Pochodzenie Ziemi decyduje o jego wieku, składzie chemicznym i fizycznym. Nasza Ziemia jest jedną z dziewięciu planet (Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran, Neptun, Pluton) Układu Słonecznego. Wszystkie planety Układu Słonecznego krążą wokół Słońca mniej więcej w tej samej płaszczyźnie iw tym samym kierunku po eliptycznych orbitach, które są bardzo zbliżone do okręgów.
Galaktyka - Słońce i układ gwiazd. Większość gwiazd znajduje się w pierścieniu Drogi Mlecznej. Gwiazdy są większe lub mniejsze od Słońca. Słońce znajduje się bliżej centrum Galaktyki i wraz ze wszystkimi gwiazdami krąży wokół niego.
Poza Galaktyką istnieje wiele innych Galaktyk, które obejmują od 1 do 150 miliardów gwiazd. Tak duża grupa gwiazd nazywana jest metagalaktyką lub Wielkim Wszechświatem. Naszą metagalaktykę odkrył amerykański astronom Edwin Hubble (1924-1926). Ustalił, że Droga Mleczna jest jedynym z wielu „gwiezdnych światów”, które obserwujemy. Galaktyka (Droga Mleczna) ma strukturę spiralną. Jest to wydłużony pas gwiazd ze znacznym zgrubieniem w środku i na końcach.
Niezliczona liczba stosunkowo bliskich nam galaktyk tworzy Archipelag Wysp Gwiezdnych, czyli tworzy system Galaktyk.
Wielki Wszechświat to system archipelagów, kilka milionów galaktyk. Średnica Wielkiego Wszechświata to wiele miliardów lat świetlnych. Wszechświat jest nieskończony w czasie i przestrzeni.
Pochodzenie Ziemi interesowało naukowców od czasów starożytnych. i wysunięto wiele hipotez na ten temat, które można podzielić na hipotezy pochodzenia gorącego i zimnego.
Niemiecki filozof Kant (1724-1804) wysunął hipotezę, zgodnie z którą Ziemia powstała z mgławicy składającej się z pyłowych cząstek, pomiędzy którymi zachodziło przyciąganie i odpychanie, w wyniku czego powstał kołowy ruch mgławicy.
Francuski matematyk i astronom Laplace (1749-1827) wysunął hipotezę, że Ziemia powstała z jednej gorącej mgławicy, ale nie wyjaśnił jej ruchu. Według Kanta Ziemia powstała niezależnie od Słońca, a według Laplace'a jest produktem rozpadu Słońca (powstawania pierścieni).
W XIX i XX wieku. w Europie Zachodniej wysunięto szereg hipotez dotyczących pochodzenia Ziemi i innych planet (Chamberlain, Multiton, Jeans itp.), które okazały się idealistyczne lub mechaniczne i naukowo bezpodstawne. Wielki wkład w naukę o pochodzeniu Ziemi i kosmosu wnieśli rosyjscy naukowcy - akademik O. Yu Schmidt i V. G. Fesenkov.
Akademik O. Yu Schmidt udowodnił naukowoże planety (w tym Ziemia) powstały ze stałych, rozdrobnionych cząstek przechwyconych przez Słońce. Podczas przechodzenia przez gromadę takich cząstek siły przyciągania chwytały je i zaczęły poruszać się wokół Słońca. W wyniku ruchu cząstki utworzyły skrzepy, które pogrupowały się i zamieniły w planety. Zgodnie z hipotezą O. Yu Schmidta Ziemia, podobnie jak inne planety Układu Słonecznego, była zimna od początku swojego istnienia. Później w ciele Ziemi rozpoczął się rozpad pierwiastków promieniotwórczych, w wyniku czego trzewia Ziemi zaczęły się nagrzewać i topić, a jej masa zaczęła się rozwarstwiać na odrębne strefy lub sfery o różnych właściwościach fizycznych i składzie chemicznym .
Akademik VG Fesenkov, aby wyjaśnić swoją hipotezę wynikało z faktu, że Słońce i planety powstały w jednym procesie rozwoju i ewolucji z dużej bryły gazowo-pyłowej mgławicy. Ten skrzep wyglądał jak bardzo spłaszczona chmura przypominająca dysk. Z najgęstszej gorącej chmury w centrum uformowało się Słońce. Ze względu na ruch całej masy chmury na jej obrzeżach gęstość nie była taka sama. Gęstsze cząstki chmur stały się ośrodkami, z których zaczęło się formować dziewięć przyszłych planet Układu Słonecznego, w tym Ziemia. VG Fesenkov doszedł do wniosku, że Słońce i jego planety powstały prawie jednocześnie z masy gazowo-pyłowej o wysokiej temperaturze.
Kształt, wielkość i budowa globu
Ziemia ma złożoną konfigurację. Jego kształt nie odpowiada żadnemu z regularnych kształtów geometrycznych. Mówiąc o kształcie globu, uważa się, że figura Ziemi jest ograniczona do wyimaginowanej powierzchni pokrywającej się z powierzchnią wody w Oceanie Światowym, warunkowo kontynuowanej pod kontynentami w taki sposób, że pion w każdym punkt na kuli ziemskiej jest prostopadły do tej powierzchni. Taki kształt nazywa się geoidą, tj. forma jedyna w swoim rodzaju na ziemi.
Badanie kształtu Ziemi ma dość długą historię. Pierwsze założenia dotyczące kulistego kształtu Ziemi należą do starożytnego greckiego naukowca Pitagorasa (571-497 pne). Jednak naukowy dowód na kulistość planety dał Arystoteles (384-322 pne), jako pierwszy wyjaśnił naturę zaćmień Księżyca jako cienia Ziemi.
W XVIII wieku I. Newton (1643-1727) obliczył, że obrót Ziemi powoduje, że jej kształt odbiega od dokładnej kuli i powoduje, że jest nieco spłaszczona na biegunach. Powodem tego jest siła odśrodkowa.
