גיאוגרפיה כדור הארץ בחלל החיצון. שדות גיאופיזיים של כדור הארץ (כבידה, מגנטי, חשמלי, תרמי); מקורם שדות כבידה ומגנטים של כדור הארץ

תוכנית הרצאה

1.1.פורמה ופרמטרים בסיסיים של כדור הארץ.

1.2. שדה הכבידה של כדור הארץ.

1.3. שדה תרמי של כדור הארץ.

1.4. השדה המגנטי של כדור הארץ.

גיאולוגיה כמדע החוקר, קודם כל, את כוכב הלכת שלנו ואת קליפת האבן העליונה שלו, לא מתעלם מהעולם הסחי שמסביב - היקום. זאת בשל העובדה שבמבנה כדור הארץ ישנם קווי דמיון והבדלים מסוימים עם כוכבי הלכת; כמה תהליכים גיאולוגיים קשורים ישירות לתופעות קוסמיות.

כדור הארץ - כוכב לכת אופייני למערכת השמש - מאופיין בנוכחות של קונכיות פנימיות וחיצוניות מפותחות היטב.

1.1. הצורה והפרמטרים הבסיסיים של כדור הארץ

מתחת לדמות, או צורת כדור הארץ, הבינו את צורת הגוף המוצק שלו, שנוצר על ידי פני היבשות וקרקעית הימים והאוקיינוסים. צורת כוכב הלכת נקבעת לפי סיבובו, היחס בין כוחות המשיכה והכוח הצנטריפוגלי, צפיפות החומר ופיזורו בגוף

מדידות גיאודטיות הראו כי המוצקות הפשוטה של ​​כדור הארץ מתקרבת ל- ELLIPSOID OF ROTATION (ספירואיד). רדיוס קוטבי Rn 6356.8 ק"מ, משווני - 6378.2 ק"מ, ההפרש בין הרדיוסים הוא 21.4 ק"מ.

מדידות מפורטות הראו שלכדור הארץ יש צורה מורכבת יותר. דמות זו, המיוחדת רק לכדור הארץ, נקראה GEOID. בכל נקודה של הגיאואיד, וקטור הכבידה מאונך לפני השטח שלו, דבר שניתן להשיג על ידי הארכת פני השטח של האוקיינוס ​​העולמי מתחת ליבשות. פני השטח של הגיאואיד הם שנלקחים כבסיס כאשר סופרים גבהים בטופוגרפיה, גיאודזיה, מדידת מוקשים.

הגיאואיד והספרואיד אינם חופפים, והפער בין מיקום המשטחים שלהם מגיע ל-160 ק"מ (100 מ' בברית המועצות). על פי הנתונים העדכניים המדויקים ביותר, הוכח שלכדור הארץ יש אליפסואיד תלת-צירי בצורת אגס (כלומר בצורת לב).

מסת כדור הארץ היא 5.977 10 21 טון, הנפח הוא 1.083 מיליארד ק"מ 3, השטח הוא 510 מיליון ק"מ 2. הצפיפות הממוצעת של כדור הארץ היא 5.52 גרם/ס"מ 3 . נקבע כי לחלק האבן החיצוני של קרום כדור הארץ יש צפיפות ממוצעת של 2.8 גרם/ס"מ 3 . לפיכך, כדי שהצפיפות הכוללת תהיה 5.52, פנים כדור הארץ חייב להיות צפוף יותר מהחלק החיצוני. ניתן להסביר את העלייה בצפיפות עם העומק בהבדלים בהרכב ובכוח העצום שבו לוחצים החלקים החיצוניים של כדור הארץ על החלקים הפנימיים. ההנחה היא כי לליבה הפנימית יש צפיפות של כ-13 גרם/ס"מ 3, מה שמתאים כנראה למצב הברזל המתכתי בלחץ זה.

1.2. שדה הכבידה של כדור הארץ

השדות הפיזיים שנוצרים על ידי הפלנטה בכללותה ועל ידי גופים בודדים מבודדים נקבעים על ידי שילוב התכונות הטבועות בכל עצם פיזיקלי. יש חשיבות רבה לחקר שדות גיאופיזיים בחקר התכונות הפיזיקליות של סלעים בדגימות ובמסיפים. חקר המאפיינים והפרשנות של הנתונים שהתקבלו צריכים להתבסס על הידע של הדפוסים הכלליים והמקומיים של המבנה של השדות הפיזיים של כדור הארץ.

המסה העצומה של כדור הארץ היא הסיבה לקיומם של כוחות

משיכה המשפיעה על יללת הגוף והעצמים הממוקמים עליו משטחים. המרחב שבתוכו באים לידי ביטוי כוחות המשיכה של כדור הארץ נקרא שדה הכבידה או שדה הכבידה (lat. "gravitas" - כבידה) הוא משקף את אופי התפלגות המסות במעיים וקשור קשר הדוק ל דמות כדור הארץ. לכל נקודה על פני כדור הארץ יש גודל כוח משיכה משלה; במרכז כדור הארץ, כוח הכבידה הוא אפס.

כוח הכבידה שווה מספרית לכוח המשיכה הנוצר ולכוח הצנטריפוגלי P הפועל ליחידת מסה של חומר

במערכת CGS, גודל הכבידה מתבטא בגלים (ס"מ/ש'). בפועל משתמשים לרוב באלפית מגאלה-מיליגל. כוח הכבידה תלוי במיקום הגובה של השטח, שכן זה משנה את המרחק ל-

מרכז כדור הארץ. לכן, מדידות הכבידה מצטמצמות בדרך כלל לאחת

רמה, כגון הרמה הגיאואידית או האליפסואידית. ערך הכבידה על פני כדור הארץ עולה מקו המשווה לקטבים מ-978.049 ל-963.235 גל. הערך הממוצע של כוח המשיכה על פני השטח של הגיאואיד הוא 981 גל.

