Планета Земля

      Земной  шар часто сравнивают с волчком. Такое сравнение имеет более  глубокий смысл, чем иногда кажется. Если раскрутить волчок, а потом  слегка толкнуть его ось – она  начнёт описывать конус, причём со скоростью, значительно меньшей скорости вращения волчка. Это движение называется прецессией. Оно свойственно и земному шару, являясь его третьим движением.

      Луна  вызывает ещё одно, гораздо менее  значительное, четвёртое движение Земли. Из-за воздействия Луны на различные точки земного эллипсоида земная ось описывает маленький конус с периодом в 18.6 года. Благодаря этому движению, называемому нутацией небесный полюс вычерчивает на фоне звёздного неба крошечный эллипс, у которого наибольший диаметр близок к 18 секундам дуги, а наименьший – около 14 секунд.

      Во  всех учебников географии подчёркивается, что наклон оси Земли к плоскости  её орбиты всегда остаётся неизменным. Строго говоря, это не совсем точно. Земля, хотя и крайне медленно всё же «покачивается», и наклон земной оси слегка меняется. Впрочем, это пятое движение Земли мало ощутимо.

      Не  остаётся неизменной и форма земной орбиты. Её эллипс становится то более, то менее вытянутым. В этом заключается  шестое движение земного шара.

      Прямая, соединяющая ближайшую и наиболее отдалённую от Солнца точки орбиты Земли, называется линией апсид. В её медленном повороте выражается седьмое  движение Земли.

Из за этого  меняются сроки прохождения Земли  через перигелий. В настоящую  эпоху максимальное сближение Солнца и Земли приходится на 3 января. За 4000 лет до нашей эры Земля проходила через перигелий 21 сентября. Это снова повторится лишь в 17000 году.

      Выражение «Луна обращается вокруг земли» не совсем точно. Дело в том, что Земля  притягивает луну, а Луна Землю, поэтому оба тела движутся вокруг общего центра тяжести. Если бы массы Земли и Луны были одинаковы, то этот центр находился бы по середине между ними, и оба небесных тела обращались бы вокруг по одной орбите. На самом же деле Луна в 81 раз легче Земли, и центр тяжести системы Земля Луна в 81 раз ближе к Земле, чем к Луне. Он отстоит на 4664 километра от центра Земли в сторону Луны, т.е. находится внутри Земли почти в 1700 километрах от неё поверхности. Вот вокруг этой точки происходит восьмое движение Земли.

      Если  бы вокруг Солнца обращалась только Земля, оба тела описывали бы эллипсы  вокруг общего неподвижного центра тяжести. Однако в действительности притяжение Солнца другими планетами заставляет этот центр двигаться по очень  сложной кривой. Ясно, что эго движение отражается и на Земле, порождая ещё одно девятое её движение.

        Наконец, сама Земля весьма  чутко реагирует на притяжение  всех других планет Солнечной  системы. Их общее воздействие  отклоняет Землю с её простого  эллиптического пути вокруг Солнца и вызывает все те неправильности в орбитальном движении Земли, которые астрономы называют возмущениями. Движение Земли под действием притяжения планет является её десятым движением.

      Установлено, что звёзды несутся в пространстве со скоростью в десятки, а иногда и сотни километров в секунду. Наше солнце и в этом проявляет себя как рядовая звезда. Вместе со всей солнечной системой, в том числе и Землёй, оно летит в направлении созвездия Геркулеса со скоростью около 20 километров в секунду, перемещение Земли относительно ближайших к Солнцу звёзд называется одиннадцатым её движением.

      Долог путь Солнца вокруг галактического ядра. Солнечная система завершает  его почти за 200 млн. лет – такова продолжительность «галактического  года»!

      Полёт Земли в пространстве вместе с Солнцем вокруг центра Галактики – двенадцатое её движение дополняется тринадцатым движением всей нашей звёздной системы Галактики относительно ближайших к ней и известных нам других галактик.

      Перечисленные тринадцать движений Земли вовсе не исчерпывают всех её движений. В бесконечной Вселенной каждое из небесных тел, строго говоря, участвует в бесчисленном множестве различных относительных движений.

