22) Образование Земли и химическая дифференциация вещества.

В процессе эволюции Земли складывались определенные пропорции различных элементов. В веществе планет, комет, метеоритов, Солнца присутствуют все элементы периодической системы, что доказывает общность их происхождения, однако количественные соотношения различны. Количество атомов какого-либо химического элемента в различных природных системах принято выражать по отношению к кремнию , поскольку кремний принадлежит к обильным и труднолетучим соединениям.

С ростом порядкового номера распространенность элементов убывает, но не равномерно. Примечательно, что элементы с четным порядковым номером, особенно элементы с массовым числом кратным 4 более распространены. К ним, в частности, относятся He, CO, Ne, Mg, Si, S, Ar, Ca. Дело в том, что этим массовым числам соответствуют устойчивые ядра. Американские космохимики Г.Юри и Г.Зюсс писали по этому поводу следующее: “...распространенность химических элементов и их изотопов определяется ядерными свойствами, и окружающее нас вещество похоже на золу космического ядерного пожара, из которого оно было создано”.

К важнейшим свойствам Земли, определяющим ее происхождение и химическую эволюцию, относится радиоактивность. Все первичные планеты были сильно радиоактивны. Нагреваясь за счет энергии радиоактивного распада, они подвергались химической дифференциации, которая завершилась формированием внутренних металлических ядер у планет земной группы.

Литофильные элементы, т.е. элементы, образующие твердые оболочки планет (Si, O, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K) переходили вверх, выделение газов из расплавленного вещества мантий при выплавлении легкоплавких фракций, приводила к базальтовым расплавам, которые также изливались на поверхность планет. Газовые компоненты, вырывающиеся вместе с ними, дали начало первичным атмосферам, которые смогли удержать только сравнительно крупные планеты, к которым относилась и Земля.

Вещества образовались еще на последних стадиях остывания протопланетного облака. Впоследствии на Земле они привели к возникновению жизни.

23) Геологические процессы (явления)

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ (ЯВЛЕНИЯ) – процессы, протекающие в литосфере (геологической среде) и имеющие следствием изменения структуры, состава, состояния и свойств слагающих ее компонентов (горных пород, подземных вод, рельефа и присущих им физических полей). Под явлением следует понимать результат протекания того или иного вида геологического процесса, проявляющийся в различных специфических наземных и подземных формах Земли, как например, оползневой срыв, карстовая воронка (пещера), овражный врез, тектонический разлом, вулканический купол и др. В самом общем виде под Г.п.(я.) следует понимать (по Бондарику Г.К.) движение геологической среды в физическом времени, обусловленное, с одной стороны, ее взаимодействием с другими частями среды обитания человека (окружающей среды), а с другой — взаимодействием между элементами самой геосреды. Следовательно, Г.п.(я.) есть последовательная смена состояний геологической среды во времени.

Принято различать эндогенные и экзогенные Г.п.(я.). Под эндогенными геологическими процессами понимаются процессы, возникающие под воздействием внутренних (литосферы) геологических факторов (изменения состава и свойств веществ и физических полей литосферы и более глубоких горизонтов Земли), как, например, землетрясение, извержение вулканов, грязевый вулкан. Под экзогенными геологическими процессами понимаются процессы, возникающие в приповерхностной зоне литосферы под воздействием внешних (по отношению к литосфере) природных и техногенных факторов, как, например, оползни и обвалы, карст, суффозия, овражная и речная эрозия, термокарст, наледи, подтопление и др.

