Курс лекций по "Концепции современного естествознания"

  Гидросфера состоит из вод океанов, морей, озер, рек, подземных источников и материковых льдов, а также воды, содержащейся в связанном состоянии в гидросиликатах. Большая часть гидросферы (ок. 63%) сосредоточена в Мировом океане. На пресные воды суши приходится не более 0,05% всех вод, сосредоточенных в верхних геосферах Земли (21,73 • 10²⁰ кг). Средняя глубина океанов 3711 м, а наибольшая 11022 м (Марианский желоб в Тихом океане). Средняя годовая температура поверхности вод океанов 17,5 °С. Мировой океан занимает 70,8% земной поверхности. В океанической воде растворены едва ли не все элементы таблицы Менделеева, преобладают хлор (19,35%) и натрий (10,76%).

  Атмосфера Земли — это ее газовая (воздушная) оболочка, распространяющаяся до высот более 100 км. Атмосфера вращается вместе с Землей. У поверхности Земли современная атмосфера состоит в основном из азота (78,1%) и кислорода (21%). Давление и плотность воздуха с высотой убывают. На высоте 20—25 км находится слой озона, предохраняющий живые организмы на Земле от вредного для них коротковолнового излучения.

  В атмосфере часто выделяют пять слоев: тропосфера (достигает на экваторе толщины 16—18 км), стратосфера (доходит  до 55 км), мезосфера (достигает высоты 80 км, у верхней границы температура 80—90 °С), ионосфера (расположена до высоты 800 км оказывает значительное влияние на распространение радиоволн), экзосфера (простирается от ионосферы до 2000—3000 км, эффективная температура порядка 2000 °С).

  Для атмосферы Земли характерен так  называемый парниковый эффект, обусловливаемый поглощением молекулами H₂O , CO₂  и O₃ теплового излучения нагретой солнечными лучами поверхности планеты. Техногенная деятельность человека резко увеличивает содержание в атмосфере углекислого газа CO₂.в этой связи парниковый эффект представляет опасность для здоровья людей.

  Магнитосфера Земли простирается на десятки и даже сотни тысяч километров. Состояние магнитосферы определяется взаимодействием магнитного поля Земли с потоками космических, особенно высокоэнергетических, частиц. Конфигурация силовых линий магнитного поля Земли такова, что движущиеся по ним частицы попадают в так называемые ловушки, курсируя от Северного полушария в Южное и обратно. Магнитные ловушки подобно озоновому слою защищают живые организмы Земли от вредных для них излучений. К сожалению, техническая деятельность человечества разрушает не только озоновый слой, но и магнитные ловушки. Проблемы с озоновым слоем стали предельно актуальными уже в наши дни. Проблемы с магнитными ловушками ожидают человечество в будущем, возможно весьма недалеком.

Резюме

  • Земля  обладает сложной структурой и состоит  из 10 геооболочек.

  • Ядро Земли  двухслойное и состоит из внутреннего  и внешнего ядра. Внутреннее ядро Земли имеет кристаллическую структуру и на 90% состоит из железа.

  • Мантия Земли состоит из нижней, средней и верхней мантий. Для всей мантии характерны интенсивные конвективные движения.

  • Ближайшие  к поверхности Земли слоями мантии являются астено- и литосфера.

  • Наряду с упомянутыми выше геооболочками  к Земле относятся гидросфера, атмосфера и магнитосфера.

  • Все  геосферные оболочки взаимосвязаны  между собой и определяют свойства друг друга.

Эволюция  Земли

  Изложенное  выше позволяет перейти к воспроизведе глобальной эволюции Земли. История  геологических наук л ставляет собой непрекращающийся ряд попыток создать нную картину глобальной эволюции Земли, в которой в единое целое были бы увязаны разнообразные сведения и знания, добытые в этих науках. Решающие успехи пришли к геологам лишь в 60-е годы XX столетия .Только в эти годы удалось представить историю геологического развития Земли в достаточно убедительном, с позиции критериев научного знания, виде. Любая теория есть некоторое связное целое, состоящее не из нескольких, а из сотен и тысяч непротиворечивых взаимодополнительных высказываний. Разрозненные высказывания теорию не образуют. В силу отмеченного обстоятельства создание теории глобальной эволюции Земли представляет собой несомненное достижение геологии.

  Вознамерившись  изложить эволюцию Земли в предельно  кратком очерке, автор встретился с существенными трудностями. По истории эволюции Земли существует немало фолиантов, насыщенных многостраничными комментариями, но бедных в смысле обобщающих выводов. К счастью, в наше поле зрения попала прекрасная статья академика В.Е.Хаина «Эволюция геологических обстановок в истории Земли. Логика упомянутой статьи позволяет представить эволюцию Земли в обобщенном виде. Для удобства читателей она изображается как последовательность появляющихся вслед друг за другом стадий, т.е. фаз. Отсчет геологического времени ведется от начала процесса образования Земли.

  Фаза 1 (4,7—4 млрд лет). Происходит образование Земли из газа, пыли и планетезималей. В результате столкновения пла-нетезималей и энергии, выделяющейся в процессе распада радиоактивных элементов, Земля постепенно разогревается. Падение на Землю гигантского метеорита приводит к выбросу материала, из которого образуется Луна.

