 Земля, как одна из планет Солнечной системы, на первый взгляд ничем непримечательна. Это не самая большая, но и не самая малая из планет. Она не ближе других к Солнцу, но и не обитает на периферии планетной системы. И всё же Земля обладает уникальной особенностью — на ней есть жизнь. Однако при взгляде на Землю из космоса это незаметно. Хорошо видны облака, плавающие в атмосфере. Сквозь просветы в них различимы материки. Большая же часть Земли покрыта океанами.
Появление жизни, живого вещества — биосферы — на нашей планете явилось следствием её эволюции. В свою очередь биосфера оказала значительное влияние на весь дальнейший ход природных процессов. Так, не будь жизни на Земле, химический состав её атмосферы был бы совершенно иным. Несомненно, всестороннее изучение Земли имеет громадное значение для человечества, но знания о ней служат также своеобразной отправной точкой при изучении планет земной группы. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ Не просто «заглянуть» в недра Земли. Даже самые глубокие скважины на суше едва преодолевают 10-километровый рубеж, а под водой удаётся, пройдя осадочный чехол, проникнуть в базальтовый фундамент не более чем на 1,5 км. Однако нашелся другой способ. Как в медицине рентгеновские лучи позволяют увидеть внутренние органы человека, так при исследовании недр Земли на помощь приходят сейсмические волны. Скорость сейсмических волн зависит от плотности и упругих свойств горных пород, через которые они проходят. Более того, они отражаются от границ между пластами пород разного типа и преломляются на этих границах. По записям колебаний земной поверхности при землетрясениях — сейсмограммам — было установлено, что недра Земли состоят из трёх основных частей: коры, оболочки (мантии) и ядра. Кора отделяется от оболочки отчётливой границей, на которой скачкообразно возрастают скорости сейсмических волн, что вызвано резким повышением плотности вещества. Эта граница носит название раздел Мохоровичича (иначе поверхность Мохо или раздел М) по фамилии сербского сейсмолога открывшего её в 1909 г. Толщина коры не постоянна, она изменяется от нескольких километров в океанических областях до нескольких десятков километров в горных районах материков. В самых грубых моделях Земли кору представляют в виде однородного слоя порядка 35 км. Ниже, до глубины примерно 2900 км, расположена мантия. Она, как и земная кора, имеет сложное строение. Ещё в девятнадцатом столетии стало ясно, что у Земли должно быть плотное ядро. Действительно, плотность наружных пород земной коры составляет около 280 кг в куб/м для гранитов и примерно 3000 кг в куб/м для базальтов, а средняя плотность нашей планеты — 5500 кг куб/м. В тоже время существуют железные метеориты со средней плотностью 7850 кг куб/м и возможна ещё более значительная концентрация железа. Это послужило основанием для гипотезы о железном ядре Земли. А в начале ХХ в. были получены первые сейсмические свидетельства его существования. Граница между ядром и мантией наиболее отчётливая. Она сильно отражает продольные и поперечные сейсмические волны и преломляет Р-волны. Ниже этой границы скорость Р-волн резко падает, а плотность вещества возрастает: от 5600 кг в куб/м до 10 тыс. кг в куб/м. Сейсмические волны ядро вообще не пропускает. Это означает, что вещество там находится в жидком состоянии. Есть и другие свидетельства в пользу гипотезы о жидком железном ядре планеты. Так, открытое в 1905 г. изменение магнитного поля Земли в пространстве и по интенсивности, привело к заключению, что оно зарождается в глубинах планеты. Там сравнительно быстрые движения могут происходить, не вызывая катастрофических последствий. Наиболее вероятный источник такого поля — жидкое железное (т. е. проводящее токи) ядро, где возникают движения, действующие по механизму самовозбуждающегося динамо. В нём должны существовать токовые петли, грубо напоминающие ветки провода в электромагните, которые и генерируют различные составляющие геомагнитного поля. В 30-х гг. сейсмологи установили, что у Земли есть и внутреннее твёрдое ядро. Современное значение глубины границы между внутренним и внешним ядрами примерно 5150 км, переходная зона довольно тонкая — около 5 км. Граница наружной зоны Земли — литосферы — расположена на глубине порядка 70 км. Литосфера включает в себя как земную кору, так и часть верхней мантии. Этот жесткий слой объединяется в единое целое его механическими свойствами. Литосфера