9. Единственный спутник Земли –  Луна

    Физические  условия на Луне, как и на любом другом небесном теле, в значительной мере определяются ее массой и размерами. Сила тяжести на поверхности Луны в шесть раз меньше, чем на поверхности Земли, поэтому молекулам газа гораздо легче, чем на Земле, преодолеть силу тяжести и улететь в космическое пространство. Этим и объясняется отсутствие на нашем естественном спутнике атмосферы и гидросферы.

    Условия на поверхности тел планетного типа, к числу которых относится  и Луна, определяется также потоком  энергии, приходящим от Солнца (или  из недр планеты). Отсутствие у Луны атмосферы и большая продолжительность дня и ночи (лунные сутки составляют около 99 земных суток) приводят к резким температурным колебаниям на ее поверхности: от +120°С в подсолнечной точке до -170°С в диаметрально противоположной. Речь, разумеется, идет о температуре вещества самой поверхности, так называемого реголита. Теплопроводность этого мелкораздробленного вещества крайне мала, поэтому-то лунная поверхность быстро нагревается и быстро остывает в течение лунных суток, а на глубине порядка метра суточные колебания температуры практически отсутствуют.

    Основной  причиной дробления поверхностных  пород Луны является падение на ее поверхность метеоритных и других, более мелких, тел из космического пространства. Из-за отсутствия атмосферы эти тела до удара о лунную поверхность сохраняют скорость порядка Десятов километров в секунду. Отсутствие газовой оболочки вокруг Луны обусловливает также особые механические свойства реголита: слипание отдельных частиц (из-за отсутствия у них оксидных пленок) в пористые скопления. Как описывают астронавты, побывавшие на Луне, и как показывают снимки следов луноходов, это вещество по своим физико-химическим свойствам (размер частиц, прочность и т. д.) похоже на мокрый песок.

    По  своему рельефу лунная поверхность делится на два типа, что видно на карте Луны (рис. 6): материки, наблюдаемые с Земли как светлые области, и моря, видимые как более темные участки. Заметим, что в этих морях нет и капли воды. Эти области отличаются, как мы теперь знаем, по внешнему виду, по геологической истории и по химическому составу. Наиболее типичной формой лунного рельефа являются кратеры самого различного размера. Диаметр самых крупных кратеров 200 км, а те кратеры-лунки, которые заметны на панорамах лунной поверхности, имеют в диаметре несколько сантиметров. Самые же мелкие кратеры видны на отдельных частицах лунного грунта (реголита) при их исследовании под микроскопом.

    Формы рельефа лунных морей более разнообразны. Здесь мы видим валы, растянувшиеся  на сотни километров по их поверхности, некогда покрытой жидкой лавой, которая затопила древние кратеры. На окраинах морей, да и в других частях лунной поверхности заметны трещины, по которым происходит смещение коры. При этом иногда образуются горы сбросового типа. Складчатые горы, как типичные для нашей планеты, на Луне не встречаются. Все эти формы  рельефа можно хорошо увидеть при наблюдениях Луны в телескоп.

    Хорошее представление о лунном пейзаже  дают панорамы, составленные на основе документальных снимков. Обращают на себя внимание сглаженность очертаний, отсутствие остроконечных вершин, обрывистых склонов, бедность окраски ландшафта и наличие довольно большого числа камней и комьев. Отсутствие на Луне процессов размывания и выветривания приводит к тому, что ее поверхность является своеобразным геологическим заповедником, где на протяжении миллионов и миллиардов лет сохраняются в неизвестном виде все возникшие за это время формы рельефа, иначе говоря, записана вся геологическая история Луны. Это обстоятельство помогает в изучении геологического прошлого Земли, которое интересует нас сточки зрения поисков запасов полезных ископаемых, образовавшихся  на нашей планете в те далекие эпохи, о которых в ее рельефе не сохранилось никаких следов.

    Советские автоматические станции «Луна» и американские экспедиции по программе «Аполлон» доставили на Луну приборы, предназначавшиеся для забора проб лунного грунта и доставки его на Землю, а также для проведения магнитометрических, сейсмологических, астрофизических и других исследований, как в местах посадки аппаратов, так и вдоль трассы передвижения луноходов. Фотографирование с космических аппаратов позволило получить материалы для составления полной карты Луны, включая и обратную, невидимую с Земли сторону.

