Физика | Жердің жалпы ерекшеліктері

Жер күн жүйесінің басқа планеталары сияқты әр түрлі жұлдыздардың шаңы мен газдарынан құрылған. Жердің геологиялық жасы 4,5-5 млрд жыл деп есептеледі . Алғашқы геологиялық сатыдан бастап жер беті материктік көтерулер мен мұхиттық ойпандарға бөлінген.
Жер қыртысыныңда ерекше граниттік-метоморфты қабат қалыптасқан. Мантиядан бөлінген газдар арқылы алғашқы атмосфера мен гидросфера пайда болған. Жер бетінде табиғи алғашқы жағдайлардың қолайлы болғаны сонша, планеталар қалыптасқан соң миллиардтаған жылдардан кейін өмір, тіршілік пайда болды. Жер бетінде өмірдің пайда болуы тек қанажер планетасының болу ерекшелігімен ғана емес, сонымен бірге Күн көзінен қолайлы арақашықтықтың дамаңызы бар. Себебі Күн көзіне планеталар жақын орналасса, онда жылу мен жарық мөлшері көп болады да, кез келген жамылғы (жер беті) судың қайнау температураснан жоғары болады. Ал жылуды аз қабылдайды да, өте қатты суынып кетеді.
Көптеген планеталар массаларының Жерге қарағанда азырақ болуына байланысты, тартылыс күші де кем болады да, тығыз даәлді атмосфера қабатын ұстап тұруды қамтамассыз ете алмайды. Планета өмір сүру уақытында оның табиғаты бірнеше рет өзгеріске ұшыраған. Әр кезеңдерде тектоникалық іс-әрекет белсенді көріністер берген: құрлықтар мен мұхиттардың көлемі мен келбеті өзгерген, Жер планетасына космостық денелер құлаған, бірнеше рет мұз жамылғылары пайда болып, жоғалып кетіп отырған. Бұл өзгерістер органикалық дүниенің дамуына түпкілікті әсер ете қоймаған.
Географиялық қабықтың құрамына: литосфера, гидросфера, атмосфера және биосфера кіреді. Бақылауға мүмкін, космостық кеңістікте Жерге ұқсайтын басқа аспан денелерідәл қазірге дейін байқалмайды.
Жердің пішіні мен өлшемі

Күн жүйесінің ішінде Жер планетасы да шар тәріздес пішінге ие. Жердің шар тәріздес екендігі туралы алғаш айтқандар қатарында грек ойшылы Пифагор болды. Ал Аристотель Айдың тұтылуына бақылау жасау арқылы Жер көлеңкесінің Айға түсуінен қорытынды шығарған, яғни Жер шар тәріздес деп айтқан. Келе-келе бұл ойлар, болжамдар, есептеулер арқылы да дәлелдәнген. XVII ғасырда И.Ньютон мынадай жобалау жасаған : Жер өз білігінен айналуына байланысты полюсте арақашықтық кішірейіп, сығылады. Сөйтіп, ғалым Жер шар тәріздес пішінде деп қорытынды шығарған. XVІІІ ғасырдың ортасында полюс пен экваторға жақын жатқанмеридиандарды өлшеуде бірдей еместігін дәлелдеген. Онда экваторлық радиус полюстік радиустан 21 км-ге ұзын екендігі анықталған. Бұдан біздің Жер дәл шарға емес, эллипстік түрге ие екендігін көреміз. Ертедегі саяхатшылар да Жер шарын айналу саяхаттарында Жер шар тәріздес деген ойлар айта бастаған. Олар оны теңіздің жағасынан алыстаған сайын көкжиектің алыстан көрінуімен байланыстырады. Жердің шар тәріздігінғылыми түрде космостан түсірген суреттер, Жер бетін геодезиялық өлшеулер, Ай тұтулары дәлелдеген. Әр түрлі тәсілдермен өлшеу Жердің негізгі мынадай өлшемдерін нақтылап берді:


орташа радиус – 6371 км;

экватор радиуысы – 6378 км;

поляр радиусы -6357 км;

экватор ұзындығы – 40076 км;

21
Жер салмағы – 5976 х 10 кг;

