Гравитационное поле Земли с высокой точностью описывается законом всемирного тяготения Ньютона. Ускорение свободного падения над поверхностью Земли определяется как гравитационной, так и центробежной силой, обусловленной вращением Земли. Магнитное поле над поверхностью Земли складывается из постоянной (или меняющейся достаточно медленно) «главной» и переменной частей; последнюю обычно относят к вариациям магнитного поля. Главное магнитное поле имеет структуру, близкую к дипольной. Магнитное поле Земли простирается до расстояний трех земных радиусов. Оно приблизительно соответствует полю однородно намагниченного шара с напряженностью поля 55,7 А/м (0,70 Э) у полюсов магнитных Земли и 33,4 А/м (0,42 Э) на магнитном экваторе. Околопланетное пространство Земли физические свойства которого определяются ее магнитным полем и его взаимодействием с потоками заряженных частиц космического происхождения, то есть с солнечным ветром называется Магнитосфера. С дневной стороны она простирается на 8-14 радиусов, с ночной – вытянута на несколько сот радиусов, образуя т. н. магнитный хвост Земли. В магнитосфере находятся радиационные пояса. [Протяженными магнитосферами обладают Юпитер и Сатурн. Магнитосферы Меркурия, Венеры, Марса ярко не выражены.] Магнитные полюсы – это точки на земной поверхности, где магнитная стрелка располагается по вертикали, т. е. где магнитный компас неприменим для ориентировки по странам света. Их положение постоянно меняется в пространстве. В настоящее время они не совпадают с географическими южный магнитный полюс находится в Антарктиде, у побережья Тихого океана, а северный – в Канаде в Канадском арктическом архипелаге. За геологические промежутки времени, по палеомагнитным данным, обнаруживаются даже магнитные инверсии, то есть обращения полярности. В магнитных полюсах сходятся магнитные меридианы – проекции силовой линии геомагнитного поля на поверхность Земли. У магнитного поля Земли наблюдаются вековые, суточные и нерегулярные изменения (вариации), в т. ч. магнитные бури. Это сильные возмущения магнитного поля, которые могут длиться несколько суток и вызываются воздействием усиленных потоков солнечной плазмы (солнечного ветра) на магнитосферу Земли. Электрическое поле над поверхностью Земли в среднем имеет напряженность около 100 В/м и направлено вертикально вниз – это так называемое «поле ясной погоды», но это поле испытывает значительные (как периодические, так и нерегулярные) вариации. Строение Земли имеет ряд географических следствий 1.внутренние процессы, происходящие в недрах Земли являются одним из важных источников энергии поступающей в географическую оболочку; 2.плотность Земли определяет силу земного притяжения, которая обеспечивает сохранность водной и воздушной оболочек; 3.взаимодействия оболочек Земли обусловили возникновение комплексной географической оболочки с таким ее важным компонентом, как живое вещество; 4.сферическая форма оболочек обуславливают бесконечность и единство пространства.
Для простоты будем считать, что Земля равномерно вращается вокруг Солнца по окружности, в центре этой окружности находится Солнце. Тогда запишем второй закон Ньютона в проекции на ось, лежащей в плоскости указанной окружности и проходящей через центр Солнца. ma = F_гр, a - это центростремительное ускорение Земли, m - это масса Земли, a = (v^2/R), v - это скорость вращения Земли по круговой орбите, R - это искомое расстояние. F_гр - это сила, с которой Солнце притягивает Землю. F_гр = G*m*M/(R^2), где M - это масса Солнца, M = 1,98*10^30 кг G - это гравитационная постоянная, G = 6,67*10^(-11) Н*м^2/(кг^2). m*(v^2)/R = G*m*M/(R^2), (v^2)/R = G*M/(R^2), v^2 = G*M/R, v = длина_окружности/период_обращения = 2*п*R/T, T - период обращения Земли вокруг Солнца, (2*п*R/T)^2 = G*M/R, 4*(п^2)*(R^2)/(T^2) = G*M/R, 4*(п^2)*(R^3)/(T^2) = G*M, R^3 = G*M*(T^2)/(4*п^2); R = ∛( G*M*(T^2)/(4*п^2) ). п - математическая константа, п≈3,14.
