Как по современным представлениям возникла земля


Происхождение планеты Земля уже много веков исследуется учеными. Первыми, кто выдвинул более-менее правдоподобные теории, были И. Кант и П. Лаплас. Это произошло в XVIII веке. Сегодня наиболее достоверной и популярной считается теория Большого Взрыва. Советский ученый академик О. Ю. Шмидт предлагал свою версию происхождения нашей планеты, по его мнению, она возникла из газопылевого облака.

Начиная с XVIII века астрономы стали выдвигать достаточно стройные теории относительно происхождения Вселенной. Больше всего их интересовало, как образовалась наша планета. Образование Земли как элемента Солнечной системы важно, поскольку дает возможность понять суть происходящих процессов. Зная это, можно будет предположить, какое будущее ждет нашу планету.

Солнечная система


Для нас Солнечная система является уникальным комплексом, несмотря на то, что в космосе он, несомненно, не единственный. Тем не менее, научные знания людей пока ограничены ее пределами.

Говоря о Солнечной системе, принято иметь в виду Солнце, планеты и малые тела. Рассматривая возраст Земли и других планет, исследуются образцы пород. При этом учитывается соотношение количества радиоактивного урана к содержанию свинца. Свинец — конечный продукт распада урана, и скорость такого распада известна. Соответственно, можно рассчитать, как давно этот грунт возник.

Древнейшие горные породы Земли насчитывают миллиарды лет. Солнцу же, по последним научным данным, 5 млрд лет. Следовательно, Земля возникла ненамного позже Солнца.

Первые гипотезы

Первые научные предположения относительно возникновения Земли были сделаны И. Кантом и П. Лапласом в XVIII веке.

Теория сторонника материализма И. Канта сформировалась на законе всемирного тяготения. По его мнению, планета образовалась из облака холодных частиц-пылинок, которые хаотично двигались.

П. Лаплас изложил более аргументированный взгляд на происхождение Земли. Он считал, что основой явилась вращающаяся газовая туманность. Лаплас ссылался на то, что основная часть массы системы сосредоточена в Солнце, а орбиты планет лежат практически в одной плоскости. Также он учел и вращение планет как вокруг Солнца, так и вокруг собственной оси. В отличие от Канта Лаплас считал, что частицы не были холодными, но, напротив, находились в горячем, практически расплавленном состоянии.

Современные знания опровергают обе эти теории.


Большой Взрыв

Наиболее популярной в настоящее время является гипотеза о Большом Взрыве. Суть ее в следующем. До начала расширения Вселенная находилась в состоянии сингулярности, то есть очень высокой плотности материи. Она представляла собой невероятно горячий огненный сгусток-шар. В определенный момент он взорвался, разбросав с огромным ускорением и на очень большое расстояние частицы материи и энергетические потоки. При такой колоссальной температуре и скорости частицы не могли соединиться между собой в течение примерно миллиона лет. Но постепенно их температура снижалась.

Большой Взрыв

Когда частицы «остыли» примерно до 4 000 °С, стали образовываться атомы. Первыми возникли наиболее легкие химические элементы — водород и гелий. Чем больше снижалась температура, тем более тяжелые соединения атомов возникали. Ученые считают, что, поскольку температура Солнца чрезвычайно высока, в нем до сих пор происходит процесс образования элементов. Это же относится и к другим звездам.


Из возникших атомов образовались облака газа и пыли. Эти частицы сталкивались, гравитационные силы притягивали их друг к другу. Такое притяжение мелких объектов к более крупным создало в результате Солнце, планеты и галактики.

Ученые считают, что Вселенная до сих пор продолжает свое расширение. Расстояние от Земли до далеких галактик продолжает постепенно увеличиваться.

Если обобщить сказанное, теория Большого Взрыва основана на том, что изначально Вселенная была необычайно горячей. Научные знания позволяют установить, насколько она охладилась к настоящему моменту. К началу XXI века температура Вселенной признана равной -270 °С.

От газа к твердому телу

Заслуживает внимания гипотеза советского ученого академика О. Ю. Шмидта. Согласно его теории, планеты Солнечной системы возникли из газопылевого облака. Его частицы достаточно хаотично двигались, каждая по своей орбите, вокруг недавно возникшего Солнца. Постепенно их орбиты стабилизировались и оказались примерно в одной плоскости, облако как бы сплющилось. Частицы двигались теперь в одном направлении. Мелкие частицы присоединялись к более крупным, образуя сгустки материи. Так постепенно возникли планеты.


Газопылевое облако

Формирование планеты

Земля, согласно гипотезе О. Ю. Шмидта, на поверхности была холодной, но внутри нее шел процесс распада радиоактивных элементов. Температура была так высока, что в центре произошло расплавление и родилось ядро. Более легкие вещества поднялись к поверхности и образовали кору.

Эта теория объясняет также, откуда взялись различия в строении планет земной группы и планет-гигантов. Из-за сильного нагрева вблизи Солнца атомы водорода и гелия разлетались далеко в стороны. Поскольку температура там была значительно ниже, они достаточно быстро скапливались в отдаленных участках газопылевого облака и примерзали к твердым частицам. Так создавались планеты-гиганты, имеющие большую массу и больший объем.

Всем спасибо!

Ставьте лайки, если статья вам понравилась, подписывайтесь на канал, у нас еще много удивительных фактов. Задавайте вопросы в комментариях и делитесь статьей в соц. сетях.