  Согласно  другой концепции, Протолуна, находящаяся  на одной из гелиоцентрических орбит, была захвачена Протоземлей, в результате чего образовалась двойная система Земля-Луна [44, с. 64].

  Дегазация Земли приводит к началу образования  атмосферы, состоящей в основном из углекислоты, метана и аммиака. В  конце рассматриваемой фазы за счет конденсации водяного пара начинается образование гидросферы.

  Фаза 2 (4—3,5 млрд лет). Возникают первые острова, прото-континенты, сложенные из горных пород, содержащих преимущественно кремний и алюминий. Протоконтиненты незначительно возвышаются над еще очень мелководными океанами. 

  Фаза 3 (3,5—2,7 млрд лет). Железо собирается в центре Земли и образует ее жидкое ядро, которое обуславливает магнитосферы. Образование магнитных ловушек высокоэнергетического космического излучения создает предпосылки для появления первых организмов, бактерий. Продолжается формирование континентальной коры.

  Фаза 4 (2,8-2,3 млрд лет). Образуется единый суперконтинент Пангея, которому противостоит суперокеан Панталасса.

  Фаза 5 (2,2—1 млрд лет). Охлаждение коры и литосферы приводит к распаду суперконтинента на блоки-микроплиты, пространство между которыми заполняют осадки и вулканы. В результате возникают складчато-надводные системы и образуется новый суперконтинент — Пангея I. Органический мир представлен сине-зелеными водорослями, фотосинтезирующая деятельность которых способствет обогащению атмосферы кислородом, что способствовало дальнейшему развитию органического мира.

  Фаза 6 (1700—650 млн лет). Происходит деструкция Пангеи I, образование бассейнов с корой океанского типа. Формируются два суперконтинента: Гондвана, куда вошли Южная Америка, Африка, Мадагаскар, Индия, Австралия и Антарктида и Лавра-, включающая Северную Америку, Гренландию, Европу и Азию (кроме Индии). Гондвану и Лавразию разделяет море Те-тис. Наступают первые ледниковые эпохи. Органический мир стремительно насыщается многоклеточными бесскелетными организмами. Появляются первые скелетные организмы (трилобиты, моллюски и др.). Происходит нефтеобразование.

  Фаза 7 (650-280 млн лет). Горный пояс Аппалачей в Америке соединяет Гондвану с Лавразией — образуется Пангея II. Обозначаются контуры палеозойских океанов — Палеоантлантического, Палеотетиса, Палеоазиатского. Гондвана дважды охватывается покровным оледенением. Появляются рыбы, позднее амфибии. Растения и животные выходят на сушу. Начинается широкое углеобразование.

  Фаза 8 (208-130 млн лет). Пангея II пронизывается все более густой сетью континентальных рифов, щелевидных рово-образных растяжений земной коры. Начинается раскалывание суперконтинента. Африка отделяется от Южной Америки и Индостана, а последний от Австралии и Антарктиды. Наконец Австралия отделяется от Антарктиды. Покрытосеменные растения осваивают значительные пространства суши. В животном мире господствуют пресмыкающиеся и земноводные, появляются птицы и примитивные млекопитающие. В конце периода погибают многие группы животных, в том числе огромные динозавры. Причины этих явлений видят обычно либо в столкновении Земли с крупным астероидом, либо в резком усилении вулканической деятельности. То и другое могло привести к решающим изменениям (увеличению содержания углекислоты в атмосфере, возникновению крупных пожаров, похолоданию), несовместимых с существованием многих видов животных.

  Фаза 9 (280 млн лет—600 тыс. лет). Крупным изменениям подвергается общая конфигурация материков и океанов, в частности Евразия отделяется от Северной Америки, Антарктида отделяется от Южной Америки. Распределение материков и океанов стало весьма близким к современному. В начале рассматриваемого периода климат на всей Земле теплый и влажный. Конец периода характеризуется резкими климатическими контрастами. Вслед за оледенением Антарктиды происходит оледенение Арктики. Складываются фауна и флора, близкие к современным. Появляются первые предки современного человека.

  Фаза 10 (современность) [44; 40]. Между литосферой и земным ядром поднимаются и опускаются потоки магмы, сквозь щели в коре они прорываются наверх. Обломки океанической коры опускаются вплоть до самого ядра, а затем всплывают и, возможно, образуют новые острова. Литосферные плиты сталкиваются друг с другом и находятся под постоянным воздействием потоков магмы. Когда океанические плиты подныривают под материковые, получаются каменные «бутерброды». Там, где плиты расходятся, образуются новые сегменты литосферы. Ни на секунду не прекращается процесс химико-плоскостной дифференциации земного вещества, который преобразует состояние всех геологических оболочек Земли, в том числе его ядра.

Резюме

  • Современная  геология — эволюционная наука, объект ее изучения — Земля имеет сложную  и все еще недостаточно изученную историю развития.

  • В эволюции Земли отчетливо выделяются определенные фазы. В нашем случае исходя из учебных целей выделено 10 фаз в эволюции Земли.

  • Земля  — это объект, который продолжает находиться в процессе становления.