Raport na temat różnych hipotez dotyczących pochodzenia ziemi. Hipotezy dotyczące powstania Ziemi

Obecnie istnieje kilka hipotez, z których każda na swój sposób opisuje okresy powstawania Wszechświata i położenie Ziemi w układ słoneczny.

· Hipoteza Kanta-Laplace'a

Pierre Laplace i Immanuel Kant wierzyli, że przodkiem Układu Słonecznego była gorąca mgławica gazowo-pyłowa, powoli obracająca się wokół gęstego jądra w centrum. Pod wpływem sił wzajemnego przyciągania mgławica zaczęła spłaszczać się na biegunach i zamieniać się w ogromny dysk. Jego gęstość nie była jednolita, dlatego w dysku następowało rozdzielenie na osobne pierścienie gazowe. Następnie każdy pierścień zaczął gęstnieć i zamieniać się w pojedynczą grudkę gazu obracającą się wokół własnej osi. Następnie grudki ostygły i zamieniły się w planety, a otaczające je pierścienie w satelity. Główna część mgławicy pozostała w centrum, nadal nie ostygła i stała się Słońcem.

· Hipoteza O.Yu.Schmidta

Według hipotezy O.Yu Schmidta, Słońce podróżując po Galaktyce przeszło przez chmurę gazu i pyłu i zabrało ze sobą jej część. Następnie stałe cząstki chmury połączyły się i zamieniły w planety, które początkowo były zimne. Ogrzanie tych planet nastąpiło później w wyniku kompresji, a także wejścia energia słoneczna. Ogrzaniu Ziemi towarzyszyły masowe wylewy lawy na powierzchnię w wyniku aktywności wulkanicznej. Dzięki temu wylewowi powstały pierwsze pokrywy Ziemi. Z lawy uwolniły się gazy. Tworzyły pierwotną atmosferę beztlenową. Ponad połowę objętości atmosfery pierwotnej stanowiła para wodna, a jej temperatura przekraczała 100°C. Wraz z dalszym stopniowym ochłodzeniem atmosfery nastąpiła kondensacja pary wodnej, co doprowadziło do opadów deszczu i powstania pierwotnego oceanu. Później rozpoczęło się formowanie lądu, czyli pogrubionych, stosunkowo lekkich części płyt litosferycznych wznoszących się ponad poziom oceanu.

· Hipoteza J. Buffona

Francuski przyrodnik Georges Buffon zasugerował, że w pobliżu Słońca błysnęła kiedyś inna gwiazda. Jego grawitacja spowodowała ogromną falę pływową na Słońcu, rozciągającą się w przestrzeni kosmicznej na setki milionów kilometrów. Po oderwaniu się fala ta zaczęła wirować wokół Słońca i rozpadać się na grudki, z których każda utworzyła własną planetę.

· Hipoteza F. Hoyle’a (XX w.)

Angielski astrofizyk Fred Hoyle zaproponował własną hipotezę. Według niego na Słońcu doszło do eksplozji bliźniaczej gwiazdy. Bardzo fragmenty poleciały w przestrzeń kosmiczną, mniejszy pozostał na orbicie Słońca i utworzył planety.

Wszystkie hipotezy różnie interpretują pochodzenie Układu Słonecznego i powiązania rodzinne Ziemi ze Słońcem, łączy je jednak fakt, że wszystkie planety powstały z jednego obłoku gazowo-pyłowego, a następnie los każdej z nich został zdecydował na swój sposób.

Według współczesnych wyobrażeń Ziemia powstała z chmury gazu i pyłu około 4 i pół miliarda lat temu. Słońce było bardzo gorące, więc wszystkie lotne substancje (gazy) wyparowały z obszaru, w którym powstała Ziemia. Siły grawitacyjne przyczyniły się do tego, że materia chmury gazu i pyłu zgromadziła się na Ziemi, która była w fazie powstawania. Na początku temperatura na Ziemi była bardzo wysoka, więc cała materia znajdowała się w stanie ciekłym. W wyniku zróżnicowania grawitacyjnego gęste pierwiastki opadły bliżej środka planety, podczas gdy lżejsze pozostały na powierzchni. Po pewnym czasie temperatura na Ziemi spadła, rozpoczął się proces krzepnięcia, a woda pozostawała w stanie ciekłym.

Angielski naukowiec James Hopwood Jeans oparł swoją hipotezę na założeniu, że planety powstały ze strumienia gorącej materii wyrwanej ze Słońca w wyniku przyciągania innej pobliskiej gwiazdy. Dżet ten pozostał w sferze grawitacji Słońca i zaczął się wokół niego obracać. Dzięki przyciąganiu Słońca i ruchowi nadanemu mu przez wędrującą gwiazdę utworzyło ono rodzaj mgławicy w kształcie wydłużonego cygara, które z czasem rozpadło się na kilka kępek, z których wyrosły planety.

Ziemia zajmuje szczególne miejsce w Układzie Słonecznym – jedyną planetę, na której przez miliardy lat rozwinęły się różne formy życia.

Ludzie przez cały czas chcieli wiedzieć, skąd i jak pochodzi świat, w którym żyjemy. Kiedy w kulturze dominowały idee mitologiczne, pochodzenie świata wyjaśniono, jak powiedzmy w Wedach, rozpadem pierwszego człowieka Purusy. Fakt, że był to ogólny schemat mitologiczny, potwierdzają rosyjskie apokryfy, na przykład „Księga gołębi”. Zwycięstwo chrześcijaństwa potwierdziło religijne przekonania o stworzeniu świata z niczego przez Boga.

Wraz z pojawieniem się nauki w jej nowoczesne rozumienie Mitologiczne i religijne wypierane są przez naukowe wyobrażenia o pochodzeniu świata. Nauka różni się od mitologii tym, że stara się nie wyjaśniać świat jako całość, ale formułować prawa naturalnego rozwoju, które można zweryfikować empirycznie. Rozum i poleganie na rzeczywistości zmysłowej są w nauce ważniejsze niż wiara. Nauka jest w pewnym stopniu syntezą filozofii i religii, czyli teoretycznym badaniem rzeczywistości.

2. Pochodzenie Ziemi.

Żyjemy we Wszechświecie, a nasza planeta Ziemia jest jego najmniejszym ogniwem. Dlatego historia powstania Ziemi jest ściśle związana z historią powstania Wszechświata. Swoją drogą, jak do tego doszło? Jakie siły wpłynęły na proces powstawania Wszechświata, a co za tym idzie, naszej planety? Obecnie istnieje wiele różnych teorii i hipotez dotyczących tego problemu. Największe umysły ludzkości przedstawiają swoje poglądy w tej sprawie.

Znaczenie terminu Wszechświat w naukach przyrodniczych jest węższe i nabrało znaczenia specyficznie naukowego. Wszechświat jest miejscem zamieszkania człowieka, dostępnym dla obserwacji empirycznej i weryfikowalnym przez współczesność metody naukowe. Wszechświat jako całość bada nauka zwana kosmologią, czyli nauka o przestrzeni. To słowo nie jest przypadkowe. Chociaż teraz wszystko poza ziemską atmosferą nazywa się przestrzenią, nie było tak Starożytna Grecja, gdzie przestrzeń przyjmowano jako „porządek”, „harmonię”, w przeciwieństwie do „chaosu” – „nieporządku”. Zatem kosmologia w swej istocie, jak przystało na naukę, odsłania porządek naszego świata i ma na celu odnalezienie praw jego funkcjonowania. Odkrycie tych praw jest celem badania Wszechświata jako jednej uporządkowanej całości.

Obecnie powstanie Wszechświata opiera się na dwóch modelach:

a) Model rozszerzającego się Wszechświata. Najbardziej powszechnie akceptowanym modelem w kosmologii jest model jednorodnego, izotropowego, niestacjonarnego, rozszerzającego się na gorąco Wszechświata, zbudowany w oparciu o ogólną teorię względności i relatywistyczną teorię grawitacji, stworzony przez Alberta Einsteina w 1916 roku. Model ten opiera się na dwóch założeniach:

1) właściwości Wszechświata są takie same we wszystkich jego punktach (jednorodność) i kierunkach (izotropia);

2) najlepszy słynny opis pole grawitacyjne to równania Einsteina. Z tego wynika tzw. krzywizna przestrzeni i związek pomiędzy krzywizną a gęstością masy (energii). Kosmologia oparta na tych postulatach jest relatywistyczna.

Ważną cechą tego modelu jest jego niestacjonarność. Przesądzają o tym dwa postulaty teorii względności:

1) zasada względności, która stwierdza, że we wszystkich układach inercjalnych zachowane są wszystkie prawa niezależnie od prędkości, z jaką te układy poruszają się względem siebie ruchem jednostajnym i prostoliniowym;

2) potwierdzona eksperymentalnie stałość prędkości światła.

