Maa syntyi noin 4,6 miljardia vuotta sitten. Maa on niin sanottukiviplaneetta, jolla on metalleista muodostunutydin, kiviaineksesta muodostunut sulavaippa sekä kiinteäkuori. Maalla on myösilmakehä, ja Maa onMarsin lisäksi ainoa aurinkokunnan planeetta, jolla esiintyy varmistetusti nestemäistä vettä. Maassa esiintyy runsaastielämää.
Maalla on yksi suuri pitkäaikainenluonnollinen kiertolainen,Kuu. Se on aurinkokunnan planeettojen luonnollisista kiertolaisista eli kuista suhteellisesti suurin, kun verrataan emoplaneetan kokoon.
Maan halkaisijapäiväntasaajan kohdalla on 12 756,280 kilometriä ja ympärysmitta 40 075,017 kilometriä.[8]
Muodoltaan Maa on navoiltaan litistynytpallo. Matka Maan keskipisteestä pohjoisnavalle on runsaat 21 kilometriä lyhyempi kuin matka päiväntasaajalle. Maata voi kuvata melko tarkastipyörähdysellipsoidina, joka on geometrinen kappale. Hayford-ellipsoidina kuvatun Maan ekvaattorisäde on 6 378 388 metriä ja litistyssuhde 1/297. GRS-80-ellipsoidina kuvatun Maan ekvaattorisäde on 6 378 137 metriä ja litistyssuhde 1/298,257. Vapaa valtameren pinta asettuu kuitenkin yhden metrin tarkkuudellageoidiksi kutsutun fysikaalisen pinnan muotoon, joka voi poiketa ellipsoidista jopa 100 metriä suuntaan tai toiseen. Suurin kohoutuma sijaitseeIslannin lähistöllä ja suurin kuoppaIntian eteläpuolella. Maanpinta saattaa poiketa geoidista useita kilometrejä.[9]
Maa voidaan jakaa kemiallisen koostumuksen mukaan kolmeen kehään. Uloimpana onkuori, sen alla onvaippa, ja sisimpänä onydin, joka jaetaan vielä ulkoytimeen ja sisäytimeen.[10]
Maankuoren paksuus on keskimäärin 40 kilometriä. Se muodostaa Maan kokonaistilavuudesta alle prosentin ja massasta 0,4 prosenttia. Kuori sisältää kohtalaisen kevyitä materiaaleja, kuten piistä, alumiinista, kalsiumista, hapesta ja raudasta muodostuneita yhdisteitä.[11] Maan massa (ME) on5,9736×1024 kg ja tiheys on5,52 g/cm3. Metallisen ytimen johdosta Maan tiheys on verrattain korkea muihin Aurinkokunnan planeettoihin verrattuna.[12][13] Massa myös muuttuu hieman muun muassa Maahan putoavien meteoriittien vaikutuksesta sekä ilmakehästä avaruuteen pakenevien kaasujen myötä.[14]
Kuorikerros koostuu paristakymmenestämannerlaatasta, jotka kelluvat vaippaa raskaamman kiviaineksen päällä.Laatat liikkuvat alituisesti toistensa suhteen, aiheuttaenmaanjäristyksiä jatulivuoritoimintaa, lähinnä laattojen reunoilla, jossa ne törmäävät tai työntyvät toisensa alle.[10] Uuttamerenpohjaa syntyy paikoissa, joissa laatat liikkuvat erilleen.[15]
Maan vaippa alkaa kuoren alta noin 40 kilometrin syvyydestä ja jatkuu noin 2 900 kilometrin syvyyteen. Se käsittää maan tilavuudesta 84 prosenttia ja massasta 67 prosenttia. Vaippa koostuu kiinteässä olomuodossa olevasta materiaalista, kuten erilaisistahapen,magnesiumin,raudan japiin yhdisteistä.[11]
Maan ulompi ydin alkaa 2 900 kilometrin syvyydestä ja jatkuu 5 200 kilometrin syvyyteen. Siitä alkaa sisempi ydin, joka jatkuu Maan keskipisteeseen 6370 kilometrin syvyyteen. Ydin muodostaa Maan massasta 32 prosenttia ja tilavuudesta 15 prosenttia. Ulompi ydin on sulassa tilassa ja sisempi ydin kiinteässä tilassa, sillä siellä vallitsee jopa 3,6 miljoonaa kertaa ilmakehän paine. Ydin koostuu pääosin raudasta janikkelistä.[11]
