Žẽmės sándara
Žemė susideda iš kelių skirtingos sudėties arba fizinio būvio koncentrinių sluoksnių – geosferų (išorinių ir vidinių).
Didžiausia išorinė sritis, kurioje veikia Žemės magnetinio lauko jėgos, saugančios nuo žalingos Saulės spinduliuotės, vadinama magnetosfera. Dėl stipraus Saulės vėjo poveikio ji nesimetriška. Žemę gaubiantis oro sluoksnis vadinamas atmosfera; aiškios viršutinės ribos neturi, nes pamažu pereina į kosminę erdvę. Jos sudėtis ir savybės lemia klimatą ir veikia daugelį geologinių procesų. Sritis, apimanti visą Žemėje esantį vandenį, vadinama hidrosfera, tikslių erdvinių ribų neturi; įvairaus būvio vandens yra ne tik Žemės paviršiuje, bet ir atmosferoje, plutoje bei mantijoje. Žemės dalis, kurioje išplitusi gyvybė, vadinama biosfera, ji susijusi su hidrosfera, apatine atmosfera ir viršutine litosfera. Vidinės (giluminės) geosferos (pluta, mantija, branduolys, litosfera, astenosfera, mezosfera) skiriasi sudėtimi (chemine, mineraline, petrografine) ir fizikinėmis savybėmis. Didėjant gyliui ir slėgiui tos pačios cheminės sudėties medžiagos fizikinės savybės pakinta, todėl vienos geosferos skiriamos pagal fizikinių savybių, kitos – pagal medžiagos sudėties pokyčius. Pagal sudėtį skiriama: Žemės pluta, mantija (viršutinė, pereinamasis sluoksnis, apatinė), Žemės branduolys (išorinis ir vidinis), pagal fizikines savybes – litosfera, astenosfera, mezosfera, skystasis ir kietasis branduolys. Vidinių geosferų ribos nustatomos netiesioginiais metodais pagal seisminių bangų sklidimo greitį.
Žemės vidinių geosferų schema: A – pagal sudėtį: 1 – vidinis branduolys, 2 – išorinis branduolys, 3 – Gutenbergo paviršius, 4 – apatinė mantija, 5 – pereinamasis sluoksnis, 6 – viršutinė mantija, 7 – litosferinė mantija, 8 – Mohorovičićiaus paviršius, 9 – pluta (a – suplonėjusi žemyninė pluta po riftais, b – sustorėjusi žemyninė pluta po kalnynais, c – vandenyninė pluta), 10 – jūros lygis, B – pagal fizikines savybes: 11 – litosfera, 12 – astenosfera, 13 – mezosfera, 14 – skystasis branduolys, 15 – kietasis branduolys
Žemės pluta
Kietas Žemės apvalkalas vadinamas Žemės pluta, kuri sudaro mažiau kaip 0,1 % (kitais duomenimis, 0,5 %) viso Žemės rutulio tūrio. Vidutinis tankis 2770 kg/m3. Susidariusi iš magminių (95 %), metamorfinių ir nuosėdinių uolienų, joje randama visų cheminių elementų, bet jos sudėtis, sandara ir storis labai nevienodi. Žemės plutą nuo mantijos skiria Mohorovičićiaus paviršius (jame staigiai didėja daugiau kaip 7,6 km/s seisminių P išilginių bangų greitis). Keičiasi uolienų tankis ir sudėtis; virš jo slūgsančias rūgščias ir bazines uolienas keičia ultrabazinės, daugiausia peridotitas.
Mantija
Mantija sudaro apie 83 % Žemės tūrio ir 67 % masės. Ji prasideda nuo kelių kilometrų (po vandenynais) arba 70–100 km (po žemynais) ir tęsiasi iki apie 2900 km gylio. Vidutinis tankis 4500 kg/m3. Temperatūra viršutinėje mantijos dalyje apie 1000 °C, apatinėje – 3500–4000 °C, slėgis – iki 140 GPa. Dėl didelio slėgio dalis mantijos medžiagos neišsilydžiusi. Vyraujantys elementai: silicis, magnis, deguonis, aliuminis, kalcis, geležis. Apatinę mantiją nuo skysto išorinio branduolio skiria Gutenbergo paviršius (jame mažėja seisminų išilginių bangų sklidimo greitis). Žemės pluta ir kietoji viršutinės mantijos dalis (litosferinė mantija) sudaro litosferą. Ji susiskaldžiusi į litosferos plokštes, kurios juda įvairiomis kryptimis plastiškos astenosferos paviršiumi. Plokščių sąveikos zonoje vyksta didžiausia dalis žemės drebėjimų. Dėl viršutinėje mantijoje ir plutoje esančių magmos židinių vyksta magmatizmas ir vulkanizmas. 660–670 km gylyje pagal fizikines savybes skiriama didelio tankio (9400 kg/m3), bet plastiška mezosfera.