Przesunięcie ku czerwieni to zmniejszenie częstotliwości promieniowanie elektromagnetyczne: W widzialnej części widma linie są przesunięte w stronę czerwonego końca. Odkryty wcześniej efekt Dopplera stwierdzał, że gdy jakiekolwiek źródło oscylacji oddala się od nas, odbierana przez nas częstotliwość oscylacji maleje, a długość fali odpowiednio wzrasta. W przypadku emisji następuje „zaczerwienienie”, to znaczy linie widma przesuwają się w stronę dłuższych fal czerwonych.

Zatem dla wszystkich odległych źródeł światła zarejestrowano przesunięcie ku czerwieni, a im dalej znajdowało się źródło, tym stopień był większy. Przesunięcie ku czerwieni okazało się proporcjonalne do odległości od źródła, co potwierdziło hipotezę o ich usunięciu, czyli ekspansji Megagalaktyki – widzialnej części Wszechświata.

Przesunięcie ku czerwieni wiarygodnie potwierdza teoretyczny wniosek o niestacjonarności obszaru naszego Wszechświata wymiary liniowe rzędu kilku miliardów parseków w ciągu co najmniej kilku miliardów lat. Jednocześnie nie można zmierzyć krzywizny przestrzeni, pozostając hipotezą teoretyczną.

b) Model Wielkiego Wybuchu. Według danych Wszechświat, który obserwujemy współczesna nauka, powstał w wyniku Wielkiego Wybuchu około 15-20 miliardów lat temu. Idea Wielkiego Wybuchu jest integralną częścią modelu rozszerzającego się Wszechświata.

Cała materia Wszechświata w stanie początkowym znajdowała się w jednym punkcie: nieskończona gęstość masy, nieskończona krzywizna przestrzeni i zwalniająca z czasem wybuchowa ekspansja w wysokiej temperaturze, w której mogła istnieć tylko mieszanina cząstki elementarne. Potem nastąpiła eksplozja. „Na początku nastąpiła eksplozja. Nie taki rodzaj eksplozji, jaki znamy na Ziemi, który zaczyna się od pewnego środka, a następnie rozprzestrzenia, zajmując coraz więcej przestrzeni, ale eksplozja, która zachodziła wszędzie jednocześnie, wypełniając całą przestrzeń od samego początku każdą cząstką materii uciekają od wszelkich innych cząstek” – napisał w swojej pracy S. Weinberg.

Co się stało po Wielkim Wybuchu? Utworzył się skrzep plazmy – stan, w którym znajdują się cząstki elementarne – coś pomiędzy ciałem stałym a stan ciekły, która pod wpływem fali uderzeniowej zaczęła się coraz bardziej rozszerzać. 0,01 sekundy po rozpoczęciu Wielkiego Wybuchu we Wszechświecie pojawiła się mieszanina lekkich jąder. W ten sposób pojawiła się nie tylko materia i wiele pierwiastków chemicznych, ale także przestrzeń i czas.

Modele te pomagają w stawianiu hipotez na temat pochodzenia Ziemi:

1. Zasugerował to francuski naukowiec Georges Buffon (1707-1788). glob powstał w wyniku katastrofy. Bardzo odległy czas jakieś ciało niebieskie (Buffon uważał, że to kometa) zderzyło się ze Słońcem. Zderzenie spowodowało wiele „rozprysków”. Największy z nich, stopniowo ochładzający się, dał początek planetom.

2. Niemiecki naukowiec Immanuel Kant (1724-1804) inaczej wyjaśnił możliwość powstawania ciał niebieskich. Zasugerował, że Układ Słoneczny powstał z gigantycznej chmury zimnego pyłu. Cząsteczki tej chmury znajdowały się w ciągłym przypadkowym ruchu, przyciągały się wzajemnie, zderzały, sklejały, tworząc kondensacje, które zaczęły rosnąć i ostatecznie dały początek Słońcu i planetom.

3. Pierre Laplace (1749-1827), francuski astronom i matematyk, zaproponował swoją hipotezę wyjaśniającą powstanie i rozwój Układu Słonecznego. Jego zdaniem Słońce i planety powstały z obracającej się chmury gorącego gazu. Stopniowo, w miarę ochładzania, kurczył się, tworząc liczne pierścienie, które w miarę zagęszczania utworzyły planety, a centralny skrzep zamienił się w Słońce.

Na początku tego stulecia angielski naukowiec James Genet (1877–1946) wysunął hipotezę wyjaśniającą powstanie układu planetarnego: pewnego razu inna gwiazda przeleciała w pobliżu Słońca, które swoją grawitacją wyrwało część z tej sprawy. Po skondensowaniu dał początek planetom.

4. Nasz rodak, słynny naukowiec Otto Yulievich Schmidt (1891–1956) w 1944 r. zaproponował swoją hipotezę dotyczącą powstawania planet. Uważał, że miliardy lat temu Słońce było otoczone gigantyczną chmurą składającą się z cząstek zimnego pyłu i zamarzniętego gazu. Wszystkie krążyły wokół Słońca. Będąc w ciągłym ruchu, zderzając się, wzajemnie przyciągając, zdawały się sklejać, tworząc zlepki. Stopniowo chmura gazu i pyłu spłaszczyła się, a grudki zaczęły poruszać się po kołowych orbitach. Z biegiem czasu z tych grudek powstały planety naszego Układu Słonecznego.

Łatwo zauważyć, że hipotezy Kanta, Laplace’a i Schmidta są pod wieloma względami zbliżone. Wiele myśli tych naukowców stanowiło podstawę współczesnego zrozumienia pochodzenia Ziemi i całego Układu Słonecznego.

Dziś naukowcy to sugerują

3. Rozwój Ziemi.

Starożytna Ziemia w bardzo niewielkim stopniu przypominała planetę, na której obecnie żyjemy. Jego atmosfera składała się z pary wodnej, dwutlenek węgla a według jednych z azotu, według innych z metanu i amoniaku. W powietrzu martwej planety, w atmosferze, nie było tlenu starożytna ziemia Zagrzmiały burze, przeniknęło twarde promieniowanie ultrafioletowe Słońca, a na planecie wybuchły wulkany. Badania pokazują, że bieguny na Ziemi uległy zmianie, a Antarktyda była kiedyś wiecznie zielona. Wieczna zmarzlina powstała 100 tysięcy lat temu po wielkim zlodowaceniu.

W XIX wieku w geologii ukształtowały się dwie koncepcje rozwoju Ziemi:

1) poprzez skoki („teoria katastrofy” Georges’a Cuviera);

2) poprzez małe, ale ciągłe zmiany w tym samym kierunku na przestrzeni milionów lat, które w sumie doprowadziły do ogromnych rezultatów („zasada uniformitaryzmu” Charlesa Lyella).

Postęp fizyki XX wieku przyczynił się do znacznego postępu w wiedzy o historii Ziemi. W 1908 roku irlandzki naukowiec D. Joly sporządził sensacyjny raport na temat geologicznego znaczenia radioaktywności: ilość ciepła emitowanego przez pierwiastki promieniotwórcze jest wystarczająca, aby wyjaśnić istnienie stopionej magmy i erupcje wulkanów, a także przemieszczanie się kontynentów i zabudowa górska. Z jego punktu widzenia element materii – atom – ma ściśle określony czas istnienia i nieuchronnie ulega rozpadowi. W następnym roku, 1909, rosyjski naukowiec V.I. Vernadsky założył geochemię - naukę o historii atomów Ziemi oraz jej ewolucji chemicznej i fizycznej.

W tej kwestii najczęściej spotykane są dwa punkty widzenia. Najwcześniejszy z nich uważał, że pierwotna Ziemia, utworzona bezpośrednio po akrecji z planetozymali składających się z niklu, żelaza i krzemianów, była jednorodna i dopiero wtedy uległa zróżnicowaniu na rdzeń żelazowo-niklowy i płaszcz krzemianowy. Hipoteza ta nazywana jest akrecją jednorodną. Późniejsza hipoteza o heterogenicznej akrecji głosi, że najpierw akumulowały się najbardziej ogniotrwałe planetozymale, składające się z żelaza i niklu, a dopiero potem rozpoczęła się akrecja substancja krzemianowa, która obecnie tworzy płaszcz Ziemi z poziomu 2900 km. Ten punkt widzenia jest obecnie chyba najbardziej popularny, choć i tutaj pojawia się pytanie o wyizolowanie rdzenia zewnętrznego, który ma właściwości cieczy. Czy powstał po utworzeniu stałego jądra wewnętrznego, czy też rdzeń zewnętrzny i wewnętrzny oddzieliły się w procesie różnicowania? Ale na to pytanie nie ma jasnej odpowiedzi, ale założenie dotyczy drugiej opcji.