גודל הכבידה תלוי לא רק במיקום הגובה, אלא גם בקו הרוחב הגיאוגרפי של האזור. הוא מושפע גם מהתפלגות לא אחידה של מסות בבטן כדור הארץ. מסיבה זו, קיימות סטיות מקומיות בערכי הכבידה מערכיה המחושבים באופן תיאורטי. סטיות כאלה נקראות אנומליות כבידה.

יש חריגות כבידה חיוביות ושליליות. חיוביים נצפים כאשר מסות צפופות (עפרות ברזל) שוכבות בבטן קרום כדור הארץ; השליליים נגרמות על ידי משקעים של מסות קלות (גבס, מלח אשלגן). אנומליות כבידה מתגלות באמצעות מדדי גרבימטר ומכשירי מטוטלת. על פי תוצאות המדידות, נערכות מפות גרבימטריות, שעליהן, באמצעות איזולינים, אנומליות כבידה מוצגות במיליגל.

שינויים בכוח המשיכה יכולים להיגרם מכמה תופעות המוכרות מהאסטרונומיה, כמו האטה או זירוז סיבוב כדור הארץ סביב צירו, שינויים בצורתו ובצפיפותו של כדור הארץ.

1.3. שדה תרמי של כדור הארץ

השדה התרמי של כדור הארץ נוצר עקב מקורות חיצוניים ופנימיים. המקור העיקרי לאנרגיה חיצונית הוא קרינת השמש. אנרגיית הקרינה של השמש המתקבלת על ידי פני כדור הארץ בשנה היא 5.44 * 10J. בערך 55 % הוא נספג באטמוספירה, בצמחייה, באדמה. שאר האנרגיה משתקפת לחלל.

מקורות החום הפנימי של כדור הארץ הם הבאים: ריקבון רדיואקטיבי של יסודות; אנרגיה של בידול כבידתי של חומר; חום שיורי וכו'.

חום השמש המתקבל מחמם ישירות את הסלעים וחודר רק לעומק רדוד. טמפרטורת פני השכבות משתנה במהלך היום, העונה והשנה. עם עומק המשרעת, תנודות הטמפרטורה יורדות: ראשית, ההשפעה של תנודות יומיות בטמפרטורת האוויר נעלמת, אחר כך עונתיות ולבסוף שנתיות. בעומק מסוים, טמפרטורת הסלעים נשארת קבועה במשך שנים - אזור של טמפרטורה קבועה. מעליו שכבות של תנודות ארוכות טווח, עונתיות ויומיות.

עומק החגורה של טמפרטורות קבועות משתנה בהתאם לקו הרוחב של האזור ועם שינויים בתכונות התרמופיזיקליות של סלעים. באזורי קו המשווה יגיע אזור הטמפרטורה הקבועה ל-1-2 מ', בקווי הרוחב האמצעיים 20-30 מ' (במוסקווה - 20 מ').

הטמפרטורה הקבועה של אזור זה שווה בקירוב לטמפרטורה השנתית הממוצעת של שכבת פני השטח של אזור זה (עבור מוסקבה + 4.2 מעלות צלזיוס, עבור פריז + I8). אם הטמפרטורה השנתית הממוצעת של האזור היא מתחת ל-0, אז משקעים ו מי תהום הופכים לקרח. זהו התנאי העיקרי להיווצרות "פרמאפרוסט".

החל מאזור הטמפרטורות הקבועות, יש עליה מתמדת בטמפרטורת הסלעים עם העומק, המתאפיינת במדרגה גיאותרמית ובשיפוע גיאותרמי. שלב גיאוטרמי - שווה מספרית למספר המטרים שאליהם צריך להגיע לעומק כך שטמפרטורת הסלעים תעלה ב-1 ובעלת הממד m/ deg. דרגת גיאוטרמית - הערך הפוך ושווה מספרית למספר המעלות שבהן טמפרטורת הסלעים עולה בהעמקה של 100 מ' (מ'/ מעלות).

הצעד הגיאותרמי נלקח בממוצע ל-33 מ'/מעלה, אבל ערכו בנקודות שונות משתנה מאוד בין 2 ל-250 מ'/מעלה. לעתים קרובות הערך של המדרגה הגיאותרמית סוטה באופן משמעותי בעומקים שונים של אותה נקודה. זה תלוי: מוליכות תרמית שונה ותנאי התרחשות של סלעים, מי תהום, ריחוק מהימים והאוקיינוסים, שטח, תנאים גיאוכימיים.

טמפרטורת הסלע הגבוהה ביותר בעבודות מכרות תת-קרקעיות היא C והיא נצפתה במכרות הנחושת של מגנה (ארה"ב) בעומק של 1200 מ'. לפיתוח מרבצי מינרלים המתרחשים בעומקים גדולים ובאזור פרמפרוסט, יש צורך להסדיר את המשטר התרמי של מכרות ומכרות עמוקים.

