Контрольная работа по "Астрономии"

Вариант № 1.

 

Вопрос 1.

 

Параметры и строение Земли, положение  ее в Солнечной системе. Происхождение  Земли.

 

Ответ 1.

 

Земля – космическое  тело, член Солнечной системы (рис. 1). Земля – типичная внутренняя планета Солнечной системы. Она является самой большой и самой плотной из всех внутренних планет. Весьма важной отличительной чертой Земли является наличие водной оболочки (гидросферы) и довольно мощной атмосферы. Масса земной атмосферы составляет всей массы планеты. В ее составе азот и кислород с небольшой примесью углекислого газа, водяного пара и благородных газов. Существует несколько гипотез происхождения Солнечной системы. Одна из них гипотеза академика О.Ю. Шмидта. Академик О.Ю. Шмидт считал, что в процессе происхождения Солнца сквозь туманность, часть холодного метеоритного вещества, находившаяся на значительном удалении от Солнца, вследствие его мощного притяжения, стала вращаться вокруг него по взаимопересекающимся орбитам. Это приводило к неизбежному столкновению частиц друг с другом. Более крупные частицы притягивали к себе частицы с меньшей массой. Так увеличивались размеры и масса частиц. Когда притяжение каких-либо частиц (тел) становилось преобладающим, образовались планеты. При формировании планет некоторые частицы, сталкиваясь, настолько теряли скорость, что выпадали из общего роя и начинали обращаться вокруг планеты. В результате возникли спутники планет. Последующее разогревание планет академик О.Ю Шмидт объяснял выделением тепла в недрах за счет распада радиоактивных веществ. Академик В.Г. Фесенков высказал несколько иную точку зрения о происхождении Солнечной системы. Он считал, что Солнце и планеты образовались из одного и того же межзвездного холодного газопылевого сгущения. При вращении туманности из ее центральной части возникло Солнце и, вследствие, изучения им энергии, Солнце теряло массу рассеянного вещества, которое поступало в межзвездное пространство и продолжало вращаться вокруг Солнца. Постепенное сгущение и уплотнение этого газопылевого вещества обусловило формирование планет и их спутников.

Возраст Земли, как планеты, определяется приблизительно в 5 млрд. лет. Экваториальный радиус Земли равен , а полярный – . Такая форма ближе всего к форме эллипсоида вращения. Так как разница величин полярного и экваториального радиусов незначительна, такой эллипсоид стал называть сфероидом. Его поверхность отличается от поверхности, совпадающей с уровнем неподвижной поверхности океанов. Условная форма Земли, ограниченная уровнем поверхности океанов, называется геоидом. Поверхность геоида в любой точке перпендикулярна линия отвеса, т.е. направлению силы тяжести. Иными словами, поверхность геоида является поверхностью равновесия жидкости или, иначе, уровенной поверхностью. От этой поверхности «уровня моря» ведется отсчет высотных отметок местности поверхности. Соотношение поверхностей геоида, физической поверхности Земли и эллипсоида вращения не постоянно. По экватору поверхность геоида уклоняется от эллипсоида в приделах от до . Так как поверхность геоида очень сложная, то в качестве расчетной фигуры принимают фигуру эллипсоида вращения. Величина приплюснусности (сжатия) земного эллипсоида .

В результате геологических разведок удалось определить строение и состав Земли на глубину более . Глубже строение и состав Земли пока установлены только косвенно, с помощью сейсмологических, гравиметрических, астрономических, геодезических и геофизических методов. Так, масса Земли считается равной . По массе и объему Земли была определена средняя ее плотность – .

По существующим данным Земной эллипсоид может быть подразделен на ряд концентрических сфер (оболочек). Эти оболочки называются геосферами. Можно выделить наружные геосферы, доступные изучению – атмосферу, гидросферу, биосферу и земную кору, и ряд внутренних, границы раздела между которыми выделены по резким скачкообразным изменениям скоростей распространения сейсмических волн, вызванных изменением упругих характеристик и плотности вещества (рис 2).

Первая граница раздела находится на глубине и называется разделом Мохоровичича первого порядка. Выше лежит земная кора – твердая геосфера, являющаяся основным объектом изучения геологии. В ней выделяется осадочный, гранитный и базальтовый слои.

