Меню

Что такое земля по сравнению со вселенной

Планета Земля: уникальна во всей Вселенной

В Писании говорится, что «Бог… создавший Землю, образовал ее для жительства» (Исаия 45:18) . Беспристрастное исследование планеты Земля убедит каждого студента в том, что за этим простым заявлением стоит огромное, потрясающее значение.

Земля

Одного мимолетного взгляда на планету Земля будет достаточно, чтобы понять, насколько она отличается от других известных нам планет. Даже если смотреть из космоса, планета Земля резко выделяется среди остальных семи планет нашей солнечной системы. Планета Земля отличается приятными ярко-голубым и белым цветами, тогда как все остальные планеты (а также их спутники) имеют непривлекательный красный, оранжевый или тускло-серый цвета. Более того, наша планета Земля – единственная из планет, вращающихся вокруг Солнца, на которой могла бы существовать и существует жизнь в известной нам форме.

Планета Земля состоит в основном из кислорода, железа, серы, кремния, магнезия, алюминия, кальция, водорода и никеля (вместе эти вещества составляют 98 % Земли). Остальные два процента включают более сотни других элементов. В отличие от любой другой планеты, планета Земля покрыта зеленой растительностью, огромнейшими зелено-голубыми океанами, на ней содержится более миллиона островов, сотни тысяч ручьев и рек, громадные массивы Земли, которые называются континентами, горы, ледниковые покровы и пустыни, которые придают Земле эффектное разнообразие цветов и текстур. Все другие известные планеты, если не принимать во внимание происходящих на них ужасных катастроф, в основном покрыты безжизненным слоем грунта или газа, который немного изменяется только благодаря слабому движению ветра или потоков воздуха. Совершенно бесплодная поверхность большинства планет разительно отличается от нашей планеты с ее яркими цветами – оттенками зеленого, голубого и белого, ведь поверхность всех других планет имеет тускло-серый или коричневый оттенок, и, зачастую, покрыта толстым слоем атмосферы.

В буквально каждой экологической нише поверхности нашей планеты можно найти какой-то из видов жизни. Даже в озерах чрезвычайно холодной Антарктики можно найти живых существ, с трудом различимых под микроскопом. В кусочках мха и лишайника обитают крохотные бескрылые насекомые и растут растения, цветущие каждый год. Жизнь на Земле присутствует везде – от самых верхних слоев атмосферы до дна океана, от самых холодных точек полюсов до самых жарких мест экватора. До сегодняшнего дня ни на одной другой планете не было найдено доказательств существования жизни.

Планета Земля имеет огромные размеры —8000 миль ( 12756 км) и обладает массой в 6.6 x 10 21 тонн. Планета Земля находится на расстоянии приблизительно в 93 миллиона миль от Солнца. Если бы Земля вращалась вокруг Солнца по своей орбите длиной в 584 миллионов миль быстрее, ее орбита стала бы более длинной, и Земля отдалилась бы от Солнца на большее расстояние. А если бы она слишком далеко отошла от небольшой обитаемой зоны, все виды жизни на Земле прекратили бы свое существование. Если бы планета Земля двигалась по своей орбите медленней, она бы приблизилась к Солнцу, что также привело бы к исчезновению жизни.

Путешествие Земли вокруг солнца, которое занимает 365 дней, 6 часов, 49 минут и 9.54 секунд (звездный год), всегда происходит с точностью до одной тысячной секунды! Если бы средняя годовая температура Земли изменилась хотя бы на несколько градусов, большинство форм жизни в конце-концов погибли бы от перегрева или замерзания. Такая перемена нарушила бы водно-ледный баланс, и другие важнейшие балансы, что привело бы к катастрофическим последствиям. Если бы планета Земля вращалась по своей оси медленнее, вся жизнь со временем вымерла бы либо от замерзания ночью (из-за недостатка солнечного тепла), либо от перегрева днем (из-за жары от солнца).

Солнце

Только одна миллиардная часть энергии, ежедневно производимой Солнцем, используется нашей планетой. Солнце обеспечивают ежедневно Землю энергией, сопоставимой с более 130 триллионов лошадиных сил. Хотя, по всей вероятности, во Вселенной существует несколько сотен миллиардов галактик, и в каждой из них насчитывается около 100 миллиардов звезд, на каждый атом припадает 333 литров пространства, и это значит, что пустое пространство занимает большую часть вселенной!

