Világképem

Rieth József: Világképem - Anyagvilág

Anyagvilág - Föld

(<<< (Tartalomjegyzék) <<< Világképem <<<) Anyag-időszak <<< Föld

A Föld a Naprendszernek a Naptól számított harmadik bolygója. A Föld a Naprendszer bolygóinak nagyság szerinti sorrendjében az ötödik. A Föld a legnagyobb átmérőjű, tömegű és sűrűségű Föld-típusú bolygó.

Több millió faj, köztük az ember élőhelye is. A Föld a világegyetem egyetlen olyan bolygója, amelyről tudjuk, hogy életet hordoz. Jelenlegi ismereteink szerint 4,44–4,54 milliárd éve alakult ki, és a felszínén mintegy egy milliárd év múlva az élet is megjelent. Azóta a bioszféra jelentősen megváltoztatta az atmoszférát, és más, biotikus összetevőit. Ezzel lehetőség nyílt az aerob organizmusok osztódásos szaporodására, és létrejött az ózonréteg ami (a földi mágneses mezővel közösen) megszűri az ártalmas ultraibolya sugárzást. A Naprendszer külső körülményei a várakozások szerint még mintegy 1,5 milliárd évig támogatják az élet jelenlétét, de ezután a mind fényesebbé váló Nap el fogja tüntetni a bioszférát.

A földkéreg több különálló részre, tektonikai lemezekre töredezett, és ezek az elmúlt évmilliók során, és jelenleg is folyamatosan mozognak egymáshoz képest. A felszín nagyjából 71 százalékát sós vizű óceánok, a fennmaradó területet kontinensek és szigetek foglalják el. Nem tudunk más olyan bolygóról, aminek felszínén folyékony víz található, márpedig az a földi élet elengedhetetlen feltétele. A Marson valaha volt víz, de ma már csak legfeljebb nyomokban, jéggé fagyva fordulhat elő. A Föld belseje aktív maradt. Részei a Goldschmidt-modell szerint:

a viszonylag szilárd földköpeny,

a folyékony, a mágneses térért felelős külső mag és

a szilárd, vas- (nikkel-)szulfidosnak tekintett belső mag.

A Föld pályája a Nap körül (a méretek nem arányosak)

A Föld több objektummal is kapcsolatban áll a világűrben. Ezek közé tartozik a Nap és a Hold. Jelenleg, amíg a Föld megkerüli a Napot, addig nagyjából 365,26-szor megfordul saját tengelye körül. Ez az időszak egy sziderikus év, ami nagyjából 365,25 sziderikus napig tart. A Föld tengelyének ferdesége a keringési síkra bocsátott merőlegeshez képest 23,4°. Ennek következményei az évszakok. A Föld egyetlen ismert holdja, a 4,53 milliárd éve létrejött Hold vonzása alakította ki az árapályt, ami egyensúlyban tartja a tengelyferdeséget és valamelyest lassítja a bolygó forgását. Az óceánok kialakulásában egyes elméletek szerint a bolygó történetének korai szakaszában nagy szerepet játszott egy üstököseső. Később a felszínt kisrészt kisbolygók becsapódásai alakították még, azonban ezek szerepe elhanyagolható a tektonika és a lepusztulás mellett.

A bolygó egész felszínét belakó emberiség az ásványkincseket és az élőlényeket is hasznosítja. A nagyjából 200 szuverén állam kapcsolatainak fő formái a diplomácia, az utazás, a kereskedelem és a hadi tevékenységek. Az emberek sokféleképpen képzelték el a Föld jellegét és kialakulását az isteni megszemélyesítéstől a lapos Föld elméletén át napjaink integrált, tudományos világképéig. Ember először 1961-ben hagyta el bolygónkat, amikor Jurij Gagarin fölrepült a világűrbe.

Pályaadatok

Aphélium távolsága: 152 097 701 km (1,016 710 333 5 CsE)

Perihélium távolsága: 147 098 074 km (0,983 289 891 2 CsE)

Fél nagytengely: 149 597 887,5 km (1,000 000 112 4 CsE)

Fél kistengely: 149 576 999,826 km (0,999 860 486 9 CsE)

Pálya kerülete: 924 375 700 km (6,179 069 900 7 CsE)

Pálya excentricitása: 0,016 710 219

Min. pályamenti sebesség: 29,291 km/s (105 448 km/h)

Átl. pályamenti sebesség: 29,783 km/s (107 218 km/h)

Max. pályamenti sebesség: 30,287 km/s (109 033 km/h)

Inklináció: 1°34'43,3"

Felszálló csomó hossza: 348,739 36°

Perihélium szöge: 114,207 83°

Holdak: 1 (a Hold)

