Строение солнечной системы

коллоквиум по естествознанию:

1.географическая оболочка и ее особенности;

 2.строение солнечной системы, место Земли в ней, небесные тела;

3. движения земли вокруг солнца и его следствия;

4. вращение земли вокруг оси и его следствия;

5. форма и размеры земли.их географические следствия. Гравитационное поле земли.роль силы гравитации в развитии географической оболочки;

6. внутренне строение земли методы изучения внутренних сфер земли понятие о литосфере

1.Географическая оболочка - это материальная система, возникшая на земной поверхности в результате взаимодействия и взаимопроникновения насыщенных организмами литосферы, атмосферы и гидросферы. Природные тела географической оболочки (горные породы, вода, воздух, растительность, живое вещество) имеют различное агрегатное состояние (твердое, жидкое, газообразное) и разные уровни организации вещества (неживое, живое и биокосное - результат взаимодействия живой и неживой субстанций).

3.Обращение вокруг Солнца — второе основное движение нашей планеты. Земля движется по эллиптической орбите, т. е. орбита имеет форму эллипса.  
 
Смена времен года — следствие обращения Земли вокруг Солнца. Причиной сезонных изменений является наклон оси вращения Земли к плоскости её орбиты. Двигаясь по эллиптической орбите, Земля в январе находится в самой близкой к Солнцу точке (перигелий) , а в июле в самой отдаленной от него точке — афелий. Причина смены времен года — наклон орбиты, в результате чего Земля наклоняется к Солнцу то одним полушарием, то другим и, соответственно, получает разное количество солнечных лучей. Летом Солнце достигает высшей точки эклиптики. Это означает, что Солнце осуществляет над горизонтом самое длинное движение за сутки, и продолжительность дня максимальна. Зимой, напротив, Солнце находится низко над горизонтом, солнечные лучи падают на Землю не прямо, а косо. Продолжительность дня короткая. 

Годовое движение Земли вокруг Солнца наблюдают по непрерывному изменению  положения Солнца на небе — изменяются полуденная высота Солнца и положение  его восхода и захода, меняется продолжительность светлой и  темной частей суток.

При движении по орбите направление  земной оси не меняется, она всегда направлена в сторону Полярной звезды.

В результате изменения расстояния от Земли до Солнца, а также благодаря  наклону земной оси к плоскости  ее движения вокруг Солнца на Земле  наблюдается неравномерное распределение  солнечной радиации в течение  года. Так происходит смена времен года, которая характерна для всех планет, у которых наклон оси вращения к плоскости ее орбиты(эклиптики) отличается от 90°. Орбитальная скорость планеты в Северном полушарии выше в зимнее время и меньше в летнее. Поэтому зимнее полугодие длится 179, а летнее — 186 суток.

В результате движения Земли вокруг Солнца и наклона земной оси к  плоскости ее орбиты на 66,5° на нашей  планете наблюдается не только смена  времен года, но и изменение продолжительности  дня и ночи.

Вращение Земли вокруг Солнца и  смена времен года на Земле показаны на рис. 81 (дни равноденствия и  солнцестояния в соответствии с временами года в Северном полушарии).

4. земля вращается с запада на восток против часовой стрелки, совершая полный оборот за сутки. Ось вращения отклонена на 23027/ от перпендикуляра к плоскости эклиптики. Средняя угловая скорость вращения, т.е. угол, на который смещается точка на земной поверхности, для всех широт одинакова и составляет 150 за 1 час. Линейная скорость, т.е. путь, проходимый точкой в единицу времени, зависит от широты места. Географические полюсы не вращаются, там скорость равна нулю. На экваторе каждая точка проходит наибольший путь и имеет наибольшую скорость – 455 м/с. Скорость на одном меридиане разная, на одной параллели одинаковая. 

Географическими следствиями  суточного вращения Земли являются:  
 
1. Смена дня и ночи, т.е. изменение в течение суток положения Солнца относительно плоскости горизонта данной точки (осевое вращение дает основную единицу времени – сутки). С этим изменением связаны суточный ритм солнечной радиации, интенсивность которой зависит от угла наклона земной оси, ритмы нагревания и охлаждения местной циркуляции воздуха, жизнедеятельности живых организмов.  
 