Maan kuori ja vaipan ylin osa muodostavat kivikehän elilitosfäärin, jonka paksuus on noin 100 kilometriä. Sen alapuolella onastenosfääri, joka ulottuu noin 700 kilometrin syvyyteen ja käsittää osia ylävaipasta ja vaipan vaihettumiskerroksesta. Astenosfäärin alapuolella olevaa vaipan osaa kutsutaanmesosfääriksi.[10]
Maapallon pinnasta suuren osan peittää suolainen merivesi sekä makea vesi, jota on järvissä, joissa, jäätiköissä ja maaperässä. Vesikehään kuuluu myös ilmakehän vesi.Merivirrat tasoittavat Auringosta tulevaa lämpöenergiaakuljettamalla energiaa päiväntasaajalta navoille. Vesikehän ja ilmakehän vuorovaikutuksiin liittyvätjääkausien vuorottelu,veden ja hiilidioksidin kierto sekäEl Niño -ilmiö.[16]
Maata ympäröiilmakehä, joka koostuuilmasta ja jakautuu kerroksiin. Ilman tiheys laskee koko ajan ylemmäs noustessa. Ilmakehä koostuu keskimäärin 78-prosenttisestitypestä ja 21-prosenttisestihapesta. Viimeinen yksi prosentti koostuu muista kaasuista kutenargonista (0,9 %) jahiilidioksidista (0,04 %).[17]
Ilmakehän alin kerros ontroposfääri, joka ulottuu napa-alueilla kymmenen ja päiväntasaajalla 18 kilometrin korkeuteen. Troposfäärissä tapahtuvatsääilmiöt, minkä johdosta se on maanpäälliselle elämälle tärkein ilmakehän kerros. Troposfäärin alaosissa lämpötila on keskimäärin +15 celsiusastetta ja troposfäärin yläosissa noin −60 astetta. Troposfäärin yläpuolelta aina 50 kilometrin korkeuteen onstratosfääri. Sen keskivaiheilla sijaitsee maanpintaa ultraviolettisäteilyltä suojaavaotsonikerros. Stratosfäärin ylärajalla lämpötila on noin −10 astetta. Stratosfäärin yläpuolellamesosfäärissä lämpötila laskee aina −90 asteeseen. Mesosfäärin yläpuolella ontermosfääri, joka päättyy noin 500 kilometrin korkeudessaeksosfääriin, joka on jo lähestyhjiö. Stratosfäärin ja eksosfäärin välisessäionosfäärissä esiintyyrevontulia.[17]
Maan pinnalta katsottuna ilmakehä (taivas) on päiväsaikaan selkeällä säällä yleensä sininen. Väri johtuu Auringon säteilynsironnasta ilmakehässä, ja eniten siroavat siniseltä näyttävät valon lyhyet aallonpituudet.Auringon laskiessa sen valo kulkee pidemmän matkan ilmakehän läpi kuin päivällä, minkä seurauksena sininen siroaa pois ja taivas muuttuu punaiseksi, oranssiksi ja keltaiseksi. Ilman sirontaa taivas olisi musta.[18]
Auringon sijainti taivaalla riippuu Maan akselin kaltevuudesta ja Maannopeuden vaihtelusta radallaan Auringon ympäri.Analemma on käyrä, joka kuvaa Auringon sijainnit eri päivinä samaan kellonaikaan. KuvaNew Jerseyn iltapäivätaivaalta.[19].[20]
Maa eteneekiertoradallaan Auringon ympäri 30,5 kilometrin sekuntinopeudella (109 800 kilometriä tunnissa) lähes ympyränmuotoista ellipsirataa pitkin. Liikkeestä Auringon ympäri yhdessä kallistuskulman suhteesta Aurinkoon syntyy vuodenaikojen vaihtelu. Samalla Maa pyörii oman akselinsa ympäri, mistä seuraa vuorokaudenaikojen vaihtelu. Pyörimistä hidastaa jatkuvastivuorovesi-ilmiö, minkä vuoksi vuorokausi pitenee hitaasti. Epäsäännöllisesti Maan pyörimistä hidastavat muun muassa sääilmiöt, merenpinnan korkeusvaihtelut,Maan vaipankonvektiovirtaukset, laattojen liike, sisäiset kitkavoimat, sähköiset voimat jaeroosio.[21]