Fizikai tulajdonságok

Ellipticitás: 0,003 352 9

Átlagos sugár: 6372,797 km

Egyenlítői sugár: 6378,137 km

Poláris sugár: 6356,752 km

Aspektus arány: 0,996 647 1

Lapultság: 0,0033528

Egyenlítői kerület: 40 075,02 km

Délkör kerülete: 40 007,86 km

Átlagos kerület: 40 041,47 km

Felszín területe: 510 072 000 km²

Szárazföld területe: 148 939 100 km² (29,2%)

Víz területe: 361 126 400 km² (70,8%)

Térfogat: 1,083 207 3·10¹² km³

Tömeg: 5,9736·10²⁴ kg

Átlagos sűrűség: 5515,3 kg/m³

Felszíni gravitáció: 9,780 1 m/s² (0,997 32 g)

Szökési sebesség: 11,186 km/s (39 600 km/h)

Sziderikus forgásidő: 0,997 258 nap (23 h 56 m 4,1 s)

Forgási sebesség: 465,11 m/s

Tengelyferdeség: 23,439 281°

Az északi pólus rektaszcenziója: 0° (0 h 0 min 0 s)

Deklináció: +90°

Albedó: 0,367

Felszíni hőm.: min átl. max

Kelvin 185 287 331

Celsius -88,3 14 57,7

Atmoszféra

Felszíni nyomás: 101,325 kPa (tengerszintnél)

Összetevők: 78,08% nitrogén

20,94% oxigén

0,93% argon

0,038% szén-dioxid

nyomokban vízpára (a klímával változik)

Több elmélet született a Föld keletkezésére vonatkozólag. A mai modern teóriák szerint: a Nap és bolygói por- és gázfelhőből alakultak ki. Kezdetben, kb. 4,6 milliárd éve a Föld izzó, olvadt állapotban volt, a gravitáció hatására ekkor alakult ki a gömbhöz hasonló formája. Kialakult a földbelső jelenlegi tudásunk szerinti szerkezete: földkéreg, földköpeny, és földmag. Később kialakult egy újabb, gázokból álló gömbhéj, a légkör is, valamint a felszínen egy – bolygóméreteket tekintve vékony – részleges vízborítás is kialakult. A Föld belső felépítéséről közvetlen bizonyítékokkal nem rendelkezünk. A belső szerkezet megfigyelésére a földrengések megfigyelését használják a szakemberek.

A Föld alakját az általános tömegvonzás, továbbá a Föld tengely körüli forgása határozza meg. Az elméleti földalak a geoid.

Belső szerkezete

A Föld metszeti ábrája

A Föld belső része öves felépítésű. Az övek összetételét illetően azonban még elméletekre kell hagyatkozni. Földkéreg, földköpeny és mag alkotja belső szerkezetét.

A Föld belső héjszerkezete.

Mélység km Réteg-összetevők Sűrűség g/cm³

0–60 Litoszféra —

0–35 .......... Kéreg 2,2–2,9

35–60 .......... Felső köpeny 3,4–4,4

35–2890 Köpeny 3,4–5,6

100–700 .......... Asztenoszféra —

2890–5100 Külső mag 9,9–12,2

5100–6378 Belső mag 12,8–13,1

Tektonikus lemezek

A Föld fő tektonikus lemezei

A lemez neve Terület 10⁶ km²

Afrikai lemez 78,0

Antarktiszi lemez 60,9

Ausztráliai lemez 47,2

Eurázsiai lemez 67,8

Észak-Amerikai lemez 75,9

Dél-Amerikai lemez 43,6

Csendes-óceáni lemez 103,3

A földkérget is tartalmazó litoszféra a mérések szerint nem egy szilárd, homogén struktúra, hanem több, kisebb-nagyobb lemezre tagozódott, mozgó rendszer. A tektonikus lemezek egymáshoz képest is, és a Föld viszonyítási rendszereihez (tengely, egyenlítő) is mozognak. A mozgás hajtóerejét, a földköpeny anyagáramai adják. Maguk a lemezek kötődnek a köpeny konvekciós zónáihoz, a hőmérséklet-különbségek miatti áramlások, és a kéreglemezek felosztása igazodnak egymáshoz. A Föld fejlődéstörténete során a kontinensek elvándoroltak kialakulásuk helyéről, az óceáni kéreg pedig folyamatosan megújul és fenntartja a szén-dioxid körforgását. A lemezek mozgása során háromféle tektonikus határvonal jöhet létre:

