Những điều cơ bản cần biết về Trái đất

by **BuiXuanTung** 25/6/2010, 22:02

Những điều cơ bản cần biết về Trái đất

TráiĐất, cũng còn được gọi là Địa Cầu hay Quả Đất, là hành tinh thứ batrong Thái Dương Hệ tính từ Mặt Trời trở ra. Địa Cầu là hành tinh lớnnhất trong các hành tinh có đất và đá của Thái Dương Hệ. Cho đến nayđây là nơi duy nhất trong toàn vũ trụ được biết là có sự sống. Tuổi củaĐịa Cầu được ước lượng vào khoảng 4,6 tỷ năm; trẻ hơn một ít là MặtTrăng, vệ tinh tự nhiên của nó.

Loài sinh vật có tri giác chính của Trái Đất là loài người (Homo sapiens sapiens).

Ký hiệu của Trái Đất là hình chữ thập viền tròn, đại diện cho đườngkinh tuyến và xích đạo; một biến thể khác là hình chữ thập ở trên hìnhtròn Unicode: ⊕ hay ♁.

Chuyển động của Trái Đất
Chuyển động của Trái Đất là tổng hợp của các chuyển động:

Chuyển động tự quay quanh trục
Chuyển động quay quanh hệ kép Trái Đất - Mặt Trăng
Chuyển động quay quanh Mặt Trời
Chuyển động quay quanh Ngân Hà cùng với cả hệ Mặt Trời
Chuyển động cùng với sự giãn nở của vũ trụ

Chuyển động tự quay quanh trục
Trái Đất tự quay quanh trục (nối Bắc Cực với Nam Cực) của nó, nếu xétso với nền sao, hết 23 giờ 56 phút và 4,09 giây (1 ngày thiên văn). Vìthế từ Trái Đất các chuyển động biểu kiến của các thiên thể trên bầutrời (ngoại trừ hiện tượng sao băng là diễn ra trong bầu khí quyển cũngnhư các vệ tinh quỹ đạo thấp) là chuyển động về phía Đông với tốc độ15°/h = 15'/phút, tương đương đường kính góc của Mặt Trời hay Mặt Trăngcứ mỗi hai phút.

Chuyển động quay quanh Mặt Trời
Trái Đất quay một vòng quanh Mặt Trời hết 365,2564 ngày Mặt Trời trungbình (1 năm thiên văn, số liệu đo được đến năm 2006). Vì thế từ TráiĐất nó tạo ra chuyển động biểu kiến của Mặt Trời tương đối với các ngôisao với vận tốc góc khoảng 1 °/ngày, hay đường kính góc của Mặt Trănghay Mặt Trời cứ sau mỗi 12 giờ về phía đông.

Vận tốc quỹ đạo của Trái Đất khoảng 30 km/s, đủ để đi hết quãng đườngbằng đường kính Trái Đất (~12.700 km) trong 7 phút, hay khoảng cách đếnMặt Trăng (384.000 km) trong 4 giờ.

Trái Đất có một vệ tinh tự nhiên: Mặt Trăng. Mặt Trăng quay một vòngquanh Trái Đất hết 27,3333 ngày. Vì thế từ Trái Đất tạo ra chuyển độngbiểu kiến của Mặt Trăng tương đối với Mặt Trời và các ngôi sao với vậntốc góc khoảng 12°/ngày, tức đường kính góc Mặt Trăng sau mỗi giờ vềphía đông.

Quan sát từ cực bắc Trái Đất, chuyển động của Trái Đất, Mặt Trăng và sự tự quay quanh trục Trái Đất là ngược chiều kim đồng hồ.

Mặt phẳng quỹ đạo và trục quay Trái Đất là không vuông góc: trục TráiĐất nghiêng một góc khoảng 66,5° so với mặt phẳng quỹ đạo của nó. Điềunày sinh ra các mùa và thời gian ban ngày mùa hè dài, thời gian banngày mùa đông ngắn; vùng cận cực có 6 tháng sáng, 6 tháng tối. Mặtphẳng quỹ đạo của Mặt Trăng nghiêng khoảng 5 độ so với mặt phẳng quỹđạo Trái Đất xung quanh Mặt Trời (nếu không như vậy thì hàng tháng đềucó hiện tượng nhật thực hay nguyệt thực).

