II. Земля как планета.

  Земля (планета) — третья по расстоянию от Солнца большая планета Солнечной системы. Масса Земля (планета) равна 5976·10²¹ кг, что составляет ¹/₄₄₈ долю массы больших планет и ¹/₃₃₀₀₀₀ массы Солнца. Под действием притяжения Солнца Земля (планета), как и др. тела Солнечной системы, обращается вокруг него по эллиптической (мало отличающейся от круговой) орбите. Солнце расположено в одном из фокусов эллиптической орбиты Земля (планета), вследствие чего расстояние между Земля (планета) и Солнцем в течение года меняется от 147,117 млн. км (в перигелии) до 152,083 млн. км (в афелии). Большая полуось орбиты Земля (планета), равная 149,6 млн. км, принимается за единицу при измерении расстояний в пределах Солнечной системы (см. Астрономическая единица). Скорость движения Земля (планета) по орбите, равная в среднем 29,765 км/сек, колеблется от 30,27 км/сек (в перигелии) до 29,27 км/сек (в афелии). Вместе с Солнцем Земля (планета) участвует также в движении вокруг центра Галактики, период галактического обращения составляет около 200 млн. лет, средняя скорость движения 250 км/сек. Относительно ближайших звёзд Солнце вместе с Земля (планета) Движется со скоростью ~ 19,5 км/сек в направлении созвездия Геркулеса.

  Период обращения Земля (планета) вокруг Солнца, называемый годом, имеет несколько различную величину в зависимости от того, по отношению к каким телам или точкам небесной сферы рассматривается движение Земля (планета) и связанное с ним кажущееся движение Солнца по небу. Период обращения, соответствующий промежутку времени между двумя прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия, называется тропическим годом. Тропический год положен в основу календаря, он равен 365,242 средних солнечных суток.

  Плоскость земной орбиты (плоскость эклиптики) наклонена в современную эпоху под углом 1,6° к т. н. Лапласа неизменяемой плоскости, перпендикулярной главному вектору момента количества движения всей Солнечной системы. Под действием притяжения др. планет положение плоскости эклиптики, а также форма земной орбиты медленно изменяются на протяжении миллионов лет. Наклон эклиптики к плоскости Лапласа при этом меняется от 0° до 2,9°, а эксцентриситетземной орбиты от 0 до 0,067. В современную эпоху эксцентриситет равен 0,0167, убывая на 4·10^-7 в год. Если смотреть на Земля (планета), поднявшись над Северным полюсом, то орбитальное движение Земля (планета) Происходит против часовой стрелки, т. е. в том же направлении, что и её осевое вращение, и обращение Луны вокруг Земля (планета)

  Естественный спутник Земля (планета) — Луна обращается вокруг Земля (планета) по эллиптической орбите на среднем расстоянии 384 400 км (~60,3 среднего радиуса Земля (планета)). Масса Луны составляет 1:81,5 долю массы Земля (планета) (73,5·10²¹кг). Центр масс системы Земля — Луна отстоит от центра Земля (планета) на ³/₄ её радиуса. Оба тела — Земля (планета) и Луна — обращаются вокруг центра масс системы. Отношение массы Луны к массе Земля (планета) — наибольшее среди всех планет и их спутников в Солнечной системе, поэтому систему Земля (планета) — Луна часто рассматривают как двойную планету.

  Земля (планета) имеет сложную форму, определяемую совместным действием гравитации, центробежных сил, вызванных осевым вращением Земля (планета), а также совокупностью внутренних и внешних рельефообразующих сил. Приближённо в качестве формы (фигуры) Земля (планета) принимают уровенную поверхность гравитационного потенциала (т. е. поверхность, во всех точках перпендикулярную к направлению отвеса), совпадающую с поверхностью воды в океанах (при отсутствии волн, приливов, течений и возмущений, вызванных изменением атмосферного давления). Эту поверхность называют геоидом. Объём, ограниченный этой поверхностью, считается объёмом Земля (планета) (т. о., в него не входит объём той части материков, которая расположена выше уровня моря). Средним радиусом Земля (планета) называют радиус шара того же объёма, что и объём геоида. Для решения многих научных и практических задач геодезии, картографии и др. в качестве формы Земля (планета) принимают земной эллипсоид. Знание параметров земного эллипсоида, его положения в теле Земля (планета), а также гравитационного поля Земли имеет большое значение в астродинамике, изучающей законы движения искусственных космических тел. Эти параметры изучаются путём наземных астрономо-геодезических и гравиметрических измерений (см. Геодезия, Гравиметрия) и методами спутниковой геодезии.

