Происхождение и строение Земли

Содержание.

 

 

 

      Введение

 

1. Образование солнечной системы.

 

1. Рождение солнца.

 

2. Происхождение земли.

 

2. Строение земли.

 

3. Форма, размеры и движения земли.

 

     Заключение

 

     Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

           Образование Солнца и планет является одним из фундаментальных вопросов естествознания. На протяжении многих веков вопрос о происхождении Земли оставался монополией философов, так как фактический материал в этой области почти полностью отсутствовал. Джордано Бруно в ХVI веке был первым, высказавшим мысль о том, что многие звезды, как и Солнце, окружены планетами и эти системы то возникают, то умирают. Первые научные гипотезы относительно происхождения Земли и солнечной системы, основанные на астрономических наблюдениях, были выдвинуты только лишь в XVIII веке. С тех пор не переставали появляться все новые и новые теории, соответственно росту космогонических представлений.

           Вторая половина ХХ в. ознаменовалась бесспорными достижениями в изучении не только Земли, но и всех планет Солнечной системы. Решающими факторами были успехи в технике и технологиях. Человечество впервые за свою историю сумело взглянуть на Землю со стороны, побывать на Луне, получить детальные изображения всех планет, сфотографировать астероиды, изучить метеориты и обосновать их принадлежность к некоторым планетам, например, к Марсу. Благодаря изобретению эхолота и спутниковых наблюдений исследователи составили полное представление о рельефе океанского дна.

           Глубокое бурение на суше и глубоководное в океанах и морях позволило составить представление о строении осадочных океанских толщ и пройти на Балтийском щите поверхность Конрада. Погружение в глубины океанов и озер, в частности, Байкала, привело к открытию века - обнаружению «работающих фабрик» руды, т.н. черных курильщиков. Палеомагнитология дала нам возможность реконструировать движение материковых плит и доказать разрастание океанического дна. Детальное изучение осадочного чехла океанов привело к совершенно новому представлению об осадконакоплении, особенно биогенному. Изобретение микрозондов и других приборов для точной диагностики минералов и их химического и изотопного составов открыло невиданные возможности в петрологии.

           Новые сейсмические методы МОВ ОГТ (метод отраженных волн общей глубинной точки), НСП (непрерывное сейсмическое профилирование, ГСЗ (глубинное сейсмическое зондирование) позволили с большей детальностью изучить многие регионы Мира, особенно структуру верхней части земной коры и, в целом, всю кору. Были открыты многочисленные метеоритные кратеры, проведены эксперименты при высоких температурах и давлениях, что позволило лучше понимать фазовые переходы минералов в глубинах Земли. Усовершенствование техники, применение аэро- и космических фотоснимков, изобретение компьютеров, дало в руки геологов мощный механизм для качественного и быстрого составления геологических и других карт. На земном шаре уже нет белых пятен.

          Наконец, в 60-х годах ХХ в. была создана новая научная парадигма - теория тектоники литосферных плит, первая глобальная геологическая теория, позволившая не только объяснить современные геологические процессы, но и обладающая предсказательной функцией. Создание суперкомпьютеров привело к возникновению томографической сейсмологии, с помощью которой мы впервые стали понимать, как сложно построена мантия Земли, научившись выделять в ней области с пониженными и повышенными скоростями сейсмических волн по сравнению со стандартными моделями Земли. Благодаря применению всех новых методов и технологий были открыты сотни крупнейших месторождений полезных ископаемых, особенно нефти и газа - основы современной промышленности. Огромных успехов достигла и теоретическая геология, начиная от гипотез образования Земли и планет и, кончая, историей эволюции Земли и органического мира.

          Рассмотрим, в общих чертах, основные достижения геологической науки в формировании картины мира и выявлении общих закономерностей его развития.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Образование солнечной системы

 

          Наша Галактика содержит около 100 млрд. звезд, а всего галактик, которые в принципе наблюдаемы, примерно 10 млрд. Почему же тогда надо тратить время на выяснение подробностей рождения Солнца? Оно представляет собой посредственную, ничем не примечательную звезду, появившуюся около 4,6 млрд. лет назад (можно даже назвать его возраст средним), Солнце старше. Плеяд, возраст которых несколько десятков миллионов лет, но заведомо моложе красных гигантов, населяющих шаровые скопления (их возраст 14 млрд. лет).

