Происхождение Земли

Содержание:

 

Введение……………………………………………………………………….3

1. Происхождение Земли……………………………………………………..4

2. Основные этапы эволюции  Земли…………………………………………7

3. Внутреннее строение  Земли……………………………………………….10

4. Внешние оболочки Земли…………………………………………………14

Заключение……………………………………………………………………17

Список использованных источников………………………………………..19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Правильное представление  о Земле и ее форме сложилось  у разных народов не сразу и не в одно время.

 По преданию, древние индийцы представляли себе Землю в виде плоскости, лежащей на спинах слонов. Жители Вавилона, унаследовавшие свою культуру от еще более древних народов, представляли Землю в виде горы, на западном склоне которой находится Вавилония.

Иначе представляли себе Землю  древние евреи. Земля казалась им равниной, на которой кое-где возвышаются  горы.

Греческий философ Фалес  (6 в. До н. э.) представлял Вселенную в виде жидкой массы, внутри которой находится большой пузырь, имеющий форму полушария. Вогнутая поверхность пузыря – небесный свод, а на нижней, плоской поверхности, наподобие пробки, плавает плоская Земля.

Современник Фалеса – Анаксимандр  представлял Землю отрезком колонны  или цилиндра, на одном из оснований которого мы живем. Середину Земли занимает суша в виде большого округлого острова Ойкумены, окруженного океаном.

Последователи Пифагора уже  признали Землю шаром.

Когда люди начали совершать  далекие путешествия, постепенно стали  накапливаться доказательства, что  Земля не плоская, а выпуклая.

Большая заслуга в изучении  земли принадлежит Аристотелю (4 в. До н. э.). Он использовал в доказательствах Земли наблюдения за лунными затмениями: тень от Земли падающая на полную луну, всегда круглая. Также был известным ученым Аристарх Самосский (конец 4 – первая половина 3 в. До н. э.), он высказал мысль о том, что не Солнце вместе с планетами движется вокруг Земли, а Земля и все планеты вращаются вокруг Солнца.

Постепенно представления  о Земле стали основываться не на умозрительных толкованиях отдельных  явлений, а на точных расчетах и измерениях.

1. Происхождение  Земли.

 

Современные гипотезы образования  Земли и других планет солнечной  системы основаны на выдвинутой в  ΧVΙΙΙ в. И. Кантом (Германия) и независимо от него П. Лапласом (Франция) концепции  образования планет из пылевого вещества и газовой туманности. В ΧΧ в. эту  концепцию развивали О.Ю. Шмидт (СССР), К. Вейцзекер (Германия), Ф. Фойл (Англия), А. Камерон (США) и Э. Шацман (Франция).

Кант и Лаплас обратили внимание на то, что Солнце горячее, а Земля холодная и по своему размеру  много меньше, чем Солнце. В то же время Земля - лишь одна из планет. Все планеты обращаются по окружностям, в одну и ту же сторону и почти  в одной и той же плоскости. Это составляет основные отличительные  черты Солнечной системы, которые  должны быть объяснены в первую очередь.

Кант и Лаплас утверждали, что в природе все непрерывно изменяется, развивается. И Земля  и Солнце раньше не были такими, какие  они сейчас, а составляющее их вещество существовало совсем в другом виде.

Лаплас обосновал свою гипотезу более убедительно. Он считал, что когда-то Солнечной системы  не было, а была первичная разряженная  и раскаленная газовая туманность с уплотнением в центре. Она  медленно вращалась, и размеры ее были больше, чем теперь поперечник самой удаленной от Солнца планеты.

Гравитационной притяжение частичек туманности друг к другу  приводило к сжатию туманности и  уменьшению ее размеров. Согласно закону сохранения момента импульса при  сжатии вращающегося тела скорость его  вращения возрастает. Поэтому при  вращении туманности большое количество частичек на ее экваторе (которые вращались  быстрее, чем у полюсов) отрывались, или, точнее, отслаивались от нее. Вокруг туманности возникало вращающееся  кольцо. Вместе с тем туманность, шарообразная вначале, вследствие центробежной силы сплющивалась у полюсов и становилась похожей на линзу.

Все время сжимаясь и ускоряя  свое вращение, туманность постепенно отслаивала от себя кольцо за кольцом, которые вращались в одну и  ту же сторону и в одной и  той же плоскости. Газовые кольца имели неоднородности плотности. Наибольшее сгущение в каждом из колец постепенно притягивало к себе остальное  вещество кольца. Так каждое кольцо превращалось в один большой газовый  клубок, вращающийся вокруг своей  оси. После этого с ним повторялось  то же, что с огромной первичной  туманностью: он превращался в сравнительно небольшой шар, окруженный кольцами, опять сгущавшимися в небольшие  тела. Последние, охладившись, становились  спутниками больших газовых шаров, обращавшихся вокруг Солнца и после  затвердевания превратившихся в  планеты. Наибольшая часть туманностей  сосредоточилась в центре; она  не остыла до сих пор и стала  Солнцем.

