что насыщение кислородом земной атмосферы может уменьшаться со временем.

В своем исследовании специалисты из Технологического института Джорджии (США) и Университета Тохо (Япония) изучили долгосрочную стабильность атмосферного кислорода Земли^[2].

Они провели моделирование всех систем Земли, используя комбинированную модель биогеохимии и климата, чтобы изучить вероятные временные рамки атмосферных условий с высоким насыщением кислородом. Раньше проводились аналогичные эксперименты, но обычно моделировались отдельные системы. Новое моделирование было более сложным, чем обычно — в его основу легло 400 тысяч симуляций.

Исследователи обнаружили, что насыщенная кислородом атмосфера Земли, скорее всего, сохранится еще 1,1 миллиарда лет, прежде чем содержание кислорода сравнительно быстро начнет падать.

Согласно моделированию, основной причиной этого станет Солнце. "С возрастом" Солнце будет становиться ярче и нагреваться, в результате чего на поверхности Земли температура будет расти, а углекислый газ в её атмосфере — разрушаться. Эти два фактора убьют жизнь растений, тем самым лишив планету основного источника кислорода.

Также моделирование прогнозирует, что содержание кислорода упадет до уровней, свойственных Земле во времена архейской эры — самого древнего этапа жизни нашей планеты, когда на ней бурлили вулканы, а ее поверхность бомбардировали метеориты из космоса.

Художественная интерпретация атмосферы архейской Земли 2,4 миллиарда лет назад: новое исследование предполагает, что планета может вернуться в эту бедную кислородом и богатую метаном атмосферу примерно через миллиард лет. Изображение: Центр космических полетов имени Годдарда/Francis Reddy

После резкого падения уровня кислорода атмосфера Земли будет сильно насыщена метаном. Также ее будет характеризовать низкий уровень углекислого газа и отсутствие озонового слоя, то есть наша планета, скорее всего, будет местом для анаэробных форм жизни.

Да, может показаться, что эта находка не оказывает прямого влияния на нашу жизнь сегодня — по многим прогнозам, люди вообще исчезнут с поверхности Земли через миллиард лет. Но открытие усложняет поиск признаков инопланетной жизни. Поскольку кислород так неразрывно связан с жизнью на Земле, астрономы долгое время считали его полезным ориентиром для поиска в атмосферах экзопланет, где он может указывать на существование внеземной жизни.

Теперь становится все яснее, что недостаточно искать миры, которые находятся в правильной точке пространства Вселенной, чтобы их можно было заселить — подходящий момент времени тоже очень важен. Авторы исследования подсчитали, что кислород находится в атмосфере планеты только на протяжении 20-30% от общего срока её жизни.

Мюоны

Основная статья: Мюоны

Вода

Поверхность Земли — это более 510 миллионов квадратных километров. Менее 30% из них является сушей. Остальное — вода.

Пресная вода - 3% от всей воды

Большая часть нашей планеты покрыта водой - но пресная вода составляет всего 3% от всей воды на Земле, и только 1% пресной воды доступен в виде воды, пригодной для питья. Остальное - грунтовые воды (30%) и ледники (69%).

Доступность воды очень различается в разных странах мира. По данным на 2022 г, лидируют по расходу воды на душу населения страны Средней Азии. В 10-ку вошли Туркменистан (первое место в мире, 5.7 тысяч кубометров воды на человека в год), Узбекистан (4 место, 2.1 тысячи), Таджикистан (6 место, 1.6 тысячи) и Киргизия (8 место, 1.5 тысячи).

На этом фоне 425 кубометров воды на человека в год в России смотрятся очень скромно - и вполне в русле других стран Европы (Германия, Франция, Австрия - везде потребляется в диапазоне от 400 до 500 кубометров пресной воды на человека в год) и ровно столько же, сколько в Китае.

Для сравнения, во многих странах Африки потребление пресной воды находится в районе 20 кубометров на человека в год.

