Історія розвитку уяви про всесвіт. Походження і розвиток всесвіту

     Спостерігаються кульові зоряні скупчення. Якщо в  розсіяних скупченнях містяться  сотні або тисячі зірок, то в кульових їх сотні тисяч. Сили тяжіння утримують  зірки в таких скупченнях мільярди років.

     В різних сузір'ях виявляються туманні  плями, які складаються в основному з газу і пилу, - це туманності. Вони бувають неправильними, клочковатої форми – дифузні, і правильної форми, що нагадують по вигляду планети, - планетарні.

     Існують ще світлі дифузні туманності, наприклад  Крабовидна туманність, названа за незвичайну сітку з ажурних газових волокон. Це джерело не тільки оптичного випромінювання, але і радіовипромінювання, рентгенівського і гамма-квантів. В центрі Крабовидної туманності знаходиться джерело імпульсного електромагнітного випромінювання – пульсар, у якого вперше були знайдені разом з пульсаціями радіовипромінювання оптичні пульсації блиску і пульсації рентгенівського випромінювання. Пульсар, що володіє могутнім змінним магнітним полем, прискорює електрони і викликає свічення туманності в різних ділянках спектру електромагнітних хвиль.

     Простір в Галактиці заповнений скрізь –  розрідженим міжзоряним газом і  міжзоряним пилом. В міжзоряному  просторі існують і різні поля – гравітаційне і магнітне. Пронизує міжзоряний простір космічне проміння, що є потоками електрично заряджених частинок, які при русі в магнітних полях розігналися до швидкостей, близьких до швидкості світла, і придбали величезну енергію.

     Галактику можна представити у вигляді  диска з ядром в центрі і  величезними спіральними гілками, що містять в основному найгарячіші і яскраві зірки і масивні газові хмари. Диск із спіральними гілками утворює основу плоскої підсистеми Галактики. А об'єкти, що концентруються до ядра Галактики і лише частково проникаючі в диск, відносяться до сферичної підсистеми. Сама Галактика обертається навкруги своєї центральної області. В центрі Галактики зосереджена лише невелика частина зірок. Сонце знаходиться на такій відстані від центру Галактики, де лінійна швидкість зірок максимальна. Сонце і найближчі до нього зірки рухаються навкруги центру Галактики із швидкістю 250 км/с, скоюючи повний оборот приблизно за 290 млн. років.

     За  зовнішнім виглядом галактики умовно розділяються на три типи: еліптичні, спіральні і неправильні.

     Просторова  форма еліптичних галактик – еліпсоїди з різним ступенем стиснення. Серед них зустрічаються гігантські і карликові. Майже четверть всіх вивчених галактик відноситься до еліптичних. Це найпростіші по структурі галактики – розподіл зірок в них рівномірно убуває від центру, пилу і газу майже немає. В них найяскравіші зірки – червоні гіганти.

     Спіральні галактики – найчисленніший вигляд. До нього відноситься наша Галактика  і Туманність Андромеди, видалена від  нас приблизно на 2,5 млн. світлових  років.

     неправильні галактики не мають центральних ядер, в їх будові поки не знайдені закономірності. Це Велике і Мале Магелланови хмари, що є супутниками нашої Галактики. Вони знаходяться від нас на відстані в півтора разу більшому діаметра Галактики. Магелланови хмари значно менше нашої Галактики по масі і розмірам.

     Існують і взаємодіючі галактики. Вони звичайно знаходяться на невеликих відстанях  один від одного, зв'язані "мостами" з матерії, що світиться, іноді як би пронизують одна іншу.

     Деякі галактики володіють виключно могутнім радіовипромінюванням, що перевершує видиме випромінювання. Це радіогалактики.

     В 1963 р. почалися відкриття зіроподібних джерел радіовипромінювання – квазарів. Зараз їх відкрито більше тисячі.

     Земля – планета Сонячної системи.

     Сонячна система є групою небесних тіл, вельми різних за розмірами і фізичною будовою. До цієї групи входять: Сонце, дев'ять великих планет, десятки супутників планет, тисячі малих планет (астероїдів), сотні комети незліченна безліч метеоритних тіл, що рухаються як роями, так і виді окремих частинок. Всі ці тіла з'єднані в одну систему завдяки силі тяжіння центрального тіла – Сонця.

     Сонячна система – ця дуже складна природна освіта, поєднуюча різноманітність  становлячих її елементів з найвищою стійкістю системи як цілого.

     По  образному вислову До Е. Ціолковського, Земля – це колиска людства.

     В певному плані Земля виділена самою природою: в Сонячній системі  тільки на цій планеті існують  розвинені форми життя, тільки на ній локальне впорядкування речовини досягло надзвичайно високого ступеня, продовжуючи загальну лінію розвитку матерії. Саме на Землі пройдений найскладніший етап самоорганізації, що знаменує глибокий якісний стрибок до вищих форм впорядкованості.