Określenie wielkości Ziemi przez długi czas zaprzątało umysły ludzkości. Po raz pierwszy rozmiar planety został obliczony przez aleksandryjskiego naukowca Eratostenesa z Cyreny (około 276-194 pne): według jego danych promień Ziemi wynosi około 6290 km. W latach 1024-1039. OGŁOSZENIE Abu Reyhan Biruni obliczył promień Ziemi, który okazał się 6340 km.
Po raz pierwszy dokładnego obliczenia kształtu i wielkości geoidy dokonał w 1940 roku A.A. Izotow. Obliczona przez niego liczba została nazwana na cześć słynnego rosyjskiego geodety F.N. Krasowskiego elipsoidy Krasowskiego. Obliczenia te wykazały, że figura Ziemi jest elipsoidą trójosiową i różni się od elipsoidy obrotowej.
Według pomiarów Ziemia jest kulą spłaszczoną z biegunów. Promień równikowy (wielka półoś elipsy - a) wynosi 6378 km 245 m, promień biegunowy (mniejsza półoś - b) wynosi 6356 km 863 m. Różnica między promieniami równika i bieguna wynosi 21 km 382 m. Sprężenie Ziemi (stosunek różnicy między a i b do a) wynosi (a-b)/a=1/298,3. W przypadkach, w których nie jest wymagana większa dokładność, przyjmuje się, że średni promień Ziemi wynosi 6371 km.
Współczesne pomiary pokazują, że powierzchnia geoidy wynosi nieco ponad 510 milionów km, a objętość Ziemi wynosi około 1,083 miliarda km. Określenie innych cech Ziemi - masy i gęstości - odbywa się na podstawie podstawowych praw fizyki, więc masa Ziemi wynosi 5,98 * 10 ton. Wartość średniej gęstości okazała się 5,517 g / cm.
Ogólna budowa Ziemi
Do tej pory, według danych sejsmologicznych, na Ziemi wyróżniono około dziesięciu interfejsów, co wskazuje na koncentryczny charakter jej struktury wewnętrznej. Główne z tych granic to: powierzchnia Mohorowicza na głębokości 30-70 km na kontynentach i na głębokości 5-10 km pod dnem oceanu; Powierzchnia Wiecherta-Gutenberga na głębokości 2900 km. Te główne granice dzielą naszą planetę na trzy koncentryczne powłoki - geosfery:
Skorupa ziemska - zewnętrzna skorupa Ziemi, znajdująca się nad powierzchnią Mohorowicza;
Płaszcz Ziemi jest pośrednią powłoką ograniczoną przez powierzchnie Mohorovica i Wiecherta-Gutenberga;
Jądro Ziemi to centralne ciało naszej planety, położone głębiej niż powierzchnia Wiecherta-Gutenberga.
Oprócz głównych granic w geosferach wyróżnia się szereg powierzchni wtórnych.
Skorupa Ziemska. Ta geosfera stanowi niewielki ułamek całkowitej masy Ziemi.Pod względem grubości i składu wyróżnia się trzy rodzaje skorupy ziemskiej:
Skorupa kontynentalna charakteryzuje się maksymalną grubością sięgającą 70 km. Składa się ze skał magmowych, metamorficznych i osadowych, które tworzą trzy warstwy. Miąższość warstwy górnej (osadowej) zwykle nie przekracza 10-15 km. Poniżej znajduje się warstwa granitowo-gnejsowa o miąższości 10-20 km. W dolnej części skorupy leży warstwa balsatu o grubości do 40 km.
Skorupa oceaniczna charakteryzuje się małą miąższością - zmniejszającą się do 10-15 km. Posiada również 3 warstwy. Górna, osadowa, nie przekracza kilkuset metrów. Drugi balsat o łącznej miąższości 1,5-2 km. Dolna warstwa skorupy oceanicznej osiąga grubość 3-5 km. Ten typ skorupy ziemskiej jest pozbawiony warstwy granitowo-gnejsowej.
Skorupa regionów przejściowych jest zwykle charakterystyczna dla peryferii dużych kontynentów, gdzie rozwijają się morza brzegowe i występują archipelagi wysp. Tutaj skorupa kontynentalna zostaje zastąpiona skorupą oceaniczną i naturalnie pod względem struktury, grubości i gęstości skał skorupa regionów przejściowych zajmuje pozycję pośrednią między dwoma wskazanymi powyżej typami skorupy.
Płaszcz Ziemi. Ta geosfera jest największym elementem Ziemi - zajmuje 83% jej objętości i stanowi około 66% jej masy. W składzie płaszcza wyróżnia się szereg interfejsów, z których głównymi są powierzchnie występujące na głębokościach 410, 950 i 2700 km. Zgodnie z wartościami parametrów fizycznych ta geosfera jest podzielona na dwie podpowłoki:
Płaszcz górny (od powierzchni Mohorowicza do głębokości 950 km).
Płaszcz dolny (od głębokości 950 km do powierzchni Wiecherta-Gutenberga).
Z kolei górny płaszcz jest podzielony na warstwy. Górna, leżąca od powierzchni Mohorowicza do głębokości 410 km, nazywana jest warstwą Gutenberga. Wewnątrz tej warstwy wyróżnia się twardą warstwę i astenosferę. Skorupa ziemska wraz ze stałą częścią warstwy Gutenberga tworzy pojedynczą sztywną warstwę leżącą na astenosferze, zwaną litosferą.
Poniżej warstwy Gutenberga leży warstwa Golicyna. Który jest czasami nazywany środkowym płaszczem.
Dolny płaszcz ma znaczną grubość, prawie 2 tys. km i składa się z dwóch warstw.
Jądro Ziemi. Centralna geosfera Ziemi zajmuje około 17% jej objętości i stanowi 34% jej masy. W przekroju rdzenia wyróżnia się dwie granice - na głębokościach 4980 i 5120 km. Pod tym względem dzieli się na trzy elementy:
Rdzeń zewnętrzny rozciąga się od powierzchni Wiecherta-Gutenberga do 4980 km. Ta substancja, która znajduje się pod wysokim ciśnieniem i w wysokich temperaturach, nie jest cieczą w zwykłym tego słowa znaczeniu. Ma jednak swoje właściwości.
Powłoka przejściowa - w przedziale 4980-5120 km.
Sub-core - poniżej 5120 km. Ewentualnie w stanie stałym.
