Земля — это планета Солнечной системы, ее возраст составляет
примерно 4,7 млрд лет. Земля имеет форму шара и находится в
постоянном вращении вокруг Солнца и собственной оси. Средняя
скорость вращения вокруг Солнца - 30 км/с, период полного обращения
— 365,25 суток. Скорость вращения Земли вокруг собственной оси на
экваторе равна 465 м/с; по мере удаления от него скорость
уменьшается, на полюсах она равна нулю. Полный оборот вокруг оси
занимает 23 ч 56 мин. На расстоянии 384 400 км вокруг Земли
вращается ее спутник — Луна.
Земля обладает магнитным, электрическим и гравитационным полем. В
центре Земли находится ядро, представленное веществом, раскаленным
до 5000 - 6000°С (рис. 1.1). Радиус ядра равен примерно 3,5 тыс.
км, ядро составляет 16% общего объема Земли, давление в центре ядра
равно 3,7 млн атм. Ядро окружено толстым слоем мантии, которая
составляет 83% общей массы Земли. Далее идет сравнительно тонкая
земная кора.
Рис. 1.1.
Суша представлена материками: Евразия, Африка, Северная Америка,
Южная Америка, Антарктида, Австралия и множеством островов. Она
возвышается над поверхностью мирового океана в среднем на 875 м.
Леса занимают 30% суши, саванны и редколесье — 20%, ледники - 10%,
прочие ландшафты - 10%, пахотные земли и урбанизированные
территории - 10%.
Масса Земли - 5976 • 1021 кг.
Объем Земли - 1083 • 109 км3.
Средний радиус — 6371,0 км.
Длина окружности по экватору — 40075,7 км.
Общая площадь — 510,2 млн км2, в том числе: суша — 149,1 млн км2
(29,2%); вода - 361,1 млн км2 (70,8%).
Самая высокая точка планеты - гора Эверест — 8848 м.
Средняя глубина Мирового океана 3711 м, наибольшая — 11022 м.
Средняя температура приземного слоя воздуха составляет на планете
14°С.
Среднегодовое количество осадков — 1000 мм.
Жизнь на Земле зародилась 3,5 млрд лет назад. Человек появился на
планете примерно 3 млн лет назад. На Земле проживает более 6 млрд
чел.
Земля окутана сплошным толстым слоем атмосферы, которая состоит из
смеси газов, водяного пара, капелек влаги, кристалликов льда.
Толщина атмосферы составляет примерно 20 тыс. км. Четкой верхней
границы у атмосферы нет, поскольку она постепенно переходит в
безвоздушное, межпланетное пространство. С увеличением высоты
плотность атмосферы и ее давление убывают. Атмосфера состоит из
пяти слоев: тропосферы — до 10 км, стратосферы — до 50 км,
мезосферы — до 80 км, термосферы до 800 км, экзосферы. Примерно
половина всей массы атмосферы сосредоточена в околоземном
пространстве на высоте до 5 км.
Биосфера (греч. bios - жизнь, sphaira - шар) возникла под влиянием
солнечной энергии в результате длительных биохимических процессов;
она является оболочкой Земли, включающей как область
распространения живого вещества, так и само это вещество.
В биосферу входят: атмосфера, состоящая из тропосферы и нижней
части стратосферы, гидросфера — глубина Мирового океана и литосфера
— верхняя часть оболочки Земли (рис. 1.2).
Рис. 1.2.
Верхней границей служит защитный озоновый экран, который
предохраняет живые организмы на Земле от вредных влияний
ультрафиолетовых лучей. К биосфере относится и человек.
Биосфера представляет собой грандиозную равновесную систему с
непрерывным круговоротом вещества и энергии, в котором активную
роль играют микроорганизмы.
Для биосферы характерно:
присутствие живого вещества;
наличие значительного количества жидкой воды;
восприятие мощного потока энергии солнечных лучей;
присутствие поверхностей раздела между веществами, находящимися в
трех фазах (твердой, жидкой и газообразной). Развитие биосферы
определяет Космос, откуда поток энергии поступает на Землю.
Доминирующим источником энергии для Земли является Солнце.
Солнца расходуется:
на физические и химические процессы, происходящие в атмосфере,
гидросфере и литосфере;
на перемещение воздушных масс;
на испарение воды;
на выделение и поглощение газов;
на растворение веществ.
В биосфере энергия солнечного излучения расходуется,
трансформируется, связывается. Накопителями энергии являются
органические вещества. Общее количество солнечной энергии,
достигающей верхней границы атмосферы составляет в среднем 700
ккал/см2 в сутки. Около 55 ккал/см2 в год видимой части солнечного
спектра достигает поверхности Земли и используется организмами.
Составные части биосферы можно условно разделить на живую и неживую
природу. Системы взаимодействий живой (биоценоз) и неживой природы
получили название экологических систем или биогеоценозов. Основными
компонентами биоценоза являются три группы организмов: растения,
животные и микробы.
В экосистему леса входят все деревья, кустарники, травы, лишайники,
грибы, животные, микроорганизмы, почва с ее обитателями, газы
атмосферы и соли, растворенные в почвенной воде.
Экосистему озера или моря составляют все растения, животные и
микробы водоема, вся водная масса с растворимыми в ней веществами,
грунты с органическими и минеральными частицами. Вещества движутся
от одного компонента к другому, отражая известную общую
закономерность круговорота веществ в природе, например, движение
атмосферного кислорода. Все организмы потребляют его при дыхании, а
выделяют кислород в окружающую среду только растения. Весь запас
свободного кислорода, необходимого для жизни на нашей планете,
создают растения в процессе фотосинтеза, т.е. под воздействием
солнечной энергии. Ежегодно зеленый покров Земли усваивает 170 млрд
т воды и выделяет около 115 млрд т кислорода. Используя ядовитую
для большинства живых существ углекислоту, зеленые растения создают
органические вещества, т.е. пищу для всех других групп
организмов.
В реальных экосистемах круговорот обычно бывает незамкнутым, так
как часть веществ уходит за пределы экосистемы, а часть поступает
извне; в целом же круговорот в природе сохраняется. Более простые
экосистемы объединены в общую планетарную экосистему (би осферу), в
которой круговорот веществ проявляется в полной мере. Жизнь на
Земле возникла около 3 млрд лет назад, и, если бы не было
замкнутого потока необходимых для жизни веществ, запасы давно бы
исчерпались и жизнь прекратилась.
Развитие биосферы связано с появлением на Земле человека. Без
окружающей среды, без природы жизнь живых организмов, в том числе и
человека, невозможна. Человек во многом связан с компонентами
биосферы — растительностью, насекомыми, животными,
микроорганизмами, он входит в глобальный круговорот веществ. Как и
организмы других животных, человеческий организм подвержен суточным
и сезонным ритмам, реагирует на сезонные изменения окружающей
температуры, активности солнечной радиации. Однако человек обладает
уникальной способностью самопознания, а также познания и
преобразования окружающего мира.
Человек стал главной силой, изменяющей процессы в биосфере.
Научно-технический прогресс значительно опередил наши знания
законов биосферы, что привело к заметному нарушению биосферного
равновесия, превышению возможностей природных систем по
самоочищению. Необходимо изучать законы природы, чтобы
предотвратить ее разрушение, найти пути разумного использования
природных ресурсов и сбалансированного природо-пользования.