Земли из космоса. Видна только освещенная сторона
Над поверхностью мирового океана и континентов расположена воздушная оболочка Земли — ее атмосфера. Она простирается приблизительно до высоты 2000 км и постепенно переходит в межпланетную среду. Основные процессы, связанные с формированием погоды, протекают в нижней атмосфере Земли — тропосфере, ее толщина в средних широтах составляет 10-11 км. На высоте 60 км (в стратосфере) содержится значительное количество озона — озоновый слой, который поглощает большую часть жесткого ультрафиолетового излучения Солнца и таким образом предохраняет органическую жизнь на Земле от губительного действия УФ-радиации. На высоте нескольких сотен километров (от 80 до 800 км) простираются ионизированные слои земной атмосферы, так называемая ионосфера, которая эффективно отражает декаметровые радиоволны и обеспечивает тем самым дальнюю радиосвязь в диапазоне КВ. Атмосфера Земли в основном состоит из азота (78 %) и кислорода (21%); имеется также небольшое количество аргона (0,9 %), углекислого газа (0,03 %) и водяного пара (меньше 0,1%). Атмосфера Земли поглощает большую часть спектра электромагнитного излучения, падающего на нее из Космоса. Лишь в оптической области, приблизительно от 0,3 до 0,7 мкм, и в радиодиапазоне, от нескольких метров до 1 мм, атмосфера относительно прозрачна. Через эти два узких «окна прозрачности» и поступает на поверхность Земли все излучение из космического пространства.
Содержание свободного кислорода в атмосфере Земли целиком обусловлено жизнедеятельностью живых организмов. Таким образом, органическая жизнь на Земле выступает как активный геохимический фактор планетарного масштаба. В соответствии с этим область распространения активной жизни на Земле, охватывающая часть нижней атмосферы, гидросферу и верхнюю часть твердой оболочки, получила название биосфера[95]. Таковы некоторые черты Земли как планеты.
Ближайшее к Земле небесное тело — Луна. Это спутник нашей планеты. Она расположена на расстоянии 384 тыс. км (среднее расстояние) и обращается вокруг Земли с периодом 27,3 суток. Диаметр Луны в 3,5 раза меньше земного, а ее масса в 81 раз меньше массы Земли. Это мертвое, безжизненное тело, лишенное атмосферы и гидросферы. Несмотря на это, Луна оказывает заметное влияние на Землю. Прежде всего, благодаря гравитационному взаимодействию, она вызывает приливы в океане, атмосфере и твердой оболочке Земли. Имеются данные о том, что ритм жизнедеятельности земных организмов коррелирует с ритмом лунных приливов. Отмечена также корреляция процессов в биосфере с фазами Луны.
Земля с Луною обращаются вокруг Солнца по почти круговой орбите с периодом 365,26 суток (сидерический год). Всего в Солнечной системе 9 больших планет, — это (в порядке возрастания расстояний от Солнца): Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Расстояния в Солнечной системе принято выражать в астрономических единицах; 1 а. е. равняется среднему расстоянию от Земли до Солнца, 149,6 млн км. Ближайшая к Солнцу планета Меркурий обращается вокруг него на расстоянии 0,39 а. е., а самая удаленная планета Плутон — на расстоянии 39,4 а. е. Все планеты обращаются вокруг Солнца приблизительно в одной плоскости и в одном направлении, совпадающем с направлением вращения Солнца вокруг собственной оси. Основные характеристики планет приведены в таблице 2.1.1.
Расстояния планет от Солнца подчиняются определенной закономерности (так называемое правило Тициуса-Боде). Согласно этой закономерности, между Марсом и Юпитером должна быть еще одна планета. Но вместо нее там существуют целый рой малых тел — малых планет или астероидов. Орбиты большинства астероидов заключены в пределах от 2,17 до 3,64 а. е. (эту область Солнечной системы называют поясом астероидов), больше всего их на расстоянии 2,8 а. е., где, согласно правилу Тициуса-Боде, должна находиться несуществующая планета.
Рис. 2.1.2. Схема строения Солнечной системы. Показаны орбиты 9 больших планет и пояс астероидов между Марсом и Юпитером
В настоящее время зарегистрировано более 10 000 астероидов. Самый крупный из них Церера, ее размер 950 км, а масса в 7000 раз меньше массы Земли. Затем следуют Паллада, Веста, Юнона с диаметром, соответственно, 550, 530 и 240 км. Число астероидов с уменьшением их размера быстро возрастает. Самые малые из зарегистрированных астероидов (т. е. таких, для которых определена орбита) имеют размер порядка нескольких сот метров. Более мелкие тела обычно называют метеороидами. Граница между ними и астероидами условна. И те, и другие представляют собой каменные глыбы неправильной формы, образовавшиеся, вероятно, от дробления более крупных тел. Процесс дробления продолжается и в настоящее время. Чем меньше осколки, тем больше их число, самые мелкие образуют частицы межпланетной пыли. Некоторые метеороиды попадают в поле тяготения Земли и падают на ее поверхность в виде метеоритов или сгорают в атмосфере в виде метеоров. Крупные метеоритные кратеры на Земле соответствуют падению астероидов диаметром около 1 км.
Существовала гипотеза, согласно которой пояс малых планет образовался в результате взрыва планеты Фаэтон, обращавшейся по орбите между Марсом и Юпитером. Согласно современным взглядам, астероиды — остатки протопланетных тел, из которых могла сформироваться планета, однако процесс ее формирования не был завершен из-за гравитационных возмущений со стороны Юпитера.
К числу малых тел Солнечной системы относятся и коме ты. Время от времени эти небесные странницы появляются на нашем небосводе, создавая красочную картину и оставляя у людей неизгладимое впечатление, часто наполненное смутными предчувствиями каких-то грядущих событий. Ядро кометы представляет собой ледяное тело неправильной формы (ледяную глыбу) размером несколько сот километров, состоящую из замерзших газов (Н2О, NH3 , СО, и др.) с вкрапленными в лед минеральными частицами. Считается, что вещество ядра сохранилось от тех времен, когда происходил процесс формирования Солнечной системы, это остатки тех тел, из которых образовались планеты.
Кометные тела обращаются вокруг Солнца по очень вытянутым эллиптическим орбитам. Большую часть времени они находятся вдали от Солнца, образуя гигантское облако кометных тел, простирающееся на 100-150 тысяч а. е., которое называют облаком Оорта[96]. Вблизи афелия своих орбит кометные тела испытывают притяжение соседних с Солнцем звезд. Под действием этого притяжения орбиты их изменяются. Часть тел приобретает параболическую скорость и покидают Солнечную систему. Другие (их небольшое число) переходят на орбиту с перигелием, расположенным вблизи Солнца. Именно они и образуют кометы. Когда ядро кометы приближается к Солнцу, вначале с ним не происходит никаких заметных изменений. Но когда расстояние становится меньше 6 а. е., замерзшие газы в ядре кометы под действием солнечных лучей испаряются и образуют вокруг ядра туманную газопылевую оболочку — кому. Вместе с находящимся внутри ее ядром кома образует голову кометы, размеры которой достигают 104—105 км. Под действием