Skład chemiczny Ziemi jest podobny do innych planet skalistych.<#"justify">· litosfera (skorupa i najwyższa część płaszcza)
· hydrosfera (płynna skorupa)
· atmosfera (powłoka gazowa)
Około 71% powierzchni Ziemi jest pokryte wodą, jej średnia głębokość wynosi około 4 km.
Atmosfera ziemska:
więcej niż 3/4 - azot (N2);
około 1/5 - tlen (O2).
Chmury, składające się z maleńkich kropelek wody, pokrywają około 50% powierzchni planety.
Atmosferę naszej planety, podobnie jak jej wnętrzności, można podzielić na kilka warstw.
· Najniższa i najgęstsza warstwa nazywana jest troposferą. Oto chmury.
· Meteory zapalają się w mezosferze.
· Zorze polarne i wiele orbit sztucznych satelitów to mieszkańcy termosfery. Widmowe srebrzyste chmury unoszą się tam.
Hipotezy pochodzenia Ziemi. Pierwsze hipotezy kosmogoniczne
Naukowe podejście do kwestii pochodzenia Ziemi i Układu Słonecznego stało się możliwe po ugruntowaniu się w nauce idei materialnej jedności we Wszechświecie. Istnieje nauka o powstaniu i rozwoju ciał niebieskich - kosmogonia.
Pierwsze próby naukowego uzasadnienia pytania o powstanie i rozwój Układu Słonecznego podjęto 200 lat temu.
Wszystkie hipotezy dotyczące pochodzenia Ziemi można podzielić na dwie główne grupy: mgławicę (łac. „mgławica” - mgła, gaz) i katastrofę. Pierwsza grupa opiera się na zasadzie powstawania planet z gazu, z mgławic pyłowych. Druga grupa opiera się na różnych zjawiskach katastroficznych (zderzeniach ciał niebieskich, bliskich przejściach gwiazd od siebie itp.).
Jedną z pierwszych hipotez sformułował w 1745 r. francuski przyrodnik J. Buffon. Zgodnie z tą hipotezą nasza planeta powstała w wyniku ochłodzenia jednego ze skrzepów materii słonecznej wyrzuconej przez Słońce podczas jego katastrofalnego zderzenia z dużą kometą. Pomysł J. Buffona o powstaniu Ziemi (i innych planet) z plazmy został wykorzystany w całej serii późniejszych i bardziej zaawansowanych hipotez „gorącego” pochodzenia naszej planety.
Teorie mgławicowe. Hipoteza Kanta i Laplace'a
Wśród nich oczywiście wiodące miejsce zajmuje hipoteza opracowana przez niemieckiego filozofa I. Kanta (1755). Niezależnie od niego inny naukowiec - francuski matematyk i astronom P. Laplace - doszedł do tych samych wniosków, ale rozwinął hipotezę głębiej (1797). Obie hipotezy są podobne w swej istocie i często uważane są za jedną, a jej autorów uważa się za twórców naukowej kosmogonii.
Hipoteza Kanta-Laplace'a należy do grupy hipotez mgławicowych. Według ich koncepcji w miejscu Układu Słonecznego znajdowała się wcześniej ogromna mgławica gazowo-pyłowa (mgławica pyłowa cząstek stałych wg I. Kanta; mgławica gazowa wg P. Laplace'a). Mgławica była gorąca i wirowała. Pod wpływem praw grawitacji jego materia stopniowo się zagęszczała, spłaszczała, tworząc jądro w środku. W ten sposób powstało pierwotne słońce. Dalsze ochładzanie i zagęszczanie mgławicy doprowadziło do wzrostu prędkości kątowej obrotu, w wyniku czego na równiku zewnętrzna część mgławicy oddzieliła się od głównej masy w postaci pierścieni obracających się w płaszczyźnie równikowej: powstało ich kilka. Jako przykład Laplace podał pierścienie Saturna.
Nierównomiernie ochładzając się, pierścienie pękły, a wskutek przyciągania między cząstkami doszło do powstania planet krążących wokół Słońca. Ochładzające się planety były pokryte twardą skorupą, na powierzchni której zaczęły się rozwijać procesy geologiczne.
I. Kant i P. Laplace prawidłowo zauważyli główne i charakterystyczne cechy struktury Układu Słonecznego:
) zdecydowana większość masy (99,86%) układu jest skoncentrowana w Słońcu;
) planety krążą po prawie kołowych orbitach i prawie w tej samej płaszczyźnie;
) wszystkie planety i prawie wszystkie ich satelity obracają się w tym samym kierunku, wszystkie planety obracają się wokół własnej osi w tym samym kierunku.
Istotną zasługą I. Kanta i P. Laplace'a było stworzenie hipotezy, która opierała się na idei rozwoju materii. Obaj naukowcy uważali, że mgławica porusza się ruchem obrotowym, w wyniku czego cząstki ulegają zagęszczeniu i powstają planety oraz Słońce. Wierzyli, że ruch jest nierozerwalnie związany z materią i jest tak samo wieczny jak sama materia.
Hipoteza Kanta-Laplace'a istnieje od prawie dwustu lat. Później okazało się, że jest niespójny. Tak więc stało się wiadome, że satelity niektórych planet, takich jak Uran i Jowisz, obracają się w innym kierunku niż same planety. Według współczesnej fizyki gaz oddzielony od ciała centralnego musi się rozproszyć i nie może formować się w pierścienie gazowe, a później w planety. Inne istotne wady hipotezy Kanta i Laplace'a są następujące:
Wiadomo, że moment pędu w obracającym się ciele zawsze pozostaje stały i jest równomiernie rozłożony w całym ciele proporcjonalnie do masy, odległości i prędkości kątowej odpowiedniej części ciała. Prawo to odnosi się również do mgławicy, z której powstało Słońce i planety. W Układzie Słonecznym pęd nie odpowiada prawu rozkładu pędu w masie powstałej z jednego ciała. Planeta Układu Słonecznego koncentruje 98% momentu pędu układu, a Słońce ma tylko 2%, podczas gdy Słońce stanowi 99,86% całej masy Układu Słonecznego.
