Непосредственные расчеты на поверхности Земли, а также астрономические наблюдения и измерения из космоса позволили определить форму и параметры нашей планеты, гравитационное и магнитное поля, величину теплового потока, идущего из недр, и ряд физических свойств земной поверхности.

Средний радиус Земли равен 6371 километру, а полярный – 6356,78 километра. Экваториальное расширение и полярное сжатие возникли из-за вращения Земли вокруг своей оси и ее наклона. В целом же форма Земли очень близка к эллипсоиду вращения, который называется геоида.

Масса Земли составляет 5,976 х 109 триллионов тонн. Объем Земли равен 1,083 х 1027 кубических сантиметров. Зная объем и массу Земли, нетрудно определить и ее среднюю плотность – 5,52 грамма на кубический сантиметр.

Установлено, что плотность горных пород на земной поверхности равна 2,8 грамма на кубический сантиметр, а это означает, что в недрах нашей планеты должны находиться породы с плотностью, в несколько раз превышающей среднюю плотность Земли.

Ускорение свободного падения на поверхности Земли составляет в среднем на экваторе 978,049 см/с2 . В нем учтено центробежное ускорение, создаваемое вращением Земли и равное 3,392 см/с2 . На земных полюсах центробежное ускорение, как известно, отсутствует, и поэтому там ускорение свободного падения больше, чем на экваторе, всего на 1/189. В различных точках на поверхности Земли существуют отклонения от средней величины ускорения свободного падения. Это зоны так называемых гравитационных аномалий, в которых величина отклонений может достигать значений в несколько сот см/с2 .

Земля обладает магнитным полем. Единицей измерения магнитной индукции является тесла (Тл). Положения магнитных полюсов Земли не совпадают с географическими. Так, например, северный конец стрелки компаса притягивается к полюсу, расположенному около Гренландии (73° Северной широты и 100° западной долготы), а южный – к полюсу, находящемуся в австралийском секторе Антарктики (68° южной широты и 134° восточной долготы). Величина индукции геомагнитного поля максимальная у магнитных полюсов (0,7x10—4 Тл у Южного и 0,6х10—4 Тл у Северного) и значительно меньшая, минимальная, у экватора (0,42х10—4 Тл). Магнитная стрелка компаса всегда указывает на магнитные полюса. Чтобы установить точное положение Северного географического полюса, необходимо вводить поправку на величину магнитного склонения. Магнитологи установили факт смены магнитными полюсами своего месторасположения (инверсии), то есть в определенные промежутки времени Северный полюс становится Южным, а Южный – Северным. Продолжительность временных периодов относительно устойчивого положения знака магнитных полюсов оценивается специалистами в пределах от 700 тысяч до 1,5 миллиона лет.

Ученым давно известно, что из земных глубин постоянно исходит тепло. О существовании внутри Земли крупного источника тепла свидетельствуют извержения вулканов, когда на поверхность планеты изливаются многочисленные лавовые потоки с температурой более 1500°С. Измерения показывают, что с глубиной температура увеличивается: при «опускании» на каждый 1 километр глубины температура возрастает на 30°С.

Геотермический поток, стекающий из земных недр, дает близкие значения по интенсивности как для суши, так и для океанического дна: (1,2-1,6)х10—6 Дж/(см2 хс). Следует, правда, отметить, что минимальные значения геотермического потока тепла наблюдаются в центральных частях континентов, где находятся наиболее древние горные породы, а максимальные – в областях активной вулканической деятельности и вдоль осевой части срединноокеанических хребтов, то есть протяженных горных систем на дне Мирового океана.

У Земли несколько неоднородных оболочек – атмосфера, гидросфера, биосфера и литосфера, под которой в глубоких недрах находится мантия и ядро.

Атмосфера – внешняя газовая оболочка, ограниченная снизу твердой и жидкой поверхностью Земли. Земная атмосфера содержит 5,3х1015 триллионов тонн воздуха, что составляет 1/1 000 000 часть массы всей планеты. Давление воздуха на уровне моря в среднем равно 1,013х105 Па, а плотность —1,3x10—3 г/см3 .