Procesowi akrecji, czyli zderzeniom planetozymali o wielkości do 1000 km, towarzyszyło duże uwolnienie energii, z silnym nagrzaniem powstającej planety, jej odgazowaniem, tj. poprzez uwolnienie lotnych składników zawartych w spadających planetozymaliach. Większość substancji lotnych została bezpowrotnie utracona w przestrzeni międzyplanetarnej, o czym świadczy porównanie składu substancji lotnych w meteorytach i skałach ziemskich. Według współczesnych danych proces powstawania naszej planety trwał około 500 milionów lat i przebiegał w 3 fazach akrecji. W pierwszej i głównej fazie Ziemia uformowała się promieniście w 93-95% i faza ta zakończyła się na przełomie 4,4 - 4,5 miliarda lat, tj. trwało około 100 milionów lat.

Druga faza, oznaczająca koniec wzrostu, również trwała około 200 milionów lat. Wreszcie trzeciej fazie, trwającej aż 400 milionów lat (zakończyło się 3,8-3,9 miliarda lat), towarzyszyło potężne bombardowanie meteorytami, takie samo jak na Księżycu. Zagadnienie temperatury pierwotnej Ziemi ma dla geologów fundamentalne znaczenie. Już na początku XX wieku naukowcy mówili o pierwotnej „ognistej cieczy” Ziemi. Jednak pogląd ten był całkowicie sprzeczny ze współczesnym życiem geologicznym planety. Gdyby Ziemia była na początku stopiona, dawno temu zamieniłaby się w martwą planetę.

Dlatego należy preferować niezbyt zimną, ale nie stopioną wczesną Ziemię. Na ogrzewanie planety wpływało wiele czynników. To jest energia grawitacyjna; i zderzenia planetozymali; oraz upadek bardzo dużych meteorytów, pod wpływem których podwyższona temperatura rozprzestrzeniła się na głębokość 1-2 tys. km. Jeśli jednak temperatura przekroczyła temperaturę topnienia substancji, nastąpiło zróżnicowanie - cięższe pierwiastki, na przykład żelazo, nikiel, tonęły, a lżejsze wręcz przeciwnie, unosiły się w górę.

Ale główny wkład do wzrostu ciepła miał mieć rozkład pierwiastków promieniotwórczych - plutonu, toru, potasu, glinu, jodu. Innym źródłem ciepła są stałe pływy związane z bliskim położeniem satelity Ziemi, Księżyca. Wszystkie te czynniki, działając razem, mogą podnieść temperaturę do temperatury topnienia skał, na przykład w płaszczu może ona osiągnąć +1500 °C. Jednak ciśnienie panujące na dużych głębokościach zapobiegło stopieniu, szczególnie w jądrze wewnętrznym. Proces wewnętrznego różnicowania naszej planety przebiegał przez całą jej historię geologiczną i trwa do dziś. Jednak już 3,5-3,7 miliarda lat temu, kiedy Ziemia miała 4,6 miliarda lat, Ziemia posiadała stałe jądro wewnętrzne, płynne jądro zewnętrzne oraz stały płaszcz, czyli tzw. został już zróżnicowany w swojej nowoczesnej formie. Dowodem na to jest namagnesowanie takich starożytnych skał, a jak wiadomo, pole magnetyczne powstaje w wyniku oddziaływania płynnego rdzenia zewnętrznego i stałego rdzenia zewnętrznego. Proces stratyfikacji i różnicowania wnętrza nastąpił na wszystkich planetach, jednak na Ziemi trwa nadal, zapewniając istnienie płynnego jądra zewnętrznego i konwekcję w płaszczu.

W 1915 roku niemiecki geofizyk A. Wegener zasugerował na podstawie zarysów kontynentów, że w karbonie (okresie geologicznym) istniała jedna masa lądowa, którą nazwał Pangeą (z greckiego „cała ziemia”). Pangea podzieliła się na Laurazję i Gondwanę. 135 milionów lat temu Afryka oddzieliła się od Ameryki Południowej i 85 milionów lat temu Ameryka Północna– z Europy; 40 milionów lat temu kontynent indyjski zderzył się z Azją i Tybetem i pojawiły się Himalaje.

Decydującym argumentem za przyjęciem tej koncepcji przez A. Wegenera było empiryczne odkrycie pod koniec lat 50. XX wieku ekspansji dna oceanicznego, które posłużyło za punkt wyjścia do powstania tektoniki płyt litosferycznych. Obecnie uważa się, że kontynenty oddalają się od siebie pod wpływem głębokich prądów konwekcyjnych skierowanych do góry i na boki oraz ciągnąc płyty, po których unoszą się kontynenty. Teorię tę potwierdzają także dane biologiczne dotyczące rozmieszczenia zwierząt na naszej planecie. Teoria dryfu kontynentalnego, oparta na tektonice płyt, jest obecnie powszechnie akceptowana w geologii.

4. Globalna tektonika.

Wiele lat temu mój ojciec, geolog, zawiódł swojego mały synek na mapę świata i zapytał, co by się stało, gdyby linia brzegowa Ameryki została przesunięta bliżej wybrzeży Europy i Afryki? Chłopiec nie był zbyt leniwy i po wycięciu odpowiednich części z atlasu fizyczno-geograficznego ze zdziwieniem odkrył, że zachodnie wybrzeże Atlantyk zbiegł się ze wschodnim w granicach, że tak powiem, błędu eksperymentalnego.

Historia ta nie przeszła bez śladu dla chłopca, który stał się geologiem i wielbicielem Alfreda Wegenera, emerytowanego oficera armii niemieckiej, a także meteorologiem, polarnikiem i geologiem, który w 1915 roku stworzył koncepcję dryfu kontynentalnego.

Zaawansowana technologia również przyczyniła się do odrodzenia koncepcji dryfu: to modelowanie komputerowe w połowie lat 60. XX wieku wykazało dobrą zbieżność granic mas kontynentalnych nie tylko dla regionu okołoatlantyckiego, ale także dla wielu innych kontynentów - wschodniego Afryka i Hindustan, Australia i Antarktyda. W rezultacie pod koniec lat sześćdziesiątych XX wieku pojawiła się koncepcja tektoniki płyt, czyli nowej globalnej tektoniki.

Zaproponowany początkowo czysto spekulacyjnie w celu rozwiązania konkretnego problemu - rozmieszczenia trzęsień ziemi na różnych głębokościach na powierzchni Ziemi - połączył się z koncepcjami dryfu kontynentów i natychmiast zyskał powszechne uznanie. W roku 1980 – w setną rocznicę urodzin Alfreda Wegenera – powszechne stało się mówienie o powstaniu nowego paradygmatu w geologii. A nawet o rewolucji naukowej, porównywalnej z rewolucją w fizyce na początku XX wieku…

Zgodnie z tą koncepcją skorupa ziemska jest podzielona na kilka ogromnych płyt litosferycznych, które nieustannie się poruszają i powodują trzęsienia ziemi. Początkowo zidentyfikowano kilka płyt litosferycznych: euroazjatycką, afrykańską, północno- i południowoamerykańską, australijską, antarktyczną i pacyficzną. Wszystkie, z wyjątkiem Pacyfiku, który jest czysto oceaniczny, obejmują części ze skorupą kontynentalną i oceaniczną. A dryf kontynentalny w ramach tej koncepcji to nic innego jak ich pasywny ruch wraz z płytami litosfery.

Globalna tektonika opiera się na idei płyt litosferycznych, fragmentów powierzchnia ziemi, uważane za ciała absolutnie sztywne, poruszające się jakby wzdłuż poduszka powietrzna wzdłuż warstwy zdekompresowanego płaszcza - astenosfery, z prędkością od 1-2 do 10-12 cm rocznie. W przeważającej części obejmują one zarówno masy kontynentalne ze skorupą nazywaną umownie „granitem”, jak i obszary ze skorupą oceaniczną, nazywaną umownie „bazaltową”, utworzoną przez skały o niskiej zawartości krzemionki.

Dla naukowców nie jest jasne, gdzie poruszają się kontynenty, a niektórzy z nich nie zgadzają się, że skorupa ziemska się porusza, a jeśli się poruszają, to z powodu działania jakich sił i źródeł energii. Powszechne założenie, że konwekcja cieplna jest przyczyną ruchu skorupy ziemskiej, jest w istocie nieprzekonujące, gdyż okazało się, że takie założenia stoją w sprzeczności z podstawowymi postanowieniami wielu praw fizycznych, danymi eksperymentalnymi i licznymi obserwacjami, w tym danymi z badań kosmicznych nt. tektonika i struktura innych planet. Nie znaleziono jeszcze rzeczywistych schematów konwekcji cieplnej, które nie są sprzeczne z prawami fizyki, ani jednego logicznie uzasadnionego mechanizmu ruchu materii, równie akceptowalnego dla warunków panujących we wnętrzach gwiazd, planet i ich satelitów.

Na grzbietach śródoceanicznych tworzy się nowa, podgrzana skorupa oceaniczna, która po ochłodzeniu ponownie opada w głąb płaszcza i rozprasza energię cieplną wykorzystywaną do poruszania się płyt skorupy ziemskiej.