Maan kiertoaika Auringon ympäri ympäröivien tähtien suhteen elisideerinenvuosi on 365,2564vuorokautta (365 vuorokautta, 6tuntia, 9minuuttia ja 9,76sekuntia).[2][4] Maa on lähinnä Aurinkoa tammikuun alussa, kun pohjoisella pallonpuoliskolla ontalvi[22], ja vastaavasti kauimpana heinäkuun alussa, kun pohjoisella pallonpuoliskolla onkesä. Esimerkiksi vuonna 2020apheli ajoittuu heinäkuun 4. päivään kello 14.34 Suomen aikaa.[23]
Maan pyörähdysaika oman akselinsa ympäri ja myös tähtien suhteen on yksitähtivuorokausi eli 23 tuntia 56 minuuttia 4,1 sekuntia. Koska Maa ehtii jo yhden vuorokauden aikana kulkea jonkin matkaa pitkin kaarevaa rataa Auringon ympäri, kestää noin 4 minuuttia kauemmin eli 24 tuntia (aurinkovuorokausi) ennen kuin sama maapallonpituuspiiri on kääntyneenä kohti Aurinkoa. Eron seurauksena vuodessa on tähtivuorokausia yksi enemmän kuin aurinkovuorokausia, ja myös tähtien nousuajat siirtyvät joka vuorokausi neljä minuuttia aikaisemmiksi.[24]
Maanpyörimisestä oman akselinsa ympäri aiheutuvakehänopeus on suurin päiväntasaajalla, noin 1 670 kilometriä tunnissa.[25]
Maa pyörii kallellaan ratatasoonsa nähden.
Maan pyörimisakseli on noin 23,5 astetta vinossa Maan ratatasoon nähden. Akseli tekee noin 25 700 vuoden jaksossa vaappuvan hyrrän tapaistaprekessioliikettä tähtien suhteen. Tällä hetkellä akseli osoittaa lähellePohjantähteä. Auringon ja Kuun vaikutuksesta akseli kuitenkin kiertyy hitaasti, ja esimerkiksi 12 000 vuoden kuluttua pohjoinen taivaannapa sijaitseeVegan lähistöllä. Tähän liikkeeseen liittyy jaksoltaan lyhyempi ja laajuudeltaan pienempinutaatioliike. Kaiken kaikkiaan pyörimisakselin kaltevuus vaihtelee 21,9–24,3 asteen välillä.[26][21] Lisäksi Maan pyörimisakselin päiden elipohjoisnavan jaetelänavan asema maankuoreen vaihtelee alle 10 metrin säteellä. Tämä liike aiheutuu ilma- ja vesimassojen liikkeistä sekä maanjäristyksiin liittyvistä kiviaineksen siirtymisistä.[21]
Maalla on magneettikenttä, joka aiheutuu ytimen nestemäisen ulko-osan virtauksissa ja pyörteissä liikkuvista sähkövarauksista. Magneettikenttä on dipolikenttä, mutta mukana on myösmultipolikenttiä. Näiden lisäksi yksi prosentti on ulkosyntyistä, lähinnä Auringon aiheuttamaa kenttää. Maan magneettikenttä on muuttuvainen ja vaihtaa napaisuuttaan keskimäärin kolme kertaa miljoonassa vuodessa. Maan magneettikenttä suojaa Maataaurinkotuulta vastaan ja ohjaa Auringosta tulevia hiukkasia napa-alueille, missä ne aiheuttavatrevontulia.[27]
Maanilmasto vaihtelee eri paikoissa, ja maapallo jaetaan useaanilmastovyöhykkeeseen. Ilmastolliset tekijät, kuten lämpötila ja sademäärä, aiheuttavat eroja eri alueiden kasvillisuudessa, mikä perusteella maapallo jaetaan myöskasvillisuusvyöhykkeisiin.[28]
Auringonvalon tulokulma on tärkeimpiä ilmastoon vaikuttavia tekijöitä. Matalilla leveysasteillatropiikissa lähelläpäiväntasaajaa Aurinko paistaa joka päivä korkealta, minkä johdosta ilmasto on kuuma ja vuodenaikojen väliset lämpötilaerot pieniä.Napa-alueilla Aurinko paistaa matalalta tai on talvisin kokonaan piilossa, mikä viilentää ilmastoa. Lauhkeilla alueilla päiväntasaajan ja napaseutujen välissä on tyypillisesti neljä vuodenaikaa.[29]