Если бы Луна была более крупной, или находилась бы ближе к Земле, это привело бы к возникновению цунами, которые заливали бы долины и разрушали горы. Ученые считают, что если бы континенты находились на одном уровне, вода покрыла бы всю поверхность суши на глубину более двух километров! Если бы Земля находилась под наклоном не в 23°, а, скажем, в 90° по отношению к Солнцу, у нас бы не было четырех времен года. А без смены времен года жизнь на земле не могла бы существовать – полюса находились бы в вечных сумерках, а испаряющаяся из океанов вода относилась бы ветром на северный и южный полюс, и замерзала там. Со временем, в полярных регионах скопились бы громадные континенты из снега и льда, а остальная часть Земли стала бы сухой пустыней. В конце концов, океаны исчезли бы с лица Земли и прекратились бы дожди. Вес накопленного льда на полюсах заставил бы планету выпучиться по линии экватора, и, в результате, вращение Земли коренным образом изменилось бы.

Чудо воды

Еще один пример, который проиллюстрирует жестокие изменения, которые могли бы наступить из-за изменений под воздействием внешних условий – это существование воды. Планета Земля – единственная известная нам планета с таким огромным скоплением воды -70% ее поверхности покрыто океанами, озерами и морями, окружающими огромные массивы суши. Лишь на немногих планетах есть вода, и она содержится там либо в форме влаги, парящей в виде пара на поверхности, либо в виде льда – но нигде нет таких огромных массивов жидкости, как на Земле.

Читайте также:  Взять землю в ипотеку в банке

Вода уникальна тем, что она может поглощать огромное количество тепла и это не вызывает значительных изменений ее температуры. Коэффициент теплопоглощения воды в более чем в десять раз превышает коэффициент теплопоглощения стали. На протяжении дня водные массивы Земли поглощают огромное количество тепла, и таким образом, на земле сохраняется относительно прохладная температура. Ночью вода отдает большое количество тепла, поглощенного за день, что, вместе с атмосферными эффектами, не позволяет поверхности Земли замерзнуть за ночь. Если бы на Земле не было того огромного количества воды, существовали бы намного более резкие перепады дневных и ночных температур. Многие части поверхности Земли нагревались бы днем настолько, что на них можно было бы кипятить воду, и те же самые части замерзали бы ночью настолько, что на них можно было бы замораживать воду. Так как вода является превосходным стабилизатором температуры, присутствие огромных океанов является жизненно важным условием для существования жизни на нашей планете.

Однако переизбыток воды на Земле также мог бы создать проблему. Большинство материалов расширяются при нагревании и сужаются при охлаждении. Поэтому если взять два предмета одинакового размера и состоящих из одного материала, тот предмет, который будет более холодным, будет иметь большую плотность. Возможно, это и не кажется нам проблемой, но это могло бы стать серьезной проблемой в случае с водой, если бы не одна редкая аномалия.

Вода, как и почти все другие вещества, сужается при остывании, однако в отличие от буквально всех других веществ (редкими исключениями являются также резина и сурьма), она сужается при охлаждении до 4° Цельсия, а потом – удивительным образом расширяется до момента замерзания. Если бы вода продолжала охлаждаться так же, как и все другие вещества, она становилась бы более плотной, и, в результате, опускалась бы на дно океана. Более того, превращаясь в лед, вода также опускалась бы на дно океана. Со временем, дно океана все больше покрывалось бы льдом, в то время как вода на поверхности продолжала бы замерзать, опускаться и копиться на дне.

Таким образом, благодаря этой аномалии, лед, формирующийся в морях, океанах и озерах, остается на поверхности, где солнце нагревает его на протяжении дня, а теплая вода снизу помогает ему растаять летом. Благодаря этому процессу, а также эффекту Кориолиса, из-за которого возникают океанические течения, большая часть океана находится в форме жидкости и это дает возможность бесчисленному количеству существ обитать в воде и подтверждает, что истинно, «Господь премудростью основал землю, небеса утвердил разумом»; (Притчи 3:19) .

Чудо воздуха

На суше же происходит обратное. Воздух, находящийся вблизи поверхности Земли, нагревается энергией солнца, а после нагревания воздух становится менее плотным и поднимается вверх. В результате возле поверхности Земли поддерживается такая температура, при которой возможно существование жизни. Если бы воздух при нагревании сжимался и становился более плотным, температура возле поверхности Земли была бы просто невыносимой – при такой температуре большинство форм жизни не смогли бы прожить долгое время. Температура же в нескольких метрах над поверхностью наоборот была бы очень низкой и большинство форм жизни также не смогли бы прожить при ней долгое время. На земле была бы очень тонкая прослойка атмосферы, пригодной для жизни, но даже и в ней жизнь не смогла бы продержаться долгое время, так как растения и деревья, необходимые для поддержания жизни, находились бы в «холодной зоне». Таким образом, у птиц не было бы места для жизни, еды, воды или кислорода. Но благодаря тому, что воздух поднимается вверх при нагревании, на Земле возможно существование жизни.