Gigantyczne procesy geologiczne, takie jak wypiętrzanie się pasm górskich, potężne trzęsienia ziemi, powstawanie rowów głębinowych, erupcje wulkanów – wszystkie one ostatecznie powstają w wyniku ruchu płyt skorupy ziemskiej, podczas którego płaszcz naszej planety stopniowo się ochładza .

Ląd Ziemi tworzą solidne skały, często pokryte warstwą gleby i roślinności. Ale skąd pochodzą te skały? Nowe skały powstają z materiału urodzonego głęboko w Ziemi. W dolnych warstwach skorupy ziemskiej temperatura jest znacznie wyższa niż na powierzchni, a tworzące je skały znajdują się pod ogromnym ciśnieniem. Pod wpływem ciepła i ciśnienia skały uginają się i miękną, a nawet całkowicie topią. Gdy tylko utworzy się w skorupie ziemskiej bolączka stopione skały – zwane magmą – wypływają na powierzchnię Ziemi. Magma wypływa z kominów wulkanicznych w postaci lawy i rozprzestrzenia się na dużym obszarze. Kiedy lawa stwardnieje, zamienia się w litą skałę.

W niektórych przypadkach narodzinom skał towarzyszą wspaniałe kataklizmy, w innych następuje cicho i niezauważenie. Istnieje wiele rodzajów magmy i z nich powstają różne typy skały. Na przykład magma bazaltowa jest bardzo płynna, łatwo wypływa na powierzchnię, rozprzestrzenia się szerokimi strumieniami i szybko twardnieje. Czasami wybucha z krateru wulkanu jako jasna „ognista fontanna” - dzieje się tak, gdy skorupa ziemska nie jest w stanie wytrzymać jego ciśnienia.

Inne rodzaje magmy są znacznie grubsze: ich gęstość lub konsystencja bardziej przypomina czarną melasę. Gazy zawarte w takiej magmie z wielkim trudem przedostają się na powierzchnię przez jej gęstą masę. Pamiętaj, jak łatwo pęcherzyki powietrza wydostają się z wrzącej wody i o ile wolniej dzieje się to, gdy podgrzewasz coś gęstszego, np. galaretkę. W miarę jak gęstsza magma unosi się bliżej powierzchni, ciśnienie na nią maleje. Rozpuszczone w nim gazy mają tendencję do rozszerzania się, ale nie mogą. Kiedy magma w końcu wybuchnie, gazy rozszerzają się tak szybko, że następuje ogromna eksplozja. Lawa, gruz skalny i popiół wylatują we wszystkich kierunkach niczym pociski wystrzelone z armaty. Podobna erupcja miała miejsce w 1902 roku na Martynice na Morzu Karaibskim. Katastrofalna erupcja wulkanu Moptap-Pelé całkowicie zniszczyła port Sept-Pierre. Zginęło około 30 000 ludzi

Geologia dała ludzkości możliwość wykorzystania zasobów geologicznych dla rozwoju wszystkich gałęzi inżynierii i technologii. Jednocześnie intensywna działalność technogenna doprowadziła do gwałtownego pogorszenia globalnej sytuacji środowiskowej, tak silnego i szybkiego, że istnienie ludzkości często staje pod znakiem zapytania. Konsumujemy znacznie więcej, niż natura jest w stanie zregenerować. Dlatego problem zrównoważonego rozwoju jest dziś problemem prawdziwie globalnym, światowym, dotyczącym wszystkich państw.

Pomimo wzrostu potencjału naukowo-technologicznego ludzkości, poziom naszej niewiedzy na temat planety Ziemia jest nadal bardzo wysoki. A wraz z postępem naszej wiedzy na ten temat liczba nierozwiązanych kwestii nie maleje. Zaczęliśmy rozumieć, że na procesy zachodzące na Ziemi wpływa Księżyc, Słońce i inne planety, wszystko jest ze sobą powiązane, a nawet życie, którego pojawienie się jest jednym z kardynalnych problemów nauki, mogło zostać nam sprowadzone z kosmosu. Geolodzy nadal nie są w stanie przewidzieć trzęsień ziemi, chociaż erupcje wulkanów można obecnie przewidzieć z dużym prawdopodobieństwem. Wiele procesów geologicznych nadal trudno wyjaśnić, a tym bardziej przewidzieć. Dlatego ewolucja intelektualna ludzkości jest w dużej mierze związana z sukcesami nauk geologicznych, które pewnego dnia pozwolą człowiekowi rozwiązać nurtujące go pytania dotyczące pochodzenia Wszechświata, pochodzenia życia i umysłu.

6. Wykaz wykorzystanej literatury

1. Gorelov A. A. Koncepcje nowoczesne nauki przyrodnicze. - M.: Centrum, 1997.

2. Lavrinenko V.N., Ratnikov V.P. - M .: Kultura i sport, 1997.

3. Naydysh V. M. Koncepcje współczesnych nauk przyrodniczych: Podręcznik. dodatek. – M.: Gardariki, 1999.

4. Levitan E. P. Astronomia: Podręcznik dla 11 klasy. szkoła średnia. – M.: Edukacja, 1994.

5. Surdin V. G. Dynamika układów gwiazdowych. – M.: Wydawnictwo Moskiewskiego Centrum Kształcenia Ustawicznego, 2001.

6. Novikov I. D. Ewolucja wszechświata. – M., 1990.

7. Karapenkov S. Kh. Koncepcje współczesnych nauk przyrodniczych. – M.: Aleja Akademicka, 2003.

Pytanie, jak powstała Ziemia, zaprząta umysły ludzi od ponad tysiąclecia. Odpowiedź na to pytanie zawsze zależała od poziomu wiedzy ludzi. Początkowo istniały naiwne legendy o stworzeniu świata przez jakąś boską siłę. Następnie Ziemia w pracach naukowców przyjęła kształt kuli, która była centrum Wszechświata. Następnie w XVI wieku pojawiła się doktryna N., która umieszczała Ziemię w szeregu planet krążących wokół Słońca. Był to pierwszy krok w kierunku prawdziwie naukowego rozwiązania kwestii pochodzenia Ziemi. Obecnie istnieje kilka hipotez, z których każda na swój sposób opisuje okresy powstawania Wszechświata i położenie Ziemi.

Hipoteza Kanta-Laplace'a

Była to pierwsza poważna próba stworzenia naukowego obrazu pochodzenia Układu Słonecznego. Jest kojarzony z nazwiskami francuskiego matematyka Pierre'a Laplace'a i niemieckiego filozofa Immanuela Kanta, który działał pod koniec XVIII wieku. Wierzyli, że przodkiem Układu Słonecznego była gorąca mgławica gazowo-pyłowa, powoli obracająca się wokół gęstego jądra w centrum. Pod wpływem sił wzajemnego przyciągania mgławica zaczęła się spłaszczać i zamieniać w ogromny dysk. Jego gęstość nie była jednolita, dlatego w dysku następowało rozdzielenie na osobne pierścienie gazowe. Następnie każdy pierścień zaczął gęstnieć i zamieniać się w pojedynczą grudkę gazu obracającą się wokół własnej osi. Następnie grudki ostygły i zamieniły się w planety, a otaczające je pierścienie w satelity.

Główna część mgławicy pozostała w centrum, nadal nie ostygła i stała się Słońcem. Już w XIX wieku ujawniono niewystarczalność tej hipotezy, ponieważ nie zawsze potrafiła ona wyjaśnić nowe dane w nauce, ale jej wartość jest nadal wielka.

Nieco inaczej wyobrażał sobie rozwój Układu Słonecznego radziecki geofizyk O.Yu Schmidt, pracując w pierwszej połowie XX wieku. Według jego hipotezy Słońce podróżując przez Galaktykę przeszło przez chmurę gazu i pyłu i zabrało ze sobą jej część. Następnie stałe cząstki chmury połączyły się i zamieniły w planety, które początkowo były zimne. Ogrzanie tych planet nastąpiło później w wyniku kompresji, a także wniknięcia energii słonecznej. Ogrzaniu Ziemi towarzyszyły masowe wylewy lawy na powierzchnię w wyniku działalności. Dzięki temu wylewowi powstały pierwsze pokrywy Ziemi.

Wyróżniały się spośród law. Utworzyli pierwotny, który nie zawierał jeszcze tlenu. Ponad połowę objętości atmosfery pierwotnej stanowiła para wodna, a jej temperatura przekraczała 100°C. Nastąpiło wraz z dalszym stopniowym ochłodzeniem atmosfery, co doprowadziło do opadów deszczu i powstania pierwotnego oceanu. Stało się to około 4,5-5 miliardów lat temu. Później rozpoczęło się formowanie lądu, który składa się z pogrubionych, stosunkowo lekkich części wznoszących się nad poziomem oceanu.

