Astronomija

Žemė dabar sukasi aplink savo ašį palankiausiu greičiu - ne per greitai ir ne per lėtai. Panašiu greičiu (per 24,6 val.) apsisuka ir Marsas, tuo tarpu artimesnės Saulės planetos sukasi nepaprastai lėtai. Merkurijus vieną kartą aplink ašį apsisuka per 88, o Venera net per 243 mūsų paras. Būdamos arti Saulės, jos patiria didžiausią stabdomąjį Saulės gravitacinį poveikį. Jų sukimasis aplink ašį jau tiek sulėtėjęs, kad beveik susilyginęs su apsisukimu aplink centrinį šviesulį. Tuo tarpu tolimosios planetos, kurios patiria mažiausią Saulės gravitacinį poveikį, aplink ašį apsisuka labai greitai - Jupiteris per 9,8 val., Saturnas per 10,2 val., Uranas per 10,8 val. Nustatyta, kad dėl Saulės ir Mėnulio sukeliamų potvynių ir atoslūgių, o galbūt ir dėl planetos tūrio didėjimo Žemės sukimasis lėtėja.

Žemė - trečia saulės sistemos planeta, dabar nutolusi apie 150 mln. km nuo centrinio šviesulio. Šis atstumas, laikomas astronominiu vienetu, pasirodė optimalus. Artimesnėse planetose (Merkurijuje, Veneroje) per karšta, o tolimesnėse (Marse, Jupiteryje, Saturne ir kt.) per šalta. Žemė yra vidutinio dydžio planeta. Jos tūris 1083 milijardų km3, masė 597*1018 (apie 6000 trilijonų) tonų, vidutinis tankis 5,52 g/cm3 - didžiausias iš visų planetų . Jei planeta vystysis taip, kaip sako V.Larino hipotezė, žemės vidutinis tankis mažės ir artės prie Marso tankio. Didoka Žemės masė sudaro ir stiproką gravitacijos lauką. Žemėje sunkio jėgos pagreitis (apie 980 cm/s2) yra daug didesnis negu Merkurijaus arba Marso planetose, truputį didesnis negu Veneroje ar Saturne, bet pustrečio karto mažesnis negu Jupiteryje. Stiprokas gravitacijos laukas leido žemei išlaikyti iš gelmių išsiskiriančias sunkesnes dujas - turėti atmosferą. Žemės kaimynas Marsas, kurio masė tik 0,11 Žemės masės, o gravitacija tik 0,38 Žemės gravitacijos, yra šiuo atžvilgiu blogesnėse sąlygose. Iš Žemės sprūsta tik vandenilis, o iš Marso - ir sunkesnės dujos.

Nuo seno susidariusia nuomone, kad žemės branduolys yra geležinis, o mantija - iš metalų rūdų, pastaruoju metu pradedama abejoti. Šitoks žemės modelis buvo sukurtas, atsižvelgiant į atskriejančius iš visatos geležinius, akmeninius ir anglingų chondritų meteoritus. Tačiau šie meteoritai, atklystantys į Žemę iš asteroidų žiedų, yra kilę iš tolimų Saulės sistemos erdvių, kuriose planetų formavimosi metu galėjo būti visai kitokios sąlygos, nulėmusios ir kitokių medžiagų santalkas. Geologijos instituto darbuotojas V. Larinas iškėlė pirmykštės hidridinės Žemės hipotezę. Pasak jo, mūsų planetos gelmėse yra daug daugiau, negu iki šiol buvo manoma, vandenilio, o mažiau deguonies. V. Larinas siūlo vėl grįžti prie seniausios nebuliarinės hipotezės ir planetas kildinti iš ūko, kuriam traukiantis ir greitėjant sukimuisi, atsiskyręs ekvatorinis protoplanetinės medžiagos diskas, ilgainiui išsidiferencijavęs į planetas. Pagal tokį neonebuliarinį požiūrį Saulė ir planetos susidariusios tuo pačiu metu iš sukančiosi ir vis tankėjančio spiralinio ūko. Taigi planetoms teko ne Saulės vidaus, o ūko periferijos medžiaga, kurioje, aišku, turėjo būti daug vandenilio - Visatoje labiausiai paplitusio elemento.