1.4. השדה המגנטי של כדור הארץ

ישנם שדות מגנטיים ברחבי הגלובוס ובתוכו. לפי חקר החלל, הוא משתרע מעבר לכוכב הלכת למרחק העולה על פי עשרה מרדיוס כדור הארץ, ויוצר מגנטוספרה. נוצרה צורה חיצונית א-סימטרית מורכבת של המגנטוספרה, המשתנה ללא הרף בצורתה ובחוזקה. מצידו של כדור הארץ, המואר על ידי השמש, המגנטוספירה נדחסת באופן משמעותי, ומהצד הנגדי היא מתארכת עם היווצרות פלומה מגנטית.

האסימטריה של המגנטוספירה נובעת מהשפעת רוח השמש (קרינה קוסמית).

לפי הנתונים של 1960, גבול המגנטיות נמצא בגובה של 93,000 ק"מ. גודל השדה המגנטי של כדור הארץ יורד בקירוב עד לגובה של 43 אלף ק"מ ביחס לקוביית המרחק. במרחב הקרוב לכדור הארץ, מעבר לגבולות המגנטיות הארצית, קיים שדה מגנטי של מרחב בין-פלנטרי. אופי השדה המגנטי של כדור הארץ עדיין לא הובהר במלואו. ידוע כי ההשפעה עליו של התהליכים המתרחשים בשכבות הגבוהות של האטמוספירה קטנה ואינה עולה על 6 %. על בסיס זה, מאמינים כי השדה המגנטי קשור לתהליכים המתרחשים בחלק הפנימי העמוק של כדור הארץ. השדה המגנטי משפיע על הכיוון של מינרלים פרומגנטיים (מגנטיט, אילמניט, המטיט) בסלעים. חולות אולטרה-בסיסיים ובסיסיים (בזלת, גאברו) וחולות בצבע אדום מגיבים בצורה החזקה ביותר לשדה המגנטי. בראשית משקע.

הקטבים של השדה המגנטי של כדור הארץ אינם עולים בקנה אחד עם הקטבים הגיאוגרפיים.

המאפיינים העיקריים של השדה המגנטי הם כדלקמן:

MAGNETIC DECLATION - הזווית בין ציר המחט המגנטי של המרידיאנים המגנטיים לבין המרידיאן הגיאוגרפי.

MAGNETIC TILT - זווית המחט המגנטית לאופק.

עוצמת השדה המגנטי של כדור הארץ מתבטאת בכמות וקטורית - מתח MAGNETIC VOLTAGE. יחידת המדידה של עוצמה מגנטית היא מאה אלפית אוסטרד, הנקראת גמא ().

סטיות של יסודות השדה המגנטי של כדור הארץ נקראות אנומליות מגנטיות. הם נגרמים על ידי התרחשות של מסות מגנטיות גדולות (עפרות ברזל) או על ידי הפרעות בהומוגניות של המבנה הגיאולוגי.

האנומליה המגנטית הגדולה ביותר בעולם, הנגרמת על ידי התרחשות של מסות מגנטיות גדולות, היא ה-KMA.

חקר השדה המגנטי של כדור הארץ נמצא בשימוש נרחב לחיפוש מרבצי מינרלים, כולל נפט וגז.

השלכות גיאוגרפיות של צורת וגודל כדור הארץ

אפילו המדען היווני הקדום אריסטו הציע שלכדור הארץ, כמו לכל שאר כוכבי הלכת, יש צורה של כדור, אבל אפשר לקרוא לצורת כדור הארץ בצורה מדויקת יותר הגיאואיד.

כדור הארץ הוא כוכב לכת קטן במערכת השמש. בגודלו הוא עולה רק על מרקורי, מאדים ופלוטו. הרדיוס הממוצע של כדור הארץ הוא 6371 ק"מ, בעוד הרדיוס המשווני של כדור הארץ גדול מזה הקוטבי, כלומר. כדור הארץ "משוטח" בקטבים, דבר שנגרם מסיבוב כדור הארץ סביב צירו. הרדיוס הקוטבי של כדור הארץ הוא 6357 ק"מ, והרדיוס המשווני הוא 6378 ק"מ. היקף כדור הארץ הוא כ-40 אלף ק"מ. ושטח הפנים של כוכב הלכת שלנו הוא בערך 510 מיליון קמ"ר.

כדור הארץ מסתובב סביב השמש ועושה מהפכה שלמה ב-365 ימים 6 שעות ו-9 דקות. השעות והדקות ה"נוספות" יוצרות יום נוסף - 29 בפברואר, אז ישנה שנה מעוברת (שנה שהיא כפולה של 4).

כדור הארץ מסתובב גם על צירו, וכתוצאה מכך נוצר מחזור יומי של יום ולילה. ציר כדור הארץ הוא קו ישר דמיוני העובר דרך מרכז כדור הארץ. הציר חוצה את פני כדור הארץ בשתי נקודות: הקוטב הצפוני והדרומי.

ציר כדור הארץ נוטה ב-23.5°, מה שגורם לעונות השנה להשתנות על הפלנטה שלנו. כאשר האזור סביב הקוטב הצפוני פונה לשמש, קיץ בחצי הכדור הצפוני וחורף בחצי הכדור הדרומי. כאשר האזור סביב הקוטב הדרומי פונה לשמש, ההפך הוא הנכון. ב-22 ביוני, השמש נמצאת בשיאה מעל הטרופי הצפוני - זהו היום הארוך בשנה בחצי הכדור הצפוני, 22 בדצמבר -¦ מעל הטרופית הדרומית - זהו היום הקצר ביותר בחצי הכדור הצפוני, אך הארוך ביותר בדרום. 21 במרץ ו-23 בספטמבר - ימי השוויון באביב ובסתיו - הימים בהם היום שווה ללילה, והשמש נמצאת בשיאה מעל קו המשווה.

