Науки о земле

Что вызывает смену дня и ночи?

– Смена дня и ночи вызывается суточным вращением Земли вокруг своей оси.

Каковы причины, вызывающие смену времен года?

– Смена времен года происходит вследствие того, что ось вращения Земли наклонена к плоскости земной орбиты под углом около 66 градусов и этот угол остается неизменным во всё время движения Земли вокруг Солнца. Поэтому в течение года меняется освещенность поверхности Земли и Солнце сильнее нагревает то Северное, то Южное полушарие. Соответственно, лето в Северном полушарии совпадает с зимой в Южном полушарии и наоборот.

Как соотносятся понятия «погода» и «климат»?

– Погода представляет собой состояние атмосферы в определённом месте в данный момент или за короткий промежуток времени (сутки, месяц, год).

Климатом называется многолетний режим погоды, характерный для определённой местности.

Что такое абсолютная геохронологическая шкала и когда она была разработана?

– Абсолютная геохронологическая шкала отображает абсолютный возраст пород, выраженный в единицах времени (обычно в млн лет). Возможность её установления появилась в начале XX века в результате открытия радиоактивности и установления законов радиоактивного распада. Первыми предложили использовать радиоактивный распад химических элементов для определения возраста горных пород и минералов в 1907 г. Э. Резерфорд (Великобритания) и Б. Болтвуд (Канада). Абсолютная геохронологическая шкала включает два эона: фанерозой и криптозой (докембрий).

Криптозой делится на архей, протерозой и венд. Граница между археем и протерозоем проходит около 2500 млрд лет назад, а между протерозоем и вендом – 650–690 млн лет назад. Более детальной стратиграфии докембрия не существует.

Первая абсолютная геохронологическая шкала фанерозоя (палеозой, мезозой, кайнозой – начало ок. 570 млн лет назад) была разработана в 1938 г. А. Холмсом (Великобритания).

Что характерно для палеозоя?

– Палеозойская эра была выделена английским геологом А. Седжвиком в 1837 году. Она разделяется на следующие периоды:

	Начало	Конец
Кембрий	570±20 млн	490±15 млн
Ордовик	490±20 млн	435±10 млн
Силур	435±10 млн	400±10 млн
Карбон	400±10 млн	345±10 млн
Девонский	345±10 млн	280±10 млн
Пермь	280±10 млн	230±10 млн

В палеозойскую эру происходило активное горообразование. В это время возникли каледонская и герцинская складчатости. Проявления первой наиболее отчётливы в Ирландии, Шотландии, Уэльсе, в Скандинавии, Казахстане, Горном Алтае, Юго-Восточном Китае, в Восточной Австралии, Северных Аппалачах. Герцинская складчатость представлена горами Европы, Северо-Западной Африки, Северного Кавказа, Урала, Алтая, Тянь-Шаня, Монголии, Большого Хингана, Анд Южной Америки. Происходили многократные наступления и отступления моря. В первой половине этой эры жизнь существует преимущественно в воде. Во второй – начинается активное освоение растениями и животными суши. В первой половине этой эры господствуют водоросли и водные беспозвоночные, появляются рыбы. Начиная с силура, происходит интенсивная эволюция высших растений. Завоёвывают территорию плауновидные, папоротниковидные, хвойные. Появляются почти все типы и классы беспозвоночных, а также позвоночных, кроме птиц и млекопитающих.

Что характерно для мезозоя?

– Мезозойская эра включает следующие периоды:

	Начало	Конец
Триас	230±10 млн	190±5 млн
Юра	190± 5 млн	136±5 млн
Мел	136± 5 млн	66±3 млн

В мезозойскую эру идёт интенсивное горообразование на периферии Тихого, Атлантического и Индийского океанов. В меловом периоде происходит одна из самых больших трансгрессий моря, завершается раскол Пангеи. Материки приобретают современные очертания. Это – эра господства голосеменных и папоротников, а среди животных – пресмыкающихся. В юрский период доминируют диназавры. В начале эры появляются млекопитающие (величиной с крысу), а в середине – птицы. В конце мезозоя появляются покрытосеменные (цветковые). «Великое вымирание» диназавров, аммонитов и белемнитов, многих брюхоногих и двустворчатых моллюсков, морских рептилий в конце мела (65 млн лет назад).

Что характерно для кайнозоя?

– Кайнозойская эра включает следующие периоды:

	Начало	Конец
Палеоген	66±3 млн	25±2 млн
Неоген	25±2 млн	1,8 млн
Антропоген	1,8 млн

Для кайнозойской эры характерно формирование современных ландшафтов и климатических зон. В антропогене неоднократно происходят мощные оледенения. В кайнозойскую эру происходит формирование современной растительности. Покрытосеменные занимают господствующее положение во флоре Земли. Возникают все группы современных млекопитающих. Млекопитающие и птицы приобретают доминирующее положение в фауне, широко распространяются насекомые. Появляются приматы, из которых выделяется человек.

