Ziemia
Kolejną, trzecią planetą licząc od Słońca jest Ziemia. Tu właśnie żyjemy i Ziemia dostarcza nam podstawowych danych dla zrozumienia budowy pozostałych planet i otaczającego nas świata. Ziemia jest jedyną planetą, której powierzchnię pokrywa woda. Zajmuje ona ponad 70% powierzchni Ziemi, czyli środowisko, w którym przed około trzema miliardami lat powstało życie. Ziemia ma kształt niemal kulisty, nieco spłaszczony u biegunów. Bryłę taką nazywamy geoidą. Średnica równikowa Ziemi wynosi 12 756,284 km i jest o 42,770 km dłuższa od średnicy Ziemi mierzonej między biegunami. Wnętrze Ziemi nie jest jednorodne. Dzielimy je na kilka warstw odmiennych pod względem struktury i własności fizyczno-chemicznych. Powierzchnię Ziemi tworzy skorupa ziemska. Jej grubość na kontynentach sięga 30-60 km, pod oceanami mniej, 4-8 km. Pod skorupą, do głębokości 2900 km, rozciąga się następna warstwa, którą nazywamy płaszczem. Chociaż ta część Ziemi nie jest płynna, zachodzą w niej pod wpływem wielkich ciśnień ruchy skał. Pod płaszczem, znajduje się jądro Ziemi. Składa się ono z płynnej warstwy o grubości 2100 km, otaczającej twarde jądro o średnicy w przybliżeniu 2500km. Obie części jądra składają się z żelaza i niklu. Pod wpływem obrotu Ziemi jądro działa jak dynamo i wytwarza wokół siebie pole magnetyczne, które rozciąga się na kilkadziesiąt tysięcy kilometrów w przestrzeń wokółziemską. Atmosferę, podobnie jak wnętrze Ziemi, dzielimy na pięć charakterystycznych warstw. Tuż nad Ziemią leży troposfera. Troposfera stanowi niemal 80% masy całej atmosfery. Skupia się tu cała para wodna i niemal wszystkie cząsteczki pyłów. Na wysokości 9-12 km troposfera przechodzi w stratosferę. Jej cechą charakterystyczną jest stała temperatura, wynosząca w przybliżeniu -55*C. Stratosfera sięga do wysokości 35-40 km. Nad stratosferą zaczyna się następna warstwa atmosfery - mezosfera. Jej temperatura ze wzrostem wysokości początkowo rośnie do 0*C, a następnie spada do -68*C. Od wysokości 80 km rozciąga się już jonosfera, złożona z obojętnych cząsteczek, zjonizowanych atomów i wolnych elektronów. Jonizację atmosfery powoduje krótkofalowe i korpuskularne promieniowanie Słońca. Obszar znajdujący się powyżej 800-1000 km nad powierzchnią Ziemi zajmuje egzosfera. Z warstwy tej nieprzerwanie uciekają w przestrzeń międzyplanetarną atomy atmosfery o prędkości kinetycznej większej niż prędkość ucieczki na tych wysokościach nad powierzchnia Ziemi. Kształt toru, po jakim Ziemia obiega Słońce, niewiele różni się od okręgu. Ziemia znajduje się najbliżej Słońca (147 097 149 km) z początkiem stycznia, a najdalej z początkiem lipca (152 098 704 km). Średnia odległość Ziemi od Słońca - 149 600 000 km jest jedną z trzech jednostek długości używanych w astronomii, tzw. jednostką astronomiczną. Ziemia porusza się wokół Słońca ze średnia prędkością 29,785 km/s.
Płaszczyzna orbity Ziemi wokół Słońca, ekliptyka, ma wyróżnione położenie. Używamy jej jako podstawowej płaszczyzny, względem której obliczamy położenia orbit wszystkich ciał Układu Słonecznego. pełny obieg Ziemi wokół Słońca trwa 365,2564 dnia. Ziemia jest najbliżej Słońca położoną planetą, która wokół niego nie porusza się sama. Towarzyszy jej Księżyc.
Ruchy kuli ziemskiej
Ziemia jest niemal doskonałą kulą o średnicy 12756 km. Wykonuje bardzo precyzyjny ruch obrotowy wokół osi, którą możemy sobie wyobrazić jako prostą linię łączącą biegun północny z południowym. Jest to ruch bardzo szybki. Dla przykładu - w okolicach równika każdy punkt powierzchni Ziemi porusza się z prędkością 1669 km/godz. Nie zdajemy sobie z tego sprawy, ponieważ w ruchu tym biorą udział nie tylko lądy, lecz także oceany, powietrze i całe nasze otoczenie.
W ciągu 24 godzin Ziemia wykonuje jeden obrót dookoła swej osi. Fakt ten jest naturalną podstawą naszej rachuby czasu. Ziemia obraca się z zachodu na wschód. Ruch obrotowy Ziemi byłoby bardzo trudno wykryć, gdyby daleko poza obrębem atmosfery ziemskiej nie było żadnych ciał niebieskich. W odróżnieniu od Ziemi, ciała te pozostają w ciągu doby nieruchome. Obracając się wraz z Ziemią obserwujemy jednak ich pozorną wędrówkę poprzez nieboskłon w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu Ziemi, czyli ze wschodu na zachód. Wschody Słońca, Księżyca, gwiazd i innych ciał niebieskich po wschodniej stronie nieba i ich zachody po stronie zachodniej są jedynie odbiciem ruchu obrotowego Ziemi.
Dopiero stosunkowo późno, bo w XIX w., opracowano metody wykrywania ruchu obrotowego Ziemi bez odwoływania się do obserwacji ciał niebieskich. Najbardziej znaną z nich jest bardzo pomysłowa metoda opracowana przez francuskiego fizyka Jeana Bernarda Leona Foucaulta. Jego przeprowadzone w 1851 r. doświadczenie polegało na obserwacji długiego wahadła zawieszonego w sali paryskiego Panteonu. Liczni świadkowie mogli zobaczyć, że linia wyznaczona przez kierunek wahnięć powoli obraca się względem podłogi i ścian Panteonu, wskazując na tych ostatnich na coraz to inne punkty. W rzeczywistości obracał się wraz z Ziemią Panteon, zaś kierunek wahnięć pozostawał niezmieniony dzięki zjawisku bezwładności. Doświadczenie Foucaulta wykazało ostatecznie i niezbicie, że starożytne i średniowieczne wyobrażenia o sferach niebieskich wirujących wokół nieruchomej Ziemi były całkowicie błędne.