konvergens vagy destruktív szegély (vagy aktív szegély), amikor a két lemez egymás felé sodródik, és amellyel szubdukciós zóna (mikor az ütközéskor létrejövő alakváltozás hatására mindkét lemez alábukik), vagy kontinensütközés jön létre(amikor is az egyik lemez pereme felgyűrődik). A mélytengeri árkokat általában szubdukciós zónákkal azonosítják, míg a magashegységek (pl. Himalája) az ütközések termékei; divergens vagy konstruktív szegély, amelynél a két lemez egymástól távolodik. Ilyenkor vulkanikus kúpok sora, hegységek jönnek létre a lemezeket szétfeszítő, feltörő lávából, ilyen például a Közép-atlanti hátság és az afrikai Nagy-hasadékvölgy; súrlódó vagy konzervatív szegély, amelyeknél a lemezszegélyek egymással párhuzamosan, de ellentétes irányban mozognak. Az egymásba ékelődő szegély-egyenetlenségek hatására folyamatosan feszültségek halmozódnak, szakaszos, hirtelen gyors mozgásokat okozva. Ilyen a kaliforniai Szent András törésvonal. A kőzetlemezek határvonalát gyakori földrengés, és vulkanikus tevékenység jellemzi, valamint a fenti felszíni jelenségek figyelhetők meg.

A földfelszín [szerkesztés]A Föld felszíne rendkívül változatos domborzati formákat hordoz. A felszín közel 71 százalékát víz borítja, a további 29%-ot szárazföldnek nevezzük. A kéreg víz alatti teteje hasonlóan tagolt, mint a szárazföldek felszíne: hegyek, hegyláncok, árkok, síkságok váltogatják egymást mindkettőnél. Bolygónk felszíne a vulkáni tevékenység, a lemeztektonika és az erózió miatt folyamatosan átalakul, igaz ebben a folyamatban több ezer, vagy akár több millió év alatt mutatkoznak meg a változások.

Óceánok

A Föld egyik legfontosabb jellemvonása a felszínén folyékony formában jelen levő nagy mennyiségű víz, ami miatt bolygónkat – elsősorban az űrkorszak idejében készült űrfelvételek alapján – „Kék Bolygóként” is szokás emlegetni. Ezen vizeket összefoglalóan hidroszférának nevezzük, amelyek összességében a földfelszín nagyobb részét – összesen 70,8 %-át – borítják. A felszíni vizek többféle formában vannak jelen, kisebb-nagyobb méretű folyóvizek (erek, patakok, folyók, folyamok) és különböző méretű állóvizek (tavak, tengerek, óceánok) formájában. Ezek a vizek két fő csoportra oszthatók: sós vizek és édesvizek. Ezek közül az előbbiek vannak túlsúlyban, a hidroszféra 97,5%-a sósvíz, míg a maradék 2,5% édesvíz, amelynek viszont 68,7%-a[24] jég formájában található meg a sarki jégsapkákban.

Az egész hidroszféra legmeghatározóbb felszíni formái az óceánok. A három, meghatározó méretű világóceán:

Csendes-óceán Atlanti-óceán Indiai-óceán Egyes földrajzi osztályozások a Jeges-tengert is óceánnak tartják (Északi-óceán), valamint az Antarktiszt körülvevő vizeket, a 60. déli szélességtől délre fekvő, egybefüggő tengert (az Atlanti-, Csendes- és Indiai-óceán déli területeit, Déli-óceán néven) úgyszintén.

Az óceánok 1,37×109 km3, azaz 1,37 milliárd km3 térfogatot,[25], a Föld össztérfogatának – ~1083 milliárd km3 – mindössze 800-ad részét teszik ki. Ha az óceánok tömegét hasnlítjuk a bolygó össztömegéhez, még kisebb értéket, mindössze 4400-ad földtömegnyit – hozzávetőleg a bolygó tömegének 0,25‰-ét – kapunk (tekintve, hogy a bolygó anyagának átlagsűrűsége – 5,5 g/cm3 – sokkal magasabb, mint az egységnyi sűrűségű vízé). Ez a bolygóméretekben elenyésző mennyiségű anyag mégis 2,7 km mély vízréteget vonna a bolygó felszínére, ha az sima felületű gömb lenne. A földfelszín egyenetlensége miatt a világtengerek mélysége rendkívül széles határok között változik. Az óceánok legmélyebb pontja a Csendes-óceánon, a Mariana-árokban fekszik, 11 022 méteren, átlagos mélysége 3711 méter.[26]

A tengervíz átlagos sótartalma 35‰.[27] Az óceánok jelentős hatást gyakorolnak a Föld klímájára: hatalmas hőtárolóként és a tengeri áramlatok révén hő szállító közegként működnek. A tengervíz hőtároló és hőelosztó tulajdonságainak vannak állandó és véletlenszerű hatásai. Előbbire példa a Golf-áramlat, amely a trópusok melegét szállítja az Atlanti-óceánon a magasabb északi szélességekre, így pl. Európa nyugati részére, utóbbira pedig az El Niño és La Niña jelenség, amely időszakosan alakul ki és időszakosan okoz szélsőséges időjárási jelenségeket.

Az óceánok az élet bölcsői és hatalmas tárházai. Biológiai kutatások szerint a földi élet a tengervizekben alakult ki és csak később hódította meg a szárazföldet. A ma létező fajokból több százezer a tengerek lakója.