Hipoteza J. Buffona

Nie wszyscy zgadzali się z ewolucyjnym scenariuszem powstania planet wokół Słońca. Już w XVIII wieku francuski przyrodnik Georges Buffon przyjął założenie, poparte i rozwinięte przez amerykańskich fizyków Chamberlaina i Multona. Istota tych założeń jest następująca: pewnego razu w pobliżu Słońca błysnęła inna gwiazda. Jego grawitacja spowodowała powstanie ogromnej powierzchni na Słońcu, rozciągającej się w przestrzeni na setki milionów kilometrów. Po oderwaniu się fala ta zaczęła wirować wokół Słońca i rozpadać się na grudki, z których każda utworzyła własną planetę.

Hipoteza F. Hoyle’a (XX w.)

Angielski astrofizyk Fred Hoyle zaproponował własną hipotezę. Według niego na Słońcu doszło do eksplozji bliźniaczej gwiazdy. Większość fragmentów została wyniesiona w przestrzeń kosmiczną, mniejsza część pozostała na orbicie Słońca i utworzyła planety.

Wszystkie hipotezy różnie interpretują pochodzenie Układu Słonecznego i powiązania rodzinne Ziemi ze Słońcem, łączy je jednak fakt, że wszystkie planety powstały z jednej bryły materii i wtedy zadecydował los każdej z nich na swój sposób. Ziemia musiała podróżować 5 miliardów lat i doświadczyć szeregu fantastycznych przemian, zanim ją ujrzeliśmy nowoczesny wygląd. Należy jednak zauważyć, że nie ma jeszcze hipotezy, która nie miałaby poważnych braków i odpowiadała na wszystkie pytania dotyczące pochodzenia Ziemi i innych planet Układu Słonecznego. Można jednak uznać za ustalone, że Słońce i planety powstały jednocześnie (lub prawie jednocześnie) z jednego ośrodka materialnego, z jednej chmury gazowo-pyłowej.

Kształt, wielkość i budowa globu

Ziemia ma złożoną konfigurację. Jego kształt nie odpowiada żadnemu z prawidłowych kształty geometryczne. Mówiąc o kształcie globu, uważa się, że figurę Ziemi ogranicza wyimaginowana powierzchnia pokrywająca się z powierzchnią wód Oceanu Światowego, warunkowo rozciągająca się pod kontynentami w taki sposób, że pion w dowolny punkt na kuli ziemskiej jest prostopadły do tej powierzchni. Kształt ten nazywany jest geoidą, tj. formę unikalną dla Ziemi.

Badanie kształtu Ziemi ma dość długą historię. Pierwsze założenia dotyczące kulistego kształtu Ziemi należą do starożytnego greckiego naukowca Pitagorasa (571–497 p.n.e.). Jednak naukowe dowody na kulistość planety podał Arystoteles (384-322 p.n.e.), który jako pierwszy wyjaśnił naturę zaćmień Księżyca jako cień Ziemi.

W XVIII wieku I. Newton (1643-1727) obliczył, że obrót Ziemi powoduje odchylenie jej kształtu od dokładnej kuli i nadaje jej pewną płaskość na biegunach. Powodem tego jest siła odśrodkowa.

Określenie wielkości Ziemi również od dawna zajmuje umysły ludzkości. Po raz pierwszy wielkość planety obliczył aleksandryjski naukowiec Eratostenes z Cyreny (około 276–194 pne): według jego danych promień Ziemi wynosi około 6290 km. W latach 1024-1039 OGŁOSZENIE Abu Reyhan Biruni obliczył promień Ziemi, który okazał się równy 6340 km.

Po raz pierwszy dokładne obliczenie kształtu i wielkości geoidy wykonał w 1940 r. A.A. Izotow. Obliczona przez niego liczba została nazwana na cześć słynnego rosyjskiego geodety F.N. Krasowskiego, elipsoidy Krasowskiego. Obliczenia te wykazały, że figura Ziemi jest elipsoidą trójosiową i różni się od elipsoidy obrotowej.

Według pomiarów Ziemia jest kulą spłaszczoną na biegunach. Promień równikowy (półoś wielka elipsy - a) wynosi 6378 km 245 m, promień biegunowy (półoś mała - b) wynosi 6356 km 863 m. Różnica między promieniami równikowymi i polarnymi wynosi 21 km 382 m. Ucisk Ziemi (stosunek różnicy między a i b do a) wynosi (a-b)/a=1/298,3. W przypadkach, gdy nie jest wymagana większa dokładność, przyjmuje się, że średni promień Ziemi wynosi 6371 km.

Nowoczesne pomiary pokazują, że powierzchnia geoidy nieznacznie przekracza 510 milionów km, a objętość Ziemi wynosi około 1,083 miliarda km. Określenie pozostałych cech Ziemi – masy i gęstości – dokonywane jest w oparciu o podstawowe prawa fizyki. Zatem masa Ziemi wynosi 5,98*10 ton średnia gęstość okazała się równa 5,517 g/cm.

Ogólna budowa Ziemi

Do chwili obecnej, według danych sejsmologicznych, na Ziemi zidentyfikowano około dziesięciu interfejsów, co wskazuje na koncentryczny charakter jej struktura wewnętrzna. Główne z tych granic to: powierzchnia Mohorovicic na głębokościach 30–70 km na kontynentach i na głębokościach 5–10 km pod dnem oceanu; Powierzchnia Wiecherta-Gutenberga na głębokości 2900 km. Te główne granice dzielą naszą planetę na trzy koncentryczne powłoki - geosferę:

Skorupa ziemska to zewnętrzna powłoka Ziemi znajdująca się nad powierzchnią Mohorovicic;

Płaszcz Ziemi to powłoka pośrednia ograniczona powierzchniami Mohorovicica i Wiecherta-Gutenberga;

Jądro Ziemi to centralny korpus naszej planety, położony głębiej niż powierzchnia Wiecherta-Gutenberga.

Oprócz granic głównych wyróżnia się szereg powierzchni wtórnych w obrębie geosfer.

Skorupa ziemska. Ta geosfera stanowi niewielki ułamek całkowitej masy Ziemi. Ze względu na grubość i skład wyróżnia się trzy typy skorupy ziemskiej:

Skorupa kontynentalna charakteryzuje się maksymalną miąższością sięgającą 70 km. Składa się ze skał magmowych, metamorficznych i osadowych, które tworzą trzy warstwy. Miąższość górnej warstwy (osadowej) zwykle nie przekracza 10-15 km. Poniżej znajduje się warstwa granitowo-gnejsowa o miąższości 10-20 km. W dolnej części skorupy leży warstwa balsatu o grubości do 40 km.

Skorupa oceaniczna charakteryzuje się małą miąższością - zmniejszającą się do 10-15 km. Składa się również z 3 warstw. Górna, osadowa, nie przekracza kilkuset metrów. Drugi, balsat, całkowita pojemność 1,5-2 km. Dolna warstwa skorupy oceanicznej osiąga grubość 3-5 km. Ten typ skorupy ziemskiej nie zawiera warstwy granitowo-gnejsowej.

Skorupa regionów przejściowych jest zwykle charakterystyczna dla peryferii dużych kontynentów, gdzie rozwinięte są morza marginalne i występują archipelagi wysp. Tutaj skorupa kontynentalna zostaje zastąpiona oceaniczną i naturalnie pod względem struktury, grubości i gęstości skał skorupa obszarów przejściowych zajmuje miejsce pośrednie między dwoma wskazanymi powyżej typami skorupy.

Płaszcz Ziemi. Geosfera ta jest największym elementem Ziemi – zajmuje 83% jej objętości i stanowi około 66% jej masy. W składzie płaszcza wyróżnia się szereg interfejsów, z których głównymi są powierzchnie znajdujące się na głębokościach 410, 950 i 2700 km. Zgodnie z wartościami parametrów fizycznych geosfera ta jest podzielona na dwie podpowłoki:

Górny płaszcz (od powierzchni Mohorovicic do głębokości 950 km).

Płaszcz dolny (od głębokości 950 km do powierzchni Wiecherta-Gutenberga).

Z kolei górny płaszcz jest podzielony na warstwy. Górna warstwa, która rozciąga się od powierzchni Mohorovicicia do głębokości 410 km, nazywa się warstwą Gutenberga. Wewnątrz tej warstwy wyróżnia się warstwę twardą i astenosferę. Skorupa ziemska wraz ze stałą częścią warstwy Gutenberga tworzy pojedynczą twardą warstwę leżącą na astenosferze, którą nazywa się litosferą.

Poniżej warstwy Gutenberga znajduje się warstwa Golicyna. Który jest czasami nazywany środkowym płaszczem.

Płaszcz dolny ma znaczną miąższość, prawie 2 tys. km, i składa się z dwóch warstw.

Jądro Ziemi. Centralna geosfera Ziemi zajmuje około 17% jej objętości i stanowi 34% jej masy. Na odcinku rdzenia wyróżnia się dwie granice - na głębokościach 4980 i 5120 km. Dlatego dzieli się go na trzy elementy:

Zewnętrzny rdzeń- od powierzchni Wiecherta-Gutenberga do 4980 km. Substancja ta znajduje się wysokie ciśnienia i temperaturach, nie jest cieczą w zwykłym tego słowa znaczeniu. Ale ma pewne swoje właściwości.