Jeśli zsumujemy momenty obrotowe Słońca i innych planet, to w obliczeniach okaże się, że Słońce pierwotne obracało się z taką samą prędkością, z jaką teraz obraca się Jowisz. Pod tym względem Słońce musiało mieć taki sam skurcz jak Jowisz. A to, jak pokazują obliczenia, nie wystarczy, aby spowodować fragmentację obracającego się Słońca, które według Kanta i Laplace'a rozpadło się z powodu nadmiernej rotacji.
Obecnie udowodniono, że gwiazda z nadmiarem rotacji rozpada się na części i nie tworzy rodziny planet. Przykładem mogą być spektralne układy binarne i wielokrotne.
teorie katastroficzne. Hipoteza dżinsów
kosmogoniczne koncentryczne pochodzenie ziemi
Po hipotezie Kanta-Laplace'a w kosmogonii powstało jeszcze kilka hipotez dotyczących powstania Układu Słonecznego.
Pojawiają się tzw. katastroficzne, które opierają się na elemencie przypadku, elemencie szczęśliwego zbiegu okoliczności:
W przeciwieństwie do Kanta i Laplace'a, którzy „zapożyczyli” od J. Buffona jedynie ideę „gorącego” pochodzenia Ziemi, zwolennicy tego nurtu rozwinęli także samą hipotezę katastrofizmu. Buffon uważał, że Ziemia i planety powstały w wyniku zderzenia Słońca z kometą; Chamberlain i Multon - powstawanie planet wiąże się z działaniem pływowym innej gwiazdy przechodzącej obok Słońca.
Jako przykład hipotezy o katastrofalnym trendzie rozważmy koncepcję angielskiego astronoma Jeansa (1919). Jego hipoteza opiera się na możliwości przejścia innej gwiazdy w pobliżu Słońca. Pod wpływem jego przyciągania strumień gazu uciekł ze Słońca, który wraz z dalszą ewolucją zamienił się w planety Układu Słonecznego. Strumień gazu miał kształt cygara. W centralnej części tego ciała krążącego wokół Słońca powstały duże planety - Jowisz i Saturn, a na końcach "cygara" - planety ziemskie: Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Pluton.
Jeans uważał, że przejście gwiazdy obok Słońca, które spowodowało powstanie planet Układu Słonecznego, może wyjaśnić rozbieżność w rozkładzie masy i momentu pędu w Układzie Słonecznym. Gwiazda, która wyciągnęła ze Słońca strumień gazu, nadała wirującemu „cygaru” nadmiar momentu pędu. W ten sposób wyeliminowano jedną z głównych wad hipotezy Kanta-Laplace'a.
W 1943 roku rosyjski astronom N.I. Pariysky obliczył, że przy dużej prędkości gwiazdy przechodzącej obok Słońca, protuberancja gazowa powinna opuścić gwiazdę. Przy niskiej prędkości gwiazdy strumień gazu powinien spaść na Słońce. Tylko w przypadku ściśle określonej prędkości gwiazdy gazowa protuberancja mogła stać się satelitą Słońca. W takim przypadku jego orbita powinna być 7 razy mniejsza niż orbita najbliższej Słońcu planety - Merkurego.
Zatem hipoteza Jeansa, podobnie jak hipoteza Kanta-Laplace'a, nie mogła dać prawidłowego wyjaśnienia nieproporcjonalnego rozkładu momentu pędu w Układzie Słonecznym
Największą wadą tej hipotezy jest fakt przypadkowości, wyłączności formowania się rodziny planet, co jest sprzeczne z materialistycznym światopoglądem i dostępnymi faktami wskazującymi na obecność planet w innych światach gwiezdnych.
Ponadto obliczenia wykazały, że zbliżanie się gwiazd w przestrzeni kosmicznej jest praktycznie niemożliwe, a nawet gdyby tak się stało, przechodząca gwiazda nie mogłaby nadać planetom ruchu po orbitach kołowych.
Współczesne hipotezy
Zasadniczo nowy pomysł leży w hipotezach o „zimnym” pochodzeniu Ziemi. Hipoteza meteorytu zaproponowana przez radzieckiego naukowca O.Yu.Shmidta w 1944 roku została najgłębiej rozwinięta. Inne hipotezy „zimnego” pochodzenia obejmują hipotezy K. Weizsackera (1944) i J. Kuipera (1951), pod wieloma względami zbliżone do teorii O. Yu. Schmidta, F. Foyle'a (Anglia), A. Camerona ( USA) i E. Schatzmana (Francja).
Najbardziej popularne są hipotezy dotyczące pochodzenia Układu Słonecznego stworzone przez O.Yu. Schmidt i VG Fesenkov. Obaj naukowcy, rozwijając swoje hipotezy, wychodzili od idei o jedności materii we Wszechświecie, o ciągłym ruchu i ewolucji materii, które są jej głównymi właściwościami, o różnorodności świata, wynikającej z różnych form istnienia materii.
Hipoteza O.Yu. Schmidt
Zgodnie z koncepcją O. Yu Schmidta, Układ Słoneczny powstał z nagromadzenia materii międzygwiazdowej przechwyconej przez Słońce w procesie ruchu w przestrzeni świata. Słońce porusza się wokół centrum Galaktyki, dokonując całkowitej rewolucji w ciągu 180 milionów lat. Wśród gwiazd Galaktyki znajdują się duże skupiska mgławic gazowo-pyłowych.Wychodząc z tego, O.Yu.Schmidt uważał, że Słońce, poruszając się, weszło w jedną z tych chmur i zabrało ją ze sobą. Rotacja chmury w silnym polu grawitacyjnym Słońca doprowadziła do złożonej redystrybucji masy, gęstości i wielkości cząstek meteorytu, w wyniku czego część meteorytów, których siła odśrodkowa okazała się słabsza niż siły grawitacji, zostały pochłonięte przez Słońce. Schmidt uważał, że pierwotny obłok materii międzygwiezdnej miał pewną rotację, w przeciwnym razie jego cząstki spadłyby na Słońce.