Kontinensek

A földfelszín 29,2 %-a szárazföld, amely kontinensekből és szigetekből tevődik össze. A kéreg kontinentális része vastagabb az óceánfenéki kéregnél és rendkívül tagolt. A felszín legmagasabb pontja a Mount Everest, 8848 méteres magasságával, míg a legalacsonyabb pont - 418 méteren fekszik a Jordánia és Izrael között fekvő Holt-tenger-nél. A szárazföldek átlagos szintje 840 m a tengerszint[28] felett. A földfelszín többféle anyagból épül fel, főként kőzetekből és a talajból. A kőzetek elsősorban vulkanikus eredetűek (gránit és andezit), olyan kisebb sűrűségű anyagból épülnek fel, amelyet korábbi korok vulkánjai hoztak felszínre kéreg alól, ezzel folyamatosan megújítva a földfelszínt. Kisebb mennyiségben nagyobb sűrűségű kőzet, bazalt is található a felszínt felépítő kőzetek között. Egy másik fő kőzettípus az üledékes kőzet, valamilyen egykori tengerfenéken rétegesen lerakódott és kővé tömörödött anyag, amely a földfelszín 75%-át beborítja, ám mennyiségét tekintve mindössze 5%-ot tesz ki a kéreg felső 10 kilométer vastag rétegében.[29] A harmadik meghatározó kőzettípus a metamorf kőzetek családja. Ezen kőzettípus korábban már létezett más kőzetekből jön létre valamilyen magas hőfokon és/vagy magas nyomáson végbemenő geológiai folyamat során. A földfelszín többi részén finom szemcsézetűbb anyag található. A talaj az alapkőzet fizikai, majd kémiai málásával jött létre, majd egy biológiai folyamat során szerves anyagokkal telítődve nyerte el jelenlegi formáját. Az emberi élet szempontjából a talaj a legjelentősebb a felszínt felépítő anyagokból, hisz ez alkalmas egyedül mezőgazdasági művelére, élelmiszertermelésre.

A földrajztudomány a földfelszínt nagyobb egységekre bontja, ezek a kontinensek:

Európa Ázsia Afrika Amerika Ausztrália és Óceánia Antarktisz Az egyes földrészeken azonban ettől eltérő beosztásokat is tanítanak a földrajzórákon. Létezik 4–5–6–7 kontinenses felosztás is. Ezekben Európát és Ázsiát külön, vagy Eurázsiaként összevontan, sőt Afrikával Afro-Eurázsiaként is összevonva, valamint Amerikát Észak- és Dél Amerikaként külön és összevontan tekintik egy-egy kontinensnek Antarktisz és Ausztrália mellett.

4 kontinenses felosztás: Amerika – Afro-Eurázsia – Ausztrália (és Óceánia) – Antarktisz

5 kontinenses felosztás: Amerika – Afrika – Eurázsia – Ausztrália (és Óceánia) – Antarktisz

6 kontinenses felosztás: Amerika – Afrika – Európa – Ázsia – Ausztrália (és Óceánia) – Antarktisz

6 kontinenses felosztás (másik változat): Észak-Amerika – Dél-Amerika – Afrika – Eurázsia – Ausztrália (és Óceánia) – Antarktisz

7 kontinenses felosztás: Észak-Amerika – Dél-Amerika – Afrika – Európa – Ázsia – Ausztrália (és Óceánia) – Antarktisz

A kontinensek geológiai időmértékkel mérve nem állandó képződmények. A tektonikai lemezeket érintő kutatások kiderítették, hogy a ma ismert kontinensek egykor egyetlen szuperkontinenst alkották, a Pangeát. Ez a szuperkontinens darabolódott fel, először Laurázsiát és Gondwanát létrehozva, majd a két nagy egység továbbdarabolódásával jöhettek létre a mai kontinensek. A jövőben ez a folyamat tovább folytatódik, így például Afrika és Európa (Eurázsia) eggyé válhat – eltüntetve a Földközi-tengert –, de Afrika keleti része leválhat a fekete kontinensről és a Nagy-hasadékvölgy helyén tenger fog hullámzani.

A légkör

A légkör az űrből nézve: egy fénylő kék fénysáv bolygónk körülA Föld légköre a bolygó felszínét körülölelő gázburok, amelyet a gravitáció tart a helyén. A gázburok össztömege 5,1480×1018 kg, ebből adódóan a tengerszinten mért légnyomás 101,3 kPa (= 1 atmoszféra (atm) = 760 torricelli (torr) = 736,6 higanymilliméter (Hgmm)), amely a tengerszint feletti magasság növekedésével – a légkör ritkultával – csökken. Emiatt a folyamatos ritkulás miatt a légkör és a világűr között nincs éles határ. Az űr határát, az ún. Kármán-vonal jelenti, egy 100 kilométer magas képzeletbeli vonal, azonban itt még olyan sűrű a légkör, hogy az ott közlekedő űreszközök maximum 1-2 napig képesek stabilan pályán maradni, utána a légellenállás annyira lelassítja őket, hogy visszazuhannak a földfelszínre.