Powłoka przejściowa znajduje się w przedziale 4980-5120 km.

Podrdzeń - poniżej 5120 km. Ewentualnie w stanie stałym.

Skład chemiczny Ziemi jest podobny do składu innych planet lądowych<#"justify">· litosfera (skorupa i większość górna część płaszcz)

· hydrosfera (płynna powłoka)

· atmosfera (powłoka gazowa)

Około 71% powierzchni Ziemi pokrywa woda, jej średnia głębokość wynosi około 4 km.

Atmosfera Ziemi:

więcej niż 3/4 to azot (N2);

około 1/5 to tlen (O2).

Chmury składające się z drobnych kropelek wody pokrywają około 50% powierzchni planety.

Atmosferę naszej planety, podobnie jak jej wnętrze, można podzielić na kilka warstw.

· Najniższa i najgęstsza warstwa nazywana jest troposferą. Są tu chmury.

· Meteory zapalają się w mezosferze.

· Zorze i wiele orbit sztucznych satelitów są mieszkańcami termosfery. Unoszą się tam upiorne, srebrzyste chmury.

Hipotezy pochodzenia Ziemi. Pierwsze hipotezy kosmogoniczne

Naukowe podejście do kwestii pochodzenia Ziemi i Układu Słonecznego stało się możliwe po ugruntowaniu w nauce idei jedności materialnej we Wszechświecie. Wyłania się nauka o pochodzeniu i rozwoju ciał niebieskich – kosmogonia.

Pierwsze próby naukowego uzasadnienia pytania o pochodzenie i rozwój Układu Słonecznego podejmowano już 200 lat temu.

Wszystkie hipotezy dotyczące pochodzenia Ziemi można podzielić na dwie główne grupy: mgławicową (łac. „mgławica” - mgła, gaz) i katastroficzną. Pierwsza grupa opiera się na zasadzie powstawania planet z gazu, z mgławic pyłowych. Druga grupa opiera się na różnych zjawiskach katastroficznych (zderzenia ciał niebieskich, bliskie przejście gwiazd od siebie itp.).

Jedną z pierwszych hipotez sformułował w 1745 roku francuski przyrodnik J. Buffon. Według tej hipotezy nasza planeta powstała w wyniku ochłodzenia jednej z grudek materii słonecznej wyrzuconych przez Słońce podczas katastrofalnego zderzenia z dużą kometą. Pomysł J. Buffona o powstaniu Ziemi (i innych planet) z plazmy został wykorzystany w całym szeregu późniejszych i bardziej zaawansowanych hipotez na temat „gorącego” pochodzenia naszej planety.

Teorie mgławicowe. Hipoteza Kanta i Laplace'a

Wśród nich czołowe miejsce zajmuje oczywiście hipoteza niemieckiego filozofa I. Kanta (1755). Niezależnie od niego inny naukowiec – francuski matematyk i astronom P. Laplace – doszedł do tych samych wniosków, lecz głębiej rozwinął hipotezę (1797). Obie hipotezy są w istocie podobne i często są uważane za jedną, a jej autorów uważa się za twórców kosmogonii naukowej.

Hipoteza Kanta-Laplace’a należy do grupy hipotez mgławicowych. Według ich koncepcji w miejscu Układu Słonecznego znajdowała się wcześniej ogromna mgławica gazowo-pyłowa (mgławica pyłowa zbudowana z cząstek stałych według I. Kanta; mgławica gazowa według P. Laplace'a). Mgławica była gorąca i wirująca. Pod wpływem praw grawitacji jego materia stopniowo gęstniała, spłaszczała się, tworząc w środku rdzeń. W ten sposób powstało pierwotne słońce. Dalsze ochłodzenie i zagęszczenie mgławicy doprowadziło do wzrostu prędkości kątowej obrotu, w wyniku czego na równiku zewnętrzna część mgławicy oddzieliła się od głównej masy w postaci obracających się w płaszczyźnie równikowej pierścieni: kilka z nich one powstały. Jako przykład Laplace podał pierścienie Saturna.

W miarę nierównomiernego ochładzania pierścienie pękały, a w wyniku przyciągania między cząsteczkami doszło do powstania planet krążących wokół Słońca. Chłodzące planety zostały pokryte twardą skorupą, na powierzchni której zaczęły się rozwijać procesy geologiczne.

I. Kant i P. Laplace poprawnie zauważyli główne i cechy charakterystyczne struktury Układu Słonecznego:

) przeważająca większość masy (99,86%) układu jest skoncentrowana w Słońcu;

) planety krążą po niemal kołowych orbitach i niemal w tej samej płaszczyźnie;

) wszystkie planety i prawie wszystkie ich satelity obracają się w tym samym kierunku, wszystkie planety obracają się wokół swojej osi w tym samym kierunku.

Znaczącym osiągnięciem I. Kanta i P. Laplace'a było stworzenie hipotezy opartej na idei rozwoju materii. Obaj naukowcy wierzyli, że mgławica porusza się ruchem obrotowym, w wyniku czego cząsteczki ulegają zagęszczeniu i powstają planety i Słońce. Wierzyli, że ruch jest nierozerwalnie związany z materią i jest tak samo wieczny jak sama materia.

Hipoteza Kanta-Laplace’a istnieje od prawie dwustu lat. Następnie wykazano jego niespójność. W ten sposób okazało się, że satelity niektórych planet, na przykład Urana i Jowisza, obracają się w innym kierunku niż same planety. Według współczesnej fizyki gaz oddzielony od ciała centralnego musi się rozproszyć i nie może uformować się w pierścienie gazowe, a później w planety. Inne istotne wady hipotezy Kanta-Laplace'a są następujące:

Wiadomo, że moment pędu w obracającym się ciele zawsze pozostaje stały i rozkłada się równomiernie w całym ciele proporcjonalnie do masy, odległości i prędkości kątowej odpowiedniej części ciała. Prawo to dotyczy również mgławicy, z której powstało Słońce i planety. W Układzie Słonecznym wielkość ruchu nie odpowiada prawu rozkładu wielkości ruchu w masie pochodzącej od jednego ciała. Planety Układu Słonecznego zawierają 98% momentu pędu układu, a Słońce ma tylko 2%, podczas gdy Słońce stanowi 99,86% całkowitej masy Układu Słonecznego.

Jeśli dodamy momenty obrotowe Słońca i innych planet, wówczas w obliczeniach okaże się, że pierwotne Słońce obracało się z tą samą prędkością, z jaką obraca się teraz Jowisz. Pod tym względem Słońce powinno mieć taką samą kompresję jak Jowisz. A to, jak pokazują obliczenia, nie wystarczy, aby spowodować fragmentację rotującego Słońca, które, jak sądzili Kant i Laplace, uległo rozpadowi na skutek nadmiernej rotacji.

Obecnie udowodniono, że gwiazda z nadmiernym rotacją rozpada się na kawałki, zamiast tworzyć rodzinę planet. Przykładem są widmowe systemy podwójne i wielokrotne.

Katastrofalne teorie. Przypuszczenie dotyczące dżinsów

kosmogoniczne, koncentryczne pochodzenie Ziemi

Po hipotezie Kanta-Laplace'a w kosmogonii powstało kilka kolejnych hipotez dotyczących powstania Układu Słonecznego.

Pojawiają się tzw. katastroficzne, które opierają się na elemencie przypadku, elemencie szczęśliwego zbiegu okoliczności:

W przeciwieństwie do Kanta i Laplace'a, którzy „zapożyczyli” od J. Buffona jedynie ideę „gorącego” pojawienia się Ziemi, zwolennicy tego ruchu rozwinęli także hipotezę samej katastrofy. Buffon uważał, że Ziemia i planety powstały w wyniku zderzenia Słońca z kometą; Chamberlain i Multon – powstawanie planet wiąże się z wpływem pływowym innej gwiazdy przechodzącej obok Słońca.

Jako przykład katastrofalnej hipotezy rozważmy koncepcję angielskiego astronoma Jeansa (1919). Jego hipoteza opiera się na możliwości przejścia innej gwiazdy w pobliżu Słońca. Pod wpływem swojej grawitacji ze Słońca uciekł strumień gazu, który wraz z dalszą ewolucją zamienił się w planety Układu Słonecznego. Strumień gazu miał kształt cygara. W centralnej części tego ciała obracającego się wokół Słońca powstały duże planety - Jowisz i Saturn, a na końcach „cygara” - planety ziemskie: Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Pluton.

Jeans uważał, że przejście gwiazdy obok Słońca, które spowodowało powstanie planet Układu Słonecznego, wyjaśnia rozbieżność w rozkładzie masy i momentu pędu w Układzie Słonecznym. Gwiazda, która wyrwała ze Słońca strumień gazu, nadała obracającemu się „cygaru” nadmiar momentu pędu. W ten sposób wyeliminowano jedno z głównych niedociągnięć hipotezy Kanta-Laplace'a.

