1.2 Происхождение, строение Земли и Солнечной системы

Проблема происхождения Земли и Солнечной системы интересовала человечество еще в глубокой древности. Так, у древних греков за 2-3 столетия до нашей эры по этому вопросу существовали 2 принципиально различные точки зрения. Согласно первой (Птоломей) Солнечная система построена геоцентрично. В центре мироздания располагается Земля, которая неподвижна, а все остальные планеты Солнце и другие звезды обращаются вокруг Земли. Другая гипотеза получила название гелиоцентризма. Ее сторонники центром мироздания считали Солнце. В середине ХVI в. великий польский астроном Н. Коперник математически обосновал гелиоцентрическую гипотезу. Однако и после этого она долго не получала признания.

Первая научная гипотеза о происхождении Солнечной системы и всей Вселенной принадлежит немецкому философу И. Канту (1755г). Во времена господства метафизики он смело заявил: «Дайте мне материю, и я покажу Вам, как из нее должен образоваться мир». В своей книге он излагает гипотезу образования солнечной системы из рассеянной материи (из определенных частиц). В 1796 г. знаменитый французский астроном и математик Лаплас отмечал, что планетная система образовалась из раскаленной, разреженной атмосферы первичного Солнца (из газа), окружающей его во время образования и простиравшейся за пределы современной Cолнечной системы. Огромная заслуга Канта и Лапласа, выходящая за рамки космогонии, заключается в том, что в решении вопроса о происхождении Солнечной системы они впервые в естествознании ввели принцип развития, развития под воздействием природных сил без какого бы то ни было вмешательства творца (бога).

Большой интерес представляют гипотезы ученых О. Шмидта и В. Фесенкова. Эти ученые в отличие от других рассматривают развитие Солнечной системы, и в частности, Земли не только как механическое перемещение тел в пространстве.

Гипотеза академика О.Ю. Шмидта. О. Шмидт предполагает образование Земли и других планет из межзвездной холодной метеоритной пыли, захваченной полем тяготения Солнца. Солнце старше планет и Земли. Земля возникла постепенно путем «сбора» твердых частиц - метеоритов. По представлениям О. Шмидта, вокруг Солнца существовал протяженный рой пылевой материи, из которой в процессе эволюции возникли планеты. Главными движущими факторами эволюции облака (газово-пылевого вещества) были, во-первых, действие сил тяготения и, во-вторых, процесс перехода механической энергии в тепловую.

Гипотеза академика В.Г Фесенкова. В.Фесенков склоняется к мысли о том, что поскольку возраст Солнца близок возрасту Земли, допустимо считать, что Солнце и окружающие его планеты образовались одновременно и что это единый процесс происхождения звездной системы из одной и той же исходной среды – некоторой газово-пылевой туманности. Внутренние части уплотнения послужили материалом для образования Солнца, внешние - планет. Земля образовалась сразу во всей массе, а не собиралась из отдельных частиц. К сожалению гипотеза В. Фесенкова не в состоянии объяснить, почему около 90% массы Солнца составляют самые легкие элементы «H⁺» и «He⁺» (гелий), а на Земле этих элементов содержится ничтожное количество.

Имеется еще целый ряд гипотез, однако строго научно обоснованной теории происхождения Земли не выработано. На основе новых данных космохимии, геохимии, геофизики постепенно выясняются вероятные пути образования Земли, ее химического состава и основных оболочек.

Строение солнечной системы. Солнечная система состоит из центрального тела Солнца, вокруг которого вращается множество спутников. Все они малы по сравнению с самим Солнцем, но с точки зрения наших земных масштабов среди них есть и очень крупные. Наибольшими из спутников Солнца является 9 больших планет, к числу которых относится и наша Земля. Из крупных планет, кроме Земли, в Солнечную систему входят Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Кроме них, спутниками Солнца являются тысячи астероидов (малых планет) и комет, а также огромный рой мелких тел и частиц. Двигаясь в Cолнечной системе, эти частицы иногда сталкиваются с Землей. Влетая с огромными скоростями в земную атмосферу, они дают мгновенную вспышку метеора - «падающей звезды». Крупные метеорные тела иногда не успевают испариться в воздухе, и их остатки выпадают на поверхность Земли в виде метеоритов.

Движение планет вокруг Солнца обладает рядом характерных особенностей. Во первых, орбиты планет очень близки к круговым и являются слабо вытянутыми эллипсами. Во вторых, пути планет вокруг Солнца мало наклонены друг к другу, так что планетная система является очень плоским образованием. В третьих, все без исключения планеты - и большие и малые - движутся вокруг Солнца в одном и том же направлении - против часовой стрелки, также происходит и вращение вокруг своей оси самих планет. Эти особенности движения показывают, что планетная система является не случайным собранием тел, имеющих различное происхождение, а единой, закономерно возникающей семьей планет. На это указывает также и связь между физическими свойствами и их положением в Cолнечной системе.

Четыре ближайших планеты к Солнцу - это Меркурий, Венера, Земля и Марс - сравнительно невелики (Земля является наибольшей из них), но имеют довольно большую плотность, в 4 -5 раз превосходящую плотность воды. Далекие от Солнца Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун значительно массивнее планет земной группы, и гораздо больше их по размерам, но имеют малую среднюю плотность, близкую к плотности воды (плотность Сатурна даже меньше плотности воды). Различие между планетами земной группы и планетами - гигантами проявляется не только в их размерах и плотностях, но также и в скоростях суточного вращения и количестве спутников. Так, например, огромные планеты - Юпитер и Сатурн - вращаются вдвое быстрее по сравнению с маленькими планетами - Земля и Марс. В то время как планеты земной группы либо вовсе не имеют спутников, либо имеют одного - двух, Юпитер имеет их 12, а Сатурн, кроме 9 крупных спутников, имеет еще множество мелких. Что же представляет собой планета Земля?

Наша планета, несущаяся в космическом пространстве вокруг Солнца состоит из нескольких оболочек - геосфер. Некоторые из них имеют физико- космическое происхождение, некоторые - порождены планетной историей, как всегда имеются переходные и смешанные варианты. Всем известно значение озонового экрана, сантиметровой оболочки, охватывающего нашу планету. Лежащий под ним воздушный океан разделен на несколько сфер. Легкая газовая геосфера – атмосфера - планеты подстилается жидкой оболочкой- гидросферой. Две трети площади Земли занимает соленый океан, а одна треть- суша, покрытая живым веществом на 90 и более процентов, состоящим из «живой» воды. Кроме того в структуру суши входят реки, болота, озера, ледники и почвенные воды.

Твердая фаза планеты представлена литосферой, или земной корой. Ниже залегает мантия Земли. Таково статическое строение нашей планеты, имеющей радиус в 6 тысяч километров. Напомним, что мощность почвы («кожа» планеты) не превышает одного метра (рисунок 1).

На стыке твердой, жидкой и газообразной оболочек планеты протекают активные биогеохимические процессы, т.е. между этими геосферами осуществляется с той или иной скоростью геохимической и энергетический обмен. Другими словами здесь протекает жизнь. Эта сфера Земли получила название биосфера, которая охватывает до 30 км в глубь литосферы и до 20 - 25 км в высоту от поверхности Земли. По В. Вернадскому - это общепланетарная оболочка.

Жизнь и деятельность человека связаны в основном с относительно узким слоем биосферы - витасферой, или биогеоценотическим покровом - реально окружающей нас живой природы во всем ее разнообразии. В состав

витасферы на суше входят биоценозы, нижние слои тропосферы, мощностью в несколько десятков метров, и почва с подпочвой - место сосредоточения корней растений, микроорганизмов и многих видов животных.