Quyển Hill, tầm ảnh hưởng của lực hấp dẫn, của Trái Đất khoảng 1,5 Gm(930 nghìn dặm) theo bán kính, trong đó một vệ tinh tự nhiên (ví dụ nhưMặt Trăng) sẽ quay ổn định quanh nó.

So với nền sao, trục Trái Đất chuyển động với tuế sai có chu kỳ khoảng25.800 năm, cũng như chương động với chu kỳ chính khoảng 18,6 năm. Cácchuyển động này sinh ra bởi lực hấp dẫn khác nhau của Mặt Trời và MặtTrăng lên hình dạng không thuần túy là hình cầu của Trái Đất. Trong hệquy chiếu gắn với một vật thể rắn trên Trái Đất, chuyển động của nó làkhông đều vì các chuyển động cực. Các chuyển động cực là gần như có chukỳ, bao gồm hai thành phần: một có chu kỳ một năm và một có chu kỳ 14tháng gọi là "sự dao động Chandler". Vì vận tốc tự quay là dao động nêncác yếu tố như độ dài ngày cũng dao động theo.

Chuyển động quay quanh Ngân Hà
Toàn bộ hệ Mặt Trời trong đó có Trái Đất chuyển động theo một quỹ đạogần như là tròn cùng với nhánh Orion trên mặt phẳng quay quanh tâm củaNgân Hà, vận tốc 220 km/s, chu kỳ 226 triệu năm.

Hình dạng
Trái Đất có dạng gần giống như hình cầu dẹt, với đường kính khoảng12.742 km. Độ lệch lớn nhất là các điểm cao nhất (đỉnh núi Everest, cao8.850 m) và điểm thấp nhất (đáy vũng Mariana, ở độ sâu 10.911 m dướimực nước biển). Do đó độ dẹt của Trái Đất là khoảng 1/584, hay 0,17 %.Khối lượng của Trái Đất khoảng 6,000 yottagam (6 x 1024 kg).
Cấu trúc
Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và tài liệu về:
Cấu trúc Trái Đất
Cấu trúc Trái Đất. 1: Lõi rắn trong cùng; 2: Lõi lỏng; 3: Lớp phủ nhớt;4: Lớp vỏ; 5: Lớp đất đá trên cùng; 6: Khí quyển Trái ĐấtTrái Đất gồm 3lớp: Vỏ Trái Đất, lớp Manti, nhân.

Phần bên trong của Trái Đất, giống như của các hành tinh có đất đákhác, về mặt hóa học được chia thành lớp vỏ ngoài rắn là các loại hợpchất silic, lớp phủ có độ nhớt cao, lớp lõi ngoài lỏng có độ nhớt thấphơn lớp phủ, lớp lõi trong rắn. Lớp lõi ngoài lỏng tạo ra từ trường yếuvì sự đối lưu của các vật chất dẫn điện của lớp này.

Các vật chất mới thường xuyên tìm kiếm đường ra bề mặt thông qua cácnúi lửa và các vết đứt gẫy ở đáy đại dương (xem thuyết trôi dạt lụcđịa). Phần lớn lớp vỏ ngoài nhỏ hơn 100 triệu (1×108) năm tuổi; nhữngphần già nhất của lớp vỏ ngoài vào khoảng 4,4 tỷ (4,4×109) năm tuổi [1].

Xét tổng thể, các thành phần của Trái Đất theo khối lượng [2] là:

Nguyên tố Phần trăm ôxy 32,4
sắt 28,2
silic 17,2
magiê 15,9
niken 1,6
canxi 1,6
nhôm 1,5
lưu huỳnh 0,70
natri 0,25
titan 0,071
kali 0,019
Khác 0,53

Phần bên trong
Phần bên trong của Trái Đất có nhiệt độ đạt tới 5.270 K. Nguồn nhiệtbên trong của hành tinh là được sinh ra trong quá trình lớn dần lên củanó (xem năng lượng liên kết trọng trường), và được bổ sung bởi nănglượng sinh ra của các phản ứng phân rã các nguyên tố phóng xạ nhưurani, thori, và kali. Nhiệt truyền từ phần bên trong ra bề mặt chỉbằng khoảng 1/20.000 năng lượng nhận được từ Mặt Trời.