Движение теплого воздуха вверх от поверхности Земли создает воздушные течения (ветер), которые также являются очень важной частью экологической системы Земли. Они уносят углекислый газ из местностей, где он вырабатывается в чрезмерных количествах (например, в городах) и переносят кислород в те места, где он необходим (например, в густозаселенные центры).

Смесь газов, которые содержатся в незагрязненной человеческой деятельностью атмосфере, просто идеальна для жизни. Если бы их соотношение значительно отличалось (к примеру, было бы 17% кислорода вместо 21%, или было бы слишком мало углекислого газа, или атмосферное давление было бы намного выше или ниже), жизнь на Земле прекратила бы свое существование. Если бы слой атмосферы был бы намного тоньше, миллионы метеоров, которые сжигаются, не достигая Земли, попадали бы на землю и несли с собой смерть, разруху и пожары.

Окружающая среда, пригодная для жизни: адаптация или сотворение?

Если благодаря эволюции возникают формы жизни, способные обитать в соответствующих условиях окружающей среды, то почему же жизнь не распространилась в равной мере везде? Планета Земля намного лучше приспособлена для жизни, чем любая другая планета, но даже большая часть Земли имеет либо слишком жаркий, либо слишком холодный микроклимат. Жизнь не может существовать как слишком глубоко под землей, так и слишком высоко над ее поверхностью. На расстоянии во многие тысячи километров от центра Земли до края ее атмосферы, существует лишь несколько метров окружающей среды, пригодной для обитания большинства форм жизни, и, таким образом, почти все живые создания вынуждены жить в этом промежутке. Хотя в нашей солнечной системе только планета Земля создана пригодной для обитания ( Исаии 45:18 ), даже на Земле лишь тонкая прослойка атмосферы пригодна для жизни большинства форм жизни, с которыми мы лучше всего знакомы – это млекопитающие, птицы и рептилии.

Читайте также:  Эколого токсикологическое обследование земель сельскохозяйственного назначения

И эта прослойка буквально изобилует различными формами жизни. По оценкам ученых, в одном акре обычной фермерской почвы глубиной в 15 см содержится несколько тонн живых бактерий, около тонны грибков, 90 кг простейших одноклеточных организмов, около 40 кг дрожжевых грибов и практически столько же водорослей.

Выводы

Эту экстремально тонкую грань между окружающей средой, в которой жизнь может существовать и средой, где она не может существовать, можно проиллюстрировать одним фактом. По оценке ученых, изменение средней мировой температуры всего на пять градусов со временем серьезно повлияло бы на существование жизни на Земле, а более значительные изменения температуры могли бы быть губительными для жизни.

Эти допустимые отклонения ничтожно малы, и даже если во всей вселенной есть еще и другие планеты, весьма маловероятно, что они пригодны для жизни, так как для существования жизни требуются весьма жесткие условия.

Вероятность того, что планета будет нужного размера, что она будет находиться на нужном расстоянии от звезды нужного размера, и что будут соблюдены и все остальные условия, описанные в этой статье, невероятно мала — даже если учесть, что, возможно, вокруг большинства звезд вращаются множество планет, как считают многие ученые. Математическая вероятность того, что все эти и другие важные условия существования создались по стечению астрономических обстоятельств, составляет примерно несколько миллиардов к одному!

Ссылки и примечания

  1. Г. Гиллермо, Дж. В. Ричардз. Привилегированная планета: о том, как наша планета в космосе создана для открытий. Washington, DC: Regnery. 2004.
  2. П.Д. Ворд, Д. Вроули. Редкая планета Земля: Почему сложная жизнь необычна для Вселенной. New York: Copernicus. 2000

* Благодарю за помощь в написании этой статьи доктора Девида Джонсона, профессором химии из университета Спринг Арбор, и Роберта Лейнга, президента лабораторий «Клин Флоу».