Chmura zamieniła się w płaski, zbity wirujący dysk, w którym na skutek wzrostu wzajemnego przyciągania się cząstek doszło do kondensacji. Powstałe grudki-ciała rosły kosztem łączących je małych cząstek, jak śnieżka. W procesie odwracania się chmury, kiedy cząstki zderzyły się, zaczęły się sklejać, tworzyć większe skupiska i przyczepiać się do nich - akrecję mniejszych cząstek, które wpadają w sferę ich oddziaływania grawitacyjnego. W ten sposób powstały planety i krążące wokół nich satelity. Planety zaczęły obracać się po orbitach kołowych z powodu uśrednienia orbit małych cząstek.
Ziemia, według O.Yu Schmidta, również uformowała się z roju zimnych cząstek stałych. Stopniowe nagrzewanie wnętrza Ziemi następowało pod wpływem energii rozpadu promieniotwórczego, co doprowadziło do uwolnienia wody i gazu, które w niewielkich ilościach wchodziły w skład cząstek stałych. W rezultacie powstały oceany i atmosfera, co doprowadziło do powstania życia na Ziemi.
O.Yu.Shmidt, a później jego uczniowie podali poważne fizyczne i matematyczne uzasadnienie meteorytowego modelu formowania się planet Układu Słonecznego. Nowożytna hipoteza meteorytu wyjaśnia nie tylko cechy ruchu planet (kształt orbit, różne kierunki obrotu itp.), ale także faktycznie obserwowany rozkład ich masy i gęstości, a także stosunek planetarnego momentu pędu do słonecznego. Naukowiec uważał, że istniejące rozbieżności w rozkładzie pędu Słońca i planet tłumaczy się różnymi początkowymi momentami pędu Słońca i mgławicy gazowo-pyłowej. Schmidt obliczył i matematycznie uzasadnił odległości planet od Słońca i między sobą, a także odkrył przyczyny powstawania dużych i małych planet w różnych częściach Układu Słonecznego oraz różnice w ich składzie. Za pomocą obliczeń uzasadniono przyczyny ruchu obrotowego planet w jednym kierunku.
Wadą tej hipotezy jest rozpatrywanie kwestii pochodzenia planet w oderwaniu od powstania Słońca - elementu definiującego układ. Koncepcja nie jest pozbawiona elementu przypadku: przechwycenie materii międzygwiezdnej przez Słońce. Rzeczywiście, możliwość przechwycenia przez Słońce wystarczająco dużej chmury meteorytu jest bardzo mała. Co więcej, według obliczeń takie przechwycenie jest możliwe tylko przy pomocy grawitacyjnej innej pobliskiej gwiazdy. Prawdopodobieństwo splotu takich warunków jest na tyle niewielkie, że możliwość przechwycenia materii międzygwiazdowej przez Słońce czyni wydarzeniem wyjątkowym.
Hipoteza V.G. Fesenkova
Praca astronoma V.A. Ambartsumyana, który udowodnił ciągłość formowania się gwiazd w wyniku kondensacji materii z rozrzedzonych mgławic gazowo-pyłowych, umożliwiła akademikowi V.G. przestrzeń. Fesenkov uważał, że proces formowania się planet jest szeroko rozpowszechniony we Wszechświecie, gdzie istnieje wiele układów planetarnych. Jego zdaniem powstawanie planet wiąże się z powstawaniem nowych gwiazd powstałych w wyniku kondensacji początkowo rozrzedzonej materii w jednej z gigantycznych mgławic („globul”). Mgławice te były bardzo rozrzedzoną materią (o gęstości około 10 g/cm3) i składały się z wodoru, helu i niewielkiej ilości metali ciężkich. Najpierw Słońce uformowało się w jądrze „globuli”, która była gorętszą, masywniejszą i szybciej obracającą się gwiazdą niż obecnie. Ewolucji Słońca towarzyszyły powtarzające się wyrzuty materii do obłoku protoplanetarnego, w wyniku czego traciło ono część swojej masy i przenosiło znaczną część swojego momentu pędu na powstające planety. Z obliczeń wynika, że podczas niestacjonarnych wyrzutów materii z wnętrzności Słońca, faktycznie obserwowany stosunek momentu pędu Słońca do obłoku protoplanetarnego (a co za tym idzie planet) mógł się rozwinąć. o planetach świadczy ten sam wiek Ziemi i Słońca.
W wyniku zagęszczenia obłoku gazowo-pyłowego powstała gromada w kształcie gwiazdy. Pod wpływem gwałtownego obrotu mgławicy znaczna część materii gazowo-pyłowej coraz bardziej oddalała się od centrum mgławicy wzdłuż płaszczyzny równika, tworząc coś w rodzaju dysku. Stopniowo zagęszczanie mgławicy gazowo-pyłowej doprowadziło do powstania skupisk planetarnych, które następnie utworzyły współczesne planety Układu Słonecznego. W przeciwieństwie do Schmidta, Fesenkov uważa, że mgławica gazowo-pyłowa była w gorącym stanie. Jego wielką zasługą jest uzasadnienie prawa odległości planet w zależności od gęstości ośrodka. VG Fesenkov matematycznie uzasadnił przyczyny stabilności momentu pędu w Układzie Słonecznym przez utratę substancji Słońca przy wyborze materii, w wyniku czego jego obrót zwolnił. VG Fesenkov opowiada się również za ruchem wstecznym niektórych satelitów Jowisza i Saturna, tłumacząc to przechwytywaniem planetoid przez planety.
Fesenkov przywiązywał wielką rolę do procesów rozpadu promieniotwórczego izotopów K, U, Th i innych, których zawartość była wówczas znacznie wyższa.
Do tej pory teoretycznie obliczono szereg opcji radiogenicznego ogrzewania podłoża, z których najbardziej szczegółowy zaproponował E.A. Lyubimova (1958). Według tych obliczeń po miliardzie lat temperatura wnętrza Ziemi na głębokości kilkuset kilometrów osiągnęła temperaturę topnienia żelaza. Najwyraźniej do tego czasu należy początek formowania się jądra Ziemi, reprezentowanego przez metale, które zatopiły się w jego centrum - żelazo i nikiel. Później, wraz z dalszym wzrostem temperatury, topnienie najbardziej topliwych krzemianów rozpoczęło się od płaszcza, który ze względu na małą gęstość unosił się ku górze. Proces ten, teoretycznie i eksperymentalnie zbadany przez A.P. Vinogradova, wyjaśnia powstawanie skorupy ziemskiej.
