Происхождение Земли

Помимо пассивного исследования сейсмических волн в настоящее время  применяют метод глубинного сейсмического  зондирования, предложенный в 1949 г. советским  сейсмологом Г.А. Гамбурцевым. Этот метод заключается в использовании  генерируемых с помощью взрыва сейсмических волн, которые регистрируются сейсмографами, установленными с интервалом всего 200 - 500 м друг от друга. Этот метод  дает самые надежные результаты, однако практическое использование его  требует больших денежных затрат.

В результате сейсмических исследований было определено, что  внутренняя область Земли неоднородна  по своему составу и физическим свойствам, и образует слоистую.

Верхний слой Земли называется земной корой и подразделяется на   несколько слоев. Самые верхние  слои земной коры состоят преимущественно  из пластов осадочных горных пород, образовавшихся путем осаждения  различных мелких частиц, главным  образом в морях и океанах. В этих пластах захоронены остатки  животных и растений, населявших в  прошлом земной шар. Общая мощность (толщина) осадочных пород не превышает 15 - 20 км.

Различие скорости распространения  сейсмических волн на континентах и  на дне океана позволило сделать  вывод о том, что на Земле существуют два главных типа земной коры: континентальный  и океанический. Мощность коры континентального типа в среднем 30 - 40 км, а под многими  горами достигает местами 80 км. Континентальная  часть земной коры распадается на ряд слоев, число и мощность которых  изменяются от района к району. Обычно ниже осадочных пород выделяют два  главных слоя: верхний – «гранитный», близкий по физическим свойствам  и составу к граниту и нижний, состоящий из более тяжелых пород, - «базальтовый» (предполагается, что  он состоит главным образом из базальта). Толщина каждого из этих слоев в среднем 15 - 20 км. Однако во многих местах не удается установить резкую границу между гранитным и базальтовым слоями. Океаническая кора гораздо тоньше (5 - 8 км). По составу и свойствам она близка к веществу нижней части базальтового слоя континентов. Но этот тип коры свойствен только глубоким участкам дна океанов, не менее 4 тыс. м. На дне океанов есть области, где кора имеет строение континентального или промежуточного типа. Поверхность Мохоровичича (по имени открывшего ее югославского ученого), на границе которой резко изменяется скорость сейсмических волн, отделяет земную кору от мантии. Мантия распространяется до глубины 2900 км. Она подразделяется на 3 слоя: верхний, промежуточный и нижний. В верхнем слое скорости сейсмических волн сразу за границей Мохоровичича растут, затем на глубине 100 - 120 км под континентами и 50 - 60 км под океанами этот рост сменяется слабым уменьшением скоростей, а далее на глубине 250 км под континентами и 400 км под океанами уменьшение вновь сменяется ростом. Таким образом, в этом слое имеется область пониженных скоростей - астеносфера, характеризуемая относительно малой вязкостью вещества. Некоторые ученые считают, что в астеносфере вещество находится в «кашеподобном» состоянии, т.е. состоит из смеси твердых и частично расплавленных пород. В астеносфере находятся очаги 148 вулканов. Они образуются, вероятно, там, где по каким-либо причинам понижается давление и, следовательно температура плавления вещества астеносферы. Понижение температуры плавления приводит к расплавлению вещества и образованию магмы, которая затем по трещинам и каналам в земной коре может излиться на поверхность Земли.

Промежуточный слой характеризуется  сильным возрастанием скоростей  сейсмических волн и увеличением  электропроводности вещества Земли. Большинство  ученых считают, что в промежуточном  слое изменяется состав вещества или  слагающие его минералы переходят  в иное состояние, с более плотной  «упаковкой» атомов. Нижний слой оболочки отличается однородностью по сравнению с верхним слоем. Вещество в этих двух слоях находится в твердом, по-видимому, кристаллическом состоянии.

Под мантией находится  земное ядро с радиусом 3471 км. Оно  подразделяется на жидкое внешнее ядро (слой между 2900 и 5100 км) и твердое  ядрышко. При переходе от мантии к  ядру резко изменяются физические свойства вещества, по-видимому, в результате высокого давления.

