ZEMLJA

 

Nasa planeta je treca od Sunca i najveca od stenovitih planeta. Zemlja je jedinstvena i po drugim osobenostima. Ona je jedina planeta bez ociglednih kratera, jedina sa tecnom vodom, jedina sa obiljem kiseonika u atmosferi – i jedina planeta na kojoj se razvio zivot.

Zemlja kruzi oko Sunca na  srednjem rastojanju od 149,6 miliona kilometara. Krece se po elipticnoj putanji, veoma malog ekscentriciteta (e=0,017). Oko Sunca obidje za 365,2564 dana i pri ovom kretanju njena prosecna brzina iznosi oko 30 km /s.

Zemlja ima specifican oblik, sferno telo, spljosteno na polovima (geoid). Spljostenost je posledica njene rotacije ciji period iznosi 23h56m4s. Osa rotacije je nagnuta ka ravni njene putanje za ugao od oko 23,5. Srednji precnik Zemlje je 6370 km (ekvatorski precnik iznosi 6378, a polarni 6357 km).  Po masi Zemlja je peta planeta u Suncevom sistemu, masa joj iznosi 5,975h1024kg. Prosecna gustina planete je 5,52 g/cm3

Za razliku od Merkura i Venere, Zemlja ima jedan prirodni satelit – Mesec. Srednje rastojanje Mesec – Zemlja iznosi oko 384400 kilometara. Masa Zemlje je 81,3 puta veca nego masa njenog pratioca; stoga se centar mase sistema Zemlja – Mesec nalazi unutar Zemlje, i to blize povrsini nego centru Zemlje. Posmatrana sa Meseca, Zemlja je plavkasta i ta boja potice od vodene povrsine (hidrosfera), koja prekriva oko 71% ili skoro 2/3 Zemljine povrsine. Zemlju cine osnovno telo, vodena povrsina – hidrosfera i gasoviti omotac - atmosfera. 

Predstavu o unutrasnjosti Zemlje dobili smo zahvaljujuci seizmickim istrazivanjima.  Zemljotresi proizvode talase koji nose informaciju o unutrasnjosti planete i na osnovu tih informacija zakljuceno je da je Zemlja nehomogena, tj. da se sastoji od slojeva. Osnovno telo Zemlje se sastoji od kore, mantije (omotaca) i jezgra.  Jezgro ima mnogo vecu gustinu od prosecne gustine Zemlje, sastoji se uglavnom od gvozdja i nikla (oko 80 - 90%). Gustina unutrasnjeg jezgra iznosi 15 do 18 gr/cm3.  Jezgro se deli na tvrdo - unutrasnje jezgro i nesto meksi omotac – spoljasnje jezgro. Temperatura jezgra iznosi oko 6900 K. Danas se smatra da je u jezgru skoncentrisano oko 10 - 20%  ukupne mase Zemlje. 

Mantija ili omotac Zemlje se mo podeliti na tri dela; donja mantija, prelazna zona i gornja mantija. Ovaj deo Zemljine unutrasnjosti je slozeniji, ne samo po obilju prisutnih hemijskih elemenata, nego i po tome sto minerali obrazovani od tih elemenata,  pri izmeni temperature i gustine menjaju svoju kristalnu strukturu. Posebno je interesantan sloj gornje mantije, cija je temperatura bliska temperaturi topljenja materijala, tako da tu dolazi do obrazovanja tecnih frakcija koje dovode do magmatskih izliva na povrsini Zemlje.  Elasticnost mantije dovodi do kretanja vanjskog Zemljinog omotaca – litosfere (sloj debljine do oko 100 km, a sacinjavaju ga kora i pokrov mantije). Ovo kretanje dovodi do stvaranja nabora na povrsini Zemlje (planinskih lanaca). 

Zemljina kora je razlicite debljine, od 5 – 10 km ispad okeana, do 25 - 90 km na kopnu. Uzima se da je prosecna debljina kore oko 35 km. Gornji slojevi Zemljine unutrasnjosti su nesto bolje ispitani. Pored litosfere i kore, postoje astenosfera i tektonosfera. Astenosfera je oblast ispod litosfere dubine oko 100 km Tektonosfera obuhvata koru i gornje delove mantije. Okeanska tektonosfera je identicna litosferi, dok kontinentalna moze imati dubinu i do 400 km Tektonosfera se krece parcijalno, sastavljena je iz delova koji se krecu razlicito (kao ploce).

 

Mi zivimo na dnu vazdusnog okeana – atmosfere. Malo ko bi se dao ubediti da na sebi nosi oko 40 kg tereta – neznatnog dela ovog omotaca. Masa atmosfere je mnogo veca i iznosi oko 5,16h1018 kg. Ovaj pritisak opada kako idemo ka gornjim slojevima atmosfere, tako da je oko 50% mase atmosfere smesteno u omotac cija je debljina oko pet kilometara (visina nad povrsinom), u sloju visine do 10 km smesteno je oko 75% mase, a oko 90% mase se nalazi u vazdusnom omotacu od 16 kilometara. Atmosfera nema tacno odvojenu granicu, a ukupna debljina vazdusnog sloja se procenjuje na oko 10000 km. Zemljina atmosfera je nesto interesantnija za astronome zbog toga sta predstavlja filter u kojem ostaje veliki broj informacija koje stizu sa udaljenih objekata.