0 đến 60 km - quyển đá (tùy nơi, dao động từ 5-200 km).
0 đến 35 km - lớp vỏ (tùy nơi, dao động từ 5-70 km).
35 đến 2890 km - lớp phủ.
100 đến 700 km - quyển suy nhược??.
2890 đến 5100 km - Lớp lõi ngoài.
5100 đến 6378 km - Lớp lõi trong (nhân).

Lớp vỏ trái đất
Gồm hai thành phần là vỏ đại dương và vỏ lục địa. Vỏ đại dương từ 15 km, vỏ lục địa từ 70 km.

Tầng trên cùng là tầng trầm tích, gồm những vật liệu nhẹ phân bố khôngđều, có nơi không có có nơi lại dày trên 15 km. Dưới tầng lục địa làtầng đá Granit, gồm đá Granit và nhưng loại đá nhẹ tương tự đá Granit.Phần vỏ đại dương không có tầng đá Granit.

Lớp Manti

Tầng Manti trên, từ 15 km đến 700 km, là một lớp vật chất quánh dẻo. Tầng Manti dưới, từ 700km đến 2900 km.

Thạch quyển
Bao gồm vỏ địa lý và tầng trên của lớp Manti, dày khoảng 100 km. Chúngđược cấu tạo từ các mảng kiến tạo. Các mảng này không đứng yên mà luôndịch chuyển do hoạt động dòng đối lưu vật chất quánh dẻo và nhệt độ caocủa chúng ở lớp Manti. Nơi tiếp xúc giửa các mảng kiến tạo không ổnđịnh thường xảy ra các hoạt động kiến tạo như động đất, núi lửa.

Lõi

Lõi, hay còn gọi là nhân, Trái Đất chia làm 2 phần: nhân ngoài và nhân trong.

Nhân ngoài từ độ sâu 2900 km đến 5100 km, nhiệt độ 5000°C, áp suất từ1.3 triệu atm đến 3.1 triệu atm, vật chất tồn tại ở thể lỏng.

Nhân trong từ độ sâu 5100 km đến 6370 km, áp suất từ 3 triệu atm đến3.5 triệu atm, chủ yếu là kim loại nặng (Fe, Ni) nên còn gọi là nhânNife.

Mật độ trung bình của Trái Đất là 5.515 kg/m³, làm nó trở thành hànhtinh có mật độ đặc nhất trong Hệ Mặt Trời. Do mật độ trung bình của bềmặt chỉ khoảng 3.000 kg/m³, ta có thể cho rằng các vật chất nặng hơntồn tại trong nhân Trái Đất. Trong thời kỳ ban đầu, khoảng 4,5 tỷ(4,5×109) năm trước, tình trạng nóng chảy làm cho các chất nặng hơnchìm xuống vào phía tâm theo một quy trình gọi là sai phân hành tinh,trong khi các chất nhẹ hơn bị đẩy ra phía vỏ ngoài. Kết quả, lõi chủyếu là chứa sắt (80%), cùng với niken và silic; trong khi các nguyên tốnặng khác, như chì và urani, hoặc là quá ít để có thể nhận thấy hoặc cóxu hướng liên kết với các nguyên tố nhẹ hơn khác và vì thế vẫn ở phầnvỏ (xem các vật chất felsic).

Phần lõi được chia thành hai phần, phần lõi trong rắn (nhân) với bánkính ~1250 km và phần lõi ngoài lỏng bao phủ bên ngoài với bán kính~3500 km. Phần lõi trong nói chung được coi là rắn và chủ yếu là sắt vàmột chút niken. Một số khác thì cho rằng phần nhân có thể nằm trongdạng của một tinh thể sắt duy nhất. Lớp lõi ngoài bao phủ lớp nhân vàngười ta cho rằng nó bao gồm sắt lỏng hỗn hợp với niken lỏng và mộtchút các nguyên tố nhẹ khác. Nói chung người ta tin rằng sự đối lưutrong lớp lõi ngoài, cùng với sự tự quay của Trái Đất (xem lựcCoriolis), đã tạo ra từ trường của Trái Đất thông qua một quy trìnhđược biết đến như là học thuyết đinamô. Phần nhân là quá nóng để có thểduy trì từ trường vĩnh cửu (xem nhiệt độ Curie) nhưng có lẽ có tác dụngđể ổn định từ trường sinh ra bởi lớp lõi ngoài lỏng.