Источник: zen.yandex.ru

Рождение Земли и ее структура (4,6 млрд лет назад)


Туманность, из которой появилась Земля, представляла собой обломки звезд более ранних поколений. Она состояла из микроскопических частиц льда, железа и других веществ, собранных в более охлажденных слоях звезд и выброшенных в космос. Силы притяжения сталкивали эти частицы газового диска и склеивали их между собой. Такое явление называется аккрецией.

История нашей планеты записана в горных породах, но даже самые древние из них насчитывают только 3,7 млрд лет, поэтому о более ранних событиях земной эволюции можно судить лишь на основании косвенных данных и построенных на их основе гипотез.

На следующем этапе формирования планеты мелкие частицы соединялись в крупные (размером до километра) — «строительные блоки», называемые планетезималями, которые сталкивались, то разрушаясь, то, наоборот, соединяясь вместе. Таким образом постепенно 5–4,6 млрд лет назад возникло ядро — центр-зародыш будущей планеты Земля.

Наиболее крупные из таких зародышей стали конкурировать между собой за планетезимали, которые оставались свободными. Это происходило на протяжении 1–10 млн лет. Зародыши планет внутренней части Солнечной системы захватывали газовые облака и сливались друг с другом. Процесс образования каждой планеты оказался уникальным, этим и объясняется их разнообразие.


Современная наука считает, что Земля сформировалась за 300–400 млн лет. Этот процесс был достаточно бурным, его сопровождали столкновения с астероидами и падения метеоритов.

Как в гигантской центрифуге, более плотные вещества опускались к центру планеты, в то время как легкие всплывали на поверхность. Эволюция Земли продолжалась и после ее рождения. Два вида энергии: та, которая образовывалась при склеивании частиц, та, что высвобождалась в результате ядерных реакций, разогревали недра юной планеты. В результате этого стало интенсивно формироваться ядро и внутренние оболочки Земли.

Внутренние слои планеты были настолько раскалены, что на глубине всего в несколько десятков километров лежал пласт расплавленных горных пород. С момента формирования Земли вещество и энергия недр, поверхности и атмосферы находились в состоянии постоянного взаимного обмена. Тем самым были созданы условия для зарождения будущей жизни.

Начальный этап жизни юной планеты после ее рождения принято называть догеологическим. Этот период длился 0,9 млрд лет, он пока еще недостаточно изучен и скрывает множество загадок. В то время появлялось множество вулканов, которые выбрасывали газы и водяные пары.


Принято считать, что в догеологический период сформировались важнейшие оболочки, которые современная наука выделяет в структуре Земли, — ядро, мантия и земная кора. Такое расслоение было вызвано мощной метеоритной бомбардировкой планеты и последующим плавлением некоторых ее частей.

Существует две гипотезы того, как появилось земное ядро. Согласно первой изначально однородное вещество, из которого состояла Земля, разделилось на тяжелый центр, куда «стекало» расплавленное железо, и более легкую мантию, состоящую из силикатов. Образование ядра, которое и по сей день остается жидким, происходило по мере того, как капли металла и другие тяжелые химические соединения как бы просачивались к сердцу планеты. Место опускающихся тяжелых соединений занимали более легкие шлаки — они поднимались к поверхности Земли. Из них состоит современная кора планеты и внешняя часть мантии. Это предположение не дает убедительного объяснения тому, как расплавленный железно-никелевый сплав мог «просочиться» более чем на тысячу километров вглубь земного шара и достичь его центра.

Сторонники второй гипотезы считают, что железное ядро Земли — это остатки железных метеоритов, с которыми сталкивалась планета вскоре после своего рождения. Потом их покрыл слой каменных (силикатных) метеоритов, из которого образовалась мантия. Уязвимое место этой гипотезы в том, что для такого хода событий железные и каменные метеориты должны были существовать раздельно и падать на Землю в строгой очередности. В то же время исследования показывают, что те из них, которые имеют железную структуру, могут появиться только в результате разрушения уже сформированной планеты. Таким образом, они не могут быть младше других планет Солнечной системы. Так как обе гипотезы не вполне убедительны, остается признать, что точным знанием о возникновении ядра Земли люди пока не обладают.


Плотное внутреннее ядро Земли очень важно для всего живого. Благодаря ему масса планеты достаточно велика, чтобы удерживать в своем гравитационном поле атмосферные газы, водяные пары, без которых не было бы гидросферы, и другие земные слои. Если бы Земля лишилась своего ядра, то мы остались бы и без воды, и без воздуха.

Как же устроено земное ядро, которое, очевидно, возникло в самом начале жизни планеты? В нем есть внешние и внутренние оболочки. Считается, что внешний слой лежит на глубине в 2900–5100 км от поверхности Земли и по своим физическим свойствам характеризуется почти как жидкость. Он состоит из потоков расплавленного железа и никеля и является прекрасным проводником электрического тока. Именно этому слою мы обязаны существованием магнитного поля нашей планеты, которое создается по законам электромагнитной индукции постоянно движущимся проводником тока.

Промежуток в 1270 км от внешнего слоя до центра земного шара занимает внутреннее ядро, состоящее на 4/5 из железа и на 1/5 из диоксида кремния. Оно обладает очень высокой температурой и большой плотностью. Внешнее ядро связано с земной мантией, тогда как внутреннее существует само по себе. Высокие температуры сочетаются в последнем с огромным давлением (до 3 млн атмосфер), поэтому его вещество остается твердым. Предполагают, что даже легчайший из земных газов — водород — в таких условиях существует в твердой фазе.


