Твёрдая Земля: слои и плиты
У Земли есть слои, о них узнали по тому, как через неё проходят волны землетрясений. Кора тонкая, примерно от 5 до 70 км. Мантия толстая, около 2900 км: это горячая твёрдая порода, которая очень медленно течёт. Внешнее ядро состоит из жидких железа и никеля. Внутреннее ядро твёрдое, потому что давление там огромное.
Тектоника плит
Кора и верхняя часть мантии образуют литосферу, разбитую на плиты. Они движутся на несколько сантиметров в год, их толкает поток тепла в мантии. На сходящихся границах плиты сталкиваются (горы, вулканы, глубокие желоба). На расходящихся границах они расходятся (рождается новая кора, как на срединно-океанических хребтах). На трансформных границах они скользят друг мимо друга (землетрясения).
Горные породы
Магматические породы получаются из остывшей магмы, осадочные из спрессованных слоёв осадков, а метаморфические возникают, когда жар и давление меняют старую породу.
Атмосфера: четыре слоя
Атмосферу удерживает сила тяжести. От земли вверх:
- Тропосфера (от 0 до примерно 12 км): здесь бывает погода; с высотой температура падает.
- Стратосфера (до примерно 50 км): в ней озоновый слой, он поглощает вредный ультрафиолет, поэтому температура растёт.
- Мезосфера (до примерно 85 км): температура снова падает; здесь сгорают метеоры.
- Термосфера (выше): очень разреженная, поэтому несколько частиц могут быть очень горячими; здесь полярные сияния и спутники.
Парниковый эффект
Газы вроде углекислого газа и водяного пара удерживают тепло. Благодаря этому на Земле достаточно тепло для жизни; лишние газы греют её ещё сильнее.
Океан и воздух: тепло в движении
Солнце нагревает экватор сильнее, чем полюса. Тёплый воздух поднимается, а более холодный опускается, поэтому воздух движется по конвекционным петлям. Земля вращается, и из-за этого движущиеся воздух и вода отклоняются (эффект Кориолиса). Так возникает картина ветров и поверхностных океанских течений.
Почему важен океан
Вода хранит много тепла и отдаёт его медленно, поэтому океаны смягчают климат. Течения несут тёплую воду в более холодные места. В годы Эль-Ниньо ветры над Тихим океаном ослабевают, и тёплая вода растекается на восток, из-за чего меняются дожди во многих странах.
Космос: орбита, наклон и времена года
Земля обходит Солнце примерно за 365 дней и делает оборот вокруг оси примерно за 24 часа. Ось Земли наклонена примерно на 23,5 градуса и всё время указывает в одну и ту же сторону в пространстве.
Почему бывают времена года
Когда северный конец оси наклонён к Солнцу, лучи падают на север более прямо, а дни длиннее: это лето. Через полгода север наклонён от Солнца: зима. На юге времена года противоположные. Дело не в расстоянии.
Картина шире
Солнце это звезда. Оно одно из сотен миллиардов звёзд в галактике Млечный Путь. Звёзды светят, потому что превращают водород в гелий.
Попробуй сам: времена года с фонариком
В тёмной комнате возьми фонарик и посвети им на глобус или мяч. Немного наклони мяч и обойди вокруг фонарика, сохраняя наклон в одну сторону. Видишь, как в одном месте свет падает прямее на верхнюю половину, а на противоположной стороне на нижнюю. В 3D двигай ползунок по месяцам.
Главные формулы и определения
- Наклон оси Земли: примерно 23.5 градуса
- Время обращения: примерно 365.25 суток; время вращения: примерно 24 часа
- Тропосфера: примерно 0-12 км; стратосфера: до примерно 50 км; мезосфера: до примерно 85 км
- Скорость плит: несколько см в год
Разобранные примеры
1. Плита движется на 4 см в год. Как далеко она сдвинется за 25 миллионов лет?
4 см x 25 000 000 = 100 000 000 см = 1 000 км.
2. Почему в стратосфере наверху теплее, чем внизу?
Озоновый слой в стратосфере поглощает ультрафиолет и превращает его в тепло, в основном в верхней части.
3. Почему в южном полушарии лето, когда на севере зима?
Ось Земли наклонена. Когда север наклонён от Солнца, юг наклонён к нему, поэтому на юг падает больше прямых лучей.
Частые ошибки
- Думать, что времена года зависят от того, ближе или дальше Земля от Солнца. Они зависят от наклона.
- Думать, что мантия жидкая. Это твёрдая порода, которая очень медленно течёт; жидкое только внешнее ядро.
- Говорить, что плиты это только кора. Плиты включают кору и верхнюю часть мантии (литосферу).
- Думать, что погода бывает во всех слоях. Она бывает в тропосфере.