Океаны

• Северный ледовитый океан
• Тихий океан
• Атлантический океан

Объем всей воды и воздуха на Земле относительно самой Земли.

С 1993 по 2021 гг уровень мирового океана поднялся более чем на 1 метр

Провинции с низкой скоростью смещения

С помощью сейсмической томографии эксперты заглянули под земную поверхность и обнаружили в самой низкой части мантии нашей планеты под Африкой и Тихим океаном две гигантские капли. По своим размерам они составляют от 3 до 9% объема Земли. Эти две структуры известны как большие провинции с низкой скоростью смещения (LLSVP). Ученые называют их каплями, поскольку волны энергии через них двигаются медленнее, чем через окружающую нижнюю мантию.

Анализируя находку, ученые предполагают, что под Африкой может быть скрыт участок "Туза", высота которого составляет 800 км (около 90 вершин Эвереста).

Поскольку объекты несколько плотнее окружающей их мантии, ученые предположили, что они состоят из другого материала. Из какого именно – неизвестно.

Предполагается, что LLSVP могли образоваться разными путями. Провинция под Африкой может представлять собой погружающиеся и накапливавшиеся миллиарды лет груды океанической коры. А провинцией под Тихим океаном могут быть куски древней планеты Тейя, которая по размерам идентична Марсу.

Гипотетическая планета Тейя столкнулась с Землей около 4,5 млрд лет назад, выбросив при этом достаточное количество камня для формирования Луны.

Исследователи выдвинули гипотезу, что обнаруженные под Тихим океаном структуры могут быть частицами Тейи – более плотной мантии протопланеты, смешавшейся с мантией Земли в результате столкновения.

Континенты

• Арктика
• Африка
• Антарктида
• Австралия
• Евразия
• Северная Америка
• Южная Америка

Острова

Крупнейшие острова на планете

Землетрясения

Основная статья: Землетрясения

Климат

Основная статья: Изменения климата на Земле

• Климат в России
• Климат в Европе
• Климат в Испании

Вращение Земли

2021: Земля стала вращаться быстрее, поэтому 2021 год будет короче 2020 года

В середине января 2021 года специалисты Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений пришли к выводу, что в 2020 году Земля вращалась быстрее, чем обычно, и наступивший 2021 год будет короче предыдущего (без учёта 29 февраля в високосном 2020 году).

В 2020 году Земля побила предыдущий рекорд по кратчайшему астрономическому дню, установленный в 2005 году. В целом ученые выявили сразу 28 самых быстрых дней в истории наблюдений (с 1960 года). Причем Земля продолжает все так же быстро вращаться.

Когда в 1960-х годах были разработаны высокоточные атомные часы, они показали, что продолжительность среднего солнечного дня может изменяться на несколько миллисекунд, - пояснили специалисты на TimeandDate.com, причем скорость вращения Земли может зависеть от различных факторов.

Скорость вращения Земли увеличилась, поэтому 2021 год будет короче прошлого

Изменения в атмосфере, особенно атмосферного давления во всем мире, и движения ветров, которые могут быть связаны с такими климатическими явлениями, как Эль-Ниньо [колебание температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана, оказывающее заметное влияние на климат - прим. TAdviser], достаточно сильны, чтобы их влияние можно было наблюдать в скорости вращения Земли, - сказал ученый-атмосферник из отдела исследований атмосферы и окружающей среды ВНИИФТРИ Дэвид А. Сальштейн.

В ходе последних десятилетий Земля замедлялась. Когда время, необходимое Земле для полного вращения, отклоняется от всемирного координированного времени (UTC) более чем на 0,4 секунды, время UTC корректируется. Ученые добавляли «дополнительную секунду» в среднем каждые полтора года. Последняя была добавлена 31 декабря 2016 года. Но поскольку Земля снова ускорилась, ученые считают, что каждый астрономический день в 2021 году будет на 0,05 миллисекунды короче, а в течение года разница составит 19 миллисекунд.