Происхождение земного ядра и внутренняя структура нашей планеты продолжают быть научными загадками. Очень многое остается непознанным по сей день. Пока большинство ученых сходятся во мнении, что формирование центральной оболочки началось одновременно с рождением самой Земли.

Ядро покрывает мантия. Ее пластическое (полурасплавленное, нетвердое) вещество заполняет толщу пространства на глубину 2900 км от земной коры к центру планеты. Масса мантии составляет примерно 67% от общей массы планеты. Считается, что этот слой неустойчив за счет своего пластического состояния и находится в постоянном движении. В наиболее глубоких слоях мантии, где давление выше, его состояние переходит в твердое. Внешняя оболочка Земли — кора — имеет толщину от нескольких километров под дном океанов до нескольких десятков километров под материками.

В самом начале истории нашей планеты земная кора была относительно тонкая и представляла собой застывший слой расплавленного базальта. На сегодняшний день в ней различают три слоя: осадочный — у самой поверхности, гранитный и самый глубокий — базальтовый. Первые два хорошо изучены геологами, а вот третий пока никто не видел. На континентах базальтовый слой не выходит на поверхность, а из-за нахождения на большой глубине он недоступен даже для самых современных буровых скважин.


Однако мы все равно знаем о нем кое-что благодаря новейшим сейсмическим методам. Во время землетрясений на глубине 10–700 км возникают волны, которые называют сейсмическими. Как у всякой волны, их скорость тем выше, чем плотнее та среда, в которой они распространяются (например, звуковые волны распространяются в воде в 4,5 раза быстрее, чем в воздухе). Анализируя скорость сейсмических волн, можно судить о плотности вещества на разных уровнях в земной коре.

С помощью такого метода была построена карта глубины нашей планеты и доказано, что скорость сейсмических волн в самом нижнем слое земной коры близка к той, которая развивается в базальтовом. Еще одно косвенное подтверждение существования этого третьего загадочного слоя — повсеместное распространение на Земле базальтовых лав. Современные поля, состоящие из этого вещества, на поверхности планеты — след древних вулканических извержений. По глубоким разломам расплавленный базальт поднимался из земных недр, выплескивался на поверхность и застывал.

Как же возник базальтовый слой земной коры? В самом начале жизни нашей планеты, примерно 4–4,5 млрд лет назад, Земля была сильно раскалена. В верхней части мантии давление было немного ниже, поэтому там был возможен переход части веществ из твердого состояния в жидкое. Образовывалась магма, близкая по составу к базальту. Она медленно двигалась вверх к поверхности Земли. Извергаясь, магма остывала и отвердевала. Так постепенно складывалась кора из базальтов.

Говоря о строении Земли, нам часто придется пользоваться термином «горные породы». Считается, что впервые так назвал разные группы минералов русский ученый Василий Михайлович Севергин в конце XVIII в. В те времена изучение камней было частью горного дела, поэтому использовалось слово «горные», хотя камни, разумеется, существуют не только в горах.

Горные породы делятся на три основных типа: магматические, осадочные и метаморфические. Происхождение первого типа нам уже понятно: эти породы образованы застывшей магмой. Они имеют ярко выраженное кристаллическое строение, при этом чем медленнее остывала вулканическая лава, тем крупнее получались кристаллы. К таким породам относятся, например, граниты и базальты.

Осадочные породы возникают из обломков кристаллических минералов, их так и называют — обломочные (песок, речная галька или мельчайшие частицы, которые образуют глину), а также из останков живых организмов — тогда они называются органическими (это и каменный уголь, и известняк, в котором видны осколки морских ракушек, и, конечно же, нефть). Когда минералы подвергаются глубоким физическим и химическим изменениям (метаморфозам) под действием высоких температур и давления, получаются метаморфические породы.

Метаморфизму могут подвергаться как магматические, так и осадочные породы. К первым относятся многие сланцы, а ко вторым — хорошо известный мрамор, который возник в результате глубоких преобразований известняка.

Одной из самых распространенных в земной коре пород считаются метаморфические гнейсы.

Формирование поверхности древней Земли и возникновение Луны (4,6–4 млрд лет назад)

На начальном этапе формирования Земли (около 4,6–4 млрд лет назад) расслоение внутренней материи земного шара сопровождалось интенсивной метеоритной бомбардировкой поверхности планеты. Метеориты падали на Землю и образовывали кратеры. Огромная энергия ударов, подчиняясь закону ее сохранения, переходила в тепло: холодные (около абсолютного нуля!) метеориты разогревали земную поверхность и недра планеты. Одновременно с метеоритным подогревом шло постоянное извержение огромного количества вулканов. Пары и газы выходили наружу из глубин планеты.

Из раскаленных недр вырывалась расплавленная магма, которая покрывала огромные пространства юной планеты и образовывала базальтовые поля — в то время земная поверхность была похожа на лунную.

Шаг за шагом внутренняя структура Земли приближалась к современной научной модели. Формировались ядро, мантия и кора, которая еще многократно изменялась, прежде чем приняла знакомые нам очертания.

Луна превосходит любой другой спутник в Солнечной системе по соотношению собственного размера к такой же характеристике Земли. В этом заключатся непохожесть Луны на другие планеты-спутники. Ее загадку долго пыталась разгадать современная наука. Наиболее убедительной считается гипотеза, согласно которой Луна появилась после мощного столкновения небесных тел. О подробностях этой космической катастрофы и ее влиянии на историю Земли мы поговорим позже.

Луна не похожа на нашу планету: на ее поверхности нет воды, не существует лунной атмосферы, в ее составе мало железа, а также летучих соединений. Однако соотношение изотопов кислорода у этих планет почти одинаково. Этот важный показатель еще называют кислородной подписью. Такие данные позволяют выдвинуть гипотезу о том, что и Земля, и Луна сформировались из одних и тех же планетезималей («строительных блоков») на одинаковом расстоянии от Солнца.

Присутствием огромного спутника объясняются многие явления на нашей планете. Луна находится по космическим меркам не очень далеко от нас, поэтому ее притяжение хорошо ощущается на Земле. Оно вызывает приливы и отливы не только в океанах, но и в закрытых водоемах земной коры.

Лунное притяжение вызывает волны, которые пробегают по земной поверхности и вытягивают ее примерно на 50 см в сторону планеты-спутника.

Великая космическая катастрофа и метеоритные бомбардировки

Ученые Дональд Дэвис и Уильям Хартманн объясняли появление Луны с помощью гипотезы космической катастрофы. Суть ее в том, что протоземля в некоторый момент столкнулась с другой древней планетой, размер которой был, как у современного Марса. Этой гипотетической планете дали имя Тея — так греки называли мать богов солнца, зари и луны (Гелиоса, Эос и Селены).

Считается, что Тея появилась 4,6 млрд лет назад одновременно с другими планетами Солнечной системы и тоже вращалась по орбите Земли, но притяжение Солнца и Земли сместили ее, и она врезалась в Землю.

Столкновение произошло на небольшой скорости и почти по касательной — планеты не разрушились и только часть вещества Земли и Теи была выброшена в космос. Эти попавшие на околоземную орбиту обломки и дали начало Луне, которая стала двигаться по земной орбите. Земля же после столкновения увеличила скорость своего вращения (цикл «день-ночь») и наклон его оси.

Компьютерное моделирование подтвердило возможность такого хода событий и указало на то, что Луне после столкновения потребовалась сто лет — лишь миг по космическим меркам, — чтобы стать шаром. Низкое содержание железа в составе спутника нашей планеты объясняется тем, что столкновение произошло уже после формирования земного ядра, которое вобрало в себя большую часть земного железа.

Обломки астероидов, блуждающие в космосе, куски планетезималей, которые так и не стали планетами, — весь этот космический мусор выпадал на поверхности Земли и Луны в виде метеоритов. Предполагают, что в первые 700 млн лет своей жизни наша планета притягивала больше метеоритов, чем ее спутник, из-за своей массы, превосходящей лунную.

Масштабные геологические изменения последующих временных эпох скрыли от нас следы былых космических атак. На поверхности же Луны, а также таких планет, как Марс и Меркурий, остались отметки соударений — кратеры. Они могут быть огромными и напоминать моря размером в тысячи километров или совсем маленькими. Земля в начале своей жизни также подвергалась бомбардировке метеоритами самых разных размеров.

На поверхность нашей планеты за 100 млн лет упало 3 ´ 1022 кг космических обломков — этого хватило бы, чтобы составить грузовой поезд из 500 000 000 000 000 000 нагруженных вагонов! При падении метеоритов их кинетическая энергия переходила в тепловую. Они разрушались и взрывались, нагревая Землю, выделяя газы и смешивая вещества из своего состава с земными.

Тепло, которое при этом выделялось, частично расплавило оболочку молодой планеты, но последовавшие гигантские извержения вулканов почти полностью уничтожили следы космической бомбардировки.

Более 160 метеоритных кратеров найдено на поверхности Земли. Они сразу возникали группами в зонах метеоритных дождей, которые покрывали десятки квадратных километров земной поверхности. Метеоритный дождь — это падение множества обломков одного крупного метеорита.

При этом вместо одного углубления появляется целое поле из них — серия кратеров, направление которой может указать путь, по которому двигались обломки, оказавшись в атмосфере.

Кратеры, как правило, имеют округлую форму, они около 100 км в диаметре и обнесены возвышающимся по краям насыпным валом.

Метеориты достигают Земли по сей день. Фрагменты разрушившегося астероида упали из космоса 15 февраля 2013 г. на город Челябинск в России. Всего на территории этого государства существует 16 крупных кратеров, метеоритное происхождение которых доказано. Их помогают выявить снимки, сделанные со спутников.

В 1908 г. на Землю упал Тунгусский метеорит. Взрыв при этом был сравним с эффектом от взрыва очень мощной водородной бомбы (40–50 мегатонн в тротилловом эквиваленте). В радиусе 25–30 км от места падения были повалены деревья, а на значительной части Евразии заметно свечение неба и облаков. Далеко не всегда падение метеоритов выглядит так катастрофично. Большинство из найденных более скромны по размеру.

Метеориты по своему составу делятся на железные, каменные и смешанного типа (железокаменные). Железные метеориты в своем составе всегда имеют металл никель, анализ содержания которого в найденном камне позволяет признать его небесное происхождение.

Поверхность метеорита хранит следы его прохождения через земную атмосферу. Обломки космических тел проникают в верхние слои атмосферы с чудовищной скоростью — более 11 км/с! Возникающее при этом трение очень велико — летящее тело разогревается и плавится. Встречный поток воздуха мгновенно срывает размягчившийся слой, и за движущимся метеоритом тянется дымовой след — шлейф мелких капелек расплава. Сопротивление воздуха тормозит разогнавшееся тело, снижая его скорость до скорости свободного падения. При этом последний из расплавленных слоев застывает на поверхности небесного камня в виде тонкой (менее 1 мм) пленки, которую называют корой плавления. Она не отличается по своему составу от самого метеорита, но выделяется своей структурой и видом. Кора плавления почти всех метеоритов черного цвета.

В Российской Академии наук существует специальный комитет, который занимается поиском и изучением метеоритов. За долгое время им собрана одна из лучших в мире коллекций небесных камней — ее начало было положено еще в XVIII в. Метеориты собирают во многих городах России, с ними можно познакомиться в краеведческих и геологических музеях.

Десятки и сотни миллионов лет метеоритные обстрелы не только разогревали недра Земли, но и меняли ее облик. Даже процессы в первичной атмосфере, которые сделали ее наконец пригодной для жизни, могли быть вызваны такими небесными камнями. Когда метеорит на огромной скорости входит в плотные воздушные слои, он раскаляется и начинает гореть, при этом выделяются водяной пар и углекислый газ — обычные для многих реакций горения.

Типичный метеорит, попадая в атмосферу Земли, высвобождает около 12% своей массы в виде водяного пара и около 6% углекислого газа, всего 18% — почти пятую часть. Если вспомнить наш воображаемый гигантский поезд, нагруженный метеоритным веществом, которое выпало на планету вскоре после ее рождения, получится, что масса выделившихся газов поместилась бы в 90 000 000 000 000 000 наполненных вагонов. Такое колоссальное количество новых газов, занесенных метеоритами, изменило первичную атмосферу — она обогатилась веществами, которые впоследствии стали строительными материалами для жизни на Земле.

Одно из лучших мест для сбора и изучения метеоритов — ледяные пустыни Антарктиды. Своих камней там очень мало, поэтому чернеющий на снегу обломок, скорее всего, в буквальном смысле упал с неба. Изучение метеоритов настолько важно для развития наших знаний о космосе, что создаются даже специальные машины-роботы, которые будут способны обследовать антарктические просторы в поисках упавших небесных камней.

Сильно увеличив содержание в атмосфере водяных паров и углекислого газа, метеориты повысили общую влажность земной атмосферы и ее температуру. Второе обстоятельство вызвано присутствием углекислого газа и создаваемого им парникового эффекта — о нем мы еще будем говорить не раз. Часть ученых считает также, что метеоритный обстрел из космоса помог образованию в древнем океане крупных органических молекул. Для подтверждения этой гипотезы группа японских ученых провела интересный эксперимент: с помощью специально сконструированной пушки они воспроизводили древнюю метеоритную бомбардировку, обстреливая океан «метеоритами» типичного для космических тел состава (то есть содержащих железо, никель и углерод). Результаты показали, что в воде после такой бомбежки действительно появился ряд органических молекул, в том числе аминокислоты, жирные кислоты и амины.

Атмосфера и гидросфера Земли — условия существования будущей жизни (4,3–3,8 млрд лет назад)

В начале земной эволюции базальтовый слой земной коры образовывался в недрах планеты и расплавленная магма поднималась вверх по разломам коры. Она содержала газы. При высоких температурах и давлении химические реакции протекали бурно. Их продуктами становились такие привычные нам земные вещества, как азот, водород, монооксид углерода (угарный газ), углекислый газ и вода. Можно сказать, что первичная атмосфера вышла из земных недр.

Масса Земли к тому времени была уже достаточно большой, чтобы удерживать атмосферные газы за счет сил притяжения.

Однако первичная атмосфера не была похожа на современную.

Древние вулканы выбрасывали облака газов. Более легкие из них (водород и гелий) поднимались вверх, достигая открытого космоса, а тяжелые удерживались земным притяжением у поверхности планеты. Из этих газов 4,3–3,8 млрд лет назад и сложилась первичная атмосфера Земли. Конечно, то, что выдыхали вулканы, сильно отличалось от сегодняшней азотно-кислородной атмосферы. Юная планета была окружена облаками азота, аммиака, углекислого газа, метана, водорода, инертных (благородных) газов, а также парами воды, соляной, борной и плавиковой кислот. Только кислорода в первичной атмосфере почти не было — его содержание в «воздухе» древней планеты составляло менее 0,001% от нынешней концентрации.

В те времена практически весь кислород был связан в различных химических соединениях и не существовал в свободном состоянии. Ядовитая, непригодная для дыхания атмосфера также не обладала и озоновым слоем, который защищает сегодня все живое от космической радиации. Однако постепенно она обогащалась продуктами сгорания метеоритов.

Современная атмосфера Земли совсем не похожа на древнюю: ее главные составляющие — азот (3/4 объема), кислород (1/5) и благородный газ аргон (около 1/100). В ней существенно меньше углекислого газа и водяных паров, а другие летучие элементы представлены в крайне малых, как говорят химики, следовых количествах.

Медленное охлаждение Земли и формирование первичной атмосферы помогли появиться и водной оболочке планеты — гидросфере. Как мы знаем, в древней атмосфере было очень много водяного пара, который вырывался из недр вместе с расплавленной лавой. Конденсируясь, он выпадал в виде дождей. На земной поверхности собирались потоки воды, они сливались вместе и заполняли углубления. Так возникали древнейшие озера. Поверхность Земли была еще слишком горячей, жидкость закипала, и столбы пара снова поднимались в атмосферу. Такая циркуляция воды помогала остудить поверхность планеты. Со временем озера становились все крупнее, превращаясь в океаны. Новые потоки воды несли в них частицы горных пород, продукты выветривания и растворенные вещества с земной поверхности. Последние представляли собой смесь солей. Таким образом морская вода обретала свой вкус — именно такой, какой мы знаем сегодня.