Гипотеза Лапласа была научной, поскольку основывалась на законах природы, известных из опыта. Однако после Лапласа были открыты  новые явления в Солнечной  системе, которые его теория не могла  объяснить. Например, оказалось, что  планета Уран вращается вокруг своей  оси не в ту сторону, куда вращаются  остальные планеты. Были лучше изучены  свойства газов и особенности  движения планет и их спутников. Эти  явления также не согласовывались  с гипотезой Лапласа и от нее  пришлось отказаться.

Известный советский ученый академик О.Ю. Шмидт предложил гипотезу, в разработке которой приняли  участие астрономы, геофизики, геологи  и другие ученые и согласно которой  Земля и другие планеты никогда  не были раскаленными газовыми телами, подобными Солнцу и звездам, а  должны были образоваться из холодных частиц вещества. Эти частицы первоначально  двигались беспорядочно. Затем их орбиты становились круговыми и  располагались примерно в одной  и той же плоскости. При этом направление  вращения частиц в какую-либо определенную сторону со временем начинало преобладать, и в конце концов все частицы стали вращаться в одну и ту же сторону.

В результате столкновения частиц при первоначальном беспорядочном  движении энергия их движения частично переходила в тепло и рассеивалась в пространство. Расчеты показали, что в результате этих процессов  шарообразное облако постепенно сплющивалось и наконец стало по форме похожим  на блин. Далее гравитационное взаимодействие привело к росту более крупных  частиц путем захвата ими мелких частиц. Таким образом, большая часть  пылинок собралась в несколько  гигантских комков вещества, которые  стали планетами.

Согласно оценкам, полученным Шмидтом, для образования Солнечной  системы потребовалось 6-7 млрд. лет, что по порядку величины согласуется  с данными, полученными в результате изотопического анализа.

По гипотезе Шмидта Земля  никогда не была огненно-жидкой, а  разогрев внутренней области Земли  произошел в результате ядерных  реакций распада тяжелых элементов, входящих в состав первоначального  вещества.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Основные этапы  эволюции Земли.

 

История Земли по современным  представлениям насчитывает примерно 4,6 млрд. лет. Многочисленные результаты исследования земной коры (химический состав и структура горных пород, их распределение по глубине, содержание радиоактивных изотопов, остатков ископаемых живых организмов) позволили установить картину формирования и развития планеты, определить возраст биосферы. Вся история существования Земли  подразделяется на временные отрезки, для каждого из которых характерны определенные физические, химические, климатические условия, а также  этапы эволюции живой природы.

Возраст горных пород определяется по анализу изотопического состава  и, в частности, по радиоуглеродному анализу. Суть его заключается в  том, что в тканях живых организмов содержится небольшое и постоянное количество углерода С¹⁴, который распадается с периодом полураспада 5760 лет. В результате такого распада отношение масс С¹⁴ к С¹² в остатках живых организмов уменьшается со временем, прошедшем после смерти организма. Определяя это отношение в породах, содержащих остатки живых организмов можно рассчитать возраст этих пород.

Временные отрезки геохронологической шкалы подразделяют на эры, периоды  и т.д. Первый, самый ранний временной  отрезок, называемый «катархей» или  «лунный период», соответствует  формированию Земли, ее атмосферы, водной среды. Жизни на протяжении первых 1 - 1,5 млрд. лет не существовало ни в  какой форме, поскольку еще не возникли соответствующие физико-химические условия. На раннем этапе происходили  интенсивные тектонические процессы, сопровождавшиеся перераспределением по глубине Земли химических элементов  и соединений. Ядерные реакции  распада, происходившие в центре и глубинных слоях планеты (они  имеют место и сейчас) способствовали разогреву Земли. В атмосфере преобладали соединения серы, хлора, азота, содержание кислорода было в сотни раз меньше, чем сейчас. Более тяжелые элементы перемещались к центру Земли и затем сформировали ядро, более легкие - к поверхности. Интенсивные вулканические и грозовые процессы способствовали формированию водной среды - в ней и начали образовываться первые органические молекулы.