Tuulet tuovat kosteutta maalle.Pasaatituulet kohtaavat tropiikissa ja aiheuttavat ukkosilmoja, kosteutta jamonsuuneja. Pasaatituulten pohjois- ja eteläpuolella noin 30. leveysasteen kohdalla on vain vähän tuulta, minkä johdosta valtameriltä ei tule mantereille paljon kosteutta. Lisäksi kuivaa ilmaa laskeutuu maanpinnalle lämmeten samalla. Tämän johdosta maapallon suurimmat aavikkoalueet sijaitsevat näillä leveysasteilla.[29]
Vuoristot pakottavat tuulen nousemaan ylöspäin. Ilma viilenee kohotessaan, jolloin kosteus tiivistyy pilviksi ja sateiksi. Tuulen puolelle vuoria syntyy kostea ilmasto ja toisella puolelle kuiva.[29]
Valtameret tuottavat kosteutta, joka synnyttää sademyrskyjä. Valtameret myös tasaavat rannikkoseutujen lämpötiloja.[29]
Lähes kaikkialla Maassa ilmakehästä aina viiden kilometrin syvyyteen maan alla esiintyyelämää. Elämä on maapallolla sopeutunut hyvin erilaisiin olosuhteisiin.[30] Maapallolla elää arvioiden mukaan yli 400 000 kasvilajia ja jopa 30–100 miljoonaa eläinlajia.[31]Ihmisten määrän arvioidaan ylittäneen kahdeksan miljardia vuonna 2022.[32]
Tämänkaltaisen elämän esiintymisen Maassa ovat mahdollistaneet Maan olosuhteet, jotka ovat monella tavalla hyödyllisiä elämälle. Tärkeimpiä niistä ovat planeetan sijaintielinkelpoisella vyöhykkeellä sopivalla etäisyydellä tähdestään ja galaksinsa keskustasta, sopiva koko, nestemäinen vesi, ytimen ja vaipan rakenne sekä laattatektoniikka. Lisäksi hapellinen ilmakehä teki mahdolliseksimonisoluisen elämän synnyn, ja kuiva maa ja lajien kehitystä edistävät tarpeeksi haasteelliset olosuhteet tekivät mahdolliseksi teknisen sivilisaation syntymisen.[33]
Maalla on yksi pysyvä kiertolainen,Kuu. Maata lähestynytasteroidi voi joskus hyvin harvoin jäädä väliaikaisestiMaata kiertävälle radalle.[34] Näitä kappaleita on arviolta keskimäärin yksi kerrallaan, ja niitä on vaikea havaita niiden pienuuden vuoksi.[35]
Maa alkoi syntyä 4,7 miljardia vuotta sitten, kunAuringon syntyessä ylijääneestä materiaalista syntyneetplanetesimaalit alkoivat vetää puoleensa hiukkasia ympäröivästä avaruudesta ja muodostaa planeettoja.[38] Maapallo syntyi 4,7 miljardia vuotta sitten ja se kasvoi kokoa ympäriltään avaruudesta vetämistään hiukkasista.[39]Hadeenisen kauden alussa noin 4,6 miljardia vuotta sitten Maa oli avaruudesta tulevien kappaleiden jatkuvassa pommituksessa. Noin 4,5 miljardia vuotta sitten arvellaanMarsin kokoisen kappaleen törmänneen Maahan. Kiertoradalle irronneesta materiaalista syntyiKuu, ja samalla maapallonakseli kääntyi 23 asteen inklinaatiokulmaan. Törmäyksen arvellaan sulattaneen Maan 30–65-prosenttisesti, ja Maan pinnalla oli satojen kilometrien paksuinen magmameri jonka lämpötila oli jopa noin 2 700 astetta.[40]
Muutaman sadan miljoonan tai ehkä jopa miljardin vuoden kuluttua Maan synnystä sen sisäosat olivat niin kuumia, ettärauta alkoi sulaa ja valua kohti maan keskiosia. Näin Maasta tuli kerroksellinen planeetta, jossa onsisäydin,ulkoydin,vaippa jakuori, jonka muodostavat kevyimmät yhdisteet.[38] Vanhimmat merkit maankuoresta löytyvät lähes neljän miljardin vuoden takaa.[41] Noin 3,8 miljardia vuotta sitten alkoi maankuoresta muodostuaprotomantereita, nykyisten mannerten edeltäjiä.[41] Maassa on ollut kolme niin sanottuasupermannerta:Pangea (500 miljoonaa vuotta sitten),Rodinia (1 000 miljoonaa vuotta sitten) jaColumbia (1,9 miljardia vuotta sitten).[42]