A légkör nem mozdulatlan légtömeg, a napfény hője, valamint a Coriolis-erő hatására állandó cirkulációban van. A hétköznapi megfigyelés szintjén ez különböző szelek, szélrendszerek formájában jelenik meg.

A légkört alkotó gázokat gyűjtőnéven levegőnek nevezzük. A levegő 78,08% nitrogénből, 20,95% oxigénből, 0,93% argonból, 0,038% széndioxidból, továbbá vízpárából és nyomokban hidrogénből, héliumból és más nemesgázokból tevődik össze. A gázokon és a vízpárán kívül más anyagok is találhatóak a légkörben, amelyek egy része természetes, más része mesterséges, az ember tevékenységei által a levegőbe juttatott szennyezőanyag. A természetes légköri anyagok a por, a pollenek, vulkáni por és hamu és a meteoroidok. A mesterséges anyagok a gyárak és a közlekedés által a légkörbe bocsátott por, klór, fluor, higany, kén stb.

Az atmoszférát sávokra osztjuk a levegő fizikai tulajdonságai alapján:

Troposzféra: a földfelszíntől az egyenlítőnél 17, a sarkok felett azonban csak 7 kilométer magasságig húzódó légréteg, amelyet a földfelszín kisugárzott hője melegít fel és amelyben a magassággal csökken hőmérséklet. Ez a réteg teszi ki a teljes légkör tömegének 80%-át, itt folyik a légiközlekedés. A réteg felső határát az ún. tropopauza jelenti. Sztratoszféra: a tropopauza és a közelítőleg 50-55 kilométer magasságban húzódó sztratopauza közötti réteg. A tropopauza feletti légtérben a levegő teljesen száraz, sem vízpára, sem jégkristályok nincsenek már és a hőmérséklet a magasság növekedésével enyhén emelkedik. A légköri nyomás a felszíni nyomás ezredrészéig csökken ebben a rétegben. Mezoszféra: a stratopauza és 80-85 kilométer magasság közötti, a mezopauzáig terjedő réteg. A sztratorszféra feletti rétegben a magasság/hőmérséklet összefüggés ismét megfordul, itt a hőmérséklet újra csökken a magasság növekedésével. A réteg tetején mérhető a legalacsonyabb hőmérséklet a bolygón, a mezopauzában átlagosan -100 °C van. A Földdel találkozó kozmikus porszemcsék ebben a rétegben elégve okozzák a hullócsillag jelenséget.A troposzféra és a sztratoszféra és a mezoszféra együtt alkotja a homoszférát. Termoszféra: a mezoszféra feletti, a naptevékenység alakulásától függően 350-800 kilométer magassági terjedő légréteg, amelyben újra megfordul a hőmérséklet és a magasság közötti összefüggés: a magassággal a hőmérséklet növekszik egészen a termopauzáig, amelytől felfelé viszont már állandó marad. A hőmérséklet ebben a magasságban elérheti az 1500 °C-ot (bár a gázmolekulák itt már olyan ritkán helyezkednek el egymáshoz képest, hogy a hétköznapi értelemben vett hőmérséklet itt nem értelmezhető. Az űrhajózásban ez a leginkább használt zóna, itt húzódik az ún. alacsony Föld körüli pálya, itt kering a Nemzetközi Űrállomás, vagy az űrrepülőgépek, a műholdak nagy része. Exoszféra: a termoszféra feletti, főként hidrogénből és héliumból álló, a napszél által alakított legfelső légköri réteg. Az ebben a rétegben levő gáz már nem hasonlít a köznapi értelemben vett levegőre, vagy más gázra, a molekulák több kilométert is sodródhatnak, mire egy másikkal ütköznének. Ezek a részecskék erősen kivannak téve a napszél hatásának, illetve a mágneses tér erővonalainak terelő hatásainak. Ebben a rétegben már szinte kizárólag csak hidrogén és hélium található. Az exoszféra és a termoszféra együtt alkotja a heteroszférát. Az öt fő réteg mellett egyéb tulajdonságok alapján más rétegeket is megkülönböztetünk. Ilyen például az ózonréteg, amely a stratoszféra 15–35 km-es sávjában található, ahol az ózonkoncentráció sokkal magasabbb, mint a légkör többi részébe. A réteg modern kori ritkulása, az ún. ózonlyuk a felszínre jutó káros sugárzás növekedésével, az élőlényekre ható káros hatásokkal jár. Másik ilyen réteg az ionoszféra, egy 50 és 1000 kilométer között elhelyezkedő, a nap sugárzása által ionizált gázokból álló képződmény, amely a magnetoszféra belső határát is kijelöli egyben.