הכדוריות של כדור הארץ מובילה לחימום לא אחיד של פני כדור הארץ. האזורים המשוונים של כדור הארץ (חגורת חום חמה), הממוקמים בין האזורים הטרופיים, מקבלים את הכמות המקסימלית של חום השמש, בעוד שהקוטב (חגורת החום הקרה) מקבל את המינימום, מה שמוביל לטמפרטורות שליליות בקווי הרוחב הקוטביים.

השדה המגנטי של כדור הארץ הוא האזור סביב כוכב הלכת שלנו שבו פועלים כוחות מגנטיים. שאלת מקור השדה המגנטי טרם נפתרה סופית. עם זאת, רוב החוקרים מסכימים שנוכחות השדה המגנטי של כדור הארץ נובעת לפחות בחלקה מהליבתו. ליבת כדור הארץ מורכבת מחלקים פנימיים מוצקים וחלקים חיצוניים נוזליים. סיבוב כדור הארץ יוצר זרמים קבועים בליבה הנוזלית. כפי שהקורא אולי זוכר משיעורי הפיזיקה, תנועת המטענים החשמליים גורמת להופעת שדה מגנטי סביבם.

אחת התיאוריות הנפוצות ביותר המסבירות את אופי השדה, התיאוריה של אפקט הדינמו, מניחה שתנועות הסעה או סוערות של נוזל מוליך בליבה תורמות לעירור עצמי ולשמירה על השדה במצב נייח.

כדור הארץ יכול להיחשב כדיפול מגנטי. הקוטב הדרומי שלו ממוקם בקוטב הצפוני הגיאוגרפי, והצפון, בהתאמה, בדרום. למעשה, הקטבים הגיאוגרפיים והמגנטיים של כדור הארץ אינם חופפים לא רק ב"כיוון". ציר השדה המגנטי מוטה ביחס לציר הסיבוב של כדור הארץ ב-11.6 מעלות. בשל העובדה שההבדל אינו משמעותי במיוחד, אנו יכולים להשתמש במצפן. החץ שלו מצביע בדיוק על הקוטב המגנטי הדרומי של כדור הארץ וכמעט בדיוק לצפון הגיאוגרפי. אם המצפן היה הומצא לפני 720,000 שנים, הוא היה מצביע הן על הקוטב הצפוני הגיאוגרפי והן על הקוטב המגנטי. אבל עוד על כך בהמשך.

השדה המגנטי מגן על תושבי כדור הארץ ועל לוויינים מלאכותיים מפני ההשפעות המזיקות של חלקיקים קוסמיים. חלקיקים כאלה כוללים, למשל, חלקיקים מיוננים (טעונים) של רוח השמש. השדה המגנטי משנה את מסלול התנועה שלהם, ומכוון את החלקיקים לאורך קווי השדה. הצורך בשדה מגנטי לקיומם של חיים מצמצם את טווח כוכבי הלכת הניתנים למגורים (אם נצא מההנחה שצורת חיים אפשרית היפותטית דומות לתושבים ארציים).

מדענים אינם שוללים שחלק מכוכבי הלכת הארציים אינם בעלי ליבה מתכתית, ולפיכך, הם נטולי שדה מגנטי. עד כה האמינו שכוכבי הלכת, המורכבים מסלעים מוצקים, כמו כדור הארץ, מכילים שלוש שכבות עיקריות: קרום מוצק, מעטפת צמיגה וליבה מברזל מוצק או מותך.

שינוי הקטבים מלווה בשינוי בתצורת השדה המגנטי. במהלך "תקופת המעבר" הרבה יותר חלקיקים קוסמיים המסוכנים לאורגניזמים חיים חודרים לכדור הארץ. אחת ההשערות המסבירות את הכחדת הדינוזאורים טוענת שהזוחלים הענקיים נכחדו דווקא במהלך החלפת הקטבים הבאה.

בנוסף ל"עקבות" של פעילויות מתוכננות לשינוי הקטבים, הבחינו החוקרים בשינויים מסוכנים בשדה המגנטי של כדור הארץ. ניתוח נתונים על מצבו לאורך מספר שנים העלה כי בחודשים האחרונים החלו להתרחש בו שינויים מסוכנים. מדענים לא תיעדו "תנועות" כה חדות של התחום במשך זמן רב מאוד. אזור הדאגה לחוקרים ממוקם בדרום האוקיינוס ​​האטלנטי. "עובי" השדה המגנטי באזור זה אינו עולה על שליש מה"רגיל". חוקרים הקדישו תשומת לב מזמן ל"חור" הזה בשדה המגנטי של כדור הארץ. הנתונים שנאספו במשך 150 שנה מראים שהתחום כאן נחלש בעשרה אחוזים בתקופה זו.

למרות העובדה שלא ניתן לראות את השדה המגנטי, תושבי כדור הארץ מרגישים אותו היטב. ציפורים נודדות, למשל, מוצאות את דרכן, מתמקדות בה. יש כמה השערות שמסבירות בדיוק איך הם מרגישים את התחום. אחד מהאחרונים מציע שציפורים תופסות את השדה המגנטי חזותית.