2. Различное в один и тот же момент местное время на разных меридианах (разница 4 мин. на каждый градус долготы).  
 
3. Существование силы Кориолиса (отклоняющее действие вращения Земли). Сила Кориолиса всегда перпендикулярна движению, направлена вправо в северном полушарии и влево - в Южном. Величина ее зависит от скорости движения и массы движущегося тела, а также от широты места:  
 
F = 2m`5;wsin`6;,  
 
где m – масса тела; `5; – линейная скорость тела; w – угловая скорость вращения Земли (важна только в вековом аспекте, для небольших отрезков времени угловая скорость принимается постоянной); `6; – широта места. 

5. Планета Земля имеет шарообразную форму. Впервые высказал гипотезу о шарообразности Земли древнегреческий ученый Пифагор. Но доказать это и тем более определить радиус Земного шара удалось значительно позже. Сделал это известный египетский математик и географ Эратосфен. В течение последующих столетий ученые пытались определить радиус Земли более точно. Удалось это лишь в 1669 г. Жану Пикару.

Градусные измерения радиуса Земли проводились разными учеными и на разных широтах. Результаты были таковы, что радиус Земли в разных местах получался различным. Тогда ученые пришли к выводу, что Земля сплюснута и ее полярный радиус на целых двадцать с лишним километром меньше экваториального. 

Расстояние от центра планеты  до экватора называется экваториальным радиусом и составляет 6378,2 км, а расстояние до полюса — полярным радиусом и  равно 6356,8 км. Разница полярного  и экваториального радиусов составляет примерно 21 км. Следовательно, наша планета  действительно не похожа на ровный шар, а сплющена у полюсов и  является эллипсоидом.

Детальные измерения с  помощью искусственных спутников  показали, что Земля сжата не только на полюсах, но и по экватору (наибольший и наименьший радиусы по экватору отличаются на 210 м - прим. от geoglobus.ru), а значит, является трехосным эллипсоидом. Согласно последним расчётам, этот эллипсоид несимметричен и по отношению к экватору — южный полюс расположен к экватору немного ближе, чем северный.

6. Литосфера. Литосфера (от греческого литос – камень и сфера – шар) – верхняя, каменная оболочка твердой Земли, имеющая сферическую форму. Глубина литосферы достигает более 80 км, в нее включают и верхнюю мантию (с. 60) –астеносферу, служащую субстратом, на котором расположена основная часть литосферы. Вещество астеносферы находится в пластическом (переходном между твердыми телами и жидкостью) состоянии. В результате основание литосферы как бы плавает в субстрате верхней мантии.

Земная кора. Верхнюю часть литосферы называют земной корой. Внешняя граница земной коры – поверхность ее соприкосновения с гидросферой и атмосферой, нижняя проходит на глубине 8-75 км и называется слоем или разделом Мохоровичича[1].

Положение земной коры между мантией  и внешними оболочками – атмосферой, гидросферой и биосферой –  обусловливает воздействие на нее  внешних и внутренних сил Земли.

Строение земной коры неоднородно (рис. 19). Верхний слой, мощность которого колеблется от 0 до 20 км, сложеносадочными породами – песком, глиной, известняками и др. Это подтверждают данные, полученные при изучении обнажений и керна буровых скважин, а также результаты сейсмических исследований: породы эти рыхлые, скорость прохождения сейсмических волн невелика.

Ниже, под материками, расположен гранитный слой, сложенный породами, плотность которых соответствует плотности гранита. Скорость прохождения сейсмических волн в этом слое, как и в гранитах, составляет 5,5–6 км/с.

Под океанами гранитный слой отсутствует, а на материках в некоторых  местах он выходит на дневную поверхность.

Еще ниже расположен слой, в котором  сейсмические волны распространяются со скоростью 6,5 км/с. Эта скорость характерна для базальтов, поэтому, несмотря на то что слой сложен разными породами, его называют базальтовым.