расколота примерно на 10 больших плит, на границах которых случается подавляющее число землетрясений. Под литосферой на глубинах от 70 до 250 км существует слой повышенной текучести — так называемая астеносфера Земли. Жёсткие литосферные плиты плавают в «астеносферном океане». В астеносфере температура мантийного вещества приближается к температуре его плавления. Чем глубже, тем выше температура и давление. В ядре Земли давление превышает 3600 кбар, а температура — 6000 градусов. ТЕПЛОВАЯ ЭНЕРГИЯ ПЛАНЕТЫ О высоких температурах земных недр учёные догадывались давно. Об этом свидетельствовали и вулканические извержения, и рост температуры при погружении в глубокие шахты. В среднем у поверхности Земли её увеличение составляет 20 градусов на километр. Тепловая энергия земных недр выделяется с поверхности планеты в виде теплового потока, который измеряется количеством тепла, выделяемого с единицы площади за единицу времени. Измерить тепловой поток Земли с достаточной точностью удалось только во второй половине XX в. Континентальную земную кору условно можно представить в виде 15-километрового слоя гранита, лежащего на слое базальта такой же толщины. Концентрация радиоактивных изотопов, в гранитах и базальтах хорошо изучена. Это, прежде всего, радиоактивный калий, уран и торий. Подсчитано, что при их распаде выделяется примерно 130 Дж с квадратного см в год. В то же время средний тепловой поток, который ежегодно рассеивается с поверхности равен 130–170 Дж в год с кв. см. Следовательно, он почти полностью определяется тепловыделением в гранитном и базальтовом слоях. С океанической корой всё обстоит иначе. Она значительно тоньше континентальной, и основу её представляет 5–6 километровый базальтовый слой. Распад содержащихся в нём радиоактивных элементов даёт всего около 10 Дж/см кв. в год. Однако, когда в 1956 г. специалисты измеряли тепловой поток на океанах, он оказался таким, как и на материках. Сегодня установлено, что основная часть тепла поступает в океаническую кору через литосферную плиту из мантии. Вещество мантии постоянно находится в движении. Неравенство температур различных слоев в ней приводит к активному перемешиванию вещества: более холодное и, соответственно, более плотное тонет, более горячее всплывает. Это — так называемая тепловая конвенция. Большинство современных исследователей указывают на три возможных источника энергии для поддержания тепловой конвенции в мантии. Во-первых, всё ещё сохраняется большое количество тепла, накопленного в период формирования планеты. Его достаточно, чтобы поверхностный слой сохранялся на теперешнем его уровне в течение срока, в несколько раз превышающего нынешний возраст Земли. При этом планета должна остывать, но её остывание происходит очень медленно. Во-вторых, определённое количество тепла, по-видимому, поставляется в мантию из ядра. И, наконец, третий источник — это распад радиоактивных элементов (их содержание в мантии в настоящее время трудно оценить). ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕМЛИ Вопрос ранней эволюции Земли тесно связан с теорией её происхождения. Сегодня известно, что наша планета образовалась около 4,6 млрд. лет назад. В процессе формирования Земли из частиц протопланетного облака постепенно увеличивалась её масса. Росли силы тяготения, а следовательно, и скорости частиц, падавших на планету. Кинетическая энергия частиц превращалась в тепло, и Земля всё сильнее разогревалась. При ударах на ней возникали кратеры, причём выбрасываемое вещество уже не могло преодолеть земного тяготения и падало обратно. Чем крупнее были падавшие тела, тем сильнее они нагревали Землю. Энергия удара освобождалась не на поверхности, а на глубине, равной примерно двум поперечникам внедрившегося тела. А так как основная масса на этом этапе поставлялась планете телами размером в несколько сот километров, то энергия выделялась в слое толщиной порядка 1000 км. Она не успевала излучаться в пространство, оставаясь в недрах Земли. В результате температура на глубине 100 -1000 км могла приблизиться к точке плавления. Дополнительное повышение температуры, вероятно, вызывал распад короткоживущих радиоактивных изотопов. Земля подразделяется, на кору, конвективные потоки, к которым относятся астеносфера и верхняя мантия, нижняя мантия, всё это в совокупности составляет 2900 км. Далее идёт внешнее ядро 2250 км и внутреннее ядро 1221 км. Радиус Земли составляет 6371 км. СОДЕРЖАНИЕ | 