Należy również zwrócić uwagę na dwie hipotezy, które rozwinęły się pod koniec XX wieku. Rozważali rozwój Ziemi bez wpływu na rozwój Układu Słonecznego jako całości.
Ziemia została całkowicie stopiona iw procesie wyczerpywania się wewnętrznych zasobów termicznych (pierwiastków promieniotwórczych) zaczęła stopniowo stygnąć. W górnej części utworzyła się twarda skorupa. A wraz ze spadkiem objętości ochłodzonej planety ta skorupa pękła i utworzyły się fałdy i inne formy reliefu.
Na Ziemi nie doszło do całkowitego stopienia materii. W stosunkowo luźnej protoplanecie lokalne centra topnienia (termin ten wprowadził akademik Winogradow) powstały na głębokości około 100 km.
Stopniowo zmniejszała się ilość pierwiastków promieniotwórczych, a temperatura LOP spadała. Pierwsze minerały wysokotemperaturowe wykrystalizowały się z magmy i opadły na dno. Skład chemiczny tych minerałów różnił się od składu chemicznego magmy. Z magmy wydobywano ciężkie pierwiastki. Pozostały stop był stosunkowo wzbogacony w światło. Po pierwszej fazie i dalszym spadku temperatury, z roztworu wykrystalizowała kolejna faza minerałów, zawierająca również cięższe pierwiastki. W ten sposób następowało stopniowe ochładzanie i krystalizacja LOP. Magma o podstawowym składzie balsatycznym powstała z początkowego ultramaficznego składu magmy.
Korek płynowy (gaz-ciecz) utworzony w górnej części LOP. Magma balsatowa była ruchoma i płynna. Wybuchł z LOP i wylał się na powierzchnię planety, tworząc pierwszą twardą bazaltową skorupę. Kaptur płynu również przedarł się na powierzchnię i po zmieszaniu z resztkami gazów pierwotnych utworzył pierwszą atmosferę planety. Tlenki azotu były w pierwotnej atmosferze. H, He, gazy obojętne, CO, CO, HS, HCl, HF, CH, para wodna. Prawie nie było wolnego tlenu. Temperatura powierzchni Ziemi wynosiła około 100 C, nie było fazy ciekłej. Wnętrze dość luźnej protoplanety miało temperaturę zbliżoną do temperatury topnienia. W tych warunkach procesy wymiany ciepła i masy wewnątrz Ziemi przebiegały intensywnie. Występowały one w postaci termicznych przepływów konwekcyjnych (TCF). Szczególnie ważne są TSP powstające w warstwach powierzchniowych. Tam rozwinęły się komórkowe struktury termiczne, które czasami były przebudowywane w strukturę jednokomórkową. Wznoszące się SST przekazały impuls ruchu na powierzchnię planety (skorupa balsatowa) i utworzyła się na niej strefa rozciągania. W wyniku rozszerzenia w strefie wypiętrzenia TKP powstaje potężny rozszerzony uskok o długości od 100 do 1000 km. Nazywano je wadami szczelinowymi.
Temperatura powierzchni planety i jej atmosfery spada poniżej 100 C. Woda skrapla się z pierwotnej atmosfery i powstaje pierwotna hydrosfera. Krajobraz Ziemi to płytki ocean o głębokości dochodzącej do 10 m, z wydzielonymi wulkanicznymi pseudowyspami odsłanianymi podczas odpływów. Nie było stałego sushi.
Wraz z dalszym spadkiem temperatury LOP całkowicie skrystalizował się i przekształcił w sztywne krystaliczne rdzenie we wnętrzu dość luźnej planety.
Pokrywa powierzchniowa planety została zniszczona przez agresywną atmosferę i hydrosferę.
W wyniku tych wszystkich procesów doszło do powstania skał magmowych, osadowych i metamorficznych.
Tak więc hipotezy dotyczące pochodzenia naszej planety wyjaśniają obecne dane dotyczące jej budowy i położenia w Układzie Słonecznym. A eksploracja kosmosu, wystrzeliwanie satelitów i rakiet kosmicznych dostarcza wielu nowych faktów do praktycznego testowania hipotez i dalszych ulepszeń.
Literatura
1. Kwestie kosmogonii, M., 1952-64
2. Schmidt O. Yu., Cztery wykłady z teorii pochodzenia Ziemi, wyd. 3, M., 1957;
Levin B. Yu Pochodzenie Ziemi. „Izw. Akademia Nauk ZSRR Fizyka Ziemi”, 1972, nr 7;
Safronow V.S., Ewolucja obłoku przedplanetarnego i powstawanie Ziemi i planet, M., 1969; .
Kaplan SA, Fizyka gwiazd, wyd. 2, M., 1970;
Problemy współczesnej kosmogonii, wyd. VA Ambartsumyan, wyd. 2, M., 1972.
Arkadij Leokum, Moskwa, „Julia”, 1992
Korepetycje
Potrzebujesz pomocy w nauce tematu?
Nasi eksperci doradzą lub udzielą korepetycji z interesujących Cię tematów.
Złożyć wniosek wskazanie tematu już teraz, aby dowiedzieć się o możliwości uzyskania konsultacji.
Obecnie istnieje kilka hipotez, z których każda na swój sposób opisuje okresy powstawania Wszechświata i pozycję Ziemi w Układzie Słonecznym.
· Hipoteza Kanta-Laplace'a
Pierre Laplace i Immanuel Kant wierzyli, że przodkiem Układu Słonecznego jest gorąca mgławica pyłowo-gazowa, powoli obracająca się wokół gęstego jądra w centrum. Pod wpływem sił wzajemnego przyciągania mgławica zaczęła spłaszczać się na biegunach i zamieniać w ogromny dysk. Jego gęstość nie była jednolita, więc dysk został podzielony na oddzielne pierścienie gazowe. Następnie każdy pierścień zaczął gęstnieć i zamieniać się w pojedynczy skrzep gazu obracający się wokół własnej osi. Następnie skrzepy ostygły i zamieniły się w planety, a otaczające je pierścienie w satelity. Główna część mgławicy pozostała w centrum, wciąż nie ostygła i stała się Słońcem.