Осадочный слой слагают различные  по составу осадочные горные породы. Мощность слоя варьирует от до , средняя плотность – .

Гранитный слой развит в земной коре неравномерно. Его мощность от . Гранитный слой практически отсутствует или очень мал под океанами, плотность .

Граница Конрада, определяемая ростом плотности пород , отделяет гранитный слой от нижней части земной коры – базальтовой постели. Базальтовый слой на территориях равнин достигает , в районе молодых гор – , а под океанами – .

Ниже поверхности Мохоровичича находится мантия. Она распространяется до глубины , фиксируя второй раздел первого порядка, отделяющий мантию от ядра.

Рис. 1. Схема строения Солнечной системы.

Рис 2. Схема строения Земли.

 

В мантии по строению, составу, свойством и другим признакам выделяют три слоя: слой Гуттенберга – до глубины , слой Голицына – до и слой – до . Слои и входят в состав верхней мантий, средняя плотность ее вещества от до . В пределах слоя выделяют астеносферу – пластичный, разуплотненный слой вещества, находящийся между под материками и между под океанами. Именно в слое зарождаются очаги вулканов, землетрясений, связанных с перемещением глубинных масс.

Ниже астеносферы, в пределах слоя на глубинах более , находится слой с повышенной вязкостью. Его сменяет слой – переходная зона, в которой возрастает плотность пород, скорость сейсмических волн достигает максимальных значений.

Центральное ядро – с глубины до центра Земли – состоит, по-видимому, из никеля и железа. Плотность вещества колеблется от до . В пределах ядра выделяется жидкая внешняя оболочка до глубины (слой – внешнее ядро); а с глубины – внутренняя часть (твердое ядрышко).

Атмосфера – воздушная газообразная оболочка Земли, в которой выделяют три основных слоя: нижний – тропосферу, средний – стратосферу и верхний – ионосферу.

Ближайший к земной поверхности  слой атмосферы – тропосфера – образует оболочку толщиной от – у полюсов, до – у экватора. Тропосфера содержит около всей массы атмосферы, в том числе почти весь водяной пар. В тропосфере содержится азота около , кислорода – , аргона – , углекислого газа – . Нагревание воздуха в тропосфере обусловлено тепловым излучением нагретой поверхности Земли. Установлено, что на каждые высоты температура понижается на .

Стратосфера имеет верхнюю границу на высоте приблизительно . Масса стратосферы невелика около всей массы атмосферы. Температура в средних слоях иногда превышает , но в верхних слоях она вновь начинает падать и опускается на ниже нуля. Повышение температуры в средних слоях связано с увеличением содержания озона. Наличие озона обеспечивает надежную защиту Земли от ультрафиолетовых лучей. Выше стратосферы располагается ионосфера. Воздух в ионосфере сильно ионизирован, часто наблюдаются полярные сияния. Верхняя граница расположена на высоте . Слой атмосферы, расположенный выше называется экзосферой.

Впадины на поверхности  Земли заняты водами Мирового океана, образующего вместе с водами морей, озер и рек водную оболочку Земли – гидросферу. Сюда же относятся подземные воды, залегающие ниже поверхности Земли. Гидросфера облагает высокой подвижностью и живой силой перемещающейся воды во всех условиях ее существования. Вследствие этого она является мощным геологическим фактором развития земной поверхности. Гидросфера является непременным условиям существованиям жизни на Земле.

Зона распрастронения живых организмов (включая растения) образует прерывистую, не сплошную органическую оболочку Земли – биосферу, составляющую около массы всей земной коры и теснейшей образам связанную с атмосферой и гидросферой.

 

Вопрос 2.

 

Диагененез продуктов выветривания  горных пород. Источник энергии, условия, факторы диагенеза Минеральный состав, структуры и текстуры осадочных горных пород.

 

Ответ 2.

 

Под диагенезом (греч. «диагенезис» – перерождение) понимается изменение осадков, их перерождение и превращение в осадочные горные породы.

По данным Н.М. Страхова, в преобразовании осадков в горные породы участвуют многие факторы. [ 2, c. 205 ]

1. Высокая влажность, имеющая огромное значение в перераспределении отдельных элементов в осадке и обуславливающая диффузное перемещение вещества в вертикальном и горизонтальном направлениях, что способствует взаимодействию различных составляющих и образованию новых диагенетических минералов.

