5. Планета Земля. Геологическая эволюция.

Общая характеристика планеты. Средний радиус Земли составляет 6370 км, масса 5,98 * 10 24 кг, движется почти по круговой орбите радиуса 149, 6 млн км со средней скоростью 30 км/с. Период ее обращения вокруг Солнца 355, 25 суток, период обращения вокруг собственной оси 23 часа 56 минут 4, 09 секунд. Вместе со всей Солнечной системой Земля обращается вокруг центра нашей галактики. Это определяет периодичность поступления солнечной энергии на различные участки поверхности, смену периодов похолодания и потепления, времен года, зональность распределения растительного и животного мира.

Возраст Земли составляет 4,5 – 5 млрд лет, 3,5 млрд лет назад на Земле появились простейшие организмы и примитивная биосфера. Под влиянием живого вещества изменился состав атмосферы, гидросферы, появился гумусный слой, т.е. наряду с абиотическими факторами (неживое вещество), начинают играть важную роль биотические.

Физические оболочки Земли. Земля – это гигантская физическая система, состоящая из множества подсистем – оболочек, которые находятся во взаимодействии.

Формирование Земли как планеты происходило в первые сотни миллионов лет ее жизни. По одной из гипотез она образовалась в результате конденсации холодных частиц. В процессе гравитационного сжатия, распада радиоактивных элементов, столкновения с массивными космическими телами протоземля разогрелась до высоких температур (до 5000 К).

В первые сотни миллионов лет понижение температуры привело к стратификации вещества земной тверди. Наиболее тяжелые элементы образовали ядро, мантию, земную кору. Менее плотные граниты всплыли на поверхность, более плотные базальты расположились под ними, еще более плотные образовали мантию и ядро. Ядро имеет радиус 3000 км, температура его внутренних областей достигает 5000 К. Огромные давления препятствуют плавлению, предполагается, что ядро находится в твердом состоянии и имеет железно-никелевую основу (отсюда мощное магнитное поле).

Над ядром находится мантия, толщиной около 3000 км. На разных глубинах ее вещество находится в разных состояниях: пограничный с ядром слой – в твердом, более высокие слои в жидком; слои, находящиеся на глубине около 300 км (астеносфера) – в размягченном. В силу неоднородности в верхних слоях мантии возникают разрывы и сдвиги, что и определяет подвижки земной коры, толщина которой на материках составляе 35-70 км, в океане 3-10 км. Кора состоит из отдельных блоков – литосферных плит, которые впаяны в вещество мантии и медленно, со скоростью 1-5 см в год перемещаются, как бы ползут по размягченной астеносфере. Это движение – результат сложного взаимодействия механического движения Земли и гигантской конвекции тепла в ее внутренних слоях. Характер движения определяет особенности литосферных процессов: тектоники, образования островных дуг, океанических впадин, горных хребтов, изменения формы и очертания материков и др.

Первая теория дрейфа материков была разработана немецким геофизиком А. Вегенером. Когда-то на Земле существовал единый материк вблизи Северного полюса – Пангея. Около 350 млн. лет назад он разделился на два материка Лавразию и Гондвану, которые около 100 млн. лет назад распались на более мелкие куски. Они стали дрейфовать к югу и образовали современные материки.

На поверхности Земли вода занимает ¾ - гидросфера. Гидросфера самая тонкая оболочка, ее масса составляет 1/1000 долю всей массы Земли. Малый и большой круговороты воды поддерживают равновесие гидросферы и способствуют возобновлению запасов пресной воды. Большой круговорот полностью осуществляется за 200 млн лет, за это время происходит самоочищение всех океанических вод..

Атмосфера состоит из тропосферы (20 км над уровнем моря), стратосферы (до 50 км), мезосферы (до 80 км) и ионосферы. На высоте 30-50 км находится озоновый слой, предохраняющий от жесткого космического излучения. Атмосфера состоит на 78 % из азота, 21% кислорода и 1% составляют инертные газы, двуокись углерода, метан, оксиды азота, водород, озон и примеси. 4/5 всей массы воздуха находится в тропосфере.

Все физические оболочки Земли представляют собой единый комплекс и находятся в тесном взаимодействии.

Вопросы:

1. Чем отличались выводы А. Фридмана от ранее существующих воззрений?

2. Что установил Хаббл?

3. Что является началом отсчета времени во Вселенной?

4. Как было доказано существование сингулярной точки?

5. Что такое реликтовое излучение?

6. Как определили возраст Вселенной?

7. Что общего в трех моделях Фридмана?

8. Почему Вселенная построена из вещества, а не из антивещества?

9. Описать процесс возникновения и самоорганизации материи во Вселенной.

10. Описать эволюцию Солнечной системы по современным представлениям.

Литература:

Дубнищева Т.Я. КСЕ. – 2003. – С. 463-482. С. 486 – 508.

Горелов А.А. КСЕ. – 2004. – С. 61-75.

Мир вокруг нас. – 1976. – С. 23-75.

Игнатова В.А. Естествознание. – М. – 2002. – 254 с.

Шкловский И.С. Звезды, их рождение, жизнь и смерть. – М: Наука, 1977. – С.3, 113-142.

Вайнберг С. Первые три минуты: современный взгляд на происхождение Вселенной. – М. – 1981.

Левитан Е.П. Эволюционирующая Вселенная. – М. – 1993.

Ровинский Р.Е. Развивающаяся Вселенная. – М. – 1996.

Зигель Ф.Ю. Планета Земля. – М:Мысль. – 1974. – 221с.