W 1943 roku rosyjski astronom N.I. Pariysky obliczył, że przy dużej prędkości gwiazdy przechodzącej obok Słońca widoczność gazowa powinna opuścić się wraz z gwiazdą. Przy niskiej prędkości gwiazdy strumień gazu powinien był wpaść w Słońce. Tylko przy ściśle określonej prędkości gwiazdy gazowa protuberencja mogła stać się satelitą Słońca. W tym przypadku jego orbita powinna być 7 razy mniejsza niż orbita planety najbliższej Słońca - Merkurego.

Zatem hipoteza Jeansa, podobnie jak hipoteza Kanta-Laplace'a, nie mogła zapewnić prawidłowego wyjaśnienia nieproporcjonalnego rozkładu momentu pędu w Układzie Słonecznym

Największą wadą tej hipotezy jest fakt przypadku, wyłączności powstania rodziny planet, co stoi w sprzeczności z materialistycznym światopoglądem i dostępnymi faktami wskazującymi na obecność planet w innych światy gwiazd.

Ponadto obliczenia wykazały, że zbieżność gwiazd w przestrzeni kosmicznej jest praktycznie niemożliwa, a nawet gdyby tak się stało, przechodząca gwiazda nie mogłaby zapewnić planetom ruchu po orbitach kołowych.

Współczesne hipotezy

Zasadniczo nowy pomysł osadzonych w hipotezach o „zimnym” pochodzeniu Ziemi. Najgłębiej rozwiniętą hipotezę meteorytową zaproponował radziecki naukowiec O.Yu Schmidt w 1944 roku. Do innych hipotez pochodzenia „zimnego” zaliczają się hipotezy K. Weizsäckera (1944) i J. Kuipera (1951), które pod wieloma względami są bliskie teorii O. Yu Schmidta, F. Foyle’a (Anglia), A. Cameron (USA) i E. Schatzman (Francja).

Najbardziej popularne są hipotezy dotyczące pochodzenia Układu Słonecznego stworzone przez O.Yu. Schmidt i V.G. Fesenkov. Obydwaj naukowcy rozwijając swoje hipotezy wychodzili od idei jedności materii we Wszechświecie, ciągłego ruchu i ewolucji materii, czyli jej głównych właściwości, różnorodności świata, wynikającej z różne formy istnienie materii.

Hipoteza O.Yu. Schmidta

Według koncepcji O.Yu Schmidta Układ Słoneczny powstał z nagromadzenia materii międzygwiazdowej przechwyconej przez Słońce w procesie poruszania się w przestrzeni kosmicznej. Słońce krąży wokół centrum Galaktyki, dokonując pełnego obrotu co 180 milionów lat. Wśród gwiazd Galaktyki znajdują się duże skupiska mgławic gazowo-pyłowych. Na tej podstawie O.Yu Schmidt uważał, że Słońce poruszając się, weszło w jeden z tych obłoków i zabrało je ze sobą. Rotacja chmury w silnym polu grawitacyjnym Słońca doprowadziła do złożonej redystrybucji cząstek meteorytów pod względem masy, gęstości i rozmiaru, w wyniku czego część meteorytów, których siła odśrodkowa okazała się słabsza niż siły ciężkości zostały pochłonięte przez Słońce. Schmidt uważał, że pierwotny obłok materii międzygwiazdowej podlegał pewnej rotacji, w przeciwnym razie jego cząsteczki spadłyby na Słońce.

Chmura zamieniła się w płaski, zwarty wirujący dysk, w którym na skutek wzrostu wzajemnego przyciągania cząstek nastąpiła kondensacja. Powstałe skondensowane ciała rosły dzięki łączeniu się małych cząstek, jak kula śnieżna. W procesie cyrkulacji chmur, gdy cząstki zderzyły się, zaczęły się sklejać, tworzyć większe agregaty i łączyć się z nimi - akrecja mniejszych cząstek wpadających w sferę ich oddziaływania grawitacyjnego. W ten sposób powstały planety i satelity krążące wokół nich. Planety zaczęły obracać się po orbitach kołowych w wyniku uśredniania orbit małych cząstek.

Według O.Yu Schmidta Ziemia również powstała z roju zimnych cząstek stałych. Na skutek energii rozpadu radioaktywnego nastąpiło stopniowe nagrzewanie się wnętrza Ziemi, co doprowadziło do uwolnienia wody i gazu, które w małych ilościach wchodziły w skład cząstek stałych. W rezultacie powstały oceany i atmosfera, co doprowadziło do pojawienia się życia na Ziemi.

O.Yu. Schmidt, a później jego uczniowie, przedstawili poważne fizyczne i matematyczne uzasadnienie meteorytowego modelu powstawania planet Układu Słonecznego. Współczesna hipoteza meteorytów wyjaśnia nie tylko osobliwości ruchu planet (kształt orbit, różne kierunki obrót itp.), ale także faktycznie obserwowany rozkład masy i gęstości, a także stosunek momentu pędu planet do słonecznego. Naukowiec uważał, że istniejące rozbieżności w rozkładzie pędu Słońca i planet można wytłumaczyć różnym początkowym momentem pędu Słońca i mgławicy gazowo-pyłowej. Schmidt obliczył i matematycznie uzasadnił odległości planet od Słońca i między sobą oraz odkrył przyczyny powstawania dużych i małych planet w różnych częściach Układu Słonecznego oraz różnicę w ich składzie. Poprzez obliczenia uzasadniono przyczyny ruchu obrotowego planet w jednym kierunku.

Wadą tej hipotezy jest to, że uwzględnia ona pochodzenie planet w oderwaniu od powstania Słońca, najważniejszego elementu układu. Koncepcja nie jest pozbawiona elementu przypadku: wychwytywania materii międzygwiazdowej przez Słońce. Rzeczywiście, możliwość przechwycenia przez Słońce wystarczająco dużej chmury meteorytów jest bardzo mała. Co więcej, według obliczeń, takie przechwycenie jest możliwe tylko przy pomocy grawitacji pobliskiej gwiazdy. Prawdopodobieństwo wystąpienia kombinacji takich warunków jest na tyle znikome, że możliwość przechwycenia przez Słońce materii międzygwiazdowej czyni wydarzeniem wyjątkowym.

Hipoteza V.G. Fesenkowa

Praca astronoma V.A. Ambartsumyana, który udowodnił ciągłość powstawania gwiazd w wyniku kondensacji materii z mgławic rozrzedzonego gazu i pyłu, pozwoliła akademikowi V.G. Fesenkovowi wysunąć nową hipotezę (1960) łączącą pochodzenie Układu Słonecznego z ogólne prawa powstawania materii w przestrzeni kosmicznej. Fesenkow uważał, że proces powstawania planet jest powszechny we Wszechświecie, gdzie istnieje wiele układów planetarnych. Jego zdaniem powstawanie planet wiąże się z powstawaniem nowych gwiazd, które powstają w wyniku kondensacji początkowo rozrzedzonej materii w obrębie jednej z gigantycznych mgławic („globul”). Mgławice te były bardzo rozrzedzoną materią (gęstość rzędu 10 g/cm3) i składały się z wodoru, helu i niewielkiej ilości metali ciężkich. Po pierwsze, Słońce uformowało się w jądrze „globuli”, która była gorętszą, masywniejszą i szybciej rotującą gwiazdą niż obecnie. Ewolucji Słońca towarzyszyły powtarzające się wyrzuty materii do obłoku protoplanetarnego, w wyniku czego straciło ono część swojej masy i przekazało znaczną część swojego momentu pędu tworzącym się planetom. Obliczenia pokazują, że przy niestacjonarnych wyrzutach materii z głębin Słońca mógł powstać faktycznie obserwowany stosunek momentów pędu Słońca i obłoku protoplanetarnego (a zatem i planet). planet potwierdza ten sam wiek Ziemi i Słońca.

W wyniku zagęszczenia chmury gazowo-pyłowej powstała kondensacja w kształcie gwiazdy. Pod wpływem szybkiego obrotu mgławicy znacząca część materia gazowo-pyłowa coraz bardziej oddalała się od centrum mgławicy wzdłuż płaszczyzny równikowej, tworząc coś w rodzaju dysku. Stopniowo zagęszczanie mgławicy gazowo-pyłowej doprowadziło do powstania skupisk planet, które następnie utworzyły współczesne planety Układu Słonecznego. W przeciwieństwie do Schmidta Fesenkov uważa, że mgławica gazowo-pyłowa znajdowała się w stanie gorącym. Jego wielką zasługą jest uzasadnienie prawa odległości planet w zależności od gęstości ośrodka. V.G. Fesenkov matematycznie uzasadnił przyczyny stabilności momentu pędu w Układzie Słonecznym utratą materii Słońca przy wyborze materii, w wyniku czego jego obrót uległ spowolnieniu. V.G. Fesenkov opowiada się również za odwrotnym ruchem niektórych satelitów Jowisza i Saturna, tłumacząc to przechwytywaniem asteroid przez planety.