Мы не должны удивляться тому, что вода на Земле появилась в виде пара вместе с потоками расплавленной магмы, вырывающейся из щелей коры: и в настоящее время количество воды, которая в связанном виде хранится в земной мантии, столь велико, что значительно превышает объем всех океанов и морей планеты.

Описанная схема формирования первичной атмосферы и гидросферы выглядит последовательной и логичной, но ведь никто из ученых не мог непосредственно наблюдать за теми процессами, которые протекали около 4 млрд лет назад. Мы имеем дело с гипотезами, основанными на косвенных данных. В них пока еще немало противоречий и загадок. Наука знает очень немного про первый период земной эволюции.

Земля — единственная среди планет Солнечной системы, где существует развитая гидросфера. Воды на нашей планете так много, что она занимает примерно 2/3 ее поверхности, образуя Мировой океан. Верхние слои коры, земную поверхность, нижние слои атмосферы и гидросферу иногда объединяют вместе и называют географической (ландшафтной) оболочкой.

Источник: SiteKid.ru

Земля сегодня

Хотя земная поверхность кажется твердой и незыблемой, изменения еще происходят. Они вызываются разного рода процессами, одни из которых разрушают земную поверхность, а другие ее воссоздают. Большинство изменений протекает крайне медленно и обнаруживается лишь специальными приборами. Для образования новой горной цепи требуются миллионы лет, по мощное извержение вулкана или чудовищной силы землетрясение могут преобразить поверхность Земли за считанные дни, часы и даже минуты. В 1988 г. землетрясение в Армении, длившееся около 20 секунд, разрушило здания и убило более 25 000 человек.

Источник: www.polnaja-jenciklopedija.ru

Гипотеза Ж. Бюффона

Одним из первых ученых, предложившим свою теорию образования нашей планеты, стал Жорж Бюффон. В 1749 г. он опубликовал труд «Естественная история», в котором и описал свою идею. Согласно ей, в древности в Солнце врезалась гигантская комета, в результате чего от светила отделилась несколько фрагментов, которые со временем образовали планеты солнечной системы.

Бюффон полагал, что изначально Солнце не вращалось вокруг своей оси, но удар кометы, пришедшийся по касательной, раскрутил его, а также придал вращение и тому веществу, из которого возникли планеты. Ученый полагал, что наша звезда является твердым небесным объектом, но это не так. Также Бюффон переоценивал размеры комет. Они слишком малы, чтобы суметь значительно повлиять на звезды.

Теория Канта

Ещё одна попытка объяснить возникновение Земли была предпринята Иммануилом Кантом в 1755 г. Он предположил, что ранее Вселенная была наполнена множеством пылевых частиц, отличавшихся своими размерами и массой. Из-за действия гравитационных сил они стали притягиваться друг к другу, образуя Солнце, а также пылевое облако вокруг него. Постоянные столкновения между частицами привели к вращению звезды и облака, из которого в дальнейшем образовались планеты. При этом планеты изначально были холодными, а не остывали в процессе своего появления.

Гипотеза Лапласа

Пьер Симон Лаплас пересмотрел теории Канта. Он полагал, что существовала так называемая первичная туманность, которая была сильно разогрета, но при этом вращалась. На каждую частицы туманности действовало две противоположные силы – притягивающая к центру сила тяжести и центробежная сила, связанная с вращением туманности. В результате часть вещества туманности образовала Солнце, а другие части – планеты, включая Землю.

Также Лаплас предположил, что на вращение планет большое влияние оказывают силы приливов и отливов. Великий математик обосновал сою гипотезу рядом расчетов, однако всё же и она оказалась ошибочной, хотя и оставалась основной вплоть до начала XX века.

Теория Джинса

В 1919 году физик Джеймс Джинс высказал мнение, что Солнечная система сформировалась из-за прохождения рядом с нашим светилом другой массивной звезды. Ее сила тяжести оторвала от нашего светила часть вещества, которое со временем превратилось в планеты. Однако более точные расчеты показали ошибочность этой теории. Оторванное вещество должно было либо снова упасть на Солнце, либо навсегда покинуть ее орбиту и улететь вслед за пролетавшей мимо звездой.

Гипотеза Шмидта

В 1944 г. советский ученый Отто Шмидт предположил, что Земля и другие планеты Солнечной системы возникли после того, как рядом с нашей звездой пролетело метеоритное облако. Солнце захватило его своей силой притяжения, после чего одна часть материала облака упала на поверхность светила, а другая часть образовала планеты. Недостаток этой теории заключается в том, что вероятность образования планет вокруг звезд оказывается слишком низкой. В последнее же время было обнаружено огромное количество экзопланет, то есть планет за пределами Солнечной системы. Поэтому процесс формирования планет должен объясняться более вероятным событием.

Современные представления о возникновении Солнечной системы

Предполагается, что раньше на месте нашей планетной системы существовала огромная звезда Коатликуэ, имевшая массу в 30 раз больше современной солнечной массы. Коатликуэ взорвалась и образовала огромное молекулярное облако. Примерно 4,6 млрд лет назад из него стало формироваться Солнце. Начало этого процесса вызвало явление гравитационного коллапса – быстрого сжатия вещества вследствие действия его собственной силы тяжести.