Žemės branduolys
Žemės branduolys skiriamas į skystąjį išorinį (gylis 2900–5150 km) ir kietąjį vidinį (gylis 5150–6370 km). Branduolys sudaro apie 16,9 % Žemės tūrio, bet dėl didelio tankio – 32,2 % masės. Manoma, jis susiformavęs daugiausia iš geležies ir nikelio. Vidinio branduolio temperatūra apie 6000 °C.
2276
Žemės geografinės ypatybės
Pasaulio gamtinis žemėlapis
Žemės paviršiaus (plotas apie 510 mln. km2) didžiausią dalį (apie 361 mln. km2, arba 70,8 %) užima Pasaulinis vandenynas (vandenynas). Sausumą (apie 149 mln. km2, arba 29,2 %) sudaro 6 žemynai (žemynas) su salomis: Eurazija (apima dvi pasaulio dalis – Europą ir Aziją), Afrika, Šiaurės Amerika ir Pietų Amerika (abi sudaro pasaulio dalį – Ameriką), Antarktida, Australija. Šiaurės pusrutulyje sausuma užima apie 100 mln. km2, vandenynas apie 155 mln. km2; Pietų pusrutulyje – atitinkamai apie 49 mln. km2 ir apie 206 mln. km2 plotą. Žemės sausumos vidutinis aukštis – 840 m, didžiausias – 8850,67 m (Džomolungma). Pasaulinis vandenynas žemynų suskaidytas į Ramųjį vandenyną, Atlantą, Indijos vandenyną ir Arkties vandenyną; pagal fizikines ir geografines savybes išskirtas (bet ne visuotinai pripažintas) Pietų vandenynas apima Ramiojo, Atlanto ir Indijos vandenynų pietinę dalis. Pasaulinio vandenyno vidutinis gylis 3795 m, didžiausias – 11 022 m (Marianų lovyje, Ramiajame vandenyne).
reljefo aukščių pasiskirstymas Žemėje
Žemės paviršiaus aukščių pasiskirstymas pavaizduotas diagramoje. Sausumos reljefo didžiausi elementai yra lygumos (užima 64 % sausumos ploto) ir kalnuotos sritys (36 %). Vandenyno dugno pagrindiniai elementai: povandeninis žemynų pakraštys (šelfas, žemyno šlaitas), vandenyno guolis (didžiausias reljefo elementas pasaulyje, užima apie 54 % Žemės paviršiaus ploto) ir vandenyno vidurio kalnagūbriai (ilgiausia pasaulyje kalnagūbrių sistema; ilgis daugiau kaip 60 000 km). Žemės paviršiuje dėl litosferos, hidrosferos, atmosferos, biosferos, antroposferos ir technosferos sąveikos susidarė kompleksinė geografinė sfera, kartais tapatinama su kraštovaizdžių sfera. Joje dėl endogeninių ir egzogeninių (gamtinių ir antropogeninių) jėgų formuojasi gamtiniai ir antropogeniniai (agrariniai, urbanistiniai, digresiniai) teritoriniai kompleksai.
Žemės geografinės sferos gamtinei dedamajai būdingas zoniškumas: platuminis (skiriamos ekvatorinė, subekvatorinės, tropinės, subtropinės, vidutinės, subarktinė ir subantarktinė, arktinė ir antarktinė geografinės juostos), vertikalusis zoniškumas (būdingas kalnuotoms sritims), cirkumokeaninis (zonos formuojasi sausumoje tolstant nuo vandenyno) ir cirkumkontinentinis (formuojasi vandenyne tolstant nuo žemyno). Žemės gelmėse yra daug naudingųjų iškasenų.