Методология изучения Г.п.(я.) основана на выявлении его механизма, под которым понимается последовательность взаимодействия отдельных элементов геосреды под влиянием определенной совокупности природных и техногенных факторов. Разницей в механизме формирования Г.п.(я.) обусловлено видовое и типовое разнообразие Г.п.(я.) — оползни и обвалы, карст и овражная эрозия, просадки и оседание земной поверхности; оползни скольжения и оползни течения и т.д. Изучение любого Г.п.(я.) предусматривает выявление обусловливающих его факторов (причин), которые определяют как возникновение самого процесса, так и его распространение. Принято различать две основные группы факторов Г.п.(я.): природные и техногенные. Из числа природных факторов Г.п.(я.) наиболее часто рассматриваются атмосферные осадки, состав и состояние горных пород, температурный режим поверхностных и подземных вод, ветро-волновой режим в береговой зоне акваторий и др. В качестве техногенных факторов применительно к Г.п.(я.) могут рассматриваться нагрузки на грунты оснований от веса зданий и сооружений, обводнение и подтопление территорий за счет утечек из систем водо- и теплоснабжения, канализации; строительные выемки и подрезка склонов при дорожном строительстве и устойстве карьеров, котлованов и подземных сооружений различного назначения; искусственные взрывы и прочие динамические воздействия, связанные с хозяйственной деятельностью человека. В зависимости от преобладающей роли факторов той или иной группы различают природные, техногенные и техногенно-природные геологические процессы. В специальной инженерно-геологической литературе для обозначения процессов, вызванных хоздеятельностью, используются и другие термины: "антропогенные геологические процессы" (предложены Ф.В.Котловым), "инженерно-геологические процессы" (см.) (введены Г.Н.Каменским). Как природные, так и техногенные геологические процессы представляют предмет исследования инженерной геологии в аспекте их негативного воздействия на инженерную и хозяйственную деятельность человека. Целый ряд геологических процессов (оползни, карст, подтопление, переработка берегов морей и водохранилищ, просадки, процессы криогенной группы и др.), пользующихся широким распространением на территориях индустриально развитых стран и наносящих большой материальный урон их народному хозяйству, принято называть опасными геологическими процессами.

Внутреннее строение Земли

ЗЕМЛЯ, третья от Солнца большая планета Солнечной системы. Благодаря своим уникальным, быть может, единственным во Вселенной природным условиям, стала местом, где возникла и получила развитие органическая жизнь.

Толщина Земной коры (внешней оболочки) изменяется от нескольких километров (в океанических областях) до нескольких десятков километров (в горных районах материков). Сфера земной коры очень небольшая, на ее долю приходится всего около 0,5% общей массы планеты. Основной состав коры - это окислы кремния, алюминия, железа и щелочных металлов. В составе континентальной коры, содержащей под осадочным слоем верхний (гранитный) и нижний (базальтовый), встречаются наиболее древние породы Земли, возраст которых оценивается более чем в 3 млрд. лет. Океаническая же кора под осадочным слоем содержит в основном один слой, близкий по составу к базальтовым. Возраст осадочного чехла не превышает 100-150 миллионов лет.

От низ лежащей мантии земную кору отделяет во многом еще загадочный Слой Мохо (назван так в честь сербского сейсмолога Мохоровичича, открывшего его в 1909 году), в котором скорость распространения сейсмических волн скачкообразно увеличивается.

На долю Мантии приходится около 67% общей массы планеты. Твердый слой верхней мантии, распространяющийся до различных глубин под океанами и континентами, совместно с земной корой называют литосферой - самой жесткой оболочкой Земли. Под ней отмечен слой, где наблюдается некоторое уменьшение скорости распространения сейсмических волн, что говорит о своеобразном состоянии вещества. Этот слой, менее вязкий и более пластичный по отношению к выше и ниже лежащим слоям, называют астеносферой. Считается, что вещество мантии находится в непрерывном движении, и высказывается предположение, что в относительно глубоких слоях мантии с ростом температуры и давления происходит переход вещества в более плотные модификации. Такой переход подтверждается и экспериментальными исследованиями.

В нижней мантии на глубине 2900 км отмечается резкий скачок не только в скорости продольных волн, но и в плотности, а поперечные волны здесь исчезают совсем, что указывает на смену вещественного состава пород. Это внешняя граница ядра Земли.

Земное ядро открыто в 1936 году. Получить его изображение было чрезвычайно трудно из-за малого числа сейсмических волн, достигавших его и возвращавшихся к поверхности. Кроме того, экстремальные температуры и давления ядра долгое время трудно было воспроизвести в лаборатории. Земное ядро разделяется на 2 отдельные области: жидкую (ВНЕШНЕЕ ЯДРО) и твердую (BHУTPEHHE), переход между ними лежит на глубине 5156 км. Железо - элемент, который соответствует сейсмическим свойствам ядра и обильно распространен во Вселенной, чтобы представить в ядре планеты приблизительно 35% ее массы. По современным данным, внешнее ядро представляет собой вращающиеся потоки расплавленного железа и никеля, хорошо проводящие электричество. Именно с ним связывают происхождение земного магнитного поля, считая, что, электрические токи, текущие в жидком ядре, создают глобальное магнитное поле. Слой мантии, находящийся в соприкосновении с внешним ядром, испытывает его влияние, поскольку температуры в ядре выше, чем в мантии. Местами этот слой порождает огромные, направленные к поверхности Земли тепломассопотоки - плюмы.