Источник

Как Земля движется в космосе? Теперь мы знаем это во всех масштабах

Спросите у учёного наш космический адрес, и вы получите довольно полный ответ. Мы находимся на планете Земля, которая вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца. Солнце вращается по траектории эллипса вокруг центра Млечного Пути, который внутри нашей Местной группы тянется в сторону Андромеды; Местная группа, в свою очередь, движется внутри нашего космического Сверхскопления Ланиакея, галактическими группами, кластерами и космическими пустотами, а они лежат в войде KBC, посреди структуры Вселенной в широком масштабе. После десятилетий исследований наука наконец-то собрала полную картину этого движения и может точно определить скорость нашего движения в космосе в любом масштабе.

В пределах Солнечной системы вращение Земли играет важную роль в формировании экваториального утолщения, в смене дня и ночи, а также помогает питать защищающее нас от космических лучей и солнечного ветра магнитное поле.

Скорее всего, читая это, вы воспринимаете себя неподвижными. Тем не менее мы знаем, что в космическом масштабе мы движемся. Во-первых, Земля вращается вокруг своей оси и несёт нас сквозь космос со скоростью почти 1700 км/ч относительно кого-то на экваторе. Это число может показаться большим, но по сравнению с другими скоростями нашего движения во Вселенной эта скорость едва заметна. На самом деле в километрах в секунду это не так быстро. Вращаясь вокруг своей оси, Земля сообщает нам скорость всего 0,5 км/с, или менее 0,001 % скорости света. Но есть другие перемещения, и они [в смысле скорости] важнее.

Скорость, с которой планеты вращаются вокруг Солнца, намного превышает скорость вращения любой из них вокруг своей оси, это касается даже самых быстрых планет — Юпитера и Сатурна.

Как и все планеты нашей Солнечной системы, Земля движется по орбите Солнца гораздо быстрее скорости вращения вокруг своей оси. Чтобы удержаться на стабильной орбите, мы должны двигаться вправо и со скоростью около 30 км/с. Внутренние планеты — Меркурий и Венера — движутся быстрее, а внешние (вроде Марса и планет за ним) — медленнее. Вращаясь в плоскости Солнечной системы, планеты непрерывно меняют направление своего движения, и Земля возвращается в свою исходную точку через 365 дней. Ну хорошо, почти в исходную точку.

Точная модель движения планет по орбите Солнца, которое движется по Галактике в другом направлении.

Даже Солнце само по себе не статично. Млечный Путь огромен, массивен, и, самое важное, он движется. Все звёзды, планеты, газовые облака, крупицы пыли, чёрные дыры, тёмная материя и многое движутся внутри Млечного Пути и вносят свой вклад в гравитационную сеть. С нашей точки зрения, а мы находимся в около 25 000 световых лет от центра Галактики, Солнце вращается по эллипсу и совершает полный оборот каждые 220–250 миллионов лет или около того.

Предполагается, что скорость нашего Солнца на этой траектории составляет 200–220 км/с, это довольно много по сравнению как со скоростью вращения Земли, так и со скоростью вращения нашей планеты вокруг Солнца, тогда как оба вращения наклонены относительно плоскости движения нашей звезды вокруг Галактики.

Хотя орбиты Солнца в плоскости Млечного Пути находятся на расстоянии около 25000–27000 световых лет от центра, орбитальные направления планет нашей Солнечной системы совсем не выровнены относительно Галактики.

Но сама Галактика не стационарна, она движется из-за гравитационного притяжения всех сгустков сверхплотной материи и, в равной степени, из-за отсутствия гравитационного притяжения от областей с плотностью ниже средней. Внутри нашей Местной группы мы можем измерить нашу скорость в направлении к самой большой, массивной галактики на нашем космическом заднем дворе: Андромеде. Похоже, что оно движется к нашему Солнцу со скоростью 301 км/с, а это означает (учитывая движение Солнца по Млечному Пути), что две самые массивные галактики Местной группы, Андромеда и Млечный Путь, движутся навстречу друг другу со скоростью примерно 109 км/с.

Читайте также:  Что такое казенные земли в китае

Самая большая галактика в Местной группе, Андромеда, кажется маленькой и незначительной рядом с Млечным Путём, но это из-за её расстояния, составляющего около двух с половиной миллионов световых лет. В настоящий момент она движется к нашему Солнцу со скоростью около 300 км/с.

Местная группа, как бы массивна она ни была, изолирована не полностью. Другие галактики и скопления галактик поблизости притягивают нас, и даже более отдалённые сгустки материи оказывают гравитационное воздействие на Землю. Основываясь на том, что мы можем увидеть, измерить и вычислить, эти структуры, по-видимому, – причина дополнительной скорости примерно в 300 км/с, но в несколько ином направлении, чем другие скорости, вместе взятые. И это объясняет часть движения во Вселенной в крупном масштабе, но не всё движение. Кроме того, существует ещё один важный эффект, который был количественно рассчитан только недавно, — гравитационное отталкивание космических пустот.