· Hipoteza OYu Schmidta
Zgodnie z hipotezą O. Yu Schmidta, Słońce, podróżując przez Galaktykę, przeszło przez chmurę gazu i pyłu, pociągając za sobą jej część. Następnie stałe cząstki obłoku uległy sklejeniu i zamieniły się w początkowo zimne planety. Ogrzanie tych planet nastąpiło później w wyniku kompresji, a także napływu energii słonecznej. Ogrzewaniu Ziemi towarzyszyły masowe erupcje law na powierzchnię w wyniku aktywności wulkanicznej. Dzięki temu wylewowi powstały pierwsze pokrywy Ziemi. Z law wydobywały się gazy. Tworzyły pierwotną atmosferę beztlenową. Ponad połowę objętości atmosfery pierwotnej stanowiła para wodna, a jej temperatura przekraczała 100°C. Wraz z dalszym stopniowym ochładzaniem atmosfery doszło do kondensacji pary wodnej, co doprowadziło do opadów deszczu i powstania pierwotnego oceanu. Później rozpoczęło się formowanie lądu, czyli pogrubione, stosunkowo lekkie partie płyt litosferycznych wystające ponad poziom oceanu.
· Hipoteza J. Buffona
Francuski przyrodnik Georges Buffon zasugerował, że kiedyś w pobliżu Słońca przeleciała inna gwiazda. Jego przyciąganie spowodowało ogromną falę pływową na Słońcu, rozciągającą się w przestrzeni na setki milionów kilometrów. Po oderwaniu się fala ta zaczęła wirować wokół Słońca i rozpadać się na skrzepy, z których każdy tworzył własną planetę.
· Hipoteza F. Hoyle'a (XX w.)
Angielski astrofizyk Fred Hoyle zaproponował własną hipotezę. Według niej Słońce miało bliźniaczą gwiazdę, która eksplodowała. Większość fragmentów została przeniesiona w przestrzeń kosmiczną, mniejsza część pozostała na orbicie Słońca i utworzyła planety.
Wszystkie hipotezy na różne sposoby interpretują pochodzenie Układu Słonecznego i powiązania rodzinne między Ziemią a Słońcem, ale są zgodni co do tego, że wszystkie planety powstały z jednego obłoku gazu i pyłu, a następnie rozstrzygnął się los każdej z nich na swój sposób.
Według współczesnych koncepcji Ziemia powstała z chmury gazu i pyłu około 4 i pół miliarda lat temu. Słońce było bardzo gorące, więc wszystkie lotne substancje (gazy) wyparowały z obszaru powstania Ziemi. Siły grawitacyjne przyczyniły się do tego, że materia chmury gazu i pyłu zgromadziła się na Ziemi, która jest w fazie powstawania. Na początku temperatura na Ziemi była bardzo wysoka, więc cała materia była w stanie ciekłym. Z powodu zróżnicowania grawitacyjnego pierwiastki gęstsze opadły bliżej środka planety, podczas gdy lżejsze pozostały na powierzchni. Po pewnym czasie temperatura na Ziemi spadła, rozpoczął się proces krzepnięcia, podczas gdy woda pozostawała w stanie ciekłym.
Angielski naukowiec James Hopwood Jeans zbudował swoją hipotezę na założeniu, że planety powstały z dżetu gorącej materii wyrwanej ze Słońca w wyniku przyciągania innej pobliskiej gwiazdy. Dżet ten pozostał w sferze przyciągania Słońca i zaczął się wokół niego obracać. Ze względu na przyciąganie Słońca i ruch nadawany mu przez zabłąkaną gwiazdę, utworzyło ono rodzaj mgławicy w kształcie wydłużonego cygara, które ostatecznie rozpadło się na kilka skrzepów, z których powstały planety.
Zdaniem amerykańskich geochemików zderzenie Ziemi z ciałem niebieskim Theia, do którego miało dojść około 4,5 miliarda lat temu, jeśli miało miejsce, nie spowodowało większych zmian w budowie jelit. Przynajmniej nasza planeta nie zamieniła się dokładnie w gorącą kulę.
Współczesna hipoteza pochodzenia Ziemi jest nadal przedmiotem gorących debat gabinetowych, ale większość naukowców zgadza się, że wszystko zaczęło się od protoplanetarnej chmury kosmicznego pyłu i gazu. Niektórzy naukowcy byli pewni, że była zimna, inni wręcz przeciwnie, rozpalona do czerwoności, ponieważ została wyciągnięta z młodego Słońca przez grawitację przechodzącej w pobliżu masywnej gwiazdy w tym czasie. Najnowsza wersja szybko traci dziś swoich fanów, ponieważ astrofizycy udowodnili, że taka interpretacja wydarzeń jest niezwykle mało prawdopodobna. Dlatego dzisiaj dominuje hipoteza o zimnym obłoku protoplanetarnym.
Około 4,54 miliarda lat temu Ziemia zaczęła formować się z tego obłoku protoplanetarnego. Sam proces przebiegał prawdopodobnie w następujący sposób: skoro w tym obłoku pierwiastki „lekkie” i „ciężkie” nie były jeszcze silnie wymieszane, w wyniku działania grawitacji drugi (żelazo i inne metale pokrewne) zaczął opadać w kierunku przyszłego centrum planety, wyciskając na powierzchnię więcej „lekkich” pierwiastków. Naukowcy nazwali ten proces różnicowaniem grawitacyjnym.
W ten sposób żelazo zgromadziło się w centrum chmury, tworząc przyszłe jądro. Ale podczas obniżania energia potencjalna warstwy „ciężkich” pierwiastków zaczęła odpowiednio spadać, energia kinetyczna zaczęła rosnąć, to znaczy nastąpiło nagrzewanie. Uważa się, że ciepło to rozgrzało naszą planetę do 1200 stopni Celsjusza (w niektórych miejscach nawet do 1600 stopni).