Температура внутри Земли  с глубиной повышается до 2000 -3000⁰С, при этом наиболее быстро она возрастает в земной коре, далее идет замедление, и на больших глубинах температура остается, вероятно, постоянной. Плотность Земли возрастает с 2,6 г / см³ на поверхности до 6,8 г / см³ на границу ядра Земли, а в центральных областях составляет примерно 16 г / см³. Давление возрастает с глубиной и достигает на границе между мантией и ядром 1,3 млн. атм, а в центре ядра - 3,5 млн. атм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Внешние оболочки  Земли.

 

Помимо твердой внешней  оболочки - литосферы выделяют также  водную оболочку - гидросферу и воздушную  оболочку - атмосферу. Более точно, под  гидросферой понимают совокупность всех вод Земли, находящихся в  твердом, жидком и газообразном состояниях. Больше всего на Земле жидкой воды - объем около 1,370^.10²⁴ см³. Она образует на поверхности Земли Мировой океан, общая площадь которого равна 3,61^.10¹⁸ см², т.е. 70,8 % площади всей земной поверхности. Вода благодаря своим уникальным свойствам имеет исключительно важное значение для создания на Земле оптимального теплового режима. Именно в ней зародилась и без нее была бы невозможна органическая жизнь.

Основная масса льда располагается  на суше - главным образом в Антарктиде и Гренландии. Общая масса его  около 2,42^.10²² г. Если бы этот лед растаял, то уровень Мирового океана повысился бы примерно на 60 м. При этом 10 % суши оказалось бы затопленной морем.

Вода постепенно испаряется с поверхности Мирового океана. Она  подхватывается воздушными течениями  и переносится на громадные расстояния. После ряда превращений (конденсации, сублимации, коагуляции и т.п.)испарившаяся влага выпадает из атмосферы в  виде осадков. Не вся влага при  этом возвращается прямо в Мировой  океан. Часть осадков выпадает на сушу, откуда они выносятся реками в моря и океаны. Ежегодно реки приносят с суши в Мировой океан более 35^.10¹⁸ г воды. Во время своего пути по суше вода растворяет различные соли, захватывает мелкие, а иногда и крупные частички и выносит все это в море. Общее количество минерального вещества, выносимого реками в Мировой океан за год равно примерно 35^.10¹⁴ г. Из них 18^.10¹⁴ г выпадает в осадок, а 17^.10¹⁴ г остаются растворенными.

Круговорот воды на Земле  существует миллионы лет. Возможно поэтому  вода морей и океанов соленая, хотя на этот счет нет единого мнения.

Атмосфера - газовая оболочка, окружающая Землю и вращающаяся  с ней как единое целое. Атмосфера  образовалась главным образом из газов, выделенных литосферой после  формирования планеты. На протяжении миллиардов лет атмосфера Земли претерпела значительную эволюцию под влиянием многочисленных физико-химических и  биологических процессов: диссипация газов в космическое пространство, вулканическая деятельность, диссоциация (расщепление) молекул в результате солнечного ультрафиолетового излучения, химические реакции между компонентами атмосферы и горными породами, дыхание и обмен веществ живых  организмов.

Столб воздуха над одним  квадратным сантиметром земной поверхности  имеет массу около 1 кг, а масса  всей атмосферы равна 5,16^.10²¹ г.

Атмосфера Земли имеет  слоистое строение. Выделяют тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу.

Тропосфера - это прилегающая  к земной поверхности область, в  которой температура более или  менее равномерно убывает с высотой  до -150

50⁰С и ниже. Верхняя граница тропосферы понижается при движении от экватора к полюсам от 17 до 9 км. В тропосфере заключено свыше 80 % массы атмосферы и практически весь водяной пар. В ней протекают физические процессы, которые обусловливают ту или иную погоду. В тропосфере осуществляются все превращения водяного пара. В ней образуются облака и формируются осадки, очень сильно развито турбулентное и конвективное перемешивание.