Tulivuorista maan pinnalle purkautuneestalaavasta vapautui vetyä ja happea, jotka muodostivat yhdessä muiden kaasujen kanssa vesihöyryä, synnyttäen alkuilmakehän. Kun maapallo jäähtyi, vesihöyry tiivistyi vedeksi ja satoi Maahan. Vesi kerääntyi altaisiin, jolloin syntyivät ensimmäisetvaltameret.[38]
Maapallonilmasto on vaihdellut koko maapallon olemassaolon ajan. Neljä miljardia vuotta sittenilmakehän koostumus poikkesi huomattavasti nykyisestä, sillähiilidioksidi oli toiseksi yleisin kaasu.Kasvihuoneilmiön ansiosta maapallon pintalämpötila olikin tuolloin korkea. Kun hiilidioksidin määrä väheni happea tuottavien eläinten yleistymisen myötä, maapallon ilmasto kylmeni runsaat kaksi miljardia vuotta sitten jäätikkövaiheeseen. Ensimmäisen jäätiköitymisen loputtua elämän kehitys jatkui jälleen lämpimissä oloissa. Viimeisten 50 miljoonan vuoden aikana maapallon ilmasto on jälleen kylmentynyt. Nykyisin maapallolla eletäänjääkausien välistä aikaa, jaseuraavan jääkauden huippu tullee muutaman kymmenen tuhannen vuoden kuluttua.[43]
Elämä syntyi maapallolle noin 3,5 miljardia vuotta sitten, vaikka varhaisimpien elonmerkkien on arveltu olevan jopa 3,7–4,2 miljardin vuoden takaa[44]. Aluksi elämää oli vain veden alla.[45] 800 miljoonaa vuotta sitten kehittyivät ensimmäisetalkueläimet, jotka käyttivät ravintonaan muita eliöitä. Ne kehittyivät 120 miljoonan vuoden kuluessa monimutkaisiksi ja monisoluisiksi eläimiksi.Selkärangattomien eläinten perusryhmät ilmestyivätproterotsooisen kauden lopulla japaleotsooisen kauden alussa noin 540 miljoonaa vuotta sitten. Ensimmäiset maakasvit kehittyivät noin 450 miljoonaa vuotta sitten.Sammakkoeläimiä alkoi nousta maalledevonikaudella.Triaskaudella 245–200 miljoonaa vuotta sitten ilmestyivätnisäkkäät,sisiliskot,dinosaurukset,kilpikonnat jakrokotiilit. Dinosaurusten valtakausi kesti 160 miljoonaa vuotta.[46]Kädelliset kehittyivät viimeistään 75 miljoonaa vuotta sitten. Varhaisin ihmisten kehityshaaraan kuulunut kädellisten muoto tunnetaan noin viiden miljoonan vuoden takaa.Nykyihminen kehittyi Afrikassa yli 100 000 vuotta sitten.[39]
Seppänen, Raimo & Kervinen, Matti &, Parkkila, Irma & Karkela, Lea & Meriläinen, Pekka: Maol - Taulukot. Matemaattisten Aineiden Opettajien Liitto MAOL ry ja Otava, 2005. ISBN 951-1-20607-9
↑Taylor, Barry N. (editor): ”Appendix 1. Decisions of the CGPM and the CIPM: 2.2 Mass”, The International System of Units (SI), s. 29. (SI-järjestelmän mukainen normaaliputoamiskiihtyvyys Maan pinnalla.) National Institute of Standards and Technology : Technology Administration, U.S. Department of Commerce, 2001. Arkistoitu 29.12.2009 Viitattu 15.11.2020. (englanniksi)
↑Tett, Paul: Enviroment – Gaia 2.9.2003. School of Life Sciences, Napier University. Arkistoitu 26.10.2011. Viitattu 17.6.2009. (englanniksi)
Kakkuri, Juhani: Planeetta Maa. Helsinki: Ursa, 1991. ISBN 951-9269-56-8
Krauss, Lawrence M.: Atomi: Matka maailmankaikkeuden alusta elämän syntyyn ja siitä edelleen. (Alkuteos: Atom: An Odyssey from the Big Bang to Life on Earth...and Beyond, 2001.) Suomentanut Juha Pietiläinen. Helsinki: Terra Cognita, 2002. ISBN 952-5202-51-8
Redfern, Martin: Kiehtova maapallo. (Alkuteos The Kingfisher book of planet earth) Suomentanut Anne Petäinen. Helsinki Media, 2000. ISBN 951-32-1036-7
.jpg)
.svg)
