Планета Земля и ее происхождение

Содержание

Введение………………………………………………..…...…2

1. Происхождение Земли……………………………..…..…3
2. Внутреннее строение Земли……………………....…..…7
3. Атмосфера Земли…………………………………...……12
4. Форма и размеры Земли……………………………......15
5. Концепции эволюции Земли…………………………...16

Вывод…………………………………………………………19

Библиографический список……………………………….20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Во  все времена люди хотели знать, откуда и каким образом произошел  мир, в котором мы живем. Когда  в культуре господствовали мифологические представления, происхождение мира объяснялось, как, скажем, в «Ведах» распадом первочеловека Пуруши. То, что это была общая мифологическая схема, подтверждается и русскими апокрифами, например, «Голубиной книгой». Победа христианства утвердила религиозные представления о сотворении Богом мира из ничего.

С появлением науки в ее современном понимании  на смену мифологическим и религиозным  приходят научные представления  о происхождении мира. Наука отличается от мифологии тем, что стремится  не к объяснению мира в целом, а  к формулированию законов развития природы, допускающих эмпирическую проверку. Разум и опора на чувственную реальность имеют в науке большее значение, чем вера. Наука - это, в определенной степени, синтез философии и религии, представляющее собой теоретическое освоение действительности.

В процессе постоянной активности Земля в своей эволюции прошла через разные стадии, сохраняя в  течение всего времени состояние  динамического равновесия. Равновесие включает в себя обмен веществом  и энергией между недрами, поверхностью, атмосферой и океанами. Исследования в области геологии с привлечением результатов геохимии, геофизики и палеонтологии показали, как происходила эволюция поверхностных слоев Земли. Эти знания, объединенные с устоявшейся теорией внутреннего строения Земли и гипотезами о движении внутренних слоев Земли, поставляют сведения для построения теории эволюции планеты.

 

 

 

 

1. Происхождение Земли.

Мы живем во Вселенной, а наша планета Земля является ее мельчайшим звеном. Поэтому, история возникновения  Земли тесно связана с историей возникновения Вселенной. Кстати, а как она возникла? Какие силы повлияли на процесс становления Вселенной и, соответственно, нашей планеты? В наше время существует множество различных теорий и гипотез относительно этой проблемы. Величайшие умы человечества дают свои взгляды по этому поводу.

Значение термина Вселенная  в естествознании более узкое  и приобрело специфически научное  звучание. Вселенная - место вселения человека, доступное эмпирическому  наблюдению и проверяемое современными научными методами. Вселенную в целом изучает наука, называемая космологией, то есть наукой о космосе. Слово это не случайно. Хотя сейчас космосом называют все находящееся за пределами атмосферы Земли, не так было в Древней Греции, где космос принимался как «порядок», «гармония», в противоположность «хаосу» - «беспорядку». Таким образом, космология, в основе своей, как и подобает науке, открывает упорядоченность нашего мира и нацелена на поиск законов его функционирования. Открытие этих законов и представляет собой цель изучения Вселенной как единого упорядоченного целого.

Модель расширяющейся  Вселенной. Наиболее общепринятой в космологии является модель однородной изотропной нестационарной горячей расширяющейся Вселенной, построенная на основе общей теории относительности и релятивистской теории тяготения, созданной Альбертом Эйнштейном в 1916 году. В основе этой модели лежат два предположения: 1) свойства Вселенной одинаковы во всех ее точках (однородность) и направлениях (изотропность); 2) наилучшим известным описанием гравитационного поля являются уравнения Эйнштейна. Из этого следует так называемая кривизна пространства и связь кривизны с плотностью массы (энергии). Космология, основанная на этих постулатах, - релятивистская.

Важным пунктом данной модели является ее нестационарность. Это определяется двумя постулатами теории относительности: 1) принципом относительности, гласящим, что во всех инерциональных системах все законы сохраняются вне зависимости от того, с какими скоростями, равномерно и прямолинейно движутся эти системы друг относительно друга; 2) экспериментально подтвержденным постоянством скорости света.

Из принятия теории относительности  вытекало в качестве следствия (первым это заметил петроградский физик  и математик Александр Александрович  Фридман в 1922 году), что искривленное пространство не может быть стационарным: оно должно или расширяться, или сжиматься. На этот вывод не было обращено внимания вплоть до открытия американским астрономом Эдвином Хабблом в 1929 году так называемого «красного смещения».