Что же вызвало подобный гравитационный коллапс? Дело в том, что произошло уплотнение вещества в одной из частей облака. Причиной этого уплотнения мог стать пролет крупного небесного тела, ударная волна от взрыва звезды или просто случайные колебания частиц облака. В любом случае возникшее уплотнение стало притягивать к себе всё больше и больше других частиц. Возник эффект, который в науке называют «положительной обратной связью»: рост массы вещества в районе уплотнения увеличивал силу его тяжести, что в свою очередь увеличивало приток нового вещества и приводило к росту массы материи в центре.

Из-за сжатия облако, имевшее небольшое начальное вращение, увеличивало свою угловую скорость. Таким образом работал закон сохранения углового момента. Одновременно с этим из-за увеличения плотности материи в центре облака температура там начинала возрастать. В какой-то момент она достигла значений в миллионы градусов, что привело к запуску термоядерной реакции. Этот момент можно считать временем рождения Солнца.

В оставшейся части облака уже возникли другие уплотнения, которые в будущем образовали протопланеты. На момент рождения Солнца их насчитывалось порядка 50-100 этих образований. Они продолжали сталкиваться друг с другом и соединяться, но иногда столкновения приводили к образованию спутников. Считается, что Луна образовалась в результате столкновения протопланеты Тея и Земли примерно 4,533 млрд лет назад. Удар прошел по касательной, а потому наша планета стала вращаться вокруг своей оси.

В начале XXI века среди ученых возобладало мнение, что планеты не сразу заняли положение на своих современных орбитах. 4,5 млрд лет назад они находились значительно ближе к Солнцу, чем сейчас. Теоретически в районе пояса астероидов могла образоваться ещё одна планета, однако этого не произошло из-за формирования Юпитера. Этот гигант обладает огромной массой, поэтому он стал выкидывать из тела из пояса астероидов. Некоторые из астероидов попали во внутреннюю Солнечную систему и бомбардировали уже сформировавшиеся там планеты.

За счет этих бомбардировок на Земле появилась вода. Дело в том, что ее молекулы слишком легкие, и поэтому они не могли появиться на нашей планете на начальной стадии ее формирования. Однако при падении на нее астероидов из отдаленных и более холодных районов Солнечной системы.

В начальный период своего возникновения Земля была сильно разогрета. Однако после прекращения эпохи бомбардировок начался процесс ее остывания. Изначально поверхность планеты была жидкой, и более легкие элементы всплывали в верхние слои, а более твердые опускались глубже. Со временем из-за остывания Земли образовалась твердая земная кора, однако под ней до сих пор находится жидкая мантия. Опустившиеся вглубь металлы образовали металлическое ядро, которое сегодня создает магнитное поле планеты. Этот процесс занял 10 миллионов лет. Атмосфера Земли образовалась в результате высокой вулканической активности. Газы вырывались из недр земли наружу, однако из-за силы тяжести планеты не могли покинуть ее.

Источник: NatWorld.info

Здравствуйте ребята! Сегодня на уроке мы поговорим о том, как возникла Земля.

Земля не всегда была такой, какой мы привыкли её видеть. Прошли миллиарды лет, прежде чем на раскалённом шаре, заполненном магмой, образовались вода и суша.

Но как же появилась наше планета? Человек издавна стремился познать мир, который его окружает, и прежде всего Землю ― наш дом. Как возникла Земля? Этот вопрос волновал человечество не одно тысячелетие.

До нас дошли многочисленные сказания и мифы различных народов о происхождении нашей планеты. Их объединяет утверждение, что Земля создана разумной деятельностью мифических героев или богов.

Первые гипотезы, то есть научные предположения, о возникновении Земли стали появляться только в XVIII веке, когда наука накопила достаточное количество сведений о нашей планете и о Солнечной системе.

Познакомимся с некоторыми из этих гипотез.

Французский учёный Жорж Луи Леклерк Бюффон предположил, что земной шар возник в результате катастрофы. В очень отдалённое время какое-то небесное тело (Бюффон считал, что это была комета) столкнулось с Солнцем. При столкновении возникло множество «брызг». Наиболее крупные из них, постепенно остывая, дали начало планетам, в том числе и нашей Земле.

Жорж Бюффон — великий французский естествоиспытатель. В своём основном сочинении «Естественная история» описал множество животных и высказал мысли о развитии земного шара и его поверхности, о единстве всего живого. В работе «Теория Земли» выдвинул гипотезу о происхождении земного шара из солнечного осколка. В 1776 г. был избран почётным иностранным членом Петербургской академии наук.

По-другому объяснял возможность образования небесных тел немецкий учёный Иммануил Кант. Он предположил, что Солнечная система произошла из гигантского холодного пылевого облака. Частицы этого облака находились в постоянном беспорядочном движении, взаимно притягивали друг друга, сталкивались, слипались, образуя сгущения, которые стали расти и со временем дали начало Солнцу и планетам.

Как по современным представлениям возникла земля

Иммануил Кант — великий немецкий философ, профессор университета в Кёнигсберге (современный Калининград, Россия). В 1747—1755 гг. разработал гипотезу о происхождении Солнечной системы из первоначальной туманности, которую изложил в книге «Всеобщая естественная история и теория неба». В 1794 г. был избран почётным иностранным членом Петербургской академии наук.