Как измеряется возраст древних горных пород?

– Возраст древних горных пород вычисляется по содержанию продуктов радиоактивного распада в минералах. Процесс распада происходит с постоянной скоростью и ни от чего не зависит. Обычно используются уран-свинцовый, торий-свинцовый, рубидий-стронциевый, калий-аргоновый, радиоуглеродный методы.

Время полураспада, используемых в геохронологии химических элементов:

U²³⁸ = 4,5110⁹ лет

Th²³² = 1,4110¹⁰ лет

К⁴⁰= 1,3210⁹ лет

Rb⁸⁷ = 4,8 10¹⁰ лет

С¹⁴ = ок. 5 700 лет

В чем сущность теории дрейфа материков? Кем и когда была выдвинута эта теория?

– Теория дрейфа материков утверждает, что материки перемещаются по поверхности Земли со скоростью 5–10 см в год и за время существования нашей планеты они несколько раз объединялись и разъединялись. Эта теория была выдвинута в 1912 г. А. Вегенером (Германия). Затем она была развита в концепцию тектоники литосферных плит.

Что характерно для концепции тектоники литосферных плит?

– Концепция тектоники литосферных плит представляет развитие идей А. Вегенера. Она была сформулирована Дж. Морганом (США), Д. Маккензи (Великобритания), Ф. Паркером (Великобритания) и К. Ле Пишоном (Франция) в 1968 г. Обобщая материалы по геологии океанов и геофизики, они смогли построить конкретную модель движения выделенных ими литосферных плит и наметить пути изучения конкретных механизмов этого процесса. Сегодня эти идеи лежат в основе современной геологии, составляя фундамент современных представлений об эволюции Земли.

Какие наиболее крупные литосферные плиты существуют в настоящее время?

– В настоящее время выделяются семь наиболее крупных литосферных плит:

• Тихоокеанская;

• Северо-Американская;

• Южно-Американская;

• Африканская;

• Евразиатская;

• Индийская (Индостанская, Индо-Австралийская);

• Антарктическая.

Раздвижение литосферных плит осуществляется в настоящее время со скоростью от 1 до 18 см в год.

Что такое Гондвана?

– Гондвана – это материк, который существовал в палеозое и мезозое (ок. 600–200 млн лет назад) и распад которого привёл к образованию современных материков: Южной Америки, Африки, части Азии (Аравийский полуостров и Индостан), Австралии и Антарктиды.

Что можно сказать о тектонической истории Земли?

– Ученые предполагают, что на Земле на протяжении всей её истории в результате тектонических процессов периодически образовывались суперконтиненты:

• Гипергея (ожидаемая) – 1,5 млрд лет после наст. времени

• Пангея – 0,3–0,25 млрд лет назад

• Лавразия с Гондваной – 1,0 млрд лет назад

• Мегагея – 1,9–1,8 млрд лет назад

• Моногея – 2,5–2,6 млрд лет назад

Через 1–1,5 млрд лет из-за исчерпания внутренних источников энергии наступит тектоническая смерть Земли. Тектонические движения прекратятся, не будет никаких магматических проявлений. Земля станет быстро остывать. Породы будут разрушаться, рельеф выравниваться. Этому будут содействовать атмосферные и гидросферные процессы.

Каковы геосферы Земли?

– Геосферы Земли делятся на внутренние и внешние.

Внутренние геосферы Земли:

• ядро (радиус около 3 500 км);

• мантия (слой от 3 500 км до 6 300 км от центра Земли):

• земная кора (от 5 до 75 км).

Внешние геосферы Земли:

• гидросфера – до 11 км глубины;

• атмосфера:

тропосфера – 8–16 км;

стратосфера – от тропосферы до 45–55 км.

Как изменялось количество воды на Земле?

– В результате тектонической активности Земли из её недр выделилась вода. Это выделение происходило на протяжении всей её истории, продолжается оно и сейчас. В самом начале архея (ок. 3,8 млрд лет назад) существовало много водных бассейнов с глубиной до 20 м. В раннем архее ещё не существовало единого океана, а средняя глубина была не выше 200 м, хотя встречались в отдельных бассейнах и глубины до 500 м. К концу архея (2,6 млрд лет назад) сформировался единый неглубокий Мировой океан со средней глубиной около 700 м. 1,2 млрд лет назад средняя глубина океана достигала 2900 м, а в настоящее время она имеет около 3800 м. Максимальная скорость дегазации воды из мантии была около 2,5 млрд. лет назад и составляла 1,5 куб. км в год, постепенно снизившись до 0,26 куб. км в год в настоящее время.

