La Terra è per distanza il terzo pianeta del Sistema Solare, 149.597.887.5 km (pari a 1.0000001124 U.A.), il maggiore per dimensione, R=6378.137 km, densità,5.5153 g/cm3, gravità, 9.780327 m/s2, massa, M=5.9736 x 1024 kg, e campo magnetico dei quattro pianeti terrestri (Mercurio, Venere, Terra e Marte); possiede un unico satellite naturale, la Luna, che a causa delle sue grandi dimensioni, diametro pari ad 1/4 di quello terrestre e massa pari ad 1/81, è simile ad un pianeta terrestre. Basandosi sull'attuale abbondanza di isotopi radioattivi con lunghissimi tempi di decadimento e dall'analisi di materiale non differenziato proveniente da meteoriti e dalla Luna i geologi datano la formazione della Terra a 4.57 miliardi di anni fa circa, età determinata da Clair Patterson nel 1953; tuttavia, a causa della natura fluida o plastica della totalità della crosta terreste durante il primo miliardo di anni circa, le rocce più antiche si ritrovano nei cratoni e hanno un'età di 4.1 miliardi di anni. In effetti dopo la sua formazione il pianeta, inizialmente fluido, cominciò a raffreddarsi, formando una crosta di tipo granitica.

Non si tratta di un pianeta perfettamente sferico, infatti è un geoide simile ad uno sferoide oblato, dalla cui forma si discosta per un massimo di 100 metri; lo sferoide di riferimento ha un diametro medio di 127.45.594 km e la causa del rigonfiamento equatoriale è il moto di rotazione terrestre, che porta il diametro equatoriale ad essere di 43 km circa maggiore di quello polare: diametro equatoriale=12.756.274 km, diametro polare=12.713.504 km, a causa della presenza del rigonfiamento il luogo maggiormente distante dal centro della Terra è attualmente il Monte Chimborazo in Ecuador, un vulcano che pur essendo più basso di 2.547 m dell'Everest, ha la cima che dista dal centro del pianeta 2.1 km in più dell'Everest, cioè 6.384.4 km. La distanza massima in cui l'attrazione gravitazionale del pianeta è maggiore di quella solare e degli altri pianeti, o sfera di Hill, è di 1.496.620 km circa.

È il movimento che la Terra compie attorno al proprio asse, da ovest verso est, in 23h 56m 4,091s, e viene chiamato giorno sidereo. La velocità angolare di rotazione è identica a tutte le latitudini, mentre la lineare varia con la latitudine: all'equatore=465.11 m/s, ai poli=0.0 m/s, media=29.783 m/s; con il diminuire della velocità lineare diminuisce anche la forza centrifuga. Tale rotazione subisce delle piccole variazioni, si allunga di 2 millesimi di secondo ogni secolo, quindi la lunghezza del giorno terrestre aumenta di 0,0016 secondi ogni secolo; probabilmente ciò è dovuto all'azione frenante della Luna. Infatti l'attrazione gravitazionale della Luna provoca, sommata alla forza centrifuga della rotazione, le maree terrestri, cioè il periodico innalzarsi ed abbassarsi di oceani, mari e grandissimi laghi (generalmente ogni 6 ore), con una variazione di altezza che può raggiungere anche i 10-15 metri; poichè la Luna ruota più lentamente della Terra, questa tende a trascinarsi dietro i rigonfiamenti delle maree, mentre il nostro satellite esercita la sua attrazione proprio su di essi, rallentando la rotazione terrestre. tutto ciò ha conseguenze importanti su tempi geologici di milioni di anni, infatti durante il Devoniano, circa 410 milioni di anni fa, l'anno terrestre era costituito da 400 giorni, ognuno della durata di circa 21,8 ore.

Moti millenari Sono moti di piccola entità e che si hanno su scala di tempi lunghissimi. Precessione anomalistica: è il moto dell'orbita terrestre sul piano galattico causato dall'attrazione esercitata dagli altri pianeti, ha una periodicità di circa 112.000 anni e avviene in senso orario. Precessione degli equinozi: tale moto fa cambiare lentamente l'orientamento dell'asse di rotazione rispetto alla sfera ideale delle stelle fisse, facendo compiere all'asse terrestre un doppio cono, col vertice nel centro della pianeta, ogni 25786 anni. Naturalmente cambia anche la posizione dei poli celesti, infatti tra circa 13000 anni il polo nord celeste sarà indicato dalla stella Vega. A causare ciò sono la forma non perfettamente sferica della Terra e le forze gravitazionali della Luna e del Sole che, agendo sul rigonfiamento equatoriale, durante la rotazione del pianeta cercano di allineare l'asse della Terra con la perpendicolare al piano dell'eclittica. Tale moto viene chiamato precessione degli equinozi in quanto a causa di questo moto l'equinozio di primavera, e di conseguenza anche quello d'autunno, ogni anno anticipa un pò; infatti l'anno tropico, cioè il tempo richiesto per ritornare all'equinozio, dura 365 giorni, 5 ore, 48 minuti e 46 secondi, circa 20 minuti in meno dell'anno siderale.

Variazione dell'eccentricità dell'orbita: ogni 92.000 anni varia da un massimo di 0,054 a un minimo di 0,003. Variazione dell'inclinazione dell'asse terrestre: l'asse di rotazione della Terra forma con il piano dell'orbita, o con l'eclittica, un angolo che varia da 24o20' a 21o55' in circa 41.000 anni; quando l'inclinazione è al minimo si hanno estati più fresche che mantengono la coltre nevosa e ghiacciata alle alte latitudini aumentando l'albedo e quindi c'è un minore assorbimento di calore dal Sole. Attualmente è di 23o44' e simulazioni effettuate al computer portano ad ipotizzare che l'inclinazione dell'asse si limiti ad oscillare di 3o, invece di essere caoticamente instabile, solo grazie alle interazioni mareali con la Luna. Infatti l'inclinazione dell'asse è la causa delle stagioni e se questo si avvicinasse al piano dell'eclittica un polo sarebbe continuamente riscaldato e l'altro congelato, causando grandi trasferimenti di energia tra un polo e l'altro con fenomeni atmosferici molto violenti e drastiche modifiche nel clima. Nutazione: è un moto di oscillazione dell'asse di rotazione, si somma alla precedente variazione, ma ha un periodo molto più breve: 18.6 anni. Anche questa variazione è legata all'attrazione del Sole e della Luna sull'equatore del pianeta.

Moti galattici Sono i moti che coinvolgono tutto il Sistema Solare, la nostra Galassia e l'intero Universo, cioè il moto di translazionedel Sistema Solare nella direzione della costellazione di Ercole, il moto di recessione della Galassia legato alla probabile espansione dell’Universo. Tutti questi moti incidono sulla vita e sul clima del pianeta stesso, il primo a teorizzare ciò fu Milutin Milankovitch nel 1941, i suoi studi portarono alla curva di Milankovic, dove si vede come le variazioni orbitali e l'inclinazione dell'asse della Terra hanno influenzato la sua temperatura media e la distribuzione del calore fra gli emisferi, quindi è possibile trovare un legame con le glaciazioni del passato. La teoria di Milankovitch venne poi perfezionata da André Berger nel 1980.

La presenza sulla Terra di acqua liquida è dovuto alla combinazione delle giuste caratteristiche orbitali, del vulcanismo, grazie all'emissione di vapore acqueo, della gravità, dell'effetto serra, del campo magnetico e dell'atmosfera ricca di ossigeno, infatti il pianeta si trova oltre il limite delle orbite che permetterebbero ad un pianeta di essere abbastanza caldo per formare acqua liquida; quindi senza l'effetto serra l'acqua congelerebbe, come è successo varie volte durante le glaciazioni. La presenza di un'atmosfera è importante in quanto sugli altri pianeti l'acqua gassosa viene dissociata dagli ultravioletti solari, e l'idrogeno ionizzato viene soffiato via dal vento solare, lentamente ma inesorabilmente; privato dell'idrogeno, l'ossigeno reagisce con la superficie e viene inglobato in minerali solidi. La presenza di acqua liquida, oltre che di un'atmosfera, ha fatto in modo che guardando il pianeta dallo spazio lo si sia potuto definire "Pianeta azzurro"; inoltre le acque sono importantissime per la vita, sia in quanto svolgono un'azione termoregolatrice sul clima che perchè al loro interno vive un intero ecosistema acquatico, che in passato si è rivelato fondamentale per lo sviluppo umano passato e presente.

Il campo magnetico terrestre è descrivibile come un campo bipolare poco intenso, 0.3 Gauss; la sua esistenza venne teorizzata nel 1269 dallo scienziato francese Pierre de Maricourt nella sua "Lettera sul magnete", nel 1600 William Gilbert nel piccolo trattato "De Magnete" suggerì che la Terra si comportasse come un gigantesco magnete. La prima trattazione scientifica risale al 1687, anno di pubblicazione de "Principi matematici della filosofia naturale" di Isaac Newton, tuttavia la prima descrizione esatta si ebbe nel 1832 grazie a Gauss. Questo campo forma attorno al pianeta un gigantesco involucro a forma di goccia, detto magnetosfera, che inizia al di sopra della ionosfera, a circa 800-1000 km di altitudine, e si allunga nella direzione opposta al Sole; il confine della magnetosfera con lo spazio si chiama magnetopausa, si trova a circa 10 raggi terrestri in direzione del Sole e a circa 200 raggi terrestri nella direzione opposta, ed è la superficie sulla quale la pressione del vento solare viene controbilanciata dalla pressione del campo magnetico terrestre.

La magnetosfera si comporta come uno "scudo" elettromagnetico che devia e riduce il numero di raggi cosmici che potrebbero sterilizzare la superficie terrestre; è quindi fondamentale per la vita sul pianeta; infatti a 90.000 km dalla Terra le particelle del vento solare entrano violentemente in contatto con la magnetopausa in una zona di spessore variabile denominata bow shock, cioè choc di prua; qui finiscono nei vortici di plasma di questa zona turbolenta per poi proseguire il loro cammino seguendo le linee di forza del campo magnetico. Tali vortici hanno dimensioni che variano da 100 km a 40.000 km e sono stati visti per la prima volta nel marzo 2002 grazie alla sonda Cluster.

All'interno della magnetosfera nelle regioni polari, e rivolti verso il Sole, si trovano i coni polari, che si comportano come degli imbuti in cui gli ioni del vento solare penetrano fino alla Ionosfera e provocano le aurore polari. All'interno della magnetosfera si trovano anche le fasce di Van Allen, una "cintura di radiazioni" dovuta al fatto che le traiettorie dei protoni e degli elettroni del vento solare vengono piegate per seguire le linee di forza del campo magnetico. Dai dati raccolti da Newton ad oggi si è capito che il 94% del campo è di origine interna e il resto di origine esterna; in particolare il campo si può suddividere in quattro componenti:

I poli magnetici non coincidono con quelli geografici, infatti l'asse magnetico è inclinato di 11.5o rispetto all'asse di rotazione e mostra una precessione annua di circa 0.2o verso Ovest. Inoltre i poli non hanno una posizione fissa in quanto "migrano" annualmente, indipendentemente l'uno dall'altro, e si spostano di oltre 15 km attorno alla loro posizione media durante il giorno. Attualmente il Polo Sud magnetico si trova al largo della Terre Adélie (65oS 138oE), un possedimento francese nell'Antartide, mentre il Polo Nord magnetico è a circa 1000 km da quello geografico in direzione del Canada e si avvicina a questo a una velocità media di 40 km/an. Bisogna segnalare che il vero Polo Nord magnetico è vicino al Polo Sud geografico, e viceversa per il Polo Sud magnetico, in quanto le linee di forza del campo entrano nell'emisfero nord ed escono dall'emisfero sud, anche se per convenzione si chiama Polo Nord magnetico quello nell'emisfero nord.

Trattare il campo magnetico come un dipolo è una approssimazione, in quanto il centro della Terra supera la cosiddetta temperatura di Curie, 1043 K (la temperatura oltre la quale i minerali ferromagnetici perdono le proprie proprietà magnetiche), inoltre occorre anche considerare che il campo magnetico non è né omogeneo né costante nel tempo; infatti è massimo ai poli, minimo all'equatore e le variazioni di intensità non riflettono in alcun modo le variazioni geologiche superficiali. Oltre a ciò si osservano delle variazioni che possono essere: regolari giornaliere, legate alla presenza o meno del Sole e della Luna, delle variazioni regolari di durata intermedia, dovute all'attività solare ciclica, e delle variazioni irregolari dovute ad eventi imprevisti, come le tempeste magnetiche o le instabilità elettriche del nucleo esterno liquido.

Dallo studio della magnetizzazione di antiche formazioni rocciose e di fondali marini si è stabilito che il campo esiste da circa 3,5 miliardi di anni, con variazioni significative di intensità che hanno portato nel corso delle ere geologiche alla deriva dei poli magnetici rispetto alla superficie e a ripetuti scambi di posizione dei poli, con conseguente inversione del campo magnetico, con ricorrenza apparentemente casuale. I periodi in cui il campo magnetico resta più o meno stabile si chiamano Epoche, ma al loro interno ci possono essere delle "reinversioni" di breve durata, che si chiamano Eventi se durano almeno 30.000 anni, si ha una Escursione se in meno di 30.000 anni si ha una migrazione del Polo Nord ma non una inversione; noi viviamo nell'Epoca di Brunhes, che per convenzione è definita a polarità normale ed è iniziata 780.000 anni fa.

Le conoscenze che abbiamo permettono di conoscere i cambi di polarità che ci sono stati a partire da 170 milioni di anni fa, anche se essi sono noti in maniera approfondita fino a 5 milioni di anni fa; andando indietro nel tempo prima della nostra epoca c'è stata l'Epoca Matuyama, a polarità inversa, poi l'Epoca di Gauss, a polarità normale, e l'Epoca di Gilbert, a polarità inversa. Recenti studi hanno rilevato che in passato ci sono stati lunghissimi periodi di stabilità, come nel Cretaceo in cui il campo è rimasto stabile per circa 40 milioni di anni. Nei periodi di inversione, che possono durare fino a 2000 anni, il campo magnetico non scompare ma diventa più complesso e flebile; nel caso di una escursione nel periodo di "inversione" il Polo Nord si sposta verso sud, attraversa l'equatore e può arrivare fino in Antartide, ma poi si dirige verso est per tornare verso il nord geografico. Nei periodi a polarità inversa il percorso è lo stesso ma invertito.

Negli ultimi 150 anni il campo magnetico si è indebolito mediamente dello 0.07% ogni anno, con un aumento della percentuale negli ultimi decenni; se la cosa continua porterebbe ad una sua scomparsa in circa 3000-4000 anni. Alcuni ipotizzano che si tratti dei primi segnali di una nuova inversione magnetica, cosa che porterebbe a gravissime conseguenze per la vita sul pianeta, in quanto da studi effettuati dalla NASA risulta che anche se il campo magnetico non si annulla, nel periodo in cui il Polo Nord magnetico si trova all'equatore non si sarebbe più sufficentemente protetti dal bombardamento delle particelle solari ad alta energia, per cui ci sarebbero mutazioni genetiche o addirittura l'estinzione di alcune specie viventi. In effetti si sospetta che l'estinzione del Cretaceo sia in parte dovuta al bombardamento cosmico legato ad una inversione magnetica.

Si tratta di un toroide di particelle cariche intrappolate dal campo magnetico terrestre, originatosi dalla collisione tra il vento solare e il campo magnetico stesso; le particelle cariche vengono poi respinte dalle regioni polari, dove il campo magnetico è più forte e le linee di forza si concentrano, e continuano a rimbalzare in direzione nord-sud tra i due poli. Inizialmente si parlava di "fascia" di Van Allen e la sua presenza era già stata ipotizzata prima dell'era spaziale, ma si ebbe la certezza della sua esistenza solo nel 1958, con le missioni Explorer; in reatà si tratta di due fasce, quella più interna , tra 700 km e 10.000 km di altitudine, è costituita principalmente di protoni, mentre l'esterna, tra 10.000 km e 65.000 km di altitudine, è costituita soprattutto da elettroni, che risultano particolarmente concentrati tra 14.500 km e 19.000 km.

Le onde radio a bassa frequenza presenti a 10.000 km di altitudine sono la causa della separazione tra le due fasce, infatti queste respingono le eventuali particelle presenti in tale regione. Quando le particelle della fascia sono eccitate, ad esempio nei periodi di forte attività solare, alcune particelle vengono incanalate lungo le linee magnetiche uscenti dai poli ed, interagendo con l'alta atmosfera, provocano delle aurore polari, la maggior parte di esse hanno il bordo inferiore a circa 90-110 km dalla superficie, al limite superiore della Mesosfera, mentre il bordo superiore si aggira ad una quota di 320 km. Le aurore si formano attorno ai poli magnetici, dove la pretezione del campo magnetico è inferiore, formando un anello, detto ovale aurorale, ad una latitudine tra 60o e 70o nord e sud. Strutture simili a queste fasce sono state osservate anche attorno ai poli di altri pianeti.

La Terra presenta una consistente atmosfera, che blocca gran parte delle radiazioni solari e che grazie ad un effetto serra moderato riesce a trattenere e a riflettere l'energia termica emessa dalla superficie, regolando quindi la temperatura superficiale e permettendo la vita su di essa, infatti senza tale effetto la temperatura media superficiale sarebbe di -18oC è. Anche le nubi hanno un considerevole effetto sulla temperatura: quelle basse e compatte schermano efficacemente i raggi del Sole riflettendo nello spazio il calore; quelle alte e fredde sono più trasparenti alla radiazione solare ma riflettono efficacemente quella terrestre con conseguente aumento della temperatura al suolo. L'atmosfera può essere suddivisa in vari strati, le cui dimensioni variano stagionalmente, la Troposfera, la Stratosfera, la Mesosfera, la Termosfera, la Ionosfera e l'Esosfera, la più esterna; negli strati la variazione della temperatura non è uniforme, ma presenta due minimi: uno all'inizio della Stratosfera e l'altro all'inizio della Termosfera. L'atmosfera è composta per il 78.08% di azoto molecolare, per il 21% di ossigeno molecolare, per lo 0.93% di argo, lo 0.33% (in media) di vapore acqueo, lo 0.038% di anidride carbonica e tracce di elementi che hanno effetti tutt'altro che trascurabili, su grande scala, per le proprietà di assorbimento dell'atmosfera: neon, elio, metano, idrogeno, kripton, ammoniaca, xeno e ozono. Tali elementi non si presentano sempre con la stessa concentrazione nei vari strati, ad esempio il vapore acqueo è presente quasi esclusivamente nella Troposfera, mentre l'ozono si trova soprattutto nella Stratosfera. Questa composizione è il risultato di una complessa evoluzione che sarebbe stata completamente diversa se il pianeta fosse stato 10 milioni di km più vicino o 70 milioni di km più lontano dal Sole e se non vi fosse la vita. L'atmosfera terrestre non ha un vero limite, in quanto termina quando la sua densità è la stessa dello spazio interstellare, ma convenzionalmente si identifica una zona terminale, chiamata frangia atmosferica che si trova fra i 2000 km e i 2500 km di altitudine. Troposfera è lo strato più vicino alla superficie ed ha uno spessore variabile a seconda della latitudine e delle stagioni: 8 km ai poli e 20e km all'equatore; contiene circa l'80% dell'intera massa gassosa atmosferica e il 99% di vapore acqueo presente in essa. La pressione atmosferica decresce con l'altitudine in maniera esponenziale, infatti oltre i 7-8 km di quota l'aria è talmente rarefatta che non è più possibile respirare. Anche la temperatura media diminuisce, ma in maniera lineare con l'altitudine: 0.65oC ogni 100 m, partendo da un valore medio di 15oC a livello del mare; a causa di ciò la Troposfera è la sede di quasi tutti i fenomeni atmosferici, in quanto l'aria degli strati più bassi tende a salire, creando delle correnti convettive che generano i venti equatoriali costanti (alisei) e le perturbazioni atmosferiche. La zona di confine con lo strato successivo si chiama Tropopausa in essa la temperatura è di -60oC. Stratosfera È il secondo strato atmosferico, e si estende da circa 12 km (8 km ai poli e 20 km all'equatore) fino a 50-60 km di altezza, i gas risultano più rarefatti e c'è un calo in percentuale di pulviscolo e vapore acqueo, inoltre ci sono rari fenomeni atmosferici, con presenza di cirri, nubi bianche filamentose e sottili, formate da cristalli di ghiaccio. È caratterizzato dal fenomeno dell'inversione termica, in quanto la sua temperatura aumenta con l'altitudine, fino ad arrivare vicino a 0oC. Questo fatto è dovuto alla presenza al suo interno dell'Ozonosfera, uno strato con un'altissima concentrazione di ozono che si trova tra 15 km e 35 km di altitudine; a causa dei raggi ultravioletti solari le molecole di ozono si dissociano nei 3 atomi di ossigeno che lo compongono producendo calore e schermando così la Terra da gran parte dei raggi ultravioletti, per circa il 99%.

Dagli studi effettuati nell'ultimo decennio del XX secolo e all'inizio del XXI secolo si è scoperto che lo strato di ozono ha un suo ciclo, in infatti in primavera c'è un calo dell'ozono del 70% nell'emisfero australe, del 30% nel boreale, calo che porta anche ad eventi tipo il buco nell'ozono rilevato tra il 1970 e il 1990 nella zona antartica. Durante gli stessi anni si è riscontrato un assottigliamento globale dello strato di ozono che, permettendo a un maggior numero di raggi UV di giungere sulla superficie, può a lungo andare rappresentare un pericolo per la vita sulla Terra. Il confine con lo strato successivo viene chiamato Stratopausa e pur non avendo dimensioni fisiche definite, è facilmente individuabile in quanto in essa si ha una nuova inversione termica. Mesosfera Andando da 50 km a 80 km di quota non subisce più l'influenza della superficie terrestre e l'aria è completamente calma, questo porta ad una stratificazione dei gas per diffusione e la composizione chimica dello strato varia con l'altitudine: scompaiono velocemente il vapore acqueo e l'anidride carbonica, cala l'oosigeno, mentre aumentano le percentuali di elio e idrogeno. La temperatura cala con l'altezza, in quanto è finito l'effetto riscaldante dell'ozono, fino ad arrivare a -90oC al suo confine superiore, dove a volte durante i crepuscoli estivi si trovano le nubi nottilucenti. Si tratta di cristalli di ghiaccio e polveri di piccolissime dimensioni fortemente illuminate dal Sole che sono la prova della presenza nell'alta Mesosfera di un sistema variabile di correnti aeree, legate alla variazione di altezza della Masopausa, che possono raggiungere anche i 300 km/h. La Mesopausa è la zona di confine tra la Magnetosfera e la Termosfera, si trova a circa 90 km di altitudine e al suo confine con la Termosfera si formano le aurore boreali. La Mesopausa coincide più o meno con la linea di Kármán, che si trova convenzionalmente a 100 km di altitudine, che in astronautica viene considerata il "confine con lo spazio esterno", in quanto al di sopra di essa l'aria è talmente rarefatta da non opporre resistenza alle piccole meteoriti che colpiscono l'atmosfera terrestre, ma che non raggiungono la superficie, in quanto bruciano all'interno della Mesosfera, diventando le famose stelle cadenti. Termosfera Si trova tra gli 80-100 km e i 200 km di altitudine ed è caratterizzata da un continuo aumento della temperatura dei gas che la compongono: dai 0oC al suo bordo inferiore ai 300-1500oC al suo limite superiore, in funzione dell'attività solare; alcune particelle possono anche raggiungere i 2500oC di giorno. Ciò è causato dall'assorbimento della radiazione solare da parte delle molecole di ossigeno, ma essendo la Termosfera estremamente rarefatta un corpo che vi si trovi non sentirebbe tale calore. Il limite superiore della Termosfera si chiama Tropopausa. Ionosfera A causa della radiazione solare è lo strato più ioniozzato dell'atmosfera e pur avendo uno spessore di alcune centinaia di chilometri, estendendosi dai 60 km ai circa 450 km di altitudine, contiene solo l'1% della massa atmosferica; si può quindi dire che in parte sconfina nella Mesosfera e nella Termosfera. La sua temperatura aumenta con l'altitudine, infatti di giorno gli strati più bassi hanno una temperatura di 200 K, mentre il suo bordo superiore arriva a 1500 K e presenta una composizione chimica simile a quella media, con una leggera preponderanza di azoto e ossigeno fino ai 550 km di altitudine, a cui poi si sostituisce una predominanza dell'elio e dell'idrogeno. È possibile dividerla in bande in funzione della quota e dei diversi gas ionizzati dalla radiazione solare, alcune bande sono presenti solo di giorno: Strato D, 60-90 km, a causa della veloce ricombinazione degli ioni con gli elettroni generalmente è presente solo di giorno, si ionizza principalmente l'ossido di azoto; Strato E, 90-130 km, si ionizza l'ossigeno molecolare e di notte siindebolisce molto; Strato ES, appare sporadicamente a circa 100 km di altitudine al massimo per qualche ora ed è costituito da nubi elettroniche di circa 2 km di spessore; Strato F, 130-450 km, vi si ionizza l'ossigeno atomico e digiorno si suddivide in ulteriori due strati a seconda che ci siano in maggioranza ioni NO+ o O+. La ionosfera è estremamente importante per le telecomunicazioni in quanto riflette le onde radio: tra 60 km e 80 km riflette le onde lunghe, tra 90 km e 120 km le onde medie, tra 200 km e 250 km le onde corte, tra 400 km e 500 km le onde cortissime. Esosfera Non possiede un limite, in quanto sfuma lentamente nello spazio e comprende anche le fasce di Van Allen ed è costituita principalmente di idrogeno ed elio, in gran parte particelle del vento solare catturate dalla magnetosfera terrestre, e la sua temperatura aumenta con l'altitudine: raggiunge i 2000oC. A causa di tale energia termica alcune molecole dello strato riescono a superare la velocità di fuga, 11.2 km/s, e quindi si disperdono nello spazio; quindi l'atmosfera sta lentamente perdendo materiale. Sono soprattutto le molecole di idrogeno a sfuggire, sia perchè a causa del suo basso peso molecolare raggiunge più velocemente la velocità di fuga, sia perchè è l'elemento presente in maggiore quantità.

Dei 7/10 della superficie terrestre occupata dall'acqua la quasi totalità è costituita da mari e da 5 oceani, che sono costituiti da acqua salmastra ; gli oceani presentano la caratteristica che al loro interno scorrono dei giganteschi fiumi, le correnti, identificabili in quanto hanno una diversa temperatura e salinità, che influenzando notevolmente il clima e l'ambiente delle coste che sfiorano. Forse la più famosa di queste correnti è la Corrente del Golfo, con una portata di circa 150 x 10 6 m3/s (150 volte la somma della portata di tutti i fiumi della Terra) e che trasporta una energia termica nell'Europa nord-occidentale pari al 20% della locale insolazione invernale: alla stessa latitudine le coste del Labrador, in Canada, gelano mentre in Cornovaglia crescono le palme ed il gelo è raro. È ormai certo che i 20 rapidi riscaldamenti, avvenuti durante l'ultima glaciazione, durata circa 60 mila anni, siano dovuti alla presenza intermittente di tale corrente; durante tali periodi c'è stato un aumento della temperatura di circa 10oC per una durata massima di 1470 anni. Dagli ultimo studi sembra che l'Atlantico del nord sia uno dei punti chiave della circolazione delle correnti oceaniche; in esso il vento del nord-ovest raffredda le acque superficiali, che aumentano di densità; infatti la formazione di ghiacci fa aumentare la salinità dell'acqua residua.

Questa massa affonda e fluisce verso sud, venendo rimpiazzata da acqua più calda proveniente da sud-ovest, spinta dai venti tropicali e dalla forza di Coriolis; la corrente di fondo così formatasi arriva fino all'Antartide, dove si unisce alla Corrente Circumantartica ed a quelle indopacifiche, che si muovono a causa della differenze di temperatura e di salinità dovuta alle pioggie monsoniche. Pur fluendo vicine tali correnti non si mescolerebbero se non ci fosse l'energia mareale fornita dalla Luna; infatti Gary Egbert, dell'Oregon State University, ha scoperto che circa 1/3 dell'energia mareale della Luna è trasferita alle zone oceaniche profonde, dove muove le acque miscelandole.

L'aumento di temperatura da effetto serra, provocando lo scioglimento dei ghiacci groenlandesi e della banchisa artica, potrebbe far diminuire drasticamente, la salinità delle acque dell'Atlantico del nord, provocando l'arresto dell'inabissamento delle acque e, quindi, anche della Corrente del Golfo, producendo un anomalo raffreddamento dell'Europa nord-occidentale che potrebbe essere il preludio di un'altra glaciazione. Il punto più elevato del pianeta, dove la crosta terrestre è più spessa, è il Monte Everest, monte situato nella catena dell'Himalaya, al confine fra Cina e Nepal, viene chiamato tuttora dai neplesi "dio del cielo", dai tibetani e dai cinesi "madre dell'universo"; il nome internazionale venne introdotto ne 1865 dal governatore generale inglese dell'India, in onore di Sir George Everest, responsabile per anni dei geologi britannici in India.

L'Everest supera gli 8800 m di altezza, l'ultima misura, effettuata nel 2005 dai cinesi, fissa l'altezza della montagna a 8.844.43 m sul livello del mare, senza considerare la copertura di ghiaccio e neve, con una incertezza di 21 cm; considerando anche il ghiaccio che lo ricopre, il cui spessore è stimato di 3.5 m, si raggiunge un'altezza di circa 8.848 m. Grazie a questi ultimi rilevamenti si è potuto calcolare che 13 milioni di anni fa la montagna doveva essere alta circa 12000 m. I primi tentativi di scalare l'Everest risalgono all'inizio del XX secolo, la cima fu raggiunta la prima volta il 29 maggio 1953 dal neozelandese Hillary accompagnato dallo sherpa Norgay, che lasciarono rispettivamente una croce, biscotti e cioccolato; l'8 maggio 1978 l'italiano Reinhold Messner e l'austriaco Peter Habeler raggiunsero la cima senza l'uso dell'ossigeno. Dal 1980 in poi è esplosa la moda delle scalate all'Everest, con aumento degli incidenti, spesso mortali, e del rischio di inquinamento ambientale dovuto ai campi base. Il punto più profondo del pianeta, dove la crosta terrestre è più sottile, è la Fossa delle Marianne, una fossa oceanica profonda fino a 10.916 m rispetto al livello del mare (considerando l'altezza del Monte Everest lo supera in profondità di 2061 m), che forma un arco lungo circa 2500 km e che si trova a nord-ovest dell'Oceano Pacifico, ad est delle isole Marianne, vicino al Giappone (11o 21' latitudine Nord e 142o 12' longitudine Est); si trova nella zona di subduzione creata dalla Placca del del Pacifico che si insinua sotto la Placca delle Filippine e inizialmente venne chiamata Challenger Deep, dal nome del vascello della Royal Navy che per primo fece dei rilievi sulla profondità della fossa, che risultò essere di 10.863 m.

L'ultima misura della profondità si deve alla sonda giapponese comandata a distanza Kaiko (in giapponese "Fossa oceanica"), che raggiunse il 24 marzo 1995 la profondità record di 10897 m. Il record della più profonda immersione con uomini a bordo rimane al batiscafo Trieste, il batiscafo della U.S. Navy, ma di costruzione italiana, che il 23 gennaio 1960 raggiunse il fondo della fossa, dopo una discesa di 5 ore. Lo scafo era lungo più di 15 m e conteneva soprattutto dei galleggianti riempiti con 85 m3 di benzina, per rendere lo scafo incomprimibile, e delle palle di cannone come zavorra. Sotto lo scafo era attaccata una sfera di 2.16 m, pesante 13 tonnellate, in cui trovarono posto Jacques Piccard, figlio di Auguste, e Donald Walsh, della U.S. Navy; nei venti minuti in cui i due uomini restarono sul fondo, videro delle particolari specie di sogliole o platesse lunghe circa 30 cm e dei gamberetti, provando così l'esistenza di forme di vita anche a questi valori di pressione.

La Terra con una massa di circa M=5.9736 x 1024 kg (circa 6000 miliardi di miliardi di tonnellate) ed una densità media di 5.5153 g/cm3, è il pianeta più denso del Sistema Solare; tale densità cresce all'aumentare della profondità e della pressione, infatti in superficie è di 3.0 g/cm3 mentre nel nucleo vale 9-13 g/cm3. L'interno del pianeta viene generalmente denominato Geosfera ed è costituito da rocce, in gran parte solide, di diversa composizione; sono infatti presenti: 32.1% di ferro, 30.1% di ossigeno, 15.1% di silicio, 13.9% di magnesio, 2.9% di zolfo, 1.8% nichel, 1.5% di calcio, 1.4% di alluminio e 1.2% di altri elementi. Grazie allo studio dei sismogrammi si è constatato che la Terra può essere suddivisa in gusci raggruppabili in 3 grandi zone concentriche, crosta, mantello e nucleo; infatti le onde sismiche, nell'attraversare il pianeta, hanno mostrato delle variazioni di velocità e traiettoria spiegabili solo con l'attraversamento di mezzi con densità diverse.

1- mantello litosferico, o litosfera densa, che va dai 35 km ai 60 km di profondità; viene anche chiamata mesosfera, omonimo dello strato atmosferico; 2- mantello superiore, va dai 60 km ai 700 km e può a sua volta essere suddivisa in due parti. La parte più densa ha uno spessore di 100-250 km e si comporta come un fluido viscoso; viene anche chiamata astenosfera e riversa in continuazione del materiale sulla superficie, attraverso i vulcani e le dorsali oceaniche. La parte inferiore viene anche chiamata "zona di transizione" verso il mantello inferiore; 3- mantello inferiore, ha uno spessore di circa 2000 km. La zona di separazione fra il mantello ed il nucleo è detta Discontinuità di Gutenberg, si trova a 2900 km di profondità; ha uno spessore medio di 200 km, e alle volte viene indicato come il quarto strato del mantello, lo strato D. Il nucleo che si ritiene costituito per l'88.8% di ferro, con piccole quantità di nichel (5.8%) e zolfo (4.5%); trattandosi di un pianeta piuttosto grande, il nucleo è differenziato in un nucleo interno solido che va dai 2900 km ai 5100 km di profondità, ed un nucleo esterno liquido che produce un debole campo magnetico, causato della convezione in materiale elettricamente conduttivo. I due geologi Song e Richards hanno ipotizzato che il nucleo solido interno ruoti più velocemente del resto del pianeta, guadagnando 1 giro ogni 400 anni circa; tale ipotesi si basa sull'analisi di 30 anni di dati sismici, ma non ha al momento grande seguito.

Sulla crosta terrestre sono anche riscontrabili dei Plume, o "punti caldi", cioè delle aree al di fuori dei bordi delle placche che presentano regolarmente dei fenomeni di tipo magmatico-vulcanico e che sono causate da risalita, dovuta a correnti convettive, di materiale caldo dalle regioni più profonde del mantello; tale materiale in risalita è denominato Mantle plume, o pennacchio caldo, o zampilli di Morgan. I pennacchi si formano nelle profondità oceaniche, quando la quantità di magma basaltico in risalita per convezione attraversare la litosfera; in tal caso può produrre, a seconda che venga espulso sulla superficie o sotto il mare, un "allagamento basaltico" o una piattaforma oceanica, trasformando lentamente dei vulcani sottomarini in vulcani emersi, come nel caso delle isole Hawaii, delle Maldive e delle Galapagos.

Può anche verificarsi che i pennacchi scaldino delle sacche di magma, creando così dei punti caldi, come in Islanda, anche a grandi distanze dal pennacchio, come nel Parco di Yellowstone negli Stati Uniti d'America; quindi si tratta di fenomeni vulcanici terrestri causati da eventi oceanici. Il motivo per cui si formano tali pennacchi è ancora sconosciuto, si sa solo che il magma sembra provenire in alcuni casi dalla zona di confine tra il mantello superiore e l'inferiore (circa 670 km di profondità), in altri addirittura dal confine tra il mantello inferiore e il nucleo esterno, a 2900 km di profondità, la zona D. Si pensa anche che la presenza di questi punti caldi sia stato fondamentale nell'evoluzione della pianeta, soprattutto per il clima ed è stata avanzata l'ipotesi che siano legati ai processi che causano il fenomeno di inversione del campo magnetico in parte del nucleo esterno. Alcuni geologi ritengono che circa 120 milioni di anni fa ci sia stato un evento simile a un Mantle plume, ma di proporzioni gigantesche, che avrebbe portato ad un raddoppio della crosta oceanica, dei plateau oceanici e delle catene vulcaniche sommerse, soprattutto nell'Oceano Pacifico dove à ancora rintracciabile lo strato fangoso formato del materiale che raggiunse allora la superficie. A causa del pennacchio il livello del mare salì di oltre 250 metri rispetto a quello odierno e la temperatura si innalzò presumibilmente di almeno 10oC, a causa dell'effetto serra prodotto dagli alti livelli di anidride carbonica.

Tabella riassuntiva sul Sistema Solare