ВНУТРЕННЕЕ ТВЕРДОЕ ЯДРО не связано с мантией. Полагают, что его твердое состояние, несмотря на высокую температуру, обеспечивается гигантским давлением в центре Земли. Высказываются предположения о том, что в ядре помимо железоникелевых сплавов должны присутствовать и более легкие элементы, такие как кремний и сера, а возможно, кремний и кислород. Вопрос о состоянии ядра 3емли до сих пор остается дискуссионным. По мере удаления от поверхности увеличивается сжатие, которому подвергается вещество. Расчеты показывают, что в земном ядре давление может достигать 3 млн. атм. При этом многие вещества как бы металлизируются - переходят в металлическое состояние. Существовала даже гипотеза, что ядро Земли состоит из металлического водорода.

24) Во многих определениях жизни указывается ведущее свойство, которое отличает живое от неживого. Аристотель относит к таким свойствам питание, рост, одрехление. Павлов определяет жизнь, как сложный химический процесс. Апарин – как особую очень сложную форму движения материи. Энгельс – как способ существования белковых молекул. Современное определение жизни звучит так:  Жизнь – это макромолекулярная открытая система, которой свойственна иерархическая организация, способность к самовозобновлению, обмен веществ и тонко регуляторный процесс.  Свойства живого:  1. Самовозобновление, которое связано с постоянным обменом вещества и энергии, и в основе которого лежит способность хранить и использовать биологическую информацию в виде уникальных информационных молекул: белков и нуклеиновых кислот.  2. Самовоспроизведение, которое обеспечивает преемственность между поколениями биологических систем  3. Саморегуляция, которая основана на потоке вещества, энергии и информации  4. Большинство химических процессов в организме находятся не в динамичном состоянии  5. Живые организмы способны к росту  Признаки живого:  1. Обмен веществом и энергией  2. Обмен веществ – особый способ взаимодействия живых организмов со средой  3. Обмен веществ требует постоянного притока некоторых веществ и энергии из вне и выделения некоторых продуктов диссимиляции во внешнюю среду. Организм является открытой системой  4. Раздражимость – заключается в передаче информации от внешней среды к организму; на основе раздражимости осуществляется Саморегуляция и гомеостаз  5. Репродукция – воспроизведение себе подобных  6. Наследственность – поток информации между поколениями в результате чего обеспечивается преемственность  7. Изменчивость – появление новых признаков в процессе репродукции; основа эволюции  8. Онтогенез – индивидуальное развитие, реализация индивидуальной программы  9. Филогенез – историческое развитие, эволюционное развитие осуществляется в результате наследственной изменчивости, естественного отбора и борьбы за существование  10. Организмы включены в процесс эволюции  Уровни организации жизни:  1. Молекулярный уровень. Элементарные структурные единицы – молекулы. Основные явления этого уровня: репликация, биосинтез, мутации, передача информации.  2. Клеточный уровень. Структурными элементарными единицами этого уровня являются различные органоиды и компоненты клеток. Основные процессы уровня: способность к самовоспроизведению, регуляторность химических реакций, запасание и расходование энергии.  3. Организменный уровень. Единицей уровня является организм. Основные процессы уровня: возникновение новых организмов, взаимодействие организмов между собой.  4. Популяционно-видовой уровень. Единицей уровня являются особи, объединённые в популяции, которые в свою очередь объединены в виды. Основные признаки уровня: рождаемость, смертность, структура популяции (половая и возрастная), плотность, численность популяции.  5. Биосферный уровень. Единицей уровня является биогеоценоз. Для этого уровня характерно: активное взаимодействие живого и неживого вещества, биологический круговорот веществ и энергии.