     Відмінність планет земної групи від планет-гігантів очевидні. Але і серед найближчих сусідів Землі немає двох однакових планет: всі вони розрізняються розмірами, физико-хімічними параметрами, будовою надр і поверхонь, атмосферами і іншими характеристиками. Основними відмінності визначені початковими умовами формування планет – хімічним складом, густиною речовини в тих частинах протопланетного хмари, де ці планети формувалися, відстанню від Сонця, резонансними взаємодіями з іншими планетними тілами і Сонцем.

     Прямі дослідження інших ближніх планет тільки початі. Проте, наявні відомості вже дозволяють проводити порівняльне вивчення зовнішніх оболонок Землі і інших планет Сонячної системи. На цій основі виник новий науковий напрям, названий порівняльною планетологією.

     Земля – найбільша планета в своїй  групі. Але навіть такі розміри і маса виявляються мінімальними, при яких планета здатна утримувати свою газову атмосферу. Земля інтенсивно втрачає водень і деякі інші легкі гази, що підтверджують нагляди за так званим шлейфом Землі. Венера майже рівна за розмірами і масою Землі, але вона ближче до Сонця і одержує від нього більше тепла. Тому вона давно втратила весь вільний водень. У решти двох планет цієї групи атмосфера або відсутня (Меркурій), або збереглася в дуже розрядженому стані (Марс).

     Найближчі до Сонця планети – Меркурій і  Венера – дуже поволі обертаються навкруги осі, з періодом в десятки-сотні земних діб. Повільне обертання цих планет, пов'язано з їх резонансними взаємодіями з Сонцем і один з одним. Земля і марс обертаються майже з однаковими періодами близько 24 ч. Земля і Венера також утворюють резонансну структуру. В цій групі планет тільки Венера має зворотне обертання (протилежне напряму обертання Сонця навкруги своєї осі), вона як би перекинута "вверх ногами" на своїй орбіті. Нарешті, тільки Земля в своїй групі має сильне власне магнітне поле, більш ніж на два порядки величини перевершуюче значення магнітних полів у інших планет.

     Жодна з планет земної групи не має розвиненої системи супутників, що характерне для планет групи Юпітера. Планетоподобний  супутник Землі – Місяць – близький за розмірами до планети Меркурій. Два супутники марса – Фобос і Деймос – мають неправильну форму, нагадуючи невеликі астероїди. Дотепер, як про походження Місяця, так і про походження супутників марса немає ясного уявлення.

     Три з чотирьох планет земної групи володіють помітною атмосферою. Атмосфера кожної планети несе відбиток особливостей її розвитку. Атмосфера Землі кардинально відрізняється від атмосфер інших планет: в ній низький зміст вуглекислого газу, високий зміст молекулярного кисню і відносно великий зміст пари води. Дві причини створюють виділенність атмосфери Землі: вода океанів і морів добре поглинає вуглекислий газ, а біосфера насищає атмосферу молекулярним киснем, що утворюється в процесі рослинного фотосинтезу. Розрахунки показують, що якщо звільнити всю поглинену і зв'язану в океанах вуглекислоту, прибравши одночасно з атмосфери весь накопичений в результаті життєдіяльності рослин кисень, то склад земної атмосфери в своїх основних рисах став би подібний складу атмосфер Венери і марса.

     Відносно  малі розміри марса не дозволили  йому утримати щільну атмосферу. Можливо, що раніше, коли йшли процеси активного  виділення газів з надр планети, атмосфера марса була набагато щільніше, ніж тепер. Умови у його поверхні були більш м'які, без таких різких перепадів денних і нічних температур. В марсіанській атмосфері дуже мало пари води, відповідно відсутня хмарність. Але рухи розрідженої атмосфери часом досягають такої сили, що в загальнопланетному масштабі виникають могутні пилові бурі, що піднімають маси піску на висоту багатьох кілометрів. Тоді поверхня планети надовго ховається за непроникною завісою.

     В атмосфері Землі насичені водяні пари створюють хмарний шар, що охоплює  значну частину планети. Хмари Землі  входять найважливішим елементом в системі гідросфера-атмосфера-суша.

     Рельєфи поверхні Землі і двох найближчих до неї планет істотно різні, що пояснюється, перш за все, відмінностями вулканічних  і геологічних процесів на кожній з них. Вважають, що тектонічна активність може служити мірилом рівня життєздатності планети в цілому. Скорочення, а тим більше припинення такої діяльності розглядається як ознака вмирання планети, завершення циклу її еволюційного розвитку. Адже суть такого розвитку – активний обмін речовиною і енергією між надрами і поверхнею планети, в ході якої формуються і підтримуються атмосфера, гідросфера і пануючі типи рельєфу поверхні. З припиненням тектонічної діяльності планета перетворюється на мертве небесне тіло, на якому переважають процеси деградації.