Daugelį amžių astronomijos atradimai skatino žmogaus vaizduotę. Ypač sunku buvo atsisakyti plokščios Žemės įvaizdžio ir patikėti, kad ji – rutulys, kurį galima apiplaukti. Iš tiesų, tiesioginių Žemės rutuliškumo įrodymų galima gauti tik mūsų laikais, stebint Žemę vizualiai arba fotografuojant iš aukštai skrendančių lėktuvų ir dirbtinių palydovų. Mintis, kad Žemė nėra Visatos centras, ypač jaudino žmonių protus XVI-XVIII a. Jau Aristotelis IV amžiuje prieš mūsų erą ir K. Ptolemėjas II amžiuje tvirtino, kad Žemė yra dangaus kūnų sistemos centras. Pagal K. Ptolemėjo pasaulio modelį kiekviena planeta judėjo mažu apskritimu (epiciklu), o jo centras didesne orbita (deferentu) skriejo aplink Žemę. 14 amžių astronomai pripažino tik šią teoriją.

Žmogus - Žemės planetos kūdikis. Jo atsiradimas ir raida priklausė nuo mūsų Žemės įvykių, o šie - nuo Visatos veiksnių. Mums atrodo, kad sistemoje Visata-Žemė-Žmogus svarbiausia vieta priklauso mums. Tačiau žinios apie Žemę rodo, kad planeta su visomis savo geosferomis yra labai sudėtingai organizuota, bet vientisa sistema. Ją palaiko energijos ir medžiagų dinaminė pusiausvyra. Ji nėra labai griežta, būna svyravimų ir nukrypimų. Žemės kitimai geologinėje praeityje vyko dėsningai, ritmiškai ir cikliškai. Vieni jų vyko ramiai, kiti šuoliškai ir katastrofiškai. Šių kitimų priežastys buvo įvairios. Tačiau nėra abejonės, kad jos buvo susijusios su Visatos, Saulės sistemos ir Žemės raida. Jos tiesiogiai veikė ir veikia žmogų, jo evoliuciją ir pažangą. Tie kitimai laiko atžvilgiu formavo reiškinių ritmus ir ciklus, o erdvėje - tam tikrą geografinę įvairovę.

Viršutinė mantija susideda iš trijų sluoksnių: plono kieto viršutinio sluoksnio (nuo Mochorovičiaus paviršiaus iki maždaug 60-100 km gylio), klampios lyg tešla astenosferos (maždaug iki 200 km gylio) ir storo apatinio sluoksnio (tarp 20 ir 700 km). Viršutinis sluoksnis su virš jo slūgsančia Žemės pluta sudaro kietąjį Žemės apvalkalą – litosferą, kurį susideda iš keleto plokščių (megablokų). Šios plokštės horizontaliai dreifuoja astenosferos paviršiumi. Dėl labai didelio slėgio ir karščio astenosferos medžiaga beveik išsilydžiusi, taki. Viršutinę mantiją nuo apatinės skiria kita riba, kurioje medžiagos tankis toliau didėja (nuo 3,3 g/cm3 iki 4,3 g/cm3). Manoma, kad apatinė mantija susidariusi daugiausia iš peridotito; yra joje ir didesnio tankio mineralų, susidarančių dėl milžiniško slėgio, kurį sukelia aukščiau esančių uolienų masė.

Žemės plutos ir viršutinės mantijos cheminė sudėtis nustatyta iš tiesioginių uolienų tyrimų, daromų Žemės paviršiuje arba palyginti nelabai giliai Žemės plutoje. Deja, labai nedaug težinoma, kas yra po viršutine mantija. Spėjama, kad Žemės gelmių sudėtis panašių į geležinių ir akmeninių meteoritų sudėtį. Žemę sudaro trys pagrindiniai sluoksniai – Žemės pluta, mantija ir branduolys. Žemės pluta skirstoma į kontinentinę ir okeaninę. Viršuje esanti kontinentinė pluta susideda daugiausia iš granito, joje daug silicio ir aliuminio (dėl to vadinama sialiu). Okeaninė pluta daugiausia bazaltinė, joje daug silicio ir magnio (dėl to vadinama sima). Sima nusidriekia ir po kontinentiniu sialiu. Sialiniai žemynai būdami lengvesni už simą, dreifuoja joje lyg ledkalniai vandenyne. Mantiją sudaro uolienos, kuriose daug magnio ir geležies silikatų. Žemės branduolys yra labai tankus, tikriausiai susideda daugiausia iš išsilydžiusių geležies ir nikelio oksidų.