2096
Žemės biosfera
Gyvieji organizmai yra susitelkę biosferoje, arba gyvybės sferoje. Ją sudaro įvairios ekosistemos – bendras organizmų ir jų neorganinės aplinkos kompleksas. Iš viso aprašyta apie 2 mln. organizmų (bakterijų, grybų, dumblių, augalų ir gyvūnų) rūšių, bet manoma, jų gali būti daugiau. Iš gyvūnų pagal rūšių skaičių daugiausia yra vabzdžių, vėžiagyvių, moliuskų, žuvų ir paukščių. Gyvieji organizmai paplitę jūrose ir vandenynuose, gėluosiuose vandenyse, ore, dirvožemyje.
Jūrose gyvena daugumos tipų ir klasių gyvūnai. Jų yra beveik visoje jūrų vandens storymėje. Vyrauja vėžiagyviai, moliuskai ir žuvys. Jūrose gausiausia dumblių. Gėlųjų vandenų gyvūnija ne tokia įvairi kaip jūrų; vyrauja vėžiagyviai, moliuskai, žuvys, vandens vabzdžiai, veisiasi varliagyviai.
Sausumoje vyrauja vabzdžiai, voragyviai ir šiltakraujai stuburiniai (paukščiai, žinduoliai). Didžiausią augalų dalį sudaro žiediniai augalai. Žemės paviršiaus gruntas gyvenamas iki 0,6–5,0 m gylio. Paplitę pirmuonys, verpetės, nematodai, žieduotosios kirmėlės, nariuotakojai, dumbliai, grybai. Per fotosintezę vykdančius organizmus Saulės energija įsijungia į Žemės plutos fizikinius cheminius procesus, per juos prisideda prie bendros Žemės medžiagų apykaitos.
Žmogus ir Žemė
Pasaulio politinis žemėlapis
Ankstyviausi Homo genties žmonės atsirado prieš apie 2 mln. metų Rytų Afrikoje ankstyvajame paleolite. Dabartinio fizinio tipo žmogus susiformavo vėlyvajame paleolite (antropogenezė, žmogus). Prieš 40–50 tūkst. metų prasidėjo žmonių plitimas po pasaulį. Tuo metu vandenyno lygis buvo daug žemesnis už dabartinį (dėl ledynmečio), todėl atskiras sausumos dalis (Afriką su Azija, Aziją su Šiaurės Amerika, Indoneziją su Australija) jungė sausumos tiltai arba skyrė siauri sąsiauriai. Manoma, kad iš Afrikos į Aziją žmonės pateko per Sueco sąsmauką arba per tuo metu buvusį seklų Raudonosios jūros pietinės dalies sąsiaurį. Pamažu jie apsigyveno visuose žemynuose; Europoje – prieš apie 30–40 tūkst. metų, paskutiniojo ledynmečio viduryje. Žemės gyventojai susiskirstė į kelis tūkstančius tautų, tautybių ir genčių, turinčių savo kalbą (pasaulio kalbos). Per žmonijos istoriją pasikeitė kelios visuomeninės ekonominės formacijos.
2021 Žemėje gyveno apie 7,86 mlrd. žmonių. Jų labai padaugėjo (demografinis sprogimas) nuo 20 a. vidurio, ypač – ekonomiškai silpnose Lotynų Amerikos, Azijos, Afrikos šalyse. Gyventojų gausėjimas, pramonės plėtra, mokslinė techninė pažanga labai keičia Žemės gamtą: kinta paviršiaus pavidalas (dėl kasybos ir statybos darbų), nyksta dirvožemis, teršiamas paviršinis ir požeminis vanduo bei atmosfera (pramonės, transporto atliekomis, cheminėmis trąšomis), kinta klimatas, mažėja gyvųjų organizmų įvairovė. Gamtos apsaugos ir racionalaus gamtos išteklių naudojimas tampa svarbia žmonijos plėtros ir egzistencijos problema.
Žemės geologinė istorija
Pagal santykinio ir absoliutinio laiko nustatymo duomenis Žemės geologinė istorija skiriama į įvairios trukmės laikotarpius – geochronologinius padalinius (didžiausi: archėjaus, proterozojaus ir fanerozojaus eonai; geochronologinė skalė). Manoma, Žemė susidarė prieš apie 4,56 mlrd. m. iš pirminio dulkių ir dujų debesies dėl medžiagos, kuri planetų formavimosi pradžioje buvo išsisklaidžiusi erdvėje, telkimosi. Ką tik susiformavusios planetos paviršiaus temperatūra buvo 100–300 °C dėl didesnio nei dabar radioaktyviųjų elementų kiekio Žemės gelmėse. Paviršiuje vyravo magmos jūros, todėl pirmasis Žemės geologinės istorijos laikotarpis (prieš apie 4,0–4,56 mlrd. m.) vadinamas hadu (pagal senovės graikų pomirtinės požemio karalystės pavadinimą).