     На  Землі тектонічні процеси активно протікають і в наші дні, її геологічна історія далека від завершення. Палеонтологи затверджують, що в епоху ранньої молодості Землі її тектонічна активність була ще вище. Сучасний рельєф планети склався і продовжує видозмінюватися під впливом сумісної дії на її поверхні тектонічних, гідросферних, атмосферних і біологічних процесів. На інших планетах таке поєднання чинників відсутнє.

     Рельєф  земної поверхні в цілому характеризується глобальною асиметрією двох півкуль (північного і південного): одне з них є гігантським простором, заповненим водою. Це океани, що займають більше 70% всієї поверхні. В іншій півкулі зосереджені підняття кори, створюючи континенти. Океанічна і континентальна різновиду кори розрізняються і по віку, і по хіміко-геологічному складу. Рельєф океанічного дна відмінний від континентального рельєфу.

     Систематичні  дослідження морського і океанічного  дна стали можливі лише в саме останнім часом. Вони вже привели  до нового розуміння глобального  характеру тектонічних процесів, що відбуваються на Землі. Середня глибина світового океану близька до 4 км, окремі западини досягають в три рази більшої глибини, а окремі конуси значно підносяться над поверхнею води. Головна визначна пам'ятка океанічного рельєфу – глобальна система серединних хребтів, що пнулася на десятки тисяч кілометрів. Уздовж їх центральних частин протягнулися розломи, так звані рифтові зони, через які з мантії на поверхню виходять свіжі маси речовини. Вони розсовують океанічну кору, формуючи її в процесі безперервного оновлення. Вік океанічної кори не перевищує 150 млн. років. Інша характерна особливість процесу – існування зон субдукції, де океанічна кора занурюється під одну з острівних дуг (наприклад, під курильську, Маріанськую та ін.) або під край континенту. Зони субдукції характеризуються підвищеною сейсмічною і вулканічною діяльністю.

     Рельєф  континентальної частини планети  більш різноманітний: рівнини, піднесеності, плато, гірські хребти і величезні  гірські системи. Окремі ділянки  суші лежать нижче за рівень океану (наприклад, район Мертвого моря), окремі гірські вершини підняті над його рівнем на 8-9 км. Згідно сучасним переконанням, континентальна кора разом з підстилаючими шарами мантії утворює систему літосферних континентальних плит. На відміну від літосфери океанів континентальні плити мають дуже стародавнє походження, їх вік оцінюється в 2,5-3,8 млрд. років. Товщина центральної частини деяких континентальних плит досягає 250 км.

     На  межах літосферних плит, званих геосинкліналіями, відбувається або стиснення, або розтягування кори, що залежить від напряму місцевого горизонтального зсуву плит.

     Попередні підсумки порівняльного зіставлення  Землі, Венери і марса можна сформулювати так:

     ні  на Венері, ні на марсі немає навіть найпростіших форм життя. Залишається відкритим питання про можливе існування якихось форм життя на марсі у віддаленому минулому.

     тільки  на Землі існує могутня гідросфера, що сформувалася одночасно з планетою. На марсі у минулому імовірно існував  різновид гідросфери, на Венері її швидше за все ніколи не було.

     в сучасну епоху тільки Земля залишається "живою" планетою, геологічний  розвиток якої продовжується і проявляє себе, зокрема, в активній тектонічній  діяльності. Марс і Венера у минулому пройшли через період бурхливої  сейсмічної і вулканічної активності, але на марсі вона припинилася декілька стільників мільйонів років, а на Венері – більше мільярда років тому. Обидві ці планети, швидше за все, завершують або вже завершили цикл свого еволюційного розвитку.

     Численні  ознаки говорять про те, що процеси в надрах землі протікали і продовжують протікати інакше, ніж у Венери і марса. На це указують такі чинники, як існування континентальної кори з гранітними породами, явно виражені літосферні плити з їх переміщеннями під дією глибинних процесів, існування у Землі щодо могутнього магнітного поля.

     Успіхи  науки і техніки зробили доступним  пряме вивчення планет Сонячної системи, відкривши принципово нові можливості для порівняльного пізнання нашої  власної планети. Тим самим відкрита нова сторінка в збагненні навколишнього нас світу, але на ній поки записані лише перші рядки. Все ще залишається невирішеним питання: що виділило Землю серед сімейства планет одного з нею типу так, що вона змогла стати обителлю життя? Пошук відповіді на це питання може проходити тільки на шляхах руху від приватного до загального, від планети Земля з існуючим на ній життям до усвідомлення космічної природи життя – цієї найважливішої ланки самоорганізації речовини в процесі розвитку матерії.