Красное смещение - это  понижение частот электромагнитного  излучения: в видимой части спектра  линии смещаются к его красному концу. Обнаруженный ранее эффект Доплера  гласил, что при удалении от нас  какого-либо источника колебаний, воспринимаемая нами частота колебаний уменьшается, а длина волны соответственно увеличивается. При излучении происходит «покраснение», то есть линии спектра сдвигаются в сторону более длинных красных волн.

Так вот, для всех далеких  источников света красное смещение было зафиксировано, причем, чем дальше находился источник, тем в большей степени. Красное смещение оказалось пропорционально расстоянию до источника, что и подтверждало гипотезу об удалении их, то есть о расширении Мегагалактики - видимой части Вселенной.

Красное смещение надежно подтверждает теоретический вывод о нестационарности области нашей Вселенной с линейными размерами порядка нескольких миллиардов парсек на протяжении, по меньшей мере, нескольких миллиардов лет. В то же время кривизна пространства не может быть измерена, оставаясь теоретической гипотезой.

Модель Большого Взрыва. Наблюдаемая нами Вселенная, по данным современной науки, возникла в результате Большого взрыва около 15-20 млрд. лет назад. Представление о Большом Взрыве является составной частью модели расширяющейся Вселенной.

Все вещество Вселенной  в начальном состоянии находилось в сингулярной точке: бесконечная  плотность массы, бесконечная кривизна пространства и взрывное, замедляющееся  со временем расширение при высокой  температуре, при которой могла существовать только смесь элементарных частиц. Затем последовал взрыв. «Вначале был взрыв. Не такой взрыв, который знаком нам на Земле и который начинается из определенного центра и затем распространяется, захватывая все больше и больше пространства, а взрыв, который произошел одновременно везде, заполнив с самого начала все пространство, причем каждая частица материи устремилась прочь от любой другой частицы», - писал в своей работе С. Вейнберг.

Что же было после Большого взрыва? Образовался сгусток плазмы - состояния, в котором находятся элементарные частицы - нечто среднее между твердым и жидким состоянием, который и начал расширяться все больше и больше под действием взрывной волны. Через 0,01 сек после начала Большого Взрыва во Вселенной появилась смесь легких ядер. Так появились не только материя и многие химические элементы, но и пространство и время.

Космическая пыль. Возраст нашей планеты Земля составляет около 5 млрд. лет. Общепринята гипотеза, по которой Земля и все планеты сконденсировались из космической пыли, расположенной в окрестностях Солнца. Предполагается, что частицы пыли состояли из железа с примесью никеля, либо из силикатов, в состав которых входит кремний. Газы тоже присутствовали, и они конденсировались, образуя органические соединения, в состав которых входит углерод. Затем образовались углеводороды (соединения углерода с водородом) и соединения азота.

Из гипотез происхождения  солнечной системы наиболее известна электромагнитная гипотеза шведского  астрофизика Х. Альвена, усовершенствованная Ф. Хойлом. Альвен исходил из предположения, что некогда Солнце обладало очень сильным электромагнитным полем. Туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных атомов. Под действием излучений и столкновений атомы ионизировались. Ионы попадали в ловушки из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло свой вращательный момент, передавая его газовому облаку.

Слабость предложенной гипотезы заключалась в том, что  атомы наиболее легких элементов  должны были ионизироваться ближе к Солнцу, атомы тяжелых элементов - дальше. Значит, ближайшие к Солнцу планеты должны были бы состоять из наилегчайших элементов - водорода и гелия, а более отдаленные - из железа и никеля. Наблюдения говорят об обратном.

Чтобы преодолеть эту трудность, английский астроном Ф. Хойл предложил новый вариант гипотезы. Солнце зародилось в недрах туманности. Оно быстро вращалось, и туманность становилась все более плоской, превращаясь в диск. Постепенно диск начинал тоже разгоняться, а Солнце тормозилось. Момент количества движения переходил к диску. Затем в нем образовались планеты. Если предположить, что первоначальная туманность уже обладала магнитным полем, то вполне могло произойти перераспределение углового момента.

Известна также гипотеза образования планет Солнечной системы из холодного газопылевого облака, окружающего Солнце, предложенная советским ученым Отто Юльевичем Шмидтом.