Mágneses mező

A Föld mégneses mezejének grafikus ábrázolásaA Föld mágneses mezeje egy mágneses dipólus, hasonló, mint egy rúdmágnes által generált mágneses mező. A rendszer két pólusa közelítőleg megegyezik a földrajzi északi és déli pólussal (érdekesség, hogy a mágneses mező déli pólusa az Északi mágneses pólussal és a mező északi pólusa a Déli mágneses pólussal egyezik meg), a két mágneses sarkot összekötő képzeletbeli tengely 11,3°-kal tér el bolygónk forgástengelyétől. A mágneses sarkok nem stabilak, átlagosan 15 kilométert vándorolnak arrébb a földfelszínhez viszonyítva minden évben (a két mágneses pólus egymástól független irányokba vándorol és nem pontosan a földgömb átellenes pontjain helyezkednek el). A mező instabilitásának másik jele a nagyjából 200 000[30] évente bekövetkező pólusváltás. Hawaii vulkánjainak megfigyeléséből származó, a kőzetekben megőrződött mágnesesség mérésein alapuló feltételezések szerint időről időre megváltozik a mágneses mező polaritása, a legutóbbi ilyen esemény 780 000 évvel ezelőtt következett be. A mágneses mező eredete feltételezhetően a bolygómagban létrejött dinamó-hatás, amelyben a mag olvadékának áramlása hatására létrejövő áramlatok elektromos áramot és mágneses mezőt indukálnak.

A földmagban indukálódott mágneses mező rendkívül kiterjedt, a felszíntől több tízezer kilométerre elnyúló mágneses buborékot, az ún. magnetoszférát hozza létre bolygónk körül. A megnetoszféra alakja nem gömbszimmetrikus, hanem üstökösre hasonlít, mivel a napszél nyomása eltorzítja (a Föld nappali oldalán összenyomja, a felszínhez közelebbre tolja a magnetoszféra határát, míg az éjszakai oldalon csóvaként elnyújtja).

A magnetoszféra védőburkot von a Föld köré, a sugárzások nagy részének kiszűrésével lehetővé tette az élet kialakulását és védelmezi azt a kezdetek óta. A megnetoszféra jelenlétére két kísérleti bizonyíték létezik. Az egyik a sarki fény, a világűrben a napszéllel áramló részecskék, légköri gázok ionizálása közben felszabaduló fotonok okozta fényjelenség, a mező erővonalai mentén. A másik az iránytű, egy eszköz, amelyben a tű a mágneses észak-déli irány felé áll be.

Helye és mozgása a Naprendszerben

A Föld a Naptól számítva a harmadik bolygó. Központi csillagunk körüli pályája közel kör alakú, átlagos naptávolsága – amelyet Csillagászati Egység (CsE) jelöléssel a Naprendszerbeli távolságok mérőszámaként is szokás alkalmazni – 150 millió kilométer. Az ellipszispálya napközelpontja 147 098 074, naptávolponja 152 097 701 kilométeren található. A Föld a Merkúrral, a Vénusszal és a Marssal együtt a Föld-típusú bolygók vagy más néven kőzetbolygók családjába tartozik, amelyek a Belső Naprendszer meghatározó objektumai. A Naprendszerbeli elhelyezkedése az ún. lakható övezetbe esik, abba a zónába, ahol a hőmérséklet elég meleg az élet alapkövét jelentő víz folyékony halmazállapotban tartására.

2011-ben a NASA Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) műholdjának adatai segítségével egy kb. 300 méter átmérőjű Trójai-típusú kísérőt azonosítottak 2010 TK7 néven az egyik Lagrange-pontban.[31]

Keringése

Bolygónk a Nap körül kering, egy keringést 365,242199 nap alatt tesz meg. A keringés iránya nyugatról kelet felé mutat (a Nap szemszögéből nézve), egy a Nap és a Föld északi pólusa felett elhelyezkedő megfigyelő az óramutató járásával ellentétes keringést figyelhetne meg. A Föld pályamenti sebessége 30 km/s, amellyel a csillagos égbolthoz képest közelítőleg 1°-ot halad előre naponta a bolygó (a csillagok egy év alatt egy teljes kört írnak le látszólagos égi pályájukon a földi megfigyelő számára, emiatt az égbolt egy adott pontja minden nap kb. 4 perccel korábban kel fel a horizonton). A csillagászati és matematikai modellek nem egységesek a Föld keringésének stabilitását illetően. A legtöbb modell hosszú időn át – százmillió, vagy évmilliárdos skálán – stabil pályát vetít előre, egyes modellek szerint azonban megjósolhatatlanok a pályaváltozások.