2. Наличие многочисленных  бактерий, главная масса которых сосредоточена в верхних первых сантиметрах осадков.

Бактерии играют различную  роль в преобразовании вещества. В  одних случаях они разлагают углеводороды и органические соединения, создают новые реактивы и изменяют химизм среды. В других случаях бактерии служат главным источником накопления органического вещества в верхней части слоя.

3. Иловые растворы воды, пропитывающие осадок, существенно отличаются от состава наддонной воды океана боли высокой минерализацией, уменьшенным содержанием сульфатного иона, присутствуем железа, марганца и других элементов. При большой концентрации ряда веществ в иловых растворах в осадке образуются новые диагенетические минералы.

4. Органическое вещество, большое скопление которого в осадке вызывает дефицит кислорода, появления углекислого газа и сероводорода, т. е создает восстановительные условия.

5. Окислительно–восстановительный потенциал зависит от содержания органического вещества и от гранулометрического состава осадка. В результате сложные и длительные процессы диагенеза приводят, в конце концов, к превращению осадков в горные породы.

К главным изменениям осадков при диагенезе могут быть отнесены:

1) Обезвоживание и уплотнения, возникающие под давлением накопившийся новых слоев осадка.

2) Цементация, происходящая из–за наличия различных химических соединений, заполняющих поры и пустоты, и цементирующих частиц осадка цементирующими веществами, чаще всего являются кремнезем, оксиды железа, карбонаты и другие.

3) Кристаллизация и  перекристаллизация, особенно, проявляющиеся в мелкозернистых и иловых, хемогенных и органических осадках, состоящих из легко растворимых минералов.

4) Образование конкреций. В процессе умагенеза формируются различные новообразования, отличающиеся друг от друга по составу и форме нахождения. Часто новообразования концентрируются вокруг каких-либо центров и образуют конкреции шаровидной, почковидной, лапчатой, вытянутой формы. Состав осадочных пород отличается рядом особенностей. Прежде всего, в числе минералов осадочных пород следует различать две группы:

1. минералы реликтовые, унаследованные от материнской  породы. Чаще других, в их числе, встречаются кварц, полевые шпаты и слюды. Именно эта группа минералов дает возможность судить о материнских породах, из которых образовались те или иные осадочные породы;

2. минералы, особенно  осадочные, образовавшиеся путем  химического или биохимического  осаждения. К их числу относятся: халцедон, опал, каолинит, гидроокисел железа, марганца, алюминия; минералы группы карбонатов, галоидные соединения и сульфаты; эти минералы часто являются главными породообразующими минералами. В породах, состоящих в значительной мере из обломочного материала, минералы-новообразования нередко представляют собой цемент, заполняющие промежутки между обломками и скрепляющий их.

В осадочных породах  обычно присутствуют остатки растений и животных, обитавших на месте  образования осадка или принесенных  извне.

Структура и текстура осадочных пород. Структура осадочных  пород определяется их зерновым составом (величиной и формой минеральных  составляющих), взаимным расположением этих составляющих в горной породе. Текстура (сложение) осадочной горной породы характеризует способ ее построение.

В осадочных породах  различают следующие основные типы структур:

обломочные (сцементированные и несцементированные);

алевритовые и пелитовые, характерные для тонкообломочных (пылевато–глинистых) пород;

кристаллически-зернистые, присущие многим химическим осадочным породам, кроме того, для некоторых химико-органогенных пород свойственные особые виды структур, как например, оолитовая, когда порода состоит из оолитов, органогенная, органно-детритусовая, когда порода состоит из обломков скелетных частей организмов и некоторые другие.

В осадочных породах  различают следующие основные типы цемента:

1. базальный, когда  обломочный материал заключен  в массе цементирующего вещества, и сами зерна, как правило, не соприкасаются друг с другом;

2. контактный, когда цементация  наблюдается только на контактах;

3. цемент выполнения, когда цемент заполняет промежутки  между соприкасающимися минеральными  зернами;

4. смешанный, сочетающий  два или несколько типов цемента.

К структурным характеристикам  осадочных пород относится также их скважность (пористость). Различают пористость грубую, крупную, мелкую и тонкую.

Текстура (сложение) осадочной породы обычно слоистая, реже наблюдается беспорядочное сложение, когда составляющие минеральные зерна распределены в породе хаотично.