Архей и протерозой - две  наиболее крупные эры, в течение  которых начала формироваться жизнь  на уровне микроорганизмов. Эти две  эры объединяют в «надэру» - криптозой (время скрытой жизни). Первые многоклеточные организмы появились в самом  конце протерозоя около 600 млн. лет  назад.

Примерно 570 млн. лет назад, когда на Земле практически сформировались благоприятные условия для жизни, началось бурное развитие живых организмов. С этого момента наступило  «время явной жизни» - фанерозой, Этот отрезок геологической истории  подразделяют на 3 эры - палеозой, мезозой  и кайнозой. Последняя эра с  точки зрения гео- и биологии продолжается до сих пор. Следует отметить, что  появление и развитие жизни на земле привело к значительному  изменению твердой оболочки Земли (литосферы), гидросферы и атмосферы, а возникновение разумной жизни (человека) за короткий временной интервал вызвало глобальные изменения в  эволюции планеты.

Различия в составе  горных пород от одной эпохи (периода) к другой в свою очередь обусловлены  резкими изменениями природно-климатических  и физических условий на планете. Установлено, что климат на Земле  многократно менялся; потепления сменялись  резкими похолоданиями, происходили  поднятия и опускания суши. Случались  и крупные космические катастрофы: столкновения с метеоритами, кометами и астероидами. На Земле обнаружено большое число метеоритных кратеров крупных размеров. Самый крупный  из них на полуострове Юкатан имеет  диаметр более 100 км; его возраст - 65 млн. лет, практически совпадает  с окончанием мелового и началом палеогенового периода. Многие палеонтологи именно с этой крупнейшей катастрофой связывают вымирание динозавров.

Изменения климата и температуры  во многом обусловлены астрономическими факторами: наклоном земной оси (многократно  менялся), возмущениями планет-гигантов, активностью Солнца, движением Солнечной  системы вокруг Галактики. Согласно одной из гипотез резкие изменения  климата происходят раз в 210 - 215 млн. лет (галактический год), когда Солнечная  система, обращаясь вокруг центра Галактики, проходит через газопылевое облако. Это способствует ослаблению солнечного излучения и, как следствие, похолоданию  на планете. В эти моменты на Земле  наступают ледниковые эпохи - появляются и растут полярные шапки. Последняя  ледниковая эпоха началась примерно 5 млн. лет назад и продолжается до сих пор. Ледниковая эпоха характеризуется  периодическими колебаниями температуры (раз в 50 тыс. лет). При похолоданиях (ледниковый период) ледники могут  распространяться от полюсов к экватору до 30 - 40 градусов. Сейчас мы живем в  «межледниковый» период ледниковой эпохи. Наследство ледниковой эпохи - зона вечной мерзлоты (в России свыше  половины ее территории).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Внутреннее строение  Земли.

 

Материалы, слагающие твердую  Землю непрозрачны и плотны. Прямые исследования их возможны лишь до глубин составляющих ничтожную часть радиуса  Земли. Самые глубокие пробуренные  скважины и имеющиеся в настоящее  время проекты ограничены глубинами 10 - 15 км, что составляет немногим более 0,1 % от радиуса. Возможно, что проникнуть на глубину более нескольких десятков километров не удастся. Поэтому сведения о глубоких недрах Земли получают, используя лишь косвенные методы. К ним относятся сейсмический, гравитационный, магнитный, электрический, электромагнитный, термический, ядерный  и другие методы. Наиболее надежным из них является сейсмический. Он основан  на наблюдении сейсмических волн, возникающих  в твердой Земле при землетрясениях. Подобно тому как рентгеновские  лучи позволяют исследовать состояние  внутренних органов человека, сейсмические волны, проходя через земные недра, дают возможность составить представление  о внутреннем строении Земли и  об изменении физических свойств  вещества земных недр с глубиной.

Сейсмические волны подразделяются на продольные и поперечные в соответствии с тем, что смещение вещества при  колебаниях направлено вдоль и поперек  направления распространения волны. Продольные волны могут распространяться как в жидкости, так и в твердом  веществе, а поперечные - только в  твердых породах. Кроме того, скорость продольных волн в твердом веществе примерно в 1,7 раза превышает скорость поперечных волн. Располагая сетью  сейсмических станций на поверхности  Земли, записывая показания приборов, регистрирующих землетрясения - сейсмографов и сравнивая эти показания, можно  определить эпицентр землетрясения, а  также скорость распространения  волн в различных внутренних областях планеты. Поскольку скорость распространения  волн зависит от плотности и упругости  вещества, можно получить данные об этих параметрах, а также об агрегатном состоянии вещества (жидкое или твердое) во всей внутренней области Земли.