    Сейсмические  исследования выявили три типа лунотрясений. Первый тип связан с падением на Луну метеоритов, второй – вызван падением осадков космических аппаратов или специально произведенными взрывами. Третий – это естественные лунотрясения, происходящие, как и на Земле, в сейсмически активных районах, находящихся вблизи разломов коры. Лунотрясения значительно слабее землетрясений, но благодаря высокой чувствительности установленных на Луне сейсмометров их удалось зарегистрировать в большом количестве, т. е. несколько сот. Детальные исследования распространения сейсмических волн позволили установить следующее: кора Луны толще, чем кора Земли (от 50 до 100 км); имеется ядро, которое находится в жидком виде (диаметр не более 400 км); имеется мантия – промежуточный слой между корой и ядром.

    В морских районах Луны поверхность покрыта породами типа земных океанических базальтов, а в материковых районах – более светлыми и более плотными породами. Основную часть этих пород составляет оксид кремния (что характерно и для Земли), за ним следуют оксиды железа, алюминия, магния, кальция и др.

    Минералогический  состав лунных пород беднее, чем  земных. Отсутствуют минералы, образующиеся при наличии воды и кислорода. Эти факты говорят о том, что  на Луне никогда не было ни заметной кислородной атмосферы, ни гидросферы.

    Органических  соединений, микроорганизмов и других признаков жизни на Луне не обнаружено. Однако в лунных породах не обнаружено и таких соединений, которые были бы вредны для человека или животных и растений. В земных условиях семена и сеянцы растений, высаженных в почву, обогащенную порошкообразным лунным веществом, не испытывали никакого угнетающего воздействия и развивались нормально, усваивая те микроэлементы, которые содержались в этом веществе. Американские астронавты, имевшие в кабине корабля прямые контакты с лунным веществом во время последних экспедиций, даже не проходили никакого карантина, который в целях безопасности проводился после первых полетов на Луну.

    Исследования  показали, что возраст отдельных  образцов лунных пород достигает 4 – 4,2 млрд. лет, что гораздо больше возраста древнейших пород, обнаруженных на Земле.   
10. Изучение Земли из космоса

Человек впервые  оценил роль спутников для контроля за состоянием сельскохозяйственных угодий, лесов и других природных ресурсов Земли лишь спустя несколько лет после наступления космической эры. Начало было положено в 1960г., когда с помощью метеорологических спутников «Тирос» были получены подобные карте очертания земного шара, лежащего под облаками. Эти первые черно-белые ТВ изображения давали весьма слабое представление о деятельности человека и, тем не менее, это было первым шагом. Вскоре были разработаны новые технические средства, позволившие повысить качество  наблюдений. Информация извлекалась из многоспектральных изображений в видимом и инфракрасном (ИК) областях спектра. Первыми  спутниками, предназначенными для максимального использования   этих возможностей, были аппараты типа «Лэндсат». Например, спутник  «Лэндсат-D», четвертый из серии, осуществлял наблюдение Земли с  высоты более 640 км с помощью усовершенствованных чувствительных приборов, что позволило потребителям получать значительно более детальную и своевременную информацию. Одной из первых областей применения изображений земной поверхности, была картография. В доспутниковую эпоху карты многих областей, даже в развитых районах мира были составлены неточно. Изображения, полученные с помощью спутника «Лэндсат», позволили скорректировать и обновить некоторые существующие карты США. В СССР изображения, полученные со станции «Салют», оказались незаменимыми для выверки   железнодорожной трассы БАМ.

В середине 70-х годов НАСА, министерство сельского  хозяйства США  приняли решение  продемонстрировать возможности спутниковой системы в прогнозировании важнейшей сельскохозяйственной культуры   пшеницы. Спутниковые наблюдения, оказавшиеся на редкость точными  в дальнейшем были распространены на другие сельскохозяйственные  культуры. Приблизительно в то же время в СССР наблюдения за сельскохозяйственными культурами проводились со спутников серий   «Космос», «Метеор», «Муссон» и орбитальных станций «Салют».

  Использование  информации со спутников выявило  ее неоспоримые преимущества при оценке объема строевого леса на обширных территориях любой страны. Стало возможным управлять процессом вырубки леса и при необходимости давать рекомендации по изменению контуров района вырубки с точки зрения наилучшей сохранности леса. Благодаря изображениям со спутников стало также возможным быстро оценивать границы лесных пожаров, особенно «коронообразных», характерных для западных областей Северной Америки, а также районов Приморья и южных районов Восточной Сибири в России.