Происхождение и строение Земли

          Данные модели помогают выдвинуть гипотезы о происхождении Земли:

          1. Французский ученый Жорж Бюффон (1707—1788) предпо­ложил, что земной шар возник в результате катастрофы. В очень отдаленное 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.

          2. По-другому объяснял возможность  образования небесных тел немецкий  ученый Иммануил Кант (1724—1804). Он предполо­жил, что Солнечная система произошла из гигантского холод­ного пылевого облака. Частицы этого облака находились постоянном беспорядочном движении, взаимно притягивали друг друга, сталкивались, слипались, образуя сгущения, которые ста­ли расти и со временем дали начало Солнцу и планетам.

          3. Пьер Лаплас (1749—1827), французский  астроном и матема­тик, предложил свою гипотезу, объясняющую образование и развитие Солнечной системы. По его мнению, Солнце и пла­неты возникли из вращающегося раскаленного газового обла­ка. Постепенно остывая7ш5о сжималось, образуя многочис­ленные кольца, которые, уплотняясь, создали планеты, а центральный сгусток превратился в Солнце.

В начале нашего столетия английский ученый Джеймс Джине (1877—1946) 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.

          4. Наш соотечественник, известный  ученый Отто Юльевич Шмидт  (1891—1956) 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 замерзшего 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.

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Строение земли.

 

          Земля относится к планетам земной группы, а значит она, в отличие от газовых гигантов, таких как Юпитер, имеет твёрдую поверхность. Это крупнейшая из четырёх планет земной группы в солнечной системе, как по размеру, так и по массе. Кроме того, Земля имеет наибольшую плотность, самую сильную поверхностную гравитацию и сильнейшее магнитное поле среди этих четырёх планет.

          Форма Земли (геоид) близка  к сплюснутому эллипсоиду. Расстояние  точек геоида, до точек аппроксимирующего  его эллипсоида составляет до 100 метров. Средний диаметр планеты  примерно равен 12 742 км. Это 40 000 км/π, так как метр в прошлом  определялся, как 1/10 000 000 расстояния  от экватора до северного полюса  через Париж.

Вращение  Земли создаёт экваториальную выпуклость, поэтому экваториальный диаметр  на 43 км больше, чем диаметр между  полюсами планеты. Высшей точкой твёрдой  поверхности Земли является гора Эверест (8848 м над уровнем моря), а глубочайшей — Марианская впадина (11 022 м под уровнем моря). Поэтому, по сравнению с идеальным эллипсоидом, Земля имеет допуск в пределах 0,17 % (1/584), что меньше 0,22 % — допустимого допуска для бильярдного шара. Из-за выпуклости экватора, самой удалённой точкой поверхности от центра Земли фактически является вершина вулкана Чимборасо в Эквадоре.

 

          Химический состав.

 

          Масса Земли приблизительно равна  5,98×1024 кг. Общее число атомов, составляющих  Землю ≈1050. Она состоит в основном  из железа (32,1 %), кислорода (30,1 %), кремния  (15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля (1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %); на  остальные элементы приходится 1,2 %. Из-за сегрегации по массе  внутреннее пространство, предположительно, состоит из железа (88,8 %), небольшого  количества никеля (5,8 %), серы (4,5 %).

          Геохимик Франк Кларк вычислил, что земная кора на чуть  более чем 47 % состоит из кислорода.  Наиболее распространённые породосоставляющие минералы земной коры практически полностью состоят из оксидов; суммарное содержание хлора, серы и фтора в породах обычно составляет менее 1 %. Основными оксидами являются кремнезём (SiO2), глинозём (Al2O3), оксид железа (FeO), окись кальция (CaO), окись магния (MgO), оксид калия (K2O) и оксид натрия (Na2O). Кремнезём служит главным образом кислотной средой, формирует силикаты; природа всех основных вулканических пород связана с ним. Из расчётов, основанных на анализе 1 672 видов пород, Кларк сделал вывод, что 99,22 % из них содержат 11 оксидов (таблица слева). Все прочие компоненты встречаются в очень незначительном количестве.

          Земля, как и другие планеты  земной группы, имеет слоистое  внутреннее строение. Она состоит  из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), и  металлического ядра. Внешняя часть  ядра жидкая (значительно менее  вязкая, чем мантия), а внутренняя  — твёрдая.

Внутренняя  теплота планеты, скорее всего, обеспечивается радиоактивным распадом изотопов калия-40, урана-238 и тория-232.[источник не указан 608 дней] У всех трёх элементов период полураспада составляет более миллиарда  лет. В центре планеты, температура, возможно, поднимается до 7 000 К, а  давление может достигать 360 ГПа (3,6 млн. атм). Часть тепловой энергии ядра передаётся к земной коре посредством плюмов. Плюмы приводят к появлению горячих точек и траппов.

 

          Земная  кора.

 

          Земная кора — это верхняя  часть твёрдой земли. От мантии  отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн — границей Мохоровичича. Бывает два типа коры — континентальная и океаническая. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30—50 км на континентах. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Кинематику этих движений описывает тектоника плит.

 

          Мантия  Земли.

 

          Мантия — это силикатная оболочка  Земли, сложенная преимущественно  перидотитами — породами, состоящими  из силикатов магния, железа, кальция  и др. Частичное плавление мантийных  пород порождает базальтовые и им подобные расплавы, формирующие при подъёме к поверхности земную кору.