בנוסף לציפורים, צבי ים משתמשים בשדה המגנטי של כדור הארץ במקום ב-GPS. וכפי שהראה ניתוח תצלומי לוויין שהוצגו כחלק מפרויקט Google Earth, פרות. לאחר שחקרו צילומים של 8510 פרות ב-308 אזורים בעולם, מדענים הגיעו למסקנה שבעלי חיים אלה מכוונים את גופם מצפון לדרום (או מדרום לצפון). יתרה מכך, "נקודות ההתייחסות" לפרות אינן גיאוגרפיות, אלא דווקא הקטבים המגנטיים של כדור הארץ. מנגנון תפיסת השדה המגנטי של הפרות והסיבות לתגובה כזו אליו נותרו לא ברורים.

בנוסף למאפיינים המדהימים הללו, השדה המגנטי תורם להופעת הזוהר. הם נוצרים כתוצאה משינויי שדה פתאומיים המתרחשים באזורים מרוחקים של השדה.

כוח הכבידה הוא התוצאה של המשיכה של מסת כדור הארץ והכוח הצנטריפוגלי מסיבוב כוכב הלכת. בקווי הרוחב המשווני, הוא שווה לממוצע של 978 גל, ובקווי הרוחב הקוטביים הוא גדל ל-983 גל, אשר קשור הן לדמות כדור הארץ והן לירידה בכוח הצנטריפוגלי עם קו הרוחב.

חשיבות הכבידה עבור המעטפת הגיאוגרפית נדונה לעיל בהיבטים שונים. הבה נכליל זאת, שכן שדה הכבידה של כדור הארץ חשוב ביותר לטבעו.

1. כוחות כבידה העולים על כוחות מלוכדים יצרו את דמות כדור הארץ. בפועל, הבעיה ההפוכה נפתרת: פוטנציאל הכבידה משמש בחקר דמות כדור הארץ.
2. כוח המשיכה של כדור הארץ עיבה את החומר הפנימי של כדור הארץ, וללא קשר להרכבו הכימי, יצר ליבה צפופה.
3. הליבה, יחד עם סיבוב כדור הארץ, יצרה את המגנטוספרה, שתפקידה עצום עבור הביוספרה.
4. גודל כוח המשיכה של כדור הארץ הוא כזה שהוא מחזיק את המעטפת הגזית, ומאפשר רק ליסודות קלים - הליום ומימן - לברוח. בין היתר בשל כך, יש חוסר התאמה בין אטמוספירת כדור הארץ ליקום: ביקום מימן מהווה 93%, ובאטמוספירה של כדור הארץ הוא זניח.
5. כיסוי אטמוספרי מבטיח את קיומה של ההידרוספירה; אחרת, המים היו מתאדים מיידית ובורחים.
6. הלחץ של המסות העמוקות, יחד עם ריקבון רדיואקטיבי, מייצר אנרגיה תרמית - המקור לתהליכים פנימיים (אנדוגניים) הבונים מחדש את הליתוספירה.
7. כוח הכבידה קובע את נטיית קרום כדור הארץ לשיווי משקל איזוסטטי. איזוסטזי התגלתה כאשר חקר את התפלגות הכבידה. רכסי הרים יוצרים מסה נוספת על פני השטח וצריכים לגרום לעלייה בכבידה פרופורציונלית למסה של המדינה ההררית. באוקיינוסים, 4-5 ק"מ מורכבים ממים בצפיפות של כ-1.0 גרם/ס"מ 3, כך שכאן כוח הכבידה צריך להיות פחות מאשר בהרים. מישורי השפלה של היבשות תופסים עמדת ביניים וצריכים להיות בעלי כובד בעל ערך בינוני. המדידות הראו שלמעשה, כוח הכבידה באותה מקבילה בכל מקום - בים, ביבשה נמוכה, בארצות הרריות - הוא בדרך כלל זהה. זה אומר שבהרים הוא פחות מהרגיל, או כפי שנהוג להאמין, נמצא כאן אנומליה גרבימטרית שלילית, בים כוח המשיכה גדול מהמחושב, או האנומליה שלו חיובית, בשפלה ערכו האמיתי. קרוב לתיאורטי, כלומר אין אנומליה. התפלגות זו של כוח המשיכה והחריגות שלה מוסברת על ידי איזוסטזי.
8. האסתנוספירה - שכבה המרוככת בחום המאפשרת את תנועת הליתוספירה - היא גם פונקציה של כוח הכבידה, שכן המסת החומר מתרחשת ביחס נוח בין כמות החום וכמות הדחיסה - לחץ.
9. הדמות הכדורית של שדה הכבידה קובעת שני סוגים עיקריים של צורות קרקע על פני כדור הארץ - חרוטי ושטוחים. הם תואמים לשתי צורות אוניברסליות של סימטריה - חרוטי ודו-צדדי (I. I. Shafransky). מעל כל שטח קטן וגדול של פני כדור הארץ יש שדה בצורת חרוט של כוח המשיכה של כדור הארץ. הוא מוטבע בכל הגופים שגדלים על פני כדור הארץ. אם הגוף גדל למעלה, או, מה שזה אותו הדבר, למטה, אז הוא מקבל צורה קרובה לחרוט (פסגות הרים, הרי געש, בולענים, צורות קרקע חוליות, עצים וכו'). אם הגוף גדל אופקית, אז הכבידה הופכת אותו לדמוי עלים (דלתות, מישורים מצטברים, משטחי יישור וכו'). המעבר של צורות חרוטיות לצורות שטוחות מדרונות. כל התבליט של הליתוספירה הוא בעצם שיפוע.
10. כוח הכבידה קובע את הטקטוגנזה הכבידה - היווצרות מבני קרום כדור הארץ ובאופן כללי תנועת המסות של הליתוספירה בפעולת הכבידה. מכיוון שהתפתחות ההקלה היא תנועת החומר, כוח הכבידה בו ממלא את אחד התפקידים המכריעים.
11. כוח המשיכה של כדור הארץ קובע את הגבול העליון של גובה רכסי ההרים. התרוממות קפלי קרום כדור הארץ לא יכולה להיות גבוהה מ-9 ק"מ, מכיוון שכוח הכבידה מונע זאת.
12. השילוב של שדה הכבידה וגופים ספציפיים על פני כדור הארץ יוצר חוסר פרופורציונליות של מרחב כדור הארץ. כמה דוגמאות יחשפו את מהותו. כוחות לכידות פועלים על גופים קטנים, עד לרכסי הרים, ועל גופים גדולים, ארצות הרריות, הליתוספירה כולה, ועוד יותר מכך על כדור הארץ כולו, כוחות כבידה, הקשורים לאיזוסטזי. בתנאי שדה הכבידה של כדור הארץ, לכל סוג של בעל חיים יש את הממדים הנוחים ביותר עבורו, ששינוי בו יגרור שינוי צורה. אם אורך, גובה ורוחב של בעל חיים יצטמצם או גדל פי 10, אזי המסה שלו תשתנה פי 1000, ופני השטח שלה פי 100. ברור שיש לבנות מחדש את כל הגוף במקרה זה. היחס בין נפחים, גדלים ומסות קובע את הרוח של אבקה וזרעים של צמחים ואת שיטות העברתם.
13. כוח הכבידה, בשילוב עם גודל הגופים, קובע את כוח מתח הפנים של המים, הקשור בהתרוממותם דרך הנימים, וכתוצאה מכך, אחד הצדדים של משטר המים של הקרקע.
14. כיוון הכבידה כלפי מטה, לכיוון מרכז כדור הארץ, עוזר לבעלי חיים לשמור על עמדה זקופה.
15. בזרימת המים כלפי מטה, וכתוצאה מכך, בעבודה של נהרות, שדה הכבידה ממלא תפקיד משני. חשיבות עליונה היא אנרגיית קרינת השמש, הגורמת לאידוי המים ולעליית קיטור ליבשות והרים.