            Дело в том, что Солнце до сих пор остается единственной известной науке звездой, на одной из планет которой существует жизнь. Поэтому чрезвычайно интересно исследовать механизм возникновения Солнечной системы. Может оказаться, что планеты образуются, как правило, при рождении какой-нибудь звезды. В этом случае заметно увеличилась бы вероятность обнаружить жизнь еще где-нибудь во Вселенной. Такая возможность представляет большой интерес, причем не только с научной точки зрения.

 

1.1. Рождение Солнца

           Более многочисленны и надежны экспериментальные данные о Солнечной системе, полученные в послевоенные годы. Методы которыми были исследованы метеориты и поверхность Луны, нельзя было даже представить во времена Лапалса.

           Речь идет о веществе, которое образовалось на самой ранней стадии жизни Солнечной системы или даже было частью первичной туманности.

Исследования  послевоенных лет привели к некоторому прояснению нашего происхождения. Речь идет о «большом взрыве», в результате которого в далекую эпоху, примерно 15-20 млрд. лет назад, родилась Вселенная. Спустя миллиард лет после «большого  взрыва» из смеси водорода и гелия, заполнявших все пространство, началось образование галактик. Первые звезды, образовавшиеся те временя, все еще видны в шаровых скоплениях и в центрах галактик. Вслед за ними образовались спиральные рукава.

           Наиболее массивные звезды, сформировавшиеся в самом начале, прошли очень быструю эволюцию, при которой водород превращался в более тяжелые элементы (в том числе углерод и кислород), а вновь образованное вещество выбрасывалось в окружающее пространство. Такие превращения и сейчас происходят в термоядерных реакциях, поставляющих всю энергию, излучаемую звездами.

          Этот «пепел» в свою очередь подвергался локальному сжатию, приводящему к рождению новых звезд, и цикл повторялся. Солнце представляет собой звезду второго или третьего поколения. Согласно Клейтону, сжатие, в результате которого образовалось Солнце, было вызвано которая, взрываясь, сообщила движению межзвездному веществу и, как метла, толкала его впереди себя; так происходило до тех пор пока за счет силы тяготения не сформировалось стабильное облако, продолжавшее сжиматься, превращая собственную энергию сжатия в тепло

           Вся эта масса начала нагреваться, и за очень короткое время (десяток миллионов лет) температура внутри облака достигла 10—15 млн. градусов. К. этому времени термоядерные реакции шли полным ходом и процесс сжатия закончился. Принято считать, что именно в этот «момент», от четырех до шести миллиардов лет назад, и родилось Солнце.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.Происхождение Земли.

 

          Мы живем во Вселенной, а  наша планета Земля является  ее мельчайшим звеном. Поэтому,  история возникновения Земли  тесно связана с историей возникновения  Вселенной. Кстати, а как она  возникла? Какие силы повлияли  на процесс становления Вселенной  и, соответственно, нашей планеты?  В наше время существует множество  различных теорий и гипотез  относительно этой проблемы. Величайшие  умы человечества дают свои  взгляды по этому поводу.

          Значение термина Вселенная в  естествознании более узкое и  приобрело специфически научное  звучание. Вселенная – место вселения  человека, доступное эмпирическому  наблюдению и проверяемое современными  научными методами. Вселенную в  целом изучает наука, называемая  космологией, то есть наукой  о космосе. Слово это не случайно. Хотя сейчас космосом называют  все находящееся за пределами  атмосферы Земли, не так было  в Древней Греции, где космос  принимался как «порядок», «гармония», в противоположность «хаосу»  - «беспорядку». Таким образом, космология, в основе своей, как и подобает  науке, открывает упорядоченность  нашего мира и нацелена на  поиск законов его функционирования. Открытие этих законов и представляет  собой цель изучения Вселенной  как единого упорядоченного целого.