2
Жер беті көлемі – 510 млн км .
Күннен алыс жатқан үшінші планета – Жер, көлемі бойынша 5-орында, Жер орбитасы эллипстік пішінге ие. Жер мен Күн арасының максымалды арақаш
Жердің өлшемі. Космостан түсірілген фотосуреттерде Жер күнмен жарықталған шар тәрізді және фазалары да Айдың фазалары тәрізді болып көрінеді.
Жердің пішіні мен өлшемі туралы дәлірек деректер градустық өлшеулер, яғни Жер бетінің әр түрлі орнында 1 доғаның ұзындығын километрмен өлшеу нәтижесінде табылады. Осы тәсілді біздің эрамызға дейінгі III ғасырда Египетте тұрған грек ғалымы Эратосфен қолданған еді. Қазіргі кезде осы тәсіл үлкен дәлдікпен геодезияда- Жердің пішіні мен оның бетіндегі (оның қисықтығын ескргендегі) өлшеулер жайындағы ғылымда қолданылады.
Тегіс даладан бір меридианның бойында жатқан екі орын таңдап алынады да, олардың арасындағы доғаның ұзындығын градуспен және километрмен анықтайды. Содан кейін 1 -қа тең доға ұзындығының қанша километрге сәйкес екендігін есептеп шығарады. Таңдап алынған нүктелердің арасындағы меридиан доғасының градуспен алынған ұзындығының осы нүктелердің географиялық ендіктерінің = - айырмасына тең екені анық. Егер осы доғаның километрмен өлшенген ұзындығы -ге тең болса, онда Жердің шар тәрізділігінен доғаның бір градусына километрмен алынған мынадай ұзындық сәйкес келеді: n= . Сонда Жер меридианның L ұзындығы километрмен есептегенде L=360 n болады. Оның 2 -ге бөліп, Жер радиусын табамыз.
ықтығы 147 млн км.

Құрылысы. Космос аппараттарының бортынан алынған көптеген фотосуреттер жер шарының негізгі үш қабықшасын көруге мүмкіндік береді: атмосфера және оның бұлттары, гидросфера және өзінің табиғи қабаттарымен бірге алынған литосфера. Осы қабықшалар сәйкес келетін заттың үш агрегаттық күйі – газ,сұйық және қатты күйлер бізге- Жер тұрғындарына үйреншікті болып кеткен. Күн жүйесіндегі планеталардың көпшілігінің атмосферасы бар, бірақ қатты қабықша Жер тобындағы планеталарға, планеталардың серіктеріне және астероидтарға ғана тән. Ал Жердің гидросферасы Күн жүйесі үшін бірден-бір ғана құбылыс, бізге белгілі планеталардың бірде-біреуінде ол жоқ. Су сұйық түрде болу үшін, әрине, белгілі температуралық және қысымдық шарттар орындалуы тиіс. Су әлемде ең көп таралған химиялық қосылыстар қатарына жатады, бірақ басқа аспан денелерінде ол өзінің қатты күйінде кездеседі, ол бізге Жер бетінде қар, шық және мұз түрінде белгілі.
Литосферада өтіп жатқан процестерден, оның заттарының химиялық құрамынан миллиардтаған жылдар бойы өтіп жатқан өзгерістердің өзін байқаймыз. Радиоактивтік элементтердің ыдырауы кезінде бөлініп шығатын энергияның арқасында заттың балқуы және бөлектенуі өтеді. Осының нәтижесінде жеңіл қосындылар, бұлар негізінен силикаттар, жоғары, қабыққа ұмтылады да, ал ауыр элементтер орталық бөлікті- ядроны құрады.
Жер қабығының қалыңдығы онша емес: 10 км-ден (мұхиттардың түбінде) 80 км-ге дейін (тау өркештерінің астында). Ядроның радиусы планета радиусынан екі есе кіші, ал ядро мен қабықтың арасында аралық қабат- Жер мантиясы орналасады, ол қабыққа қарағанда тығызырақ заттардан тұрады.
Космос аппараттарының көмегімен орындалған зерттеулер нәтижелері көрсеткендей, Айдың және Жер тобындағы планеталардың ішкі құрылысы жалпы түрде бірдей екен.