Вследствие вращения Земля (планета) точки экватора имеют скорость 465 м/сек, а точки, расположенные на широте j — скорость 465cosj (м/сек), если считать Земля (планета) шаром. Зависимость линейной скорости вращения, а следовательно, и центробежной силы от широты приводит к различию значений ускорения силы тяжести на разных широтах (см. табл. 4).

  Вращение Земля (планета) вокруг своей оси вызывает смену дня и ночи на её поверхности. Период вращения Земля (планета) определяет единицу времени — сутки. Ось вращения Земля (планета) отклонена от перпендикуляра к плоскости эклиптики на 23° 26,5' (в середине 20 в.); в современную эпоху этот угол уменьшается на 0,47“ за год. При движении Земля (планета) по орбите вокруг Солнца её ось вращения сохраняет почти постоянное направление в пространстве. Это приводит к смене времён года. Гравитационное влияние Луны, Солнца, планет вызывает длительные периодические изменения эксцентриситета орбиты и наклона оси Земля (планета), что является одной из причин многовековых изменений климата.

  Табл. 4. — Геометрические и физические характеристики Земли

Экваториальный радиус	6378,160 км
Полярный радиус	6356,777 км
Сжатие земного эллипсоида	1:298,25
Средний радиус	6371,032 км
Длина окружности экватора	40075,696 км
Поверхность	510,2 ×106км2
Объём	1,083 ×1012км3
Масса	5976 × 1021кг
Средняя плотность	5518 кг/м3
Ускорение силы тяжести (на уровне моря)
а) на экваторе	9,78049 м/сек2
б) на полюсе	9,83235 м/сек2
в) стандартное	9,80665 м/сек2
Момент инерции относительно оси вращения	8,104 × 1037кг × м2

  Период вращения Земля (планета) систематически увеличивается под воздействием лунных и в меньшей степени солнечных приливов (см. Вращение Земли). Притяжение Луны создаёт приливные деформации как атмосферы и водной оболочки, так и «твёрдой» Земля (планета) Они направлены к притягивающему телу и, следовательно, перемещаются по Земля (планета) при её вращении. Приливы в земной коре имеют амплитуду до 43 см, в открытом океане — не более 1м, в атмосфере они вызывают изменение давления в несколько сот н/м² (несколько мм рт. ст.). Приливное трение, сопровождающее движение приливов, приводит к потере системой Земля — Луна энергии и передаче момента количества движения от Земля (планета) к Луне. В результате вращение Земля (планета) замедляется, а Луна удаляется от Земля (планета) Изучение месячных и годичных колец роста у ископаемых кораллов позволило оценить число суток в году в прошлые геологические эпохи (до 600 млн. лет назад). Результаты исследований говорят о том, что период вращения Земля (планета) вокруг оси увеличивается в среднем на несколько м/сек за столетие (500 млн. лет назад длительность суток составляла 20,8 ч). Фактическое замедление скорости вращения Земля (планета) несколько меньше того, которое соответствует передаче момента Луне. Это указывает на вековое уменьшение момента инерции Земля (планета), по-видимому, связанное с ростом плотного ядра Земля (планета) либо с перемещением масс при тектонических процессах. Скорость вращения Земля (планета) несколько меняется в течение года также вследствие сезонных перемещений воздушных масс и влаги. Наблюдения траекторий искусственных спутников Земля (планета) позволили с высокой точностью установить, что сплюснутость Земля (планета) несколько больше той, которая соответствует современной скорости её вращения и распределению внутренних масс. По-видимому, это объясняется высокой вязкостью земных недр, приводящей к тому, что при замедлении вращения Земля (планета) её фигура не сразу принимает форму, соответствующую увеличенному периоду вращения. Поскольку Земля (планета) имеет сплюснутую форму (избыток массы у экватора), а орбита Луны не лежит в плоскости земного экватора, притяжение Луны вызывает прецессию — медленный поворот земной оси в пространстве (полный оборот происходит за 26 тыс. лет). На это движение накладываются периодические колебания направления оси — нутация (основной период 18,6 года). Положение оси вращения по отношению к телу Земля (планета) испытывает как периодические изменения (полюсы при этом отклоняются от среднего положения на 10—15 м), так и вековые (среднее положение северного полюса смещается в сторону Северной Америки со скоростью ~11 см в год, см. Полюсы географические).

  Б. Ю. Левин.

См. илл.

 

Земля (от общеславянского зем — пол, низ), третья по порядку от Солнца планета Солнечной системы, астрономический знак Å или, ♀.

I. Введение
II. Земля как планета.
III. Строение Земли
Магнитосфера
Атмосфера
Гидросфера
«Твёрдая» Земля
Биосфера
Географическая оболочка
IV. Геологическая история и эволюция жизни на Земле.
  Геологическая история Земли
История развития органического мира
V. Человек и Земля