Fesenkow przywiązywał dużą wagę do procesów rozpadu radioaktywnego izotopów K, U, Th i innych, których zawartość była wówczas znacznie wyższa.

Do chwili obecnej teoretycznie obliczono wiele opcji radiotogennego ogrzewania podłoża, z których najbardziej szczegółowy zaproponował E.A. Lyubimova (1958). Według tych obliczeń po miliardzie lat temperatura wnętrza Ziemi na głębokości kilkuset kilometrów osiągnęła temperaturę topnienia żelaza. Najwyraźniej ten czas wyznacza początek powstawania jądra Ziemi, reprezentowanego przez metale, które opadły do jej środka - żelazo i nikiel. Później, wraz z dalszym wzrostem temperatury, z płaszcza zaczęły topić się najbardziej topliwe krzemiany, które ze względu na małą gęstość unosiły się w górę. Proces ten, badany teoretycznie i eksperymentalnie przez A.P. Winogradowa, wyjaśnia powstawanie skorupy ziemskiej.

Warto także zwrócić uwagę na dwie hipotezy, które rozwinęły się pod koniec XX wieku. Rozważali rozwój Ziemi bez wpływu na rozwój Układu Słonecznego jako całości.

Ziemia została całkowicie stopiona i w procesie wyczerpywania się wewnętrznych zasobów termicznych (pierwiastków promieniotwórczych) stopniowo zaczęła się ochładzać. W górnej części utworzyła się twarda skórka. A gdy objętość schłodzonej planety zmniejszyła się, skorupa pękła i utworzyły się fałdy i inne formy reliefowe.

Na Ziemi nie doszło do całkowitego stopienia materii. W stosunkowo luźnej protoplanecie lokalne centra topnienia utworzyły się (termin ten wprowadził akademik Winogradow) na głębokości około 100 km.

Stopniowo ilość pierwiastków promieniotwórczych malała, a temperatura LOP spadała. Pierwsze minerały wysokotemperaturowe wykrystalizowały się z magmy i opadły na dno. Skład chemiczny tych minerałów różnił się od składu magmy. Z magmy wydobywano pierwiastki ciężkie. A resztkowy stop był stosunkowo wzbogacony w światło. Po fazie 1 i dalszym obniżeniu temperatury z roztworu wykrystalizowała się kolejna faza minerałów, zawierająca także więcej pierwiastków ciężkich. W ten sposób nastąpiło stopniowe chłodzenie i krystalizacja LOP. Z początkowego ultramaficznego składu magmy powstała magma o podstawowym składzie balsycznym.

Korek płynowy (gaz-ciecz) utworzony w górnej części LOP. Magma balzatowa była mobilna i płynna. Przedarła się ona z LOP i wylała się na powierzchnię planety, tworząc pierwszą twardą bazaltową skorupę. Korek płynny również przedarł się na powierzchnię i mieszając się z resztkami gazów pierwotnych, utworzył pierwszą atmosferę planety. Atmosfera pierwotna zawierała tlenki azotu. H, He, gazy obojętne, CO, CO, HS, HCl, HF, CH, para wodna. Prawie nie było wolnego tlenu. Temperatura powierzchni Ziemi wynosiła około 100 C, nie było tam fazy ciekłej. Wnętrze dość luźnej protoplanety miało temperaturę bliską temperaturze topnienia. W tych warunkach procesy wymiany ciepła i masy wewnątrz Ziemi przebiegały intensywnie. Występowały one w postaci termicznych prądów konwekcyjnych (TCF). Szczególnie ważne są TCP powstające w warstwach powierzchniowych. Rozwinęły się tam komórkowe struktury termiczne, które czasami przebudowywały się w strukturę jednokomórkową. Wznoszące się TCP przekazały impuls ruchu na powierzchnię planety (skorupa balsatowa) i utworzono na niej strefę rozciągania. W wyniku rozciągania w strefie wypiętrzenia TKP powstaje potężny, rozciągnięty uskok o długości od 100 do 1000 km. Nazywano je błędami ryftowymi.

Temperatura powierzchni planety i jej atmosfery spada poniżej 100 C. Woda skrapla się z atmosfery pierwotnej i tworzy się pierwotna hydrosfera. Krajobraz Ziemi to płytki ocean o głębokości do 10 m, z pojedynczymi pseudowyspami wulkanicznymi odsłoniętymi podczas odpływów. Nie było stałego sushi.

Wraz z dalszym spadkiem temperatury LOP całkowicie skrystalizowały i zamieniły się w twarde krystaliczne rdzenie w trzewiach raczej luźnej planety.

Pokrycie powierzchni planety zostało zniszczone przez agresywną atmosferę i hydrosferę.

W wyniku tych wszystkich procesów doszło do powstania skał magmowych, osadowych i metamorficznych.

Zatem hipotezy dotyczące pochodzenia naszej planety wyjaśniają współczesne dane na temat jej struktury i położenia w Układzie Słonecznym. Oraz eksploracja kosmosu, wystrzeliwanie satelitów i rakiety kosmiczne dostarczają wielu nowych faktów do praktycznego testowania hipotez i dalszego doskonalenia.

Literatura

1. Zagadnienia kosmogonii, M., 1952-64

2. Schmidt O. Yu., Cztery wykłady z teorii pochodzenia Ziemi, wyd. 3, M., 1957;

Levin B. Yu. Pochodzenie Ziemi. „Izw. Akademia Nauk ZSRR Fizyka Ziemi”, 1972, nr 7;

Safronow V.S., Ewolucja chmury przedplanetarnej i powstawanie Ziemi i planet, M., 1969; .

Kaplan SA, Fizyka gwiazd, wyd. 2, M., 1970;

Problemy współczesnej kosmogonii, wyd. VA Ambartsumyan, wyd. 2, M., 1972.

Arkady Leokum, Moskwa, „Julia”, 1992

Korepetycje

Potrzebujesz pomocy w studiowaniu jakiegoś tematu?

Nasi specjaliści doradzą lub zapewnią korepetycje z interesujących Cię tematów.
Prześlij swoją aplikację wskazując temat już teraz, aby dowiedzieć się o możliwości uzyskania konsultacji.

Do chwili obecnej za główną teorię powstania kolebki ludzkości uważa się teorię Wielkiego Wybuchu. Według astronomów nieskończenie dawno temu w przestrzeni kosmicznej istniała ogromna gorąca kula, której temperatura sięgała milionów stopni. W rezultacie reakcje chemiczne, mający miejsce wewnątrz ognistej kuli, nastąpiła eksplozja, która rozrzuciła w przestrzeni ogromną liczbę maleńkich cząstek materii i energii. Początkowo te cząstki też były wysoka temperatura. Następnie Wszechświat ostygł, cząstki przyciągały się do siebie, gromadząc się w jednej przestrzeni. Lżejsze pierwiastki przyciągały cięższe, które powstały w wyniku stopniowego ochładzania się Wszechświata. W ten sposób powstały galaktyki, gwiazdy i planety.

Na poparcie tej teorii naukowcy przytaczają strukturę Ziemi, której część wewnętrzna, zwany rdzeniem, składa się z ciężkich pierwiastków - niklu i żelaza. Jądro z kolei pokryte jest grubym płaszczem gorących skał, które są lżejsze. Powierzchnia planety, inaczej skorupa ziemska, zdaje się unosić na powierzchni stopionych mas, będąc efektem ich ochłodzenia.

Tworzenie warunków życia

Stopniowo kula ochładzała się, tworząc na jej powierzchni coraz gęstsze obszary gleby. Aktywność wulkaniczna planety w tamtych czasach była dość aktywna. W wyniku erupcji magmy w przestrzeń kosmiczną wypuszczono ogromną ilość różnych gazów. Najlżejsze, takie jak hel i wodór, natychmiast odparowują. Cięższe cząsteczki pozostały nad powierzchnią planety, przyciągane przez nią pola grawitacyjne. Pod wpływem czynników zewnętrznych i czynniki wewnętrzne, pary uwolnionych gazów stały się źródłem wilgoci, pojawiły się pierwsze opady, które odegrały kluczową rolę w powstaniu życia na planecie.

Stopniowo metamorfozy wewnętrzne i zewnętrzne doprowadziły do różnorodności krajobrazu, do którego ludzkość od dawna przywykła:

powstały góry i doliny;
pojawiły się morza, oceany i rzeki;
Na każdym obszarze rozwinął się pewien klimat, który dał impuls do rozwoju tej czy innej formy życia na planecie.

Opinia, że planeta jest spokojna i że w końcu się uformowała, jest błędna. Pod wpływem procesów endogennych i egzogennych powierzchnia planety wciąż się kształtuje. Człowiek poprzez swoje destrukcyjne zarządzanie przyczynia się do przyspieszenia tych procesów, co prowadzi do najbardziej katastrofalnych skutków.

Być może zainteresują Cię poniższe materiały