Tengelyferdesége

Földünk forgástengelye az ekliptika síkjával 23,44°-ot zár be, amely valószínűleg egy korábbi bolygóközi ütközés eredménye. A tengelyferdeség és a Nap körüli keringés közös hatása az évszakok kialakulása a felszínen. A tengelyferdeség miatt a földfelszín egy adott pontjának megvilágítottsága állandóan változik az év során, ez pedig periodikus klímaváltozásokat okoz. Az északi féltekén nyár van, amikor az Északi-sarkpont a Nap felé fordul (ugyanekkor tél van a déli féltekén) és tél van, amikor a Déli pólus fordul a Nap felé (és ugyanekkor nyár van a déli félgömbön). Nyáron a nappalok hosszabbak és a hosszabb besugárzás miatt magasabb hőmérséklet alakul ki, míg télen rövidebb ideig tart a nappal és alacsonyabb a hőmérséklet is. A hatás az egyenlítőhöz közelebb sokkal kevésbé érezhető, a földrajzi szélesség emelkedésével egyre markánsabb. Az északi és déli sarkkörön túl pedig speciális megvilágítottsági viszonyok alakulnak ki: vannak időszakok, amikor több mint 24 órán át tartó éjszaka, vagy ugyanígy több mint 24 órán át tartó nappal van.

A bolygó keringésének négy kitüntetett pályapontját tartja számon a csillagászat, ezek egyben az évszakok határát kijelölő dátumok is. Ilyen a két napforduló (a téli napforduló az északi féltekén december 21-én, a nyári napforduló pedig június 21-én), amikor a Föld forgástengelye legnagyobb szögben hajlik el a napsugaraktól. Ilyenkor vannak a leghosszabb és legrövidebb nappalok az egyes féltekéken. Illetve ilyenek a napéjegyenlőségek, amikor a Nap pontosan 90°-ban delel az egyenlítő fölött (a tavaszi napéjegyenlőség napja az északi féltekén március 21., az őszi napéjegyenlőségé pedig szeptember 22.).

Tengelyforgása

A Föld a saját tengelye körül forgó mozgást végez. A forgás nyugatról kelet felé történik (ha az északi pólus felől tekintenénk a bolygóra, az óra járásával ellentétes irányú forgását tapasztalnánk). Bolygónk egy fordulata a viszonyítási ponthoz képest értelmezendő. 24 óra egy szoláris nap, amely egy időegység, a nap hossza is. Az időmérésre használt nap hossza – 86 400 másodperc –, a Naphoz mért forgási idő, azaz központi csillagunk két egymást követő delelése között eltelt átlagos idő. A csillagos égbolthoz képest azonban szoláris időben nem 24 órás napot mérhetünk, hanem csak 23 óra 56 perc 4,1 másodperc hosszút. Ez az időtartam egy tetszőleges csillag (kivéve a Nap) két delelése között eltelt idő, a sziderikus nap. A két időtartam közötti közel négy perc különbséget a Föld Nap körüli pályáján való egy nap alatti elmozdulása okozza. Létezik még egy harmadik időtartam is a nap hosszára vonatkoztatva, a csillagnap: ez a sziderikus nap hosszához képest mindössze 8,4 milliszekundummal rövidebb, és a különbség a Föld tengelyének precessziója miatti elmozdulásból ered.

A forgás eredete a Naprendszer kialakulásának idejéből származtatható: a 4,6 milliárd évvel ezelőtt született Naprendszer a központi protocsillag körül forgó anyagból álló rendszer volt és ez az egykori forgás konzerválódott az ebből az anyagból létrejött objektumokban. A rendszerben jelen lévő gravitációs hatások azonban folyamatosan változtatnak az égitestek forgásán. A nap hossza a Hold által keltett árapály jelenség miatt folyamatosan növekszik, mivel az a Föld forgását folyamatosan lassítja. A modern időmérés alapjának számító másodperc korábban a Föld keringéséből származtatott mértékegység volt, azonban mára az egykor rögzített időtartam és a tényleges, keringésből mért időtartam eltér. Az eltérés nagyon csekély. Hogy az időszámítás ne boruljon fel, időnként szükség szerint egy-egy negyedév végén a Nemzetközi Távközlési Unió szökőmásodpercek beiktatásával igazítja az időszámítást a Föld valós mozgásához.

A Föld tengely körüli forgása nyilvánvaló a Nap és a Hold égi mozgásának megfigyeléséből. A korai megfigyelők ezt a mozgást az égitestek Föld körüli keringésével magyarázták – a geocentrikus világkép alapvetéseként –, azonban az elméletben is meghaladott „mozdulatlan Föld” koncepcióját a XIX. század fizikai kutatásai a Coriolis-erő hatásáinak bemutatásával kísérleti bizonyítékkal is cáfolták. A Coriolis-erő bemutatására szolgáló kísérletek bolygónk tengely körüli forgását igazolják.