          Мантия составляет 67 % всей массы  Земли и около 83 % всего объёма  Земли. Она простирается от  глубин 5—70 километров ниже границы  с земной корой, до границы  с ядром на глубине 2900 км. Мантия  расположена в огромном диапазоне  глубин, и с увеличением давления  в веществе происходят фазовые  переходы, при которых минералы  приобретают всё более плотную  структуру. Наиболее значительное  превращение происходит на глубине  660 километров. Термодинамика этого  фазового перехода такова, что  мантийное вещество ниже этой  границы не может проникнуть  через неё, и наоборот. Выше  границы 660 километров находится  верхняя мантия, а ниже, соответственно, нижняя. Эти две части мантии  имеют различный состав и физические  свойства. Хотя сведения о составе  нижней мантии ограничены, и число  прямых данных весьма невелико, можно уверенно утверждать, что  её состав со времён формирования  Земли изменился значительно  меньше, чем верхней мантии, породившей  земную кору.

          Теплоперенос в мантии происходит  путём медленной конвекции, посредством  пластической деформации минералов.  Скорости движения вещества при  мантийной конвекции составляют  порядка нескольких сантиметров  в год. Эта конвекция приводит  в движение литосферные плиты  (см. тектоника плит). Конвекция в  верхней мантии происходит раздельно.  Существуют модели, которые предполагают  ещё более сложную структуру  конвекции.

 

          Ядро  Земли.

 

          Ядро — центральная, наиболее  глубокая часть Земли, геосфера, находящаяся под мантией и,  предположительно, состоящая из  железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы — 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура в центре ядра Земли достигает 5000 С, плотность около 12,5 т/м³, давление до 361 ГПа. Масса ядра — 1,932×1024 кг.

 

       

 

          Тектонические платформы.

 

          Согласно теории тектонических  плит, внешняя часть Земли состоит  из двух слоёв: литосферы, включающей  земную кору, и затвердевшей верхней  части мантии. Под Литосферой  располагается астеносфера, составляющая  внутреннюю часть мантии. Астеносфера  ведёт себя как перегретая  и чрезвычайно вязкая жидкость.

          Литосфера разбита на тектонические  плиты, и как бы плавает по  астеносфере. Плиты представляют  собой жёсткие сегменты, которые  двигаются относительно друг  друга. Существует три типа  их взаимного перемещения: конвергенция, дивергенция и сдвиговые перемещения  по трансформным разломам. На  разломах между тектоническими  плитами могут происходить землетрясения,  вулканическая активность, горообразование,  образование океанских впадин.

          Список Крупнейших тектонических  плит с размерами приведён  в таблице справа. Среди плит  меньших размеров следует отметить  индостанскую, арабскую, карибскую  плиты, плиту Наска и плиту Скотия. Австралийская плита фактически слилась с Индостанской между 50 и 55 млн лет назад. Наибольшей скоростью перемещения обладают океанские плиты; так, плита Кокос движется со скоростью 75 мм в год],а тихоокеанская плита — со скоростью 52-69 мм в год. Самая низкая скорость у евразийской плиты — 21 мм в год.

 

          Географическая  оболочка.

 

          Приповерхностные части планеты  (верхняя часть литосферы, гидросфера, нижние слои атмосферы) в целом  называются географической оболочкой  и изучаются географией.

Рельеф  Земли очень разнообразен. Около 70,8 % поверхности планеты покрыто  водой (в том числе континентальные  шельфы). Подводная поверхность гористая, включает систему срединно-океанических хребтов, а также подводные вулканы, океанические желоба, подводные каньоны, океанические плато и абиссальные  равнины. Оставшиеся 29,2 %, непокрытые водой, включают горы, пустыни, равнины, плоскогорья  и др.

          В течение геологических периодов, поверхность планеты, из-за тектонических  процессов и эрозии, постоянно  изменяется. Рельеф тектонических  плит формируется под воздействием  выветривания, которое является следствием осадков, колебаний температур, химических воздействий. Ледники, береговая эрозия, образование коралловых рифов, столкновения с крупными метеоритами также влияют на изменение земной поверхности.

          При перемещении континентальных  плит по планете, океаническое  дно погружается под их надвигающиеся  края. В то же время, поднимающееся  из глубин вещество мантии, создаёт  дивергентную границу на срединно-океанических  хребтах. Совместно эти два  процесса приводят к постоянному  обновлению материала океанической  плиты. Возраст большей части  океанского дна меньше 100 млн лет. Древнейшая океаническая плита расположена в западной части Тихого океана, а её возраст составляет примерно 200 млн лет. Для сравнения, возраст старейших ископаемых, найденных на суше, достигает порядка 3 млрд лет.

           Континентальные плиты состоят  из материала с низкой плотностью, такого как вулканические гранит  и андезит. Менее распространён  базальт — плотная вулканическая  порода, являющаяся основной составляющей  океанического дна. Примерно 75 % поверхности  материков покрыто осадочными  породами, хотя эти породы составляют  примерно 5 % земной коры. Третьими  по распространённости на Земле  породами являются метаморфические  горные породы, сформировавшиеся  в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических  горных пород под действием  высокого давления, высокой температуры  или того и другого одновременно. Самые широко распространённые силикаты на поверхности Земли — это кварц, полевой шпат, амфибол, слюда, пироксен и оливин; карбонаты — кальцит (в известняке), арагонит и доломит.

           Педосфера представляет собой самый верхний слой литосферы, включает почву и процессы почвообразования. Она находится на границе между литосферой, атмосферой, гидросферой. На сегодня общая площадь культивируемых земель составляет 13,31 % поверхности суши, из которых лишь 4,71 % постоянно заняты сельскохозяйственными культурами. Примерно 40 % земной суши сегодня используется для пахотных угодий и пастбищ, это примерно 1,3×107 км² пахотных земель и 3,4×107 км² пастбищ.

 

          Гидросфера.

 

          Гидросфера — совокупность всех  водных запасов Земли. Большая  часть воды сосредоточена в  океане, значительно меньше —  в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара.