Земля как планета Солнечной системы, ее строение

Реконструкция очертаний древних материков и анализ геофизических данных позволяют восстановить следующую картину. В середине кайнозоя (то есть примерно 300 млн. лет назад) на Земле существовало два материка: Гондвана и Лавразия. Гондвана состояла из сомкнутых Южной Америки, Африки, Индостана, Австралии и Антарктиды. Лавразия состояла из Северной Америки, Лабрадора и Европы. Между Гондваной и Лавразией находился океан Тетис, соединяющий современные Атлантический и Тихий океаны. Он сужался по направлению к западу, так что эти материки смыкались. Остатками Тетиса являются Средиземное и Черное моря. Существование в прошлом сухопутных путей между регионами, которые теперь принадлежат разным континентам, привело к распространению одинаковых животных на территориях, впоследствии далеко разделенных водными пространствами. При этом на вновь образующихся континентах эволюция шла по-разному. Так, травоядные сумчатые, первоначально заселявшие также и исходно смежные с Австралией территории, в самой Австралии уцелели, а в Азии были уничтожены новыми - плацентарными млекопитающими, бывшими в основном хищниками. Однако о том, что в давние времена сумчатые проживали там в изобилии, можно догадаться по останкам костей. Известен также вид гигантских морских черепах, проживающий на побережье Южной Америки, самки которого откладывают яйца на острове, расположенном в 2000 км от берега. Что заставляет их проделывать столь дальний путь, неясно, если не предположить, что в давние времена (а род этих черепах насчитывает 90 млн. лет) остров был неподалеку от места проживания черепах, а затем очень медленно отодвигался от суши в результате материкового дрейфа. Так медленно, что черепахи не могли среагировать на этот процесс.

Имеются указания и на то, что помимо раздвиганий и разворотов Гондвана и Лавразия смещались и в целом. Анализ остатков флоры в геологических отложениях показывает, что области суши, которые теперь находятся в экваториальных областях, раньше были в полярных, а экватор пересекал Лавразию. Если материки не двигались, то единственным объяснением, которое могло бы быть ответственным за такое изменение климата, является изменение наклона оси вращения Земли. Однако если бы по каким-то причинам это случилось, то последствия были бы катастрофическими для всей планеты вплоть до распада ее на части. Примерно 200-160 млн. лет назад активизация вулканической деятельности привела к образованию разломов и дроблению протоматериков. Двигающиеся на север Африка и Индия сомкнулись с двигающимися на юг Европой и Азией, Тетис исчез, и возникла Альпийско-Кавказско-Гималайская гряда молодых гор. Из географически близких нам примеров можно упомянуть расширение Кандалакшского залива, в результате чего Кольский полуостров постепенно отъезжает на север.

Что же является движущей силой таких циклопических перемещений? Как показывают данные термодинамических и сейсмических измерений, внутри мантии существуют вариации как плотности, так и температуры. Это означает, что возможна циркуляция вещества, когда горячий и менее плотный материал поднимается вверх, растекается, охлаждается и, став более плотным, опускается в глубину. То, что мантия состоит из твердого вещества, не должно смущать, поскольку имеется наглядный пример - текущие ледники. Оказывается, достаточно очень небольшой разности температур, чтобы материал пришел в движение, которое, конечно, является очень медленным. Такая циркуляция вполне может привести к тем подвижкам, о которых шла речь. Правда, необходимо отметить, что для осуществления такого процесса необходима однородная мантия, т.е. состоящая из вещества, состав которого не меняется с глубиной, не становится более плотным. Вынос вещества наружу должен приводить либо к расширению Земли, либо к образованию складок, либо компенсироваться погружением части коры вглубь. Подсчет суточных ростовых колец на кораллах (аналогичных годовым кольцам на деревьях) показывает, что примерно 400 млн. лет назад в году было 400 суток, то есть Земля вращалась быстрее, то есть ее радиус был меньше (момент количества движения сохраняется). Однако недостаточно меньше, чтобы соответствовать расчетному количеству материала, выведенного к настоящему времени наружу из мантии. Складки действительно есть - горные хребты, состоящие из сжатых пород. Однако рассчитанное суммарное сжатие современных гор не соответствует и малой доле того материала, который добавился к коре из верхней мантии за последние 25 млн. лет. А вот погружение коры действительно имеет место, как о том было сказано про глубоководные желоба.

Теория тектонических плит существенно изменила мировоззрение людей и их представление об эволюции нашей планеты. Она имеет также и практические аспекты. Мы стали лучше понимать природу землетрясений и получили возможность улучшить их прогнозирование. Зная линии разломов земной коры, вдоль которых происходит смещение плит, можно наблюдать за этим смещением, и, если оно замедляется или останавливается, это указывает на вероятность скорого сейсмического толчка. Более того, существуют проекты бурения скважин вдоль разломов, куда в качестве смазки будет закачиваться вода, что приведет к снижению амплитуды толчков. Кроме того, на основе теории тектонических плит стало более понятным распределение полезных ископаемых и источников сырья.

Заключение

Современная наука о Земле рассматривает нашу планету как систему взаимодействующих друг с другом процессов, охватывающих органическую и неорганическую природу. Одни из этих процессов протекают быстрее, другие медленнее, но состояние Земли в целом оказывается поразительно устойчивым. Ученые, изучающие Землю, работают с целой иерархией пространственных и временных масштабов. Размеры объектов исследования меняются от глобальных до микроскопических, объемы – от миллионов кубических километров до мельчайших межатомных пространств. Даже при решении одной конкретной задачи нередко приходится иметь дело с широчайшим диапазоном линейных масштабов.

Протяженность геологических событий во времени изменяется от кратковременных явлений типа землетрясения, извержения вулкана или падения метеорита до процессов длительностью в тысячи, миллионы и даже миллиарды лет.

К концу 20 века установился взгляд на Землю как на своеобразную самоорганизующуюся систему, подобную живому организму. Крупные составные части Земли, такие как атмосфера, океаны, кора, мантия и ядро, рассматриваются как сложная взаимодействующая система с циклической передачей энергии от одной части к другой. С этой точки зрения весь геологический этап истории Земли представляется не беспорядочным нагромождением фактов и событий, а отражением крупномасштабных циклов гигантской «машины».

Изучать Землю не только невероятно интересно, но и важно, например, из экологических и экономических соображений, например для извлечения из нее нефти, газа и других полезных ископаемых, образовавшихся в далеком прошлом в определенные геологические эпохи в определенных местах; для расчета оставшихся ресурсов планеты и т. д. Естествоиспытатели стремятся понять, что, как и когда на Земле происходило, и на этой основе построить модели глобальных процессов. О ледниковых периодах, например, хочется знать и потому, что это позволит предсказать характер следующего оледенения, но и взглянуть, хотя бы краешком глаза, на условия жизни древнего человека. Моделирование глобальных катастроф не только позволяет воссоздать картину гибели динозавров 65 млн лет назад в результате падения крупного космического тела, но и рисует инфернальные последствия мировой ядерной войны.

Список литературы

1. Новоженов  В.А. Концепции современного естествознания. – Барнаул 2001 г.  

2. Стародубцев В.А.  Концепции современного естествознания. –  Томск 2002 г

3.  Садохин А.П. Концепции современного естествознания. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 447 с.

2