Jednak oddziaływanie najdoskonalszej w przyrodzie lodówki - kosmosu, doprowadziło do tego, że powierzchnia chmury "lekkich" pierwiastków zaczęła gwałtownie stygnąć, zmieniając się ze stopu w ciało stałe. Tak powstała skorupa ziemska. A obszarem, w którym trwało zróżnicowanie grawitacyjne (według obliczeń niektórych geofizyków, proces ten potrwa około półtora miliarda lat), a wysoka temperatura została zachowana, stał się współczesnym płaszczem.
Około 4,5 miliarda lat temu stała część Ziemi była w pełni uformowana (chociaż atmosfera i hydrosfera pojawiły się nieco później). I właśnie wtedy, według najnowszych badań, nastąpiła katastrofa, której skutkiem było pojawienie się satelity i powrót do stanu nieustrukturyzowanego. Według wielu naukowców najprawdopodobniej doszło do zderzenia z jakimś masywnym ciałem niebieskim (nazwanym planetą Theia).
Jednocześnie niektórzy geofizycy są pewni, że zderzenie było tak imponujące, że górna część Ziemi ponownie się stopiła. Oznacza to, że przez pewien czas planeta była kulą stopionej jednorodnej substancji, po czym przez kilkadziesiąt milionów lat ponownie uzyskała stałą powierzchnię.
Jednak niektórzy naukowcy wyrazili wątpliwości, czy konsekwencje tej kolizji były tak znaczące. Są pewni, że nawet zderzenie z ciałem niebieskim nie mogłoby radykalnie zmienić istniejącej struktury naszej planety. Niedawno ta wersja otrzymała dowody na jej wiarygodność. Dowodem na to były kamienie odkryte w pobliżu Kostomukszy.
Planeta Ziemia jest jedynym znanym miejscem, gdzie do tej pory znaleziono życie, mówię jak dotąd, ponieważ być może w przyszłości ludzie odkryją inną planetę lub satelitę z żyjącym tam inteligentnym życiem, ale jak dotąd Ziemia jest jedynym miejscem, w którym istnieje życie . Życie na naszej planecie jest bardzo zróżnicowane, od mikroskopijnych organizmów po ogromne zwierzęta, rośliny i nie tylko. A ludzie zawsze mieli pytanie - Jak i skąd wzięła się nasza planeta? Istnieje wiele hipotez. Hipotezy dotyczące pochodzenia Ziemi radykalnie się od siebie różnią, a w niektóre z nich bardzo trudno uwierzyć.
To bardzo trudne pytanie. Nie można spojrzeć w przeszłość i zobaczyć, jak to wszystko się zaczęło i jak to wszystko zaczęło się pojawiać. Pierwsze hipotezy pochodzenia planety Ziemia zaczęły pojawiać się w XVII wieku, kiedy ludzie zgromadzili już wystarczającą wiedzę o kosmosie, naszej planecie i samym Układzie Słonecznym. Teraz trzymamy się dwóch możliwych hipotez pochodzenia Ziemi: Naukowej - Ziemia powstała z pyłu i gazów. Potem Ziemia była niebezpiecznym miejscem do życia po wielu latach ewolucji, powierzchnia planety Ziemia stała się zdatna do zamieszkania dla naszego życia: ziemska atmosfera do oddychania, stała powierzchnia i wiele więcej. I Religijny - Bóg stworzył Ziemię w 7 dni i osiedlił tu całą różnorodność zwierząt i roślin. Ale w tamtym czasie wiedza nie była wystarczająca, aby wyeliminować wszystkie inne hipotezy, a potem było ich znacznie więcej:
- Georgesa Louisa Leclerca Buffona. (1707-1788)
Przyjął założenie, w które nikt by teraz nie uwierzył. Zasugerował, że Ziemia może powstać z kawałka Słońca, który został oderwany przez jakąś kometę, która uderzyła w naszą gwiazdę.
Ale ta teoria została obalona. Edmund Halley, angielski astronom, zauważył, że ta sama kometa odwiedza nasz Układ Słoneczny w odstępach kilkudziesięciu lat. Halleyowi udało się nawet przewidzieć następne pojawienie się komety. Ustalił też, że kometa za każdym razem nieco zmienia swoją orbitę, co oznacza, że nie ma znaczącej masy, aby oderwać „kawałek” od Słońca.
- Immanuela Kanta. (1724-1804)
Nasza Ziemia i cały Układ Słoneczny powstały z zimnej i kurczącej się chmury pyłu. Kant napisał anonimową książkę, w której opisał swoje hipotezy dotyczące pochodzenia planety, ale nie zwróciła ona uwagi naukowców. W tym czasie naukowcy rozważali bardziej popularną hipotezę wysuniętą przez francuskiego matematyka Pierre'a Laplace'a.
- Pierre-Simon Laplace (1749-1827)
Laplace zasugerował, że Układ Słoneczny powstał z nieustannie obracającej się chmury gazu, która nagrzała się do ogromnej temperatury. Teoria ta jest bardzo podobna do obecnej teorii naukowej.
- James Dżinsy (1877-1946)
Pewne ciało kosmiczne, a mianowicie gwiazda, przeleciało zbyt blisko naszego Słońca. Przyciąganie słoneczne wyrwało część masy z tej gwiazdy, tworząc otoczkę gorącej substancji, która ostatecznie utworzyła wszystkie nasze 9 planet. Jeans mówił o swojej hipotezie tak przekonująco, że w krótkim czasie podbiła ona umysły ludzi i uwierzyli, że jest to jedyne możliwe wystąpienie planety.
Zbadaliśmy więc najsłynniejsze hipotezy występowania, były one bardzo niezwykłe i różnorodne. W naszych czasach takich ludzi nawet by się nie słuchało, bo o naszym Układzie Słonecznym i o Ziemi wiemy teraz znacznie więcej, niż wiedział wtedy człowiek. Dlatego hipotezy pochodzenia Ziemi opierały się wyłącznie na wyobraźni naukowców. Teraz możemy obserwować i przeprowadzać różne badania i eksperymenty, ale to nie dało nam ostatecznej odpowiedzi na pytanie, jak iz czego dokładnie powstała nasza planeta.