Archėjuje, planetai pradėjus vėsti, susidarė atmosfera, hidrosfera, pirmosios litosferos plokštės (daug mažesnės ir plonesnės už dabartines). Žemės paviršius, atmosferos ir hidrosferos sudėtis nuolat kito dėl dažnų asteroidų, kometų kritimo, vidinė sandara – dėl greito medžiagos persiskirstymo planetos gelmėse. Archėjuje vyravo mantijos medžiagos apytakos suintensyvėjimo laikotarpiai, tai skatino litosferos plokščių judėjimą. Vyko aktyvus magmatizmas, išsiliedavo daug bazaltinės lavos. Dėl litosferos plokščių jungimosi jos pamažu didėjo (labiausiai žemyninės plutos dalys) ir archėjaus pabaigoje sudarė 50–60 % dabartinės žemynų plutos masės. Seniausių uolienų randama Jack Hillse Vakarų Australijoje (amžius apie 4,374 mlrd. m.), Kanadoje, Labradoro pusiasalyje Hudsono įlankos pakrantės šiaurės rytinėje dalyje (apie 4,28 mlrd. m.), Šiaurės Vakarų teritorijose Acastos upės slėnyje (3,9–4,01 mlrd. m.). Manoma, seniausias žemynas Valbara buvo susiformavęs prieš 3,3–3,6 mlrd. metų iš dabartinių Kapvaalio (Pietų Afrikos Respublika), Pilbaros (Australija) ir Indijos kratonų dalių. Pirmosios gyvybės užuomazgos atsirado prieš 3,7–3,5 mlrd. metų. Archėjuje klestėjo deguonį gaminančios bakterijos.
Proterozojaus pradžioje Žemė pirmą kartą apledėjo (Huronio ledynmetis). Prieš 2,4 mlrd. m. atmosfera prisisotino deguonies. Prieš apie 1,85 mlrd. m. atsirado eukariotai – pirmieji daugialąsčiai organizmai. Kartais susiduriančios litosferos plokštės susijungdavo į vieną superžemyną. Per tokius susidūrimus atskildavo senosios žemynų dalys, prie jų priaugdavo nauji žemyninės plutos ruožai, todėl žemynai formavosi iš skirtingo amžiaus, sudėties ir sandaros dalių. Vienas tokių superžemynų – Rodinija egzistavo mezoproterozojuje ir neoproterozojuje (prieš 750–1200 mln. m.). Jį supo vientisas Pasaulinis vandenynas. Neoproterozojaus pabaigoje Žemė buvo tris kartus apledėjusi. Dėl karštųjų taškų suaktyvėjimo prekambro pabaigoje Rodinija suskilo į atskirus Laurentijos (jungė dabartinę Šiaurės Ameriką ir Grenlandiją), Baltikos (dabartinė Rytų Europa), Siberijos (dabartinė Sibiro vidurinė dalis) ir Gondvanos (dabartinė Afrika, Pietų Amerika, Australija ir Antarktida) žemynus. Atsivėrus riftui vyko spredingas, pradėjo formuotis Pantalaso vandenynas. Prieš apie 550–600 mln. m. buvo susiformavęs Panotijos superžemynas.
Pasibaigus ledynmečiams, kambro pradžioje (prieš 540 mln. m.) atsirado ir suklestėjo pirmieji stuburiniai gyvūnai (daugiausia endeminiai). Suirus Panotijai tarp ašigalių nusidriekė Gondvana, kurią nuo Laurentijos skyrė Japeto vandenynas. Kambro pabaigoje–devono pradžioje atskiros litosferos plokštės jungėsi, dėl jų kolizijos pradėjo kilti kalnų grandinės (Škotijos, Špicbergeno, Skandinavijos, Apalačų dalies, Rytų Grenlandijos), vyko kaledoninė kalnodara. Prieš 450 mln. m. atsirado pirmieji sausumos augalai, kurie suklestėjo devono pabaigoje.