 

 

 

 

 

  2. Внутреннее строение Земли

Человек пока не в состоянии  непосредственно исследовать внутренние слои Земли: самая глубокая из пробуренных скважин достигает 8 км. Поэтому наука вынуждена свои представления о «конструкции» нашей планеты строить на косвенных данных. Так, изучение различий в скорости распространения сейсмических волн, возникающих при землетрясениях или вызываемых искусственно, позволило предположительно выделить внутри Земли разнородные оболочки - правильные концентрические слои с характерными свойствами и составом (рис. 9).

Наружная оболочка - земная кора. Ее средняя мощность около 50 км. Далее до глубины 2900 км располагается мантия. В центре планеты помещается 'огромное ядро с поперечником около 7000 км, что превышает половину диаметра земного шара. В ядре выделяется еще внутреннее ядро, радиус которого оценивают в 1270 км.

Земная кора (литосфера, от греч. слова litos - камень). По объему литосфера составляет не более 1,2 %, а по массе - 0,7 % всей Земли. Плотность возраcтает с глубиной от 2,7 до 3,0 г/см³. Температура увеличивается на 3° на каждые 100 м. Слагающие земную кору горные породы включают все элементы таблицы Менделеева. Наибольшая весовая доля приходится на кислород-42,7 %; далее идут кремний - 27,6 %, алюминий - 8,8 %, железо - 5,1 %, кальций - 3,6 %, натрий - 2,6 %, калий - 2,6 %, магний - 2,1 %; все остальные элементы составляют менее одного процента.

 

Породы, которые образуют поверхность Земли, делятся на три  группы:

1.  Вулканического  происхождения (затвердевшая магма).

2.  Осадочного происхождения  - возникают в результате накопления  осадков.

3.  Метаморфические  - образуются под воздействием тепловой энергии и давления из двух первых пород.

В каждой группе выделяют химические и минералогические разновидности.

Строение литосферы  под материками и океанами неодинаково (рис. 10).

Материковая кора отличается и большей мощностью, и более сложным устройством. Она состоит из трех разнообразных по составу и толщине слоев: верхнего - осадочного, среднего - гранитного, нижнего - базальтового.

Верхний, наиболее тонкий слой слагается из глин, песчаников, известняков и других осадочных пород разного геологического возраста. В этом сдое сосредоточены залежи угля, нефти, газа, торфа.

Особенно важную роль в образовании осадочного покрова  планеты играет так называемая кора выветривания, простирающаяся до глубины в 200 м. Здесь активно протекают процессы разрушения горных пород - выветривание, как механическое (под воздействием воды, ветра, смены температур), так и химическое (под воздействием кислорода, солей, кислот, щелочей, содержащихся в воде и воздухе).

 

 

Мощность осадочного слоя различна в разных областях: местами достигает 15 км; а, например, на Кольском полуострове, в Скандинавии и Гренландии полностью отсутствует. Там на поверхность выходит средний слой материковой коры, сложенный горными породами, близкими по составу к граниту. Средняя мощность его 15 км, но под высокими горами она возрастает до 30 - 40 км. В гранитном слое сосредоточена большая часть руд ценных металлов. В нем же находится и большинство радиоактивных элементов Земли.

            Гранитный слой подстилается базальтовым мощностью 15 - 20 км, в который не проникла еще ни одна буровая скважина. О его составе можно судить лишь на основании косвенных данных, согласно которым этот слой состоит из базальта и других основных пород. В этом самом нижнем слое материковой коры сосредоточены большие запасы тяжелых металлов - железа, титана и др.

         Ниже базальта лежит мантия. Раздел между ними называют поверхностью или границей Мохоровичича, по имени югославского геофизика, который, изучая отражение сейсмических волн, впервые (в начале XX в.) установил существование этой поверхности.

Значительно проще строение земной коры под океанами. Мощность ее-7-10 км, и в ней отсутствует  гранитный слой, а рыхлые осадки лежат непосредственно на слое базальта, который в 3 раза тоньше, чем под материками.

Мантия отличается от коры многими свойствами. Состоит она из окислов кремния, железа и магния. Давление, нарастая с глубиной, достигает на границе мантии с ядром 1,3 млн атмосфер, плотность вещества увеличивается от 3,5 до 5$ г/см³, а температура - до 2900 °С. В этой оболочке находятся «корни» вулканов. Под верхней мантией мощностью 800 - 850 км расположен промежуточный слой. Его особенностью является повышенная текучесть вещества, вследствие чего скорость распространения сейсмических волн в пределах этого слоя несколько меньшая, чем в верхней и нижней мантиях. Слой этот получил название астеносфера (слабая сфера). Он играет особую роль в современных физико-географических процессах.