לצורת כדור הארץ - הגיאואיד - אין צורה גיאומטרית רגילה. לכן, היכן שהיא מותרת, מחליפים את פני השטח של הגיאואיד במודלים מתמטיים משוערים, שבמקרים מסוימים נתפסים ככדורית כדור הארץ, באחרים - הגלובוס. הכדור היבשתי - אליפסואיד של סיבוב מתקבל על ידי סיבוב האליפסה סביב הציר הקטן שלה b, החופף לציר הסיבוב של כדור הארץ, ומרכז האליפסה מיושר עם מרכז כדור הארץ. תכונות המבנה של דמות כדור הארץ נלקחות בחשבון במלואן בעיבוד מתמטי של מדידות גיאודטיות ברמת דיוק גבוהה. לאור הקטנות של הדחיסה, כאשר פותרים בעיות רבות, עבור דמות כדור הארץ, עם דיוק מספיק למטרות מעשיות, אפשר לקחת כדור השווה בנפח לאליפסואיד של כדור הארץ. מידותיו: רדיוס משווני -6378 ק"מ, רדיוס קוטבי -6357 ק"מ, רדיוס ממוצע 6371, אורך קו המשווה 40009 ק"מ, אורך קו המשווה -40077 ק"מ, קוטרו 12756 ק"מ, משטח W - 510 מיליון קמ"ר, גובה ממוצע 875 מ', ראה עומק MO 3800m.

תנועת Z-li. נהוג לקחת בחשבון את הסיבוב המסלולי והיומי, את תנועת מערכת כדור הארץ-ירח, את השינוי במהירות הסיבוב של כדור הארץ וכן את תנודת ציר הסיבוב. תנועה מסלולית: נעה במסלול אליפטי, באחד המוקדים שבהם נמצאת השמש, המהירות היא 29.8 קמ"ש, התקופה היא שנה. מהירות התנועה גבוהה יותר, ככל שהרדיוס - וקטור (מרחק מכדור הארץ לשמש) קטן יותר. הוא משתנה מעט במהלך השנה: בפריהליון (תחילת ינואר) הוא יורד, באפיליון הוא עולה. ציר כדור הארץ נוטה ביחס למישור המסלול בזווית של 66 33. נוכחות הטרופיים והמעגלים הקוטביים קשורה בנטייה של ציר כדור הארץ. הזמן שלוקח לציר כדור הארץ לתאר חרוט מלא נקרא הקצב הקדם. הסיבוב היומי של כדור הארץ סביב צירו הוא נגד כיוון השעון, כפי שנראה מהקוטב הצפוני. השלכות: 1) שינוי של יום ולילה; 2) דפורמציה של דמות כדור הארץ (דחיסה קוטבית - עלייה בכוח הצנטריפוגלי); 3) קיומו של כוח קוריוליס (ככל שמהירות הסיבוב הזוויתית גדולה יותר, כוח הקוריוליס גדול יותר); 4) סופרפוזיציה של כוח צנטריפוגלי וכוח כבידה, נותן כוח משיכה (צנטריפוגלי - מאפס בקטבים לערך המרבי בקו המשווה; הערך המרבי של כוח הכבידה בקוטב).