Граница между гранитным и базальтовым слоями называется поверхностью Конрада[2]. Этому разделу соответствует скачок скорости сейсмических волн от 6 до 6,5 км/с.

В зависимости от строения и мощности выделяют два вида коры – материковую и океаническую. Под материками кора содержит все три слоя – осадочный, гранитный и базальтовый. Ее мощность на равнинах достигает 15 км, а в горах увеличивается до 80 км, образуя «корни гор». Под океанами гранитный слой во многих местах вообще отсутствует, и базальты покрыты тонким чехлом осадочных пород. В глубоководных частях океана мощность коры не превышает 3–5 км, а ниже залегает верхняя мантия.

Мантия. Это промежуточная оболочка, расположенная между литосферой и ядром Земли. Нижняя ее граница проходит предположительно на глубине 2900 км. На мантию приходится более половины объема Земли. Вещество мантии находится в перегретом состоянии и испытывает огромное давление вышележащей литосферы. Мантия оказывает большое влияние на процессы, происходящие на Земле. В верхней мантии возникают магматические очаги, образуются руды, алмазы и другие ископаемые. Отсюда же на поверхность Земли поступает внутреннее тепло. Вещество верхней мантии постоянно и активно перемещается, вызывая движение литосферы и земной коры.

Ядро. В ядре различают две части: внешнюю, до глубины 5 тыс. км, и внутреннюю, до центра Земли. Внешнее ядро жидкое, так как через него не проходят поперечные волны, внутреннее – твердое. Вещество ядра, особенно внутреннего, сильно уплотнено и по плотности соответствует металлам, поэтому его и называют металлическим.

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО  СТРОЕНИЯ ЗЕМЛИ. 
 
Объектами 
, которые изучает геология, являются земная кора и литосфера. Задачи геологии:  
 
- изучение вещественного состава внутренних оболочек Земли; 
 
- изучение внутреннего строения Земли; 
 
- изучение закономерностей развития литосферы и земной коры; 
 
- изучение истории развития жизни на Земле и др. 
 
Методы 
науки включают как собственно геологические, так и методы сопряженных наук (почвоведения, археологии, гляциологии, геоморфологии и проч.). В числе главных методов можно назвать следующие. 
 
1. Методы полевой геологической съемки - изучение геологических обнажений, извлеченного при бурении скважин кернового материала, слоев горных пород в шахтах, изверженных вулканических продуктов, непосредственное полевое изучение протекающих на поверхности геологических процессов. 
 
2. Геофизические методы - используются для изучения глубинного строения Земли и литосферы. Сейсмические методы, основанные на изучении скорости распространения продольных и поперечных волн, позволили выделить внутренние оболочки Земли. Гравиметрические методы, изучающие вариации силы тяжести на поверхности Земли, позволяют обнаружить положительные и отрицательные гравитационные аномалии и,следовательно, предполагать наличие определенных видов полезных ископаемых. Палеомагнитный метод изучает ориентировку намагниченных кристаллов в слоях горных пород. Осаждающиеся кристаллы ферромагнитных минералов ориентируются своей длинной осью в соответствии с направлениями силовых линий магнитного поля и знаками намагниченности полюсов Земли. Метод основан на непостоянстве (инверсии) знака полярности магнитных полюсов. Современные знаки намагниченности полюсов (эпоха Брюнес) Земля приобрела 700 000 лет назад. Предыдущая эпоха обратной намагниченности - Матуяма. 
 
3. Астрономические и космические методы основаны на изучении метеоритов, приливно-отливных движений литосферы, а также на исследовании других планет и Земли (из космоса). Позволяют глубже понять суть происходящих на Земле и в космосе процессов. 
 
4. Методы моделирования позволяют в лабораторных условиях воспроизводить (и изучать) геологические процессы. 
 
5. Метод актуализма - протекающие ныне в определенных условиях геологические процессы ведут к образованию определенных комплексов горных пород. Следовательно, наличие в древних слоях таких же пород свидетельствует об определенных, идентичных современным процессах, происходивших в прошлом. 
 
6. Минералогические и петрографические методы изучают минералы и горные породы (поиск полезных ископаемых, восстановление истории развития Земли).