4 млрд лет назад объём воды на Земле составлял ок. 20 млн куб. км

Общий объем вод гидросферы сегодня – 1,4 млрд. куб. км.

Океаны и моря – ок. 94%

Подземные воды – ок. 4%

Ледники и постоянные снега – ок. 2%

Поверхностные воды (реки, озера и др.) – ок. 0,4%

Объем воды в земной коре – ок. 1,3 млрд куб. км

Объем воды в мантии – ок. 20 млрд куб. км

В будущем ожидается увеличение количества воды на Земле.

Каков химический состав атмосферы?

– Около 3,8 млрд лет назад атмосфера Земли, как предполагают ученые, состояла главным образом из углекислого газа, азота, водорода. Кислород начал появляться в атмосфере около 2,5–2,0 млрд лет назад. Его содержание тогда не превышало десятых долей процента.

Химический состав современной атмосферы Земли (объемная концентрация у земной поверхности в %)

Азот – 78,084

Кислород – 20,9476

Аргон – 0,934

Углекислый газ – 0,0314

Неон – 0,001818

Гелий – 0,000524

Метан – 0,0002

Криптон – 0,000114

Водород – 0,00005

Закись азота – 0,00005

Ксенон – 0,0000087

Как подразделяется земная кора?

– Земная кора делится на океаническую (59%) и континентальную (41%). Океаническая кора имеет глубину около 5–6 км, а континентальная – в среднем около 40 км, возрастая под горными образованиями до 75 км.

Что такое литосфера?

– Земная кора и верхняя часть мантии называются литосферой (каменной оболочкой). Литосфера представлена совокупностью литосферных плит, находящихся в постоянном движении.

Что такое астеносфера?

– Астеносфера – это слой пониженной твердости и вязкости верхней части мантии Земли. Он расположен в среднем на глубине ок. 100 км под континентами и на глубине ок. 50 км под дном океана. Астеносфера – главный источник магматических процессов на Земле. Она представляет собой тусреду, в которой происходит движение литосферных плит. Термин «астеносфера» был введён американским геологом Дж. Барреллом (1914).

Когда появилась возможность изучать внутреннее строение Земли?

– Внутреннее строение Земли стали эффективно исследовать с начала ХХ века, когда для этих целей стали использоваться методы геофизики и прежде всего сейсмические методы.

Что собой представляет ядро Земли?

– Ядро Земли имеет радиус около 3 500 км. Оно состоит в основном из железа. В его центре находится твердое ядро с радиусом около 1300 км. Оно расположено внутри жидкой оболочки, верхняя граница которой находится на расстоянии около 3 500 км от центра Земли.

Какова температура в центре Земли?

– В центре ядра Земли температура около 4 000 градусов.

Что собой представляют минералы?

– Минералы – это приблизительно однородные по химическому составу и физическим свойствам природные тела. Существует около 3 000 минералов. В основном – это твердые тела. Однако существуют и жидкие, например, самородная ртуть.

Когда возникла геофизика?

– Геофизика как комплекс наук, изучающих физические свойства Земли в целом и физические процессы, протекающие в геосферах, сложилась в 40–60 гг. XX столетия.

Какие элементы наиболее распространены в недрах Земли?

– Восемь элементов составляют 98,6% всей массы Земли (%):

Железо (Fe) – 34,63

Кислород (O) – 29,53

Кремний (Si) – 15,20

Магний (Mg) – 12,70

Никель (Ni) – 2,39

Сера (S) – 1,93

Кальций (Ca) – 1,13

Алюминий (Al) – 1,09

Какие элементы наиболее распространены в земной коре?

– Десять элементов составляют 99,92% всей массы земной коры:

Кислород (O) – 47,00%

Кремний (Si) – 29,50%

Алюминий (Al) – 8,05%

Железо (Fe) – 4,65%

Кальций (Ca) – 3,30%

Натрий (Na) – 2,50%

Калий (K) – 2,50%

Магний (Mg) – 1,87%

Титан (Ti) – 0,45%

Марганец (Mn) – 0,10%

Что собой представляет поверхность Земли?

Площадь поверхности Земли – 510,2 млн кв. км

Площадь суши – 149,1 млн кв. км (29,2%)

Площадь океанов – 361,1 млн кв. км (70,8%)

Горные области – 53,7 млн.кв. км

Ледники – 16,4 млн кв. км

Средняя высота суши – 875 м

Средняя глубина океана – 3800 м

Самое глубокое место на Земле представляет Марианская впадина в Тихом океане – 11022 м.

Самая высокая горная вершина находится в Гималаях. Это – Джомолунгма (Эверест). Её высота – 8848 м.

Максимальная контрастность рельефа Земли наблюдается в Южной Америке – между Перуанско-Чилийским глубоководным желобом и вершинами Анд, достигая 16–17 км.