Ordoviko pabaigoje–silūro pradžioje (prieš 447–441 mln. m.) išmirė dauguma gyvūnų rūšių. Manoma, jų išnykimą sukėlė apledėjimas. Prieš apie 400 mln. m. Laurentija, Baltika ir nuo Gondvanos atskilusi Avalonija susijungė į Laurusiją. Baltikos ir Avalonijos sandūroje susiformavo kalnynas, ištįsęs per dabartinės Lenkijos ir Vokietijos teritoriją, dabartinės Lietuvos teritorijos vakarinėje dalyje įlinko Baltijos nuosėdinis baseinas (susidarė Baltijos sineklizė). Paleozojaus pabaigoje susijungus Laurusijai ir Gondvanai ir priaugus dar kelioms smulkesnėms žemyninėms plokštėms susiformavo Pangėja. Jos rytuose plytėjo Tetijos vandenynas. Tuo metu vyko hercininė kalnodara, susidūrus Baltikai ir Siberijai iškilo Uralas, dabartinėje Europoje – Pietų Anglijos, Harzo, Pirėnų pusiasalio, Sudetų, Azijoje – Tian Šanio, Pietų Altajaus kalnai.
Triaso laikotarpiu (prieš apie 200 mln. m.) Pangėja pradėjo skilti į Lauraziją (apėmė Eurazijos ir Laurentijos plokštes) ir Gondvaną. Fomuojantis Laurazijai susidarė Baikalo rifto zona. Iš mantijos kylantys galingi pliumai sukėlė gausius bazaltinės lavos išsiliejimus – susidarė Karoo (Pietų Afrikos Respublika), Paranos (Brazilija), Etendekos (Namibija) vulkaniniai plokščiakalniai. Su šiais kataklizmais siejamas permo pabaigoje–triaso pradžioje (prieš apie 252 mln. m.) įvykęs katastrofinis gyvūnų rūšių išmirimas. Prasidėjo dinozaurų era.
Prieš apie 85 mln. m. Laurazija suskilo į Šiaurės Amerikos ir Eurazijos, Gondvana – į Pietų Amerikos, Afrikos, Australijos, Antarktidos ir Indijos plokštes. Dėl suaktyvėjusio dugno plėtimosi pradėjo formuotis dabartiniai vandenynai, Pietų Amerika tolo nuo Afrikos, Šiaurės Amerika – nuo Eurazijos, atskirų žemynų forma ir padėtis tapo panaši į dabartinius. Mezozojaus pabaigoje susidūrus Afrikos ir Eurazijos plokštėms prasidėjo iki dabartinių laikų besitęsianti alpinė kalnodara (susidarė Alpės, Balkanai, Krymas, Kaukazas), tarp Afrikos ir Arabijos pusiasalio pradėjo formuotis plyšys (Raudonoji jūra). Išmirė dinozaurai ir suklestėjo žinduoliai. Prieš 20–30 mln. metų Indijos plokštei susidūrus su Eurazijos, iškilo Himalajų, Indokinijos pusiasalio kalnynai. Prieš 2,58 mln. m. prasidėjo ledynmečių laikotarpis – kvartero periodas.
2276
Žemė žmonių pasaulėvaizdyje
Žemės rutuliškumo idėją iškėlė senovės graikai (Pitagoras, 6 a. pr. Kr., Aristotelis, 4 a. pr. Kr.). Žemės rutulio matmenis (perimetrą, spindulį) apie 240 m. pr. Kr. pirmasis nustatė Eratostenas. Aristotelis išplėtojo geocentrinės pasaulio sistemos sampratą, pagal kurią nejudanti Žemė laikyta pasaulio (Visatos) centru. Šumerai apie 3 a. pr. Kr. molinėse lentelėse aprašė Žemės rutulišką formą, geocentrinės sistemos sampratą bei visas dabar žinomas Saulės sistemos planetas. K. Ptolemajas (2 a.) ištobulino ir teoriškai pagrindė geocentrinį pasaulio modelį, kuris žmonių pasaulėvaizdyje ir moksle egzistavo iki 16 amžiaus. 16–17 a. susiformavo heliocentrinės pasaulio sistemos modelis, kurį, įrodęs, kad Žemė skrieja aplink Saulę, pagrindė lenkų astronomas M. Kopernikas (tokias idėjas dar 3 a. pr. Kr. kėlė Aristarchas Samietis).