Жердің массасы және тығыздығы. Бүкіл әлемдік тартылыс заңы аспан денелерінің аса маңызды сипаттамаларының бірін- массаны, оның ішінде біздің планетаның массасын , анықтауға да мүмкіндік береді. Шындығында да, бүкіл әлемдік тартылыс заңынан еркін түсу үдеуінің g=G екендігі шығады. Демек, егер еркін түсу үдеуі, гравитация тұрақтысы және Жер радиусы белгілі болса, онда оның массасын анықтауға болады. Көрсетілген формулаға g=9.8 м/с , G=6.67 H /кг , R =6370 км мәндерін қойып, Жер массасының M=6 10 кг екенін табамыз.
Жердің массасы мен көлемін білгеннен кейін, орташа тығыздығын есептеп табуға ьолады. Ол 5,5 10 км/м -ге тең.
Атмосфера. Жерді қоршаған газ қабықшасы- атмосфера 78% азоттан, 21% оттегінен және болымсыз мөлшердегі басқа газдардан тұрады.
Атмосфераның төменгі қабаты тропосфера деп аталады, ол 10-12 км биіктікке дейін (орта ендіктерде) созылып жатады. Одан биіктеген сайын температура төмендейді. Онан жоғары стратосферада температура тұрақты дерлік болып қалады (-40С маңында). Ал шамамен 25 км-дей биіктіктен бастап бұл қабат Күннің ультракүлгін сәулелерін жұтатындығынан температура баяу артып отырады.
Жер атмосферасының жоғарғы қабаттарында күн сәулелері күшті иондану туғызады. Атмосфераның ионданған қабаты ионосфера деп аталады. Атмосфера космос кеңістігінен Жерге келетін сәулелерден басым бөлігін шағылдырады немесе жұтады. Мысалы, ол Күннің рентген сәулелерін жәбермей, ұстап қалады. Атмосфера бізді микрометеориттердің үздіксіз атқылауынан және космос сәулелерінің – жедел қозғалатын бөлшектердің ағынының бүлдіру әрекетінен де сақтайды.

Атмосфера Жердің жылу балансында ерен маңызды роль атқарады. Көрінетін Күн сәулелері атмосфера арқылы ешбір бәсеңсімей өте алады. Оларды Жер беті жұтады, осыдан келіп ол жылынады да , инфрақызыл сәулелер шығарады. Осы күнгі көзқарастар бойынша гидросфераның және атмосфераның болуы арқасында ғана жерде тіршілік пайда болған. Міне, сондықтан да экология мәселесі, біздің бірегей планетамыздың табиғатын қорғау ерекше маңыз алуда.

Магнит өрісі. Жердің магнит өрісі біршама зор. Жерден алыстаған сайын магнит өрісінің индукциясы әлсірей береді.
Жер маңындағы кеңістікті космос аппараттары көмегімен зерттеу біздің планетамызды қуатты радиациялық белдеу қоршап тұрғандығын көрсетті, алллл ол- үдей қозғалатын зарядталған элементтер бөлшектер- протондар мен электрондардан тұрады. Оны жоғары энергиялы бөлшекткр белдеуі деп атайды.
Белдеудің ішкі жағы шамамен Жер бетінен 500-5000 км-ге дейін созылып барады. Радиациялық белдеудің сыртқы жағы Жердің 1-5 радиустарындай биіктіктер аралығында. Ол негізінен он мыңдаған электронвольт энергиясы бар электрондардан тұрады.
Радиациялық белдеуді құратын бөлшектерді Жердің магнит өрісі сірә,Күннен ұдайы шығарылып тұратын бөлшектерден қармап алатын болуы керек.
Бөлщектердің аса қуатты тасқыны , әсіресе Күндегі жарылыс құбылыстары кезінде, яғни Күндегі оталыстар кезінде пайда болады. Күн бөлшектерінің тасқыны 400-1000 км/с жылдамдықпен заулап ,өздерін туғызған Күн бетіндегі ыстық газдардың оталысынан 1-2 күн өткеннен кейін Жерге келіп жетеді. Осындай күшті корпускулалық тасқын Жердің магнит өрісін ұйытқытады. Магнит өрісінің өзгеріс-сипаты тез және оқыс құбылады, осыны магнит дауылы дейді. ....