Различные галактики Сверхскопления Девы, кластеризованные и сгруппированные вместе. В самых больших масштабах Вселенная однородна, но если вы посмотрите на неё в масштабе галактик или скоплений, то окажется, что преобладают сверхплотные области и области с плотностью ниже средней.

Для каждого атома или частицы материи во Вселенной, которые собираются в сверхплотной области, существует область некогда средней плотности, потерявшая соответствующее количество массы. Точно так же, как область плотнее средней притягивает, область, плотность которой ниже средней, будет притягивать с силой ниже средней.

Если взять большую область пространства с меньшим, чем в среднем, количеством материи, на практике её сила будет отталкивать, а плотность выше средней, напротив, — притягивать. В нашей Вселенной в направлении, противоположном от ближайшей области сверхплотности, пролегает огромная пустота с плотностью ниже средней. Мы находимся между этими двумя областями, поэтому силы притяжения и отталкивания складываются, причём каждая из них вносит в скорость примерно 300 км/с, то есть общая скорость приближается к 600 км/с.

Гравитационное притяжение (синим цветом) сверхплотных областей и относительное отталкивание (красным цветом) областей с плотностью ниже средней, когда они действуют на Млечный Путь.

Сложив все эти движения вместе: вращение Земли вокруг своей оси, её вращение вокруг Солнца, движение Солнца по Галактике, которая направляется к Туманности Андромеды, движение Местной группы, притягиваемой к области сверхплотности и отталкиваемой от областей с плотностью ниже средней, мы получим число, указывающее, как быстро на самом деле мы движемся во Вселенной, в любой момент времени.

Мы обнаружили, что Земля движется со скоростью 360 км/с в каком-то определённом направлении плюс-минус около 30 км/ч в зависимости от времени года и направления. Выводы о скорости Земли подтверждены реликтовым излучением, которое в направлении движения планеты проявляется лучше, а в противоположном направлении — ослабевает.

Остаточное свечение от Большого взрыва на 3,36 милликельвина горячее средней температуры в одном направлении (красном) и на 3,36 милликельвина холоднее средней температуры в другом направлении (синем). Это происходит благодаря движению в пространстве в целом.

Если проигнорировать движение Земли, мы обнаружим, что Солнце относительно реликтового излучения движется со скоростью 368 ± 2 километра, затем, если пренебречь движением Местной группы, получится, что Млечный Путь, Андромеда, Галактика Треугольника и все остальные относительно реликтового излучения движутся со скоростью 622 ± 22 км. Эта большая неопределённость, кстати, в основном связана с неопределённостью в движении Солнца вокруг центра Галактики, это самый трудный в смысле измерения компонент.

Относительные притягивающие и отталкивающие эффекты сверхплотных и недостаточно плотных областей Млечного Пути, комбинация которых известна как Дипольный отталкиватель.

Возможно, не существует универсальной системы отсчёта, но есть система, измерения в которой полезны: полезен отсчёт от покоя реликтового излучения, также эта точка отсчёта совпадает с системой отсчёта удаления галактик друг от друга по закону Хаббла. У каждой видимой галактики есть то, что мы называем «пекулярной скоростью» (или скоростью, превышающей скорость, с которой галактики удаляются друг от друга согласно закону Хаббла), — от нескольких сотен до нескольких тысяч км/с, и то, что мы видим, в точности соответствует этому. Пекулярная скорость движения нашего Солнца — 368 км/с, а нашей Местной группы — 627 км/с — прекрасно согласуется с нашим пониманием того, как в пространстве движутся все галактики. Благодаря эффекту дипольного отталкивания теперь мы понимаем, как происходит это движение, во всех масштабах.

В постижении тайн космоса людям точно не обойтись без помощников и именно таким компаньоном может для нас стать искусственный интеллект. Если AI изначально создали для облегчения жизни на Земле, почему бы с его помощью не исследовать космос? Многие компании, включая NASA и Google, уже внедрили ИИ для поиска новых небесных тел и жизни на других планетах и всегда будут рады специалистам в области AI и нейронных сетей. Работать с которыми мы учим на курсах по Machine Learning и его расширенном варианте «Machine Learning и Deep Learning».

На Земле тоже много работы. Узнайте, как прокачаться в других крутых инженерных специальностях или освоить их с нуля:

Источник