תנועת מערכת כדור הארץ-ירח. הירח יוצר גרירת גאות על הסיבוב היומיומי של הפלנטה שלנו. גרר גאות, הגורם להאטה בסיבוב, מפחית את ההתאפקות הקוטבית ואת כוח הקוריוליס, כלומר. משפיע על זרימת האטמוספירה והאוקיינוספירה, שבה תלויים תנאי האקלים. שינוי במהירות הסיבוב של כדור הארץ. אי סדירות ברוטציה היומית - סטייה חודשית ממוצעת. תנועת הקטבים של כדור הארץ. אם ציר הסיבוב אינו חופף לציר דמות כדור הארץ, אז חייבת להיות תנועה של הקטבים הגיאוגרפיים סביב הקטבים של הדמות בפרק זמן של 305 ימים צדדיים. תזוזה מתמשכת של ציר הסיבוב בתוך גוף כדור הארץ - פרצסיה, (באמצעות שינוי בכוח הצנטריפוגלי) תנועת הקטבים במרחב - נוטציה. כתוצאה מתזונה, מסות האוויר מופצות מחדש במהלך חילופי העונות. שינוי בשיפוע מפלס האוקיינוס ​​העולמי, עוצמת זרמי האוקיינוס, אופי האינטראקציה בין האוקיינוס ​​לאטמוספירה, שינויים במחזוריות האטמוספירה.

השדות הפיזיים של כדור הארץ כוללים שדות כבידה, מגנטיים ותרמיים. הם מכסים לפחות 2 מיליון ק"מ. גבולות אלו נקבעים על ידי שדות כבידה ואלקטרומגנטיים. שדה כבידה הוא 2 כדורים: 1. כדור היל, הרדיוס של כדור זה הוא כ-1.5 מיליון ק"מ וקובע את המרחק בו גופים יכולים לנוע, שאר הלוויינים של כדור הארץ.2. כדור ברדיוס של 260 אלף ק"מ, שבתוכו כוח המשיכה של כדור הארץ עולה על זה של השמש. יחסי הגומלין הכבידתיים של השמש, כמו גם כוכבי לכת אחרים במסלול כדור הארץ, גורמים להפרעות חילוניות בעלות אופי תנודתי, המשפיעות באופן משמעותי על מצב הביוספרה והאדם. שדה הכבידה קובע את כוח הכבידה על משטח. האצת הנפילה החופשית ב-3 משתנה בהתאם להתפלגות צפיפות הסלע, חספוס פני השטח עבור אזור מסוים. היינו עושים עבור כל פני השטח 9.8 מ'/שניה. שדה מגנטי משתרע על פני מרחק של כ-10 רדיוסי כדור הארץ (100-200 אלף ק"מ). עוצמת השדה המגנטי על פני כדור הארץ אינה זהה. באזורי הקוטב הוא מגיע ל-8.103 -9.103 A/m, ובקו המשווה העוצמה יורדת ל-5.103 A/m. ככל שמתרחקים מכדור הארץ, העוצמה יורדת ביחס לקוביית המרחק. שדה תרמי לכדור הארץ יש, כמו לכל גוף מחומם. הגורמים הגורמים להתחממות כדור הארץ מחולקים לחיצוניות (אנרגיה סולארית, חיכוך גאות ושפל, קרינה קוסמית) ופנימית (העברת חום ממעמקי כדור הארץ, מים תרמיים, געשיות, רעידות אדמה, פעילות כלכלית אנושית). המקור העיקרי של השדה התרמי הוא השמש. הטמפרטורה על פני כדור הארץ משתנה באופן נרחב למדי.

ברחבי הגלובוס, בנוסף להידרוספרה* והאטמוספירה*, יש גם מרוכזים שדות פיזיים.זהו השם של צורות מיוחדות של חומר, השונות מגופים מוצקים, נוזליים וגזים, אך מאוחדים על ידי התכונה ליצור תנאים לאינטראקציה במרחק של מקור שדה ואובייקט כלשהו (לדוגמה, חלקיקי גוף, נוזל או גַז). באופן טבעי, אינטראקציות אלו מועברות בקצב סופי כלשהו. לכדור הארץ שני שדות פיזיקליים: כבידה ומגנטי.

שדה כבידהכדור הארץ מציית לחוק הכבידה האוניברסלית. האחרון הוקם על ידי I. Newton בשנת 1747 ומבטא את התכונה האוניברסלית של החומר, המורכבת מהעובדה שכוח המשיכה ההדדית של שתי נקודות חומריות הוא פרופורציונלי למכפלת המסות של נקודות אלו, חלקי הריבוע של המרחק ביניהם. גורם המידתיות נקרא קבוע כבידה.מבחינה מתמטית, כוח זה בא לידי ביטוי בנוסחה

כאשר G הוא כוח הכבידה, f הוא קבוע הכבידה, f ~ 6.673*10-11 m3s-2kg-1, M היא המסה של מקור הכבידה, m היא המסה של נקודת הכבידה, r הוא המרחק בין מקור הכבידה ונקודת הכבידה.

במקרה של שדה הכבידה של גוף שמימי גדול כלשהו (לדוגמה, כדור הארץ), נוח לכתוב את הנוסחה המבטאת את חוק הכבידה האוניברסלית בצורה

היכן הוא קבוע הכבידה של הגוף השמימי הנחשב, = f M. בפרט, עבור כדור הארץ = 3.986*1014 m3s-2, הירח - 4.890*1012 m3s-2, השמש - 1.321*1020 m3s-2.