Các chứng cứ gần đây đã cho thấy phần nhân của Trái Đất có thể tự quaynhanh hơn một chút so với toàn bộ các phần còn lại, khoảng ~2° mỗi năm(Comins DEU-trang 82).

Lớp phủ
Lớp phủ của Trái Đất mở rộng tới độ sâu 2.890 km. Áp suất, ở đáy củalớp phủ là ~140 GPa (1,4 Matm). Nó chủ yếu là các hợp chất giàu sắt vàmagiê. Điểm nóng chảy của các chất phụ thuộc vào áp suất lên chúng. Vìáp suất cao và tăng dần lên theo độ sâu của lớp phủ, nên phần thấp nhấtcủa khu vực này được cho là chất rắn trong khi phần bên trên là chấtdẻo (bán-nóng chảy). Độ nhớt của lớp phủ trên cùng dao động trongkhoảng 1.021 tới 1.024 Pa·s, phụ thuộc vào độ sâu[3]. Vì thế, phần trêncủa lớp phủ có thể chuyển động rất chậm.

Tại sao phần nhân được coi là rắn, phần lõi ngoài là lỏng và lớp phủ là rắn/dẻo?Điểm nóng chảy của các chất giàu sắt là cao hơn của sắt nguyên chất (ởcùng một điều kiện). Phần lõi chủ yếu là sắt nguyên chất, trong khi cácchất chứa sắt là phổ biến ngoài lớp lõi. Vì thế, các chất chứa sắt ở bềmặt là chất rắn, ở phần trên của lớp phủ là bán nóng chảy (do nó nóngvà dưới áp suất tương đối nhỏ), phần dưới của lớp phủ là rắn (do chúngchịu một áp suất rất lớn), lớp lõi ngoài là sắt nguyên chất lại là lỏngdo nó có điểm nóng chảy thấp (mặc dù áp suất rất lớn), và phần nhân làrắn vì áp suất cực kỳ lớn tại tâm của hành tinh.

Lớp vỏ
Lớp vỏ nằm trong khoảng 5 đến 70 km tính theo độ sâu. Phần mỏng nhất làlớp vỏ đại dương đặc hơn chứa chủ yếu là các loại đá silicat magiê sắt(mafic) và nằm dưới các các lòng chảo đại dương. Phần dày nhất là lớpvỏ của các lục địa ít đặc hơn và chủ yếu là các loại đá silicat nhômkali hay natri (felsic). Ranh giới lớp vỏ - lớp phủ tồn tại (theo cácnhà khoa học) bởi người ta đã nhận thấy hai sự kiện vật lý khác nhau.Thứ nhất, có sự gián đoạn trong vận tốc địa chấn được biết đến như giánđoạn Mohorovičić, hay Moho. Nguyên nhân của Moho được cho là sự thayđổi thành phần của đá từ các loại chứa fenspat plagioclas (trên) thànhđá không chứa fenspat (dưới). Sự kiện thứ hai là sự gián đoạn hóa họcgiữa các tích lũy siêu mafic và các harzburgit kiến tạo được quan sáttừ các phần sâu nhất của lớp vỏ đại dương, nằm dưới ở trong lớp vỏ cáclục địa và như là chuỗi ophiolit.

Sinh quyển

Trái Đất là nơi duy nhất đã biết có sự sống tồn tại. Các dạng sự sốngtrên hành tinh đôi khi được nói đến như là "sinh quyển". Sinh quyểnTrái Đất nói chung được cho là bắt đầu tiến hóa cách đây khoảng 3,5 tỷ(3,5×109) năm. Sinh quyển được phân chia thành một số biom, bao gồm cáchệ thực vật và hệ động vật tương đối giống nhau sinh sống. Trên đấtliền, các biom phân chia chủ yếu theo vĩ độ. Các biom nằm trong cácvòng Bắc Cực và vòng Nam Cực là tương đối hiếm về thực và động vật,trong khi phần lớn các biom phong phú chủng loại nhất nằm gần đườngxích đạo.