Атмосфера Земли состоит из азота (78,09 процента), кислорода (20,94 процента), аргона (0,93 процента), углекислого газа (0,033 процента), а также неона, гелия, метана, ксенона, криптона, водорода и других газов, процентное содержание которых незначительно. Помимо этого, в воздухе имеются некоторые активные примеси, такие, например, как водяной пар, озон и различные аэрозоли (мельчайшие взвешенные частицы).

Средняя температура воздуха у земной поверхности составляет + 14,3°С. По характеру распределения температуры в атмосфере различают несколько слоев:

а) Нижний слой – ТРОПОСФЕРА, ограниченная в зависимости от широты высотами 8-17 километров. Воздух в этом слое нагревается от поверхности Земли, и поэтому с высотой он становится все холоднее (на каждый километр высоты температура в среднем понижается на 6-6,5°С. Здесь сосредоточен почти весь водяной пар, образуются облака, формируются и развиваются мощные атмосферные вихри (циклоны и антициклоны).

б) СТРАТОСФЕРА, расположенная на высотах от 8-17 до 50-55 километров. Здесь находится озоновый экран, роль которого в поглощении ультрафиолетовой радиации, губительной для живых организмов, трудно переоценить. Наибольшая концентрация озона наблюдается на высотах 18-24 километра. Особенностью стратосферы является то, что с увеличением высоты на один километр температура в ней повышается на 1-2°, поэтому на верхней границе этого слоя температура может оказаться не только нулевой, но даже положительной.

в) МЕЗОСФЕРА находится на высотах от 50-55 до 80 километров. В этом слое температура понижается с увеличением высоты, на его верхней границе она может быть 60-100°С.

г) В следующем слое – ТЕРМОСФЕРЕ – температура снова начинает увеличиваться таким образом, что на высоте 100 километров она переходит нулевую отметку, а на высоте около 800 километров достигает максимума – +2000"С. Здесь происходит интенсивное поглощение ультрафиолетового излучения Солнца, нагрев и ионизация атмосферы. В мезосфере и нижней части термосферы образуются электрически заряженные ионы, в связи с чем слой, расположенный в интервале высот 60-400 километров, зачастую называют ИОНОСФЕРОЙ.

Следующая оболочка Земли – гидросфера. Ее масса равна 1,46x10* триллионам тонн, что в 275 раз больше массы атмосферы, но в то же самое время составляет всегонавсего 1/4000 часть от массы всей Земли. Воды Мирового океана «отхватывают» 94 процента от общей массы гидросферы, 4 процента приходится на подземные воды, почти 1,8 процента – на ледники Антарктиды и Гренландии, менее 0,2 процента – на горные ледники, поверхностные реки и озера.

Мировой океан покрывает 70,8 процента земной поверхности, а его средняя глубина составляет около 4 километров. Это ничтожно малая величина по сравнению с обшей длиной земного радиуса, но она вполне достаточна, чтобы сделать дно Мирового океана почти недосягаемым для непосредственных исследований. Наибольшая глубина зафиксирована в тихоокеанской Марианской впадине – 11 023 метра. Ложе Мирового океана с глубиной более трех километров охватывает 77 процентов всей его площади.

Океаническая вода – это сложный раствор солей, заполняющий океанические впадины. Океаны и моря имеют массу 1,4 миллиарда тонн, объем немногим более 1,3 миллиарда кубических километров, что составляет почти 5 процентов всего объема гидросферы.

В пределах земных океанов выделяются отдельные крупные поднятия, подводные горы и так называемые срединно-океанические хребты, в осевой части которых располагаются рифтовые долины, представляющие из себя протяженные провалы с крутыми боковыми стенками. Хребты, образуют непрерывную глобальную цепь длиной более 60 000 километров. Они возвышаются на 3-4 километра и, естественно, нарушают глубинную циркуляцию океанических вод. Еще одной особенностью океанического дна являются глубоководные желоба, ширина которых не превышает нескольких десятков километров, а длина достигает сотни километров. Эти желоба располагаются в основном на периферии океанов и как бы отделяют от него островные дуги. Примерами могут служить Курило-Камчатский и Алеутский глубоководные желоба.