אם נחשבת נקודת משיכה, הממוקמת על פני השטח של גוף שמימי (לדוגמה, כדור הארץ), אז הנוסחה האחרונה נכתבת כ

כאשר g היא התאוצה של נקודת חומר נופלת בחופשיות, g = /r2. אם נחשב את הערך של g, בהתבסס על הערך הממוצע של רדיוס כדור הארץ r = 6371 ק"מ, אז נמצא ש-g = 9.8 מ' s-2. הקבוע הפיזיקלי הידוע הזה, למרבה הצער, מקבל לעתים קרובות מאוד שם שגוי: האצת הנפילה החופשית, האצת כוח המשיכה. אבל אין מושג של "האצת תנועה" (למשל נפילה), כשם שאין מושג של "האצת כוח" (למשל כוח הכבידה).

חיוני שההאצה של נקודת חומר הנופלת בחופשיות (כלומר נופלת בוואקום) תלויה במיקום קביעתה על פני כדור הארץ. בכל מקרה ספציפי, ניתן למצוא ערך זה רק בניסוי. אם יש צורך לחשב את זה, אז אתה יכול להשתמש בנוסחה המשוערת

g = 9.7805 (1 - h/r)2 (1 + 0.0053 Sin),

כאשר h הוא גובה הנקודה מעל פני כדור הארץ,

r הוא המרחק בין מרכז כדור הארץ לנקודה,

קו הרוחב של המקום.

לדוגמה, עבור קו הרוחב של סנט פטרבורג (= 60o), עבור נקודה הממוקמת על פני כדור הארץ (h=0), מהנוסחה האחרונה נקבל g = 9.819 מ' s-2.

אחת התכונות המדהימות ביותר של שדה הכבידה היא החדירות שלו: אי אפשר לבודד את עצמו מהשפעתו; הוא פועל על כל חפץ חומרי וחודר דרך כל מסך. תכונה נוספת של שדה הכבידה היא שהפעולה שלו, הולכת ופוחתת, מתרחבת למרחקים בלתי מוגבלים כמעט.

הימצאותו של שדה כבידה על פני כדור הארץ היא אחד התנאים ההכרחיים ביותר לקיומם של חיים בו: הוא שומר על האטמוספירה ועל האוקיינוס ​​העולמי מלהתפזר בחלל; הוא מושך אנשים, בעלי חיים וכל שאר העצמים החומריים אל פני כדור הארץ; הוא מכוון את זרימת הנהרות ויוצר כוחות צפים (ארכימדיים) על פני השטח של גופי מים שמחזיקים עליו ספינות וכו'.

בנוסף לשדה הכבידה, לכדור הארץ יש שדה נוסף - מַגנֶטִי.בהשוואה לשדה הכבידה, הוא חלש למדי: ערכו הממוצע הוא 0.5 אוסטרד בלבד, בעוד שגודל השדה שנוצר על ידי מגנט הדגמה של בית ספר רגיל מגיע לכמה עשרות אוסטרד.

השדה הגאומגנטי דומה לדיפול. זהו שמו של השדה של מגנט, שבו הקטבים קרובים מאוד זה לזה. אם הדיפול נמצא במרכז הכדור, אזי לשדה המגנטי על פני השטח שלו יש קטבים הממוקמים בנקודות הפוכות דימטרית. עמודים מגנטייםהקרקעות אינן חופפות לאלו הגיאוגרפיות. הציר המגנטי של כוכב הלכת שלנו נוטה לציר סיבובו ב-11.5o. הקוטב המגנטי בחצי הכדור הצפוני נמצא ליד חופי צפון אמריקה (71o N, 96o W), והקוטב בחצי הכדור הדרומי נמצא ליד חופי אנטארקטיקה (70o S, 150o E). לפיכך, הקטבים המגנטיים של כדור הארץ אינם ממוקמים בנקודות הפוכות דימטריות על הגלובוס, והציר המגנטי לא רק שאינו חופף לציר הסיבוב של כדור הארץ, אלא גם אינו עובר במרכזו. גודל השדה הגיאומגנטי בקטבים הוא כפול מזה שבקו המשווה, וגודל השדה בחצי הכדור הצפוני גדול במקצת מאשר בדרום.

פעולת הכוחות המגנטיים בחלל הקרוב לכדור הארץ ובעומקים נגישים בתוך כדור הארץ מתגלה: לפי רגע הכוחות המופעלים על מחטים מגנטיות התלויות בחופשיות; כוח אלקטרו-מוטיבי (emf) המושרה בסיבובים המסתובבים של המוליך; פעולת הסטה שחווים חלקיקים טעונים של קרינה קוסמית; השפעת הקיטוב של גלי רדיו וכו'.

ישנם שני סוגים של מקורות שדה גיאומגנטיים: פנימי וחיצוני. הראשונים ממוקמים בתוך כדור הארץ, השני - מחוצה לו. הראשון יוצר שדה מגנטי קבוע למדי, שיש לו וריאציות חילוניות קטנות, השני - שדה מגנטי חלש הרבה יותר, אך משתנה. השדה שנוצר על ידי מקורות פנימיים נקרא השדה הראשי, והשדה שנוצר על ידי מקורות חיצוניים נקרא משתנה. טבעם ומקורם של התחומים הללו שונים, אך יש ביניהם קשר עמוק.