Élet

A Földön úgy 3,5 milliárd éve indult el egy folyamat, amelyet élet néven foglalunk össze, és amely mai ismereteink szerint egyedülálló a Világegyetemben.

A Hold

Bolygónknak egy természetes kísérője van, a Hold. Földünk egyetlen kísérője egy 4,5 milliárd évvel ezelőtt, a korai Föld és egy nagyjából Mars méretű bolygócsíra ütközése nyomán keletkezett égitest, amely bolygónk körül kering. Méretét tekintve jelentékeny – átmérője a Földének ¼-ét teszi ki –, a belső naprendszerben egyedülállóan nagy holdról van szó, naprendszerbeli összehasonlításban is az ötödik legnagyobbról beszélhetünk. Eredete sokáig tudományos viták tárgya volt (távolról érkezett, befogott kisbolygónak, a Föld testéből a kezdeti idők gyors tengely körüli forgása miatt kiszakadt égitestnek is hitték), a keletkezéstörténet bizonyítékait az Apollo-program űrhajósai hozták haza, így csak az 1970-es évekre lett bizonyosság, hogy egy becsapódás nyomán bolygónk testéből kiszakadt anyagból állt össze.

A Föld-Hold rendszer méretarányos modellje

A Földhöz közel, átlagosan 384 000 kilométerre – nagyjából 30 Föld-átmérőnyire – kering a Föld-Hold rendszernek a Föld felszíne alatt, bolygónk belsejében levő tömegközéppontja körül. Keringése ún. kötött keringés, azaz mindig ugyanazt az oldalát mutatja felénk, csillagászati megfogalmazás szerint a tengelyforgási és Föld körüli keringési ideje megegyezik. A sziderikus keringési ideje, azaz a Föld körüli (a csillagos háttérhez viszonyított) egy fordulat megtételéhez szükséges idő 27,3 nap, a teljes fényfázis változás ideje, azaz a szinódikus keringése 29,5 nap. Keringési síkja bár nem egyezik meg vele, de nagyon közelít az ekliptikához. A kis eltérés egyben azt is jelenti, hogy nem minden újholdkor kerül a Nap és a Föld közé – nem minden hónapban van napfogyatkozás –, csak ritkábban, nagyjából félévente, igaz akkor is mindig a földfelszín más és más pontjain.

A Hold fázisai és librációja a Földről nézve

A Holdnak a Földre gyakorolt hatásai erőteljesek. Az égitest Föld körüli keringésének tudják be a tudósok ma az élet sikerét is: kísérőnk stabilizálta a Föld tengelyferdeségét (nem engedte billegni a forgástengelyét), így az éghajlat viszonylag állandó maradhatott akár több százmillió éves skálán, így az élőlényeknek nem kellett extrém környezeti változásokhoz alkalmazkodni. A Hold mindennapokban jelentkező hatása az árapály jelenség. Az égitest tömegvonzása hatására a földfelszín Hold felé mutató része megemelkedik (különösen a tengervíz, mivel a folyadékok alakváltoztatási képessége jobb), az előtte és utána 90°-kal fekvő terület pedig lesüllyed, amely a Föld forgásának sebességével mozgó hullámot alkot. Az árapály jelenség legfőbb hatása a Földre bolygónk tengely körüli forgásának – azaz a nap hosszának – lassú növekedése. Modellszámítások szerint nagyjából 400 millió évvel ezelőtt egy év hozzávetőleg 400 napig tartott, mivel a nap hossza csak 21,8 óra volt.

A Hold megfigyelése az idők kezdete óta folyó szabadszemes megfigyelésekkel kezdődött, majd a távcsöves észlelésekkel folytatódott, hogy napjainkban űrszondás kutatásokban, sőt az Apollo–program űrhajósokkal végzett expedícióiban csúcsosodik ki. A Hold megismerése kulcsfontosságú a Föld korai történetének modellezése szempontjából, mivel bolygónk felszíne az aktív geológiai folyamatok miatt állandóan változik, megújul, így a nagyjából 1 milliárd évvel ezelőtti időszak előttről nem maradt fenn megismerhető maradvány. Mivel azonban ma már tudjuk, hogy a Föld-Hold rendszer 4,5 milliárd éve együtt fejlődik, azonos kozmikus hatásoknak volt kitéve, a holdfelszínen megörződött geológiai történelem a Föld őstörténetét is bemutatja.

Háttérismeret és irodalom:

Ásványi anyagok, Asztrofizika-kategoriák Interneten,

Bolygók,

Ceres fényes foltjai -

Egyed-elmélet, Einstein után,

Fémek a világegyetemben, Flerek veszélyei, Földfelszín, Földi mágneses mező, Földkeletkezés, Földkéreg, Földköpeny, Földmag, Föld szerkezete,