          Сейчас  происхождение Вселенной построено  на двух моделях:

          а) Модель расширяющейся Вселенной. Наиболее общепринятой в космологии является модель однородной изотропной нестационарной горячей расширяющейся Вселенной, построенная на основе общей теории относительности и релятивистской теории тяготения, созданной Альбертом Эйнштейном в 1916 году. В основе этой модели лежат два предположения:

           1) свойства Вселенной одинаковы  во всех ее точках (однородность) и направлениях (изотропность);

          2) наилучшим известным описанием  гравитационного поля являются  уравнения Эйнштейна. Из этого  следует так называемая кривизна  пространства и связь кривизны  с плотностью массы (энергии). Космология, основанная на этих  постулатах, - релятивистская.

          Важным пунктом данной модели  является ее нестационарность. Это определяется двумя постулатами теории относительности:

          1) принципом относительности, гласящим, что во всех инерциональных системах все законы сохраняются вне зависимости от того, с какими скоростями, равномерно и прямолинейно движутся эти системы друг относительно друга;

         2) экспериментально подтвержденным  постоянством скорости света.

         Из принятия теории относительности  вытекало в качестве следствия  (первым это заметил петроградский  физик и математик Александр  Александрович Фридман в 1922 году), что искривленное пространство  не может быть стационарным: оно  должно или расширяться, или  сжиматься. На этот вывод не  было обращено внимания вплоть  до открытия американским астрономом  Эдвином Хабблом в 1929 году так  называемого «красного смещения».

          Красное смещение – это понижение  частот электромагнитного излучения:  в видимой части спектра линии  смещаются к его красному концу.  Обнаруженный ранее эффект Доплера  гласил, что при удалении от  нас какого-либо источника колебаний,  воспринимаемая нами частота  колебаний уменьшается, а длина  волны соответственно увеличивается.  При излучении происходит «покраснение»,  то есть линии спектра сдвигаются  в сторону более длинных красных  волн.

          Так вот, для всех далеких  источников света красное смещение  было зафиксировано, причем, чем  дальше находился источник, тем  в большей степени. Красное  смещение оказалось пропорционально  расстоянию до источника, что  и подтверждало гипотезу об  удалении их, то есть о расширении  Мегагалактики – видимой части Вселенной.

Красное смещение надежно подтверждает теоретический  вывод о нестационарности области нашей Вселенной с линейными размерами порядка нескольких миллиардов парсек на протяжении, по меньшей мере, нескольких миллиардов лет. В то же время кривизна пространства не может быть измерена, оставаясь теоретической гипотезой.

          б) Модель Большого Взрыва. Наблюдаемая нами Вселенная, по данным современной науки, возникла в результате Большого взрыва около 15-20 млрд. лет назад. Представление о Большом Взрыве является составной частью модели расширяющейся Вселенной.

          Все вещество Вселенной в начальном  состоянии находилось в сингулярной  точке: бесконечная плотность  массы, бесконечная кривизна пространства  и взрывное, замедляющееся со  временем расширение при высокой  температуре, при которой могла  существовать только смесь элементарных  частиц. Затем последовал взрыв.  «Вначале был взрыв. Не такой взрыв, который знаком нам на Земле и который начинается из определенного центра и затем распространяется, захватывая все больше и больше пространства, а взрыв, который произошел одновременно везде, заполнив с самого начала все пространство, причем каждая частица материи устремилась прочь от любой другой частицы», - писал в своей работе С. Вейнберг.

         Что же было после Большого  взрыва? Образовался сгусток плазмы  – состояния, в котором находятся  элементарные частицы – нечто  среднее между твердым и жидким  состоянием, который и начал расширяться  все больше и больше под  действием взрывной волны. Через  0,01 сек после начала Большого Взрыва во Вселенной появилась смесь легких ядер. Так появились не только материя и многие химические элементы, но и пространство и время.