Экосфера и магнитное поле Земли

Земля-самая крупная из внутренних планет и самая массивная. Разница в размерах и массах Земли и Венеры невелика (отношение масс-1:0,82), но Марс уже намного меньше, а Меркурий скорее сравним с Луной, чем с Землей.

При сравнении Земли с соседними планетами отмечаются как общие характерные особенности, так и различия. Разумеется, от других планет Землю отличает наличие богатой кислородом атмосферы и температура, делающая возможным существование жизни в том виде, в каком мы понимаем это слово. Если бы Земля находилась чуть ближе к Солнцу или чуть дальше от него, жизнь на ней не смогла бы развиваться.

Экосфера. Экосфера, или область, в которой солнечное излучение создает условия, подходящие для жизни земного типа, простирается почти от орбиты Венеры до орбиты Марса. До 1960 г. было принято считать, что такая жизнь может существовать во всей этой области. Подобная возможность была весьма маловероятной для Марса с его существенно меньшей, чем у Земли, массой и, следовательно, разреженной атмосферой. Венера казалась близнецом Земли. Примерно равная Земле по плотности, размеру и массе, Венера к тому же из-за высокой отражательной способности ее облаков поглощает почти такое же количество солнечной энергии, как Земля. Только в 1967 г., когда выяснилось, что температура поверхности Венеры выше 485°С, было признано, что жизнь земного типа могла развиваться только в ограниченной зоне Солнечной системы.

Необходимым для жизни, условием является наличие атмосферы, которая не только позволила бы живым существам дышать, но и защитила бы планету от смертоносной коротковолновой радиации, приходящей из космоса. Земле такая радиация не угрожает, поскольку она поглощается в верхней атмосфере, но Луна, как и Меркурий, не защищена от нее. Будь Земля массивнее, она, вероятно, смогла бы удержать по крайней мере некоторую часть первоначального водорода (как Юпитер и Сатурн), и тогда ее атмосфера, возможно, была бы непригодна для жизни. Меньшая масса, вероятно, привела бы к тому, что улетучился бы не только водород, но и все другие газы, так что земная жизнь порождена лишь счастливым стечением обстоятельств.

Далее встает вопрос о температуре, которая зависит не только от расстояния планеты от Солнца или от состава ее атмосферы; необходимо принимать во внимание и период вращения планеты вокруг оси. Время одного оборота Земли составляет примерно 24 ч. Период вращения Марса только на 37 мин больше, но у Меркурия и Венеры они совсем иные: 58,7 и 243 суток соответственно; это приводит к необычным «календарям». Если бы Земля имела меньшую скорость вращения вокруг оси, то климатические условия на ней были бы непохожи на настоящие и неблагоприятны для жизни.

Посмотрев на Землю из космического пространства, мы увидим ее в фазах, как видим Луну. Пять фотографий (А) были сделаны со спутника на протяжении 12 ч. На рис. Б показаны фазы Земли, какими они видны с Луны. Чтобы понять этот рисунок, нужно представить, что Земля неподвижна, а Луна движется вокруг нее с периодом 27,3 суток. Когда Луна полная, если смотреть с Земли (1), лунный наблюдатель увидит «новую Землю», во время новолуния (3) он увидит Землю полной. Ниже основной схемы (14) показаны фазы Луны (слева) и Земли.

«Аполлон-10» передал на Землю эти снимки в мае 1969 г. Это был второй по счету корабль с людьми на борту, облетевший Луну. На снимках показана Земля, появляющаяся по мере того, как космический корабль выходит из-за обратной стороны Луны, с которой Земля никогда не видна. На первой фотографии особенно хорошо заметна резкость лунного горизонта. На Луне нет атмосферы, которая могла бы вызвать хотя бы малейшее размытие или искажение. Обратите внимание на изменение фазы Земли

Относительные размеры Юпитера (А), Земли (Б) и Меркурия (В). Юпитер-самая большая планета, Меркурий-самая маленькая; Земля- промежуточная по размерам, но скорее сравнима с Меркурием. В действительности Земля-самая большая из так называемых планет земной группы (в нее входят Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон), но очень мала по сравнению с наименьшим из гигантов (Ураном).

Магнитное поле Земли. Магнитное поле связано с плотным, богатым железом ядром Земли, и здесь тоже можно провести сопоставление с другими планетами. С Венерой опять возникают «недоразумения»; имея похожие размеры и массу, она должна была бы иметь такое же ядро и значительное магнитное поле. Однако космические аппараты пока не смогли обнаружить никакого магнетизма. Теперь ясно, что если у Венеры и есть магнитное поле, то очень слабое. Это, вероятно, относится и к Марсу, но Меркурий имеет заметное поле и даже магнитосферу. По-видимому, существенно, что Меркурий и Земля-самые плотные из всех планет, их плотность около 5,5.

Земная ось наклонена на 23,5° относительно перпендикуляра к плоскости орбиты Земли. Это является причиной смен времен года. Изменение расстояния Земли от Солнца оказывает лишь ничтожно малое влияние.

Планета воды. Земля опять же уникальна тем, что большая часть ее поверхности покрыта водой; хотя она самая большая из четырех внутренних планет, поверхность ее суши много меньше, чем у Венеры, и равна по площади поверхности Марса. На Марсе из-за низкого атмосферного давления не может быть океанов и даже озер, и, конечно, их нет на Луне или Меркурии, где отсутствует атмосфера. На Венере температура поверхности слишком высока, чтобы там могла существовать жидкая вода, так что старую заманчивую картину Венеры «каменноугольного периода» с обильной растительностью, разросшейся в болотистой и влажной среде, приходится признать несостоятельной.

Поскольку Земля настолько исключительна, высказывались предположения, что она образовалась иначе, чем другие планеты, но это не так. Возраст Земли- по измерениям радиоактивным методом-составляет примерно 4,6 млрд, лет, и, как показало исследование лунных пород, возраст Луны такой же. Нет причин сомневаться, что Земля и все другие члены Солнечной системы сформировались одинаковым путем и примерно в одно и то же время из первичной солнечной туманности. Часто говорят, что Марс более продвинулся в своей эволюции, чем Земля. Возможно, это и так, но абсолютный возраст обоих этих миров примерно одинаков, хотя Марс «старел» быстрее.

Положение Земли в середине экосферы и особенно ее размер и масса явились причиной образования у нее атмосферы особого типа, единственной в своем роде. В Солнечной системе нет другой планеты, на которой человек мог бы выжить иначе, чем в искусственных условиях.