Вполне возможно, что в случае дальнейшего увеличения скорости вращения Земли потребуется отрицательная дополнительная секунда, но пока рано говорить об этом, - сказал The Telegraph физик Питер Уибберли (Peter Whibberley ) из Национальной физической лаборатории Великобритании.[3]

Экология в мире

Основная статья: Экология в мире

Живые существа

По данным на 2020 г, на Земле проживает 3 дециллиона (3 с 33 нулями) живых существ, из которых 75 % — бактерии.

Население Земли

• Население Земли

Б.Рогачевский `Другого дома нет`, 1986 год.

Фауна

2020: Численность диких животных в мире за 50 лет сократилась на 73%

С 1970-го по 2020 год популяции диких животных в глобальном масштабе сократились в среднем на 73%, приблизившись к критическим отметкам. Об этом говорится в исследовании Зоологического общества Лондона, результаты которого представлены 10 октября 2024 года.

Специалисты провели анализ популяций 5495 видов диких животных по всему миру: земноводных, птиц, рыб, млекопитающих и рептилий. Установлено, что пресноводные популяции пострадали сильнее всего, сократившись на 85% за указанный 50-летний период. Далее следуют популяции наземных животных, которые показали уменьшение на 69%. Морские популяции сократились на 56%.

𝓲

Freepik

Наиболее критичная ситуация наблюдается в странах Карибского бассейна и Латинской Америки, где популяции диких животных в течение 1970–2020 годов уменьшились примерно на 95%. Затем идут Африка (сокращение на 76% за 50 лет), Азия и Тихоокеанский регион (минус 60%), Северная Америка (минус 39%) и Европа (минус 35%).

Авторы отчета называют несколько основных причин, провоцирующих стремительное сокращение численности диких животных во всем мире. Это, в частности, деятельность человека, связанная с потреблением природных ресурсов и производством продуктов питания. Еще один важный фактор — изменения климата, что особенно сильно проявляется в Латинской Америке и Карибском бассейне. Вместе с тем в Северной Америке, а также в Азии и Тихоокеанском регионе негативное влияние на популяции оказывает загрязнение окружающей среды.

Природа исчезает с пугающей скоростью. Хотя некоторые изменения могут быть относительно небольшими, их кумулятивное воздействие может спровоцировать масштабные проблемы. В конечном итоге, это может привести к резким и потенциально необратимым изменениям, — говорят исследователи.[4]

Страны мира

• Список стран мира

3D-модели Земли

2023: Представлена самая геологически точная модель Земли

В начале марта 2023 года ученые из Сиднейского университета в Австралии представили, по их словам, самую подробную модель геологических изменений на Земле. Используя структуру, включающую геодинамику, тектонические и климатические силы, исследователи построили динамическую модель. Это первая компьютерное моделирование последних 100 млн лет с высоким разрешением до 10 км. Технология получила название Global Scalable Paleo Landscape Evolution (goSPL). Подробнее здесь.

2020: «Роскосмос» запустит спутники для создания 3D-модели Земли

8 октября 2020 года стало известно о планах «Роскосмоса» создать 3D-модель Земли, используя спутники «Аист-2Т», запуск которых намечен на 2022 год. Об этом сообщил замдиректора департамента навигационных космических систем (ГЛОНАСС) Роскосмоса Валерий Заичко. Подробнее здесь.

Мониторинг

2020: Microsoft запускает «планетарный компьютер» для сбора, хранения и анализа данных о состоянии Земли

15 апреля 2020 года Microsoft объявила о запуске проекта Planetary Computer (с англ. «планетарный компьютер») для сбора, хранения и анализа данных о состоянии Земли. Этой инициативой американская компания продолжила работу по сохранению биоразнообразия и природных экосистем в рамках программы AI for Earth. Подробнее здесь.

Космос и спутниковые системы

Примечания