Стратосфера характеризуется  постоянством или ростом температуры  с высотой и исключительной сухостью воздуха. Верхняя граница стратосферы  расположена в среднем на высотах 50 - 55 км. Температура стратосферы  растет с высотой, достигая на верхней границе 0-10⁰С. Процессы в стратосфере практически не влияют на погоду.

Мезосфера - слой, лежащий  над стратосферой и характеризующийся  падением температуры с высотой. Верхняя граница мезосферы совпадает  с минимумом температуры (около 90⁰С) и расположена на высоте около 85км.

Термосфера находится  над мезосферой. Температура в  ней быстро растет, достигая 1000 - 2000⁰С на высоте 400 км. Выше 400 км температура почти не меняется с высотой. Температура и плотность воздуха очень сильно зависят от времени суток и года, а также от солнечной активности. В годы максимума солнечной активности температура и плотность воздуха в термосфере значительно выше, чем в годы минимума.

Следует отметить, что все  приведенные здесь величины получены путем усреднения их за большие интервалы  времени и по огромным площадям. Вне всякого сомнения, мгновенные параметры атмосферы значительно  отличаются от средних, так как атмосфера - это чрезвычайно изменчивая среда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

 

Несмотря на многочисленные усилия исследователей разных стран  и огромному эмпирическому материалу  по составу отдельных членов Солнечной системы, мы находимся только на первом этапе понимания истории и происхождения Солнечной системы вообще и нашей Земли в частности. Однако сейчас становится все более очевидным, что возникновение Земли было результатом сложных явлений в исходном веществе, охвативших ядерные, а впоследствии и химические процессы. В связи с непосредственным исследованием материала планет и метеоритов у нас все более укрепляются основы для построения естественной теории происхождения Земли. B настоящее время нам представляется, что фундаментом теории происхождения Земли являются следующие положения.

1. Происхождение Солнечной системы связано с происхождением химических элементов: вещество Земли вместе с веществом Солнца и других планет в далеком прошлом находилось в условиях ядерного синтеза.

2. Последним этапом ядерного синтеза было образование тяжелых химических элементов, включая уран и трансурановые элементы. Об этом свидетельствуют следы вымерших радиоактивных изотопов, обнаруженные в древнем материале Луны и метеоритов. Эти следы в виде трэков осколочного деления и ксеноновых изотопных аномалий можно рассматривать как прямые отголоски некогда мощных космических процессов созидания атомных ядер в обстановке нейтронного захвата.

3. Естественно, что Земля и планеты возникли из того же вещества, что и Солнце. Исходный материал для построения планет был первоначально представлен разобщенными ионизированными атомами. Это был в основном звездный газ, из которого при охлаждении возникли молекулы, жидкие капли, твердые тела — частицы.

4. Конденсация солнечного газа в зависимости от гелиоцентрического расстояния привела к фракционированию химических элементов и дала химически различные продукты, что отразилось на составе планет и метеоритов. Ближайшие к Солнцу планеты получили повышенную долю тугоплавкой высокотемпературной  фракции по сравнению с планетами более отдаленными.

5. Земля возникла преимущественно за счёт тугоплавкой фракции солнечного вещества, что отразилось на составе ядра и силикатной мантии. Процесс аккумуляции нашей планеты происходил под влиянием различных факторов. При этом металлическое железо и близкие к нему элементу имели явное преимущество перед другими веществами объединяться первыми в компактные массы.

6. Основные предпосылки появления жизни на Земле были созданы в конце остывания первичной газовой туманности. На последнем этапе остывания в результате каталитических реакции биофильных элементов образовались многочисленные органические соединения, обусловившие возможность появления генетического кода и саморазвивающихся молекулярных систем. Возникновение Земли и жизни представляло собой единый взаимосвязанный процесс—результат химической эволюции вещества Солнечной системы.

 

 

 

 

Список используемых источников.

 

1. Горелов А. А. Концепции  современного естествознания. - М.: Центр, 1997.

2. Рингвуд А.Е. Состав  и происхождение Земли. М., “Наука”, 1981, 112с.

3. Войткевич Г.В. Основы теории происхождения Земли. М., “Недра”, 1979, 135с.