Khí quyển

Trái Đất có lớp khí quyển tương đối dầy, chứa 78% nitơ, 21% ôxy, 1%agon, cộng với một ít các khí khác như điôxít cacbon và hơi nước. Khíquyển là lớp đệm giữa Trái Đất và Mặt Trời. Thành phần khí quyển TráiĐất không ổn định và được duy trì bởi sinh quyển. Một lượng lớn ôxyphân tử tự do được tạo ra bởi năng lượng Mặt Trời và thực vật trên TráiĐất. Ôxy tự do trong khí quyển là một dấu hiệu của sự sống.

Các lớp như tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng mêzô, tầng técmô và tầngexô, dao động theo từng khu vực và có tác động tới các thay đổi theomùa.

Khối lượng tổng cộng của khí quyển khoảng 5,1 × 1018 kg, khoảng 0,9 ppm của tổng khối lượng Trái Đất.

Thủy quyển

Trái Đất là hành tinh duy nhất trong Hệ Mặt Trời mà bề mặt có nước ởdạng lỏng. Nước bao phủ 71% bề mặt Trái Đất (97% là nước biển và 3%nước ngọt [4]) và chia thành 5 đại dương với 7 lục địa. Các hiện tượngquỹ đạo quanh Mặt Trời của Trái Đất, núi lửa, trường hấp dẫn, hiệu ứngnhà kính, từ trường và khí quyển giàu ôxy có lẽ đã hợp thành để tạo raTrái Đất như là một hành tinh chứa nước.

Trái Đất thực sự là hành tinh nằm trên rìa ngoài của ranh giới quỹ đạocó đủ độ ấm để tạo ra nước ở dạng lỏng. Không có hiện tượng nhà kính,nước của Trái Đất có lẽ đã bị đóng băng hết. Các chứng cứ hóa thạch chỉra rằng tại thời điểm sau khi các vi khuẩn lục-lam (Xyanobacteria) đãchiếm hết các đại dương, hiệu ứng nhà kính đã bị mất, và các đại dươngcủa Trái Đất có thể bị đóng băng hoàn toàn trong 10 đến 100 triệu nămtrong cái gọi là sự kiện quả cầu tuyết Trái Đất.

Trên các hành tinh khác, như Kim Tinh, nước ở dạng hơi bị phân hủy bởibức xạ tia cực tím của Mặt Trời, và hiđrô bị ion hóa và bay đi mất theogió Mặt Trời. Hiệu ứng này tuy chậm nhưng không thể thay đổi được. Đâylà một giả thuyết giải thích tại sao Kim Tinh không có nước. Không cóhiđrô, ôxy tương tác với bề mặt và liên kết trong các khoáng chất rắn.

Trong khí quyển Trái Đất, một lớp mỏng ôzôn trong tầng bình lưu hấp thụphần lớn năng lượng bức xạ cực tím, làm giảm hiệu ứng phân hủy. Ôzôn,chỉ có thể tạo ra trong khí quyển chứa một lượng lớn ôxy phân tử tự dovà phụ thuộc vào sinh quyển (thực vật). Từ trường của Trái Đất cũng làlớp lá chắn bảo vệ cho tầng ion khỏi bị cuốn đi bởi gió Mặt Trời.

Cuối cùng, hiện tượng núi lửa liên tục tỏa ra hơi nước từ bên trong.Kiến tạo địa hình trên Trái Đất chu chuyển cacbon và nước như là đá vôithành các chất trong lớp phủ và giải phóng theo núi lửa trong dạng nhưđiôxít cacbon dạng khí và hơi nước nóng. Ước tính rằng các khoáng chấttrong lớp phủ có thể chứa ít nhất là gấp 10 lần lượng nước của các đạidương hiện nay, mặc dù phần lớn nước bị chiếm giữ này sẽ không bao giờđược giải phóng.

Tổng khối lượng của thủy quyển khoảng 1,4 × 1021 kg, khoảng 0,023 % tổng khối lượng Trái Đất.

Nguồn: LittleDuck289