Do Zemljine povrsine stize samo mali deo elektromagnetnog zracenja. Pored toga tu su i drugi efekti koji uticu na posmatranja (refrakcija, apsorpcija, turbulencija itd.). Atmosfera je sastavljena od oko 77% azota, 21% kiseonika i 1% vodene pare, svega 1% otpada na sve ostale elemente, od cega ugljen dioksid (kojeg najvise ima u atmosferi Venere i Marsa)  cini svega oko 0,03%. Zemljina atmosfera je slojevita, najcesce se pominju podele po sastavu hemijskih elemenata u odredjenim slojevima i po karakteristicnim promenama temperature sa visinom. 

Po zakonima fizike moze se ocekivati da ce tezi elementi biti u nizim slojevima, a laksi da se nalaze na vecim visinama. Medjutim zbog turbulentnih kretanja to nije slucaj,  negde do oko 120 km visine, i ovaj deo se naziva hoiosfera. Na vecim visinama dolazi do raslojavanja hemijskih elemenata ovi delovi se nazivaju heterosfera. U heterosferi na visinima do 250 km najzastupljeniji je azot, zatim do 700 km kiseonik i do visina 1500 km najzastupljeniji su helijum i vodonik. Spoljasnji omotac Zemljine atmosfere cini vodonik i ovaj deo se naziva vodonicna geokorona. 

Po temperaturskoj zavisnosti od visine, Zemljina atmosfera se deli na troposferu,  stratosfejru, mezosferu i termosferu.

U troposferi, polazeci od povrsinskih delova Zemlje ka gornjim delovima ovog sloja,  temperatura opada. Razlog padu temperature je to sto suncevi zraci zagrejavaju tlo, ta toplota se prenosi na blize (donje) delove troposfere. U zavisnosti od mesta na Zemlji i od vremena troposfera se prostire do visine od 9 do 17 km. Gornja granica troposfere naziva se tropopauza. U troposferi se stvaraju oblaci i dolazi do padavina. Troposfera je razlicita od mesta do mesta na Zemljinoj povrsini; takodje se menja i sa promenom geografske sirine i godisnjeg doba. 

Stratosfera se prostire do oko 55 km visine iznad povrsine Zemlje. U ovom delu atmosfere se nalazi sloj ozona, koji apsorbuje ultraljubicasto zracenje. U nihim slojevima stratosfere temperatura je konstantna, na visini vecoj od 25 km temperatura lagano raste,  tako da na visini od oko 50 km dostize vrednost od 0 – 10S. Inace temperatura se u ovom sloju menja u zavisnosti od godisnjeg doba. 

Mezosfera, sloj iznad stratosfere, prostire se do visine od oko 85 km. U ovom sloju dolazi do pada temperature sa visinom. Interesantno je da za razliku od troposfere i stratosfere,  gde je temperatura veca leti nego zimi, ovde je obrnuto, temperatura ovog sloja je veca zimi nego leti. 

Gornje delove mezosfere od sledeceg sloja termosfere odvaja mezopauza. U termosferi temperatura brzo raste, od – 90 na visini od oko 90 km, do 1500S na visini od oko 400 km. Na vecim visinama temperatura se ne menja sa visinom. Temperatura i gustina ovog dela atmosfere se menjaju u velikom opsegu u zavisnosti od dela dana i godisneg doba, sateliti su ustanovili da je gustina veca od 1,5 do 2 puta danju nego nocu na visini od 200 km Na vecim visinama ova razlika je drasticnija; tako da na visini od 600 km gustina danju je cak 6 - 8 puta veca nego nocu.

Magnetno polje Zemlje se moze predstaviti magnetnim dipolom, a osa magnetnog polja zaklapa ugao od 11,5 u odnosu na osu rotacije. Na ekvatoru srednja jacina polja iznosi oko 0,31 Gs, a na severnom i juznom polu je oko dva puta veca. Najvise uticaja na magnetno polje Zemlje imaju cestice iz Suncevog zracenja. Suncevo zracenje perturbuje geomagnetno polje, tako da ono ima izduzen oblik, tj. magnetni rep je okrenut na suprstnu stranu od Sunca. Granica koja razdvaja magnetno polje Zemlje od perturbovanog kosmickog magnetnog polja naziva se magnetopauza. Magnetopauza okruzuje magnetosferu - magnetno polje Zemlje. Dimenzije magnetosfere mogu biti razlicite, a zavise od aktivnosti Sunca.  U pravcu ka Suncu magnetosfera se prostire na oko 10 Zemljinih precnika, a na suprotnu stranu od 900 do 1000 Zemljinih precnika.

Polarnost magnetnog polja Zemlje je takva da je juzni magnetni pol smesten blizu severnog pola, a severni magnetni pol blizu juznog Zemljinog pola. Interesantno je da se ova polarnost menja. Istrazivanja namagnetisanja materije pokazala su da se ova polarnost za vreme od 4,5 milijardi godina (od kako je Zemlja rodjena) promenila vise puta. 

I na kraju da Zemlja nije apsolutno hladno telo, ona emituje energiju. Ukupna toplota koju Zemlja preda atmosferi iznosi oko 3 h 1020erg/s, sto je ravno toploti koju proizvedu oko 5000 vecih termonuklearnih centrala. No, to je svega desetohiljaditi deo toplote koja na nasu planetu stize sa Sunca  i koja omogucuje zivot na njoj. To je ujedno cini i najzivopisnijom planetom u Suncevom sistemu.