Пьер Симон Лаплас, французский астроном и математик, предложил свою гипотезу, объясняющую образование и развитие Солнечной системы. По его мнению, Солнце и планеты возникли из вращающегося раскалённого газового облака. Постепенно остывая, оно сжималось, образуя многочисленные кольца, которые, уплотняясь, создали планеты, а центральный сгусток превратился в Солнце.

Как по современным представлениям возникла земля

Пьер Лаплас — французский учёный. Самостоятельно изучал математику, механику и астрономию, в которой достиг наибольших успехов. Он подробно исследовал движение небесных тел (Луны, Юпитера, Сатурна) и дал ему научное объяснение. Его гипотеза о происхождении планет просуществовала в науке почти столетие. Был членом французского Географического общества.

В начале прошлого столетия английский учёный Джеймс Хопвуд Джинс выдвинул гипотезу, которая так объясняла образование планетной системы: когда-то вблизи Солнца пролетала другая звезда, которая своим тяготением вырвала из него часть вещества. Сгустившись, оно дало начало планетам.

Советский учёный Отто Юльевич Шмидт в 1944 г. предложил свою гипотезу образования планет. Он полагал, что миллиарды лет назад Солнце было окружено гигантским облаком, которое состояло из частичек холодной пыли и замёрзшего газа. Все они обращались вокруг Солнца. Находясь в постоянном движении, сталкиваясь, взаимно притягивая друг друга, они как бы слипались, образуя сгустки. Постепенно газово-пылевое облако сплющивалось, а сгустки стали двигаться по круговым орбитам. Со временем из этих сгустков и образовались планеты нашей Солнечной системы.

Как по современным представлениям возникла земля

Отто Юльевич Шмидт родился в городе Могилёве. Окончил Киевский университет. Долгие годы работал в Московском университете. Шмидт был крупным математиком, географом, астрономом, участвовал в организации дрейфующей научной станции «Северный полюс-1». Его именем названы остров в Северном Ледовитом океане, равнина в Антарктиде, мыс на Чукотке.

Нетрудно заметить, что гипотезы Канта, Лапласа, Шмидта во многом близки. Мысли этих учёных легли в основу современного представления о происхождении Земли и всей Солнечной системы.

Сегодня учёные предполагают, что Солнце и планеты возникли одновременно из межзвёздного вещества — частиц пыли и газа.

Это холодное вещество постепенно уплотнялось, сжималось, а затем распалось на несколько неравных сгустков. Один из сгустков, самый большой, дал начало Солнцу. Его вещество, продолжая сжиматься, разогревалось. Вокруг него образовалось вращающееся газово-пылевое облако, которое имело форму диска. Из плотных сгустков этого облака возникли планеты, в том числе и наша Земля.

Как по современным представлениям возникла земля

С 1948 года американский геохимик Клер Паттерсон в сотрудничестве с Джорджом Тилтоном полагал, что метеориты являются остаточным материалом со времён образования Солнечной системы. И таким образом, измеряя возраст одного из метеоритов можно измерить и возраст Земли.

В 1953 году, Паттерсон получил оценку возраста Земли в 4,5 миллиард лет, затем оценка была уточнена до 4,55 миллиарда лет (четырёх целых пятидесяти пяти сотых миллиарда лет) (плюс-минус 70 миллионов лет). Эта оценка до сих пор существенно не изменилась, в настоящее время возраст Земли оценивается как 4,54 (четыре целых пятьдесят четыре сотых) миллиарда лет.

Клэр Паттерсон обнаружил, что метеориты и горные породы Земли имеют одинаковое соотношение изотопов свинца. Значит они были образованы из общего начального материала. И примерно в одно и тоже время. Это открытие позволило связать появление Земли с формированием Солнечной системы.

4,5 млрд лет назад все планеты и Солнце были представлены из облака из газа и пыли. Под действием гравитации облако стало уплотняться и вращаться. В его центре сталкивались и разогревались атомы водорода. Так возникло Солнце. Молодая звезда быстро вращалась и разгоняла остатки газового облака вокруг себя. Все лёгкие летучие компоненты (молекулярный водород, гелий, аммиак и метан), оказались во внешних холодных областях.

Позже из них сформировались планеты ― газовые гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Рядом с Солнцем остались более крупные и богатые минералом частицы звёздной пыли, из них появились твердотельные планеты: Меркурий, Венера, наша Земля и Марс. Все они состоят преимущественно из кремния, кислорода, магния и железа.

Молодая Земля была раскалена из-за столкновения с другими объектами. Постепенно её поверхность начала остывать. Расплавленные железо и никель опускались к центру планеты и сформировали ядро.

В тот момент Земля столкнулась с гипотетической планетой размером с Марс, которую учёные назвали Тейя. Удар уничтожил Тейю, а большую часть обломков поглотила Земля и стала ещё массивнее. Обломки столкновения и часть расплавленной породы с поверхности Земли быстро выбросило на орбиту.

За несколько лет из обломков собралась Луна. Позже она и Земля начали одновременно остывать. После своего формирования Луна была в 20 раз ближе к Земле, чем сейчас. И расстояние продолжает увеличиваться примерно на 4 см в год. 

Теория гигантского столкновения объясняет многие загадки. Земная ось Земли наклонена на 23 градуса, потому что наша планета завалилась на один бок от удара с Тейей.

Как видите, представления учёных о возникновении Земли, других планет и всей Солнечной системы менялись, развивались и все они всё же остаются теориями. Да и сейчас остаётся много неясного, спорного. Учёным предстоит разрешить немало вопросов, прежде чем мы достоверно узнаем, как возникла Земля.

Источник: videouroki.net


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.