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 teorii mgławicowych wiodące miejsce zajmuje oczywiście 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:
- 1) zdecydowana większość masy (99,86%) układu skupiona jest w Słońcu;
- 2) planety krążą po prawie kołowych orbitach i prawie w tej samej płaszczyźnie;
- 3) 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 to: mgławica, katastrofalne pochodzenie ziemi
- 1. 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.
- 2. Jeśli dodamy momenty obrotu 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.
- 3. Obecnie udowodniono, że gwiazda z nadmiarem rotacji rozpada się na części i nie tworzy rodziny planet. Przykładem mogą być spektralne układy binarne i wielokrotne.
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. A dowodem na to były kamienie znalezione w pobliżu Kostomukszy.
Powstał około 4600 milionów lat temu. Od tego czasu jego powierzchnia nieustannie się zmieniała pod wpływem różnych procesów. Ziemia najwyraźniej uformowała się kilka milionów lat po kolosalnej eksplozji w kosmosie. Eksplozja wytworzyła ogromny gaz i pył. Naukowcy uważają, że jego cząstki, zderzając się ze sobą, połączyły się w gigantyczne skupiska gorącej materii, które ostatecznie przekształciły się w obecne planety.
Według naukowców Ziemia powstała po kolosalnej kosmicznej eksplozji. Pierwsze kontynenty powstały prawdopodobnie ze stopionej skały wypływającej na powierzchnię z otworów wentylacyjnych. Zamrażanie sprawiło, że skorupa ziemska stała się grubsza. Oceany mogły powstawać na nizinach z kropelek zawartych w gazach wulkanicznych. Oryginalny prawdopodobnie składał się z tych samych gazów.
Uważa się, że na początku Ziemia była niesamowicie gorąca, a na jej powierzchni znajdowało się morze stopionej skały. Około 4 miliardy lat temu Ziemia zaczęła powoli ochładzać się i podzielić na kilka warstw (patrz po prawej). Najcięższe skały zatopiły się głęboko w trzewiach Ziemi i utworzyły jej jądro, pozostając niewyobrażalnie gorące. Mniej gęsta materia utworzyła szereg warstw wokół rdzenia. Na samej powierzchni stopione skały stopniowo zestalały się, tworząc stałą skorupę ziemską, pokrytą wieloma wulkanami. Stopiona skała, która wydostała się na powierzchnię, zamarzła, tworząc skorupę ziemską. Niskie obszary były wypełnione wodą.
Ziemia dzisiaj
Chociaż powierzchnia ziemi wydaje się solidna i niewzruszona, zmiany wciąż zachodzą. Są one spowodowane różnego rodzaju procesami, z których niektóre niszczą powierzchnię ziemi, inne ją odtwarzają. Większość zmian przebiega niezwykle wolno i jest wykrywana tylko za pomocą specjalnych przyrządów. Powstanie nowego pasma górskiego zajmuje miliony lat, ale potężna erupcja wulkanu lub potworne trzęsienie ziemi mogą zmienić powierzchnię Ziemi w ciągu kilku dni, godzin, a nawet minut. W 1988 roku trzęsienie ziemi w Armenii, które trwało około 20 sekund, zniszczyło budynki i zabiło ponad 25 000 osób.
Struktura ziemi
Ogólnie Ziemia ma kształt kuli, lekko spłaszczonej na biegunach. Składa się z trzech głównych warstw: skorupy, płaszcza i rdzenia. Każda warstwa jest utworzona przez różne rodzaje skał. Poniższy rysunek przedstawia strukturę Ziemi, ale warstwy nie są narysowane w skali. Zewnętrzna warstwa nazywana jest skorupą ziemską. Jego miąższość wynosi od 6 do 70 km. Pod skorupą znajduje się górna warstwa płaszcza, utworzona przez lite skały. Ta warstwa wraz ze skorupą nazywa się i ma grubość około 100 km. Część płaszcza, która leży pod litosferą, nazywa się astenosferą. Ma około 100 km grubości i prawdopodobnie składa się z częściowo stopionych skał. Temperatura płaszcza zmienia się od 4000°C w pobliżu rdzenia do 1000°C w górnej części astenosfery. Dolny płaszcz może składać się z twardych skał. Zewnętrzny rdzeń składa się z żelaza i niklu, najwyraźniej stopionych. Temperatura tej warstwy może osiągnąć 55 STGS. Temperatura rdzenia może przekraczać 6000'C. Jest stały ze względu na kolosalne ciśnienie wszystkich innych warstw. Naukowcy uważają, że składa się głównie z żelaza (więcej na ten temat w artykule „”).
Historia naszej planety wciąż skrywa wiele tajemnic. Naukowcy z różnych dziedzin nauk przyrodniczych przyczynili się do badania rozwoju życia na Ziemi.
Uważa się, że wiek naszej planety wynosi około 4,54 miliarda lat. Cały ten okres dzieli się zwykle na dwa główne etapy: fanerozoik i prekambr. Etapy te nazywane są eonami lub eonotemami. Z kolei eony dzielą się na kilka okresów, z których każdy wyróżnia się zestawem zmian, jakie zaszły w stanie geologicznym, biologicznym, atmosferycznym planety.
- Prekambr lub kryptozoik- jest to eon (przedział czasowy rozwoju Ziemi), obejmujący około 3,8 miliarda lat. Oznacza to, że prekambr to rozwój planety od momentu jej powstania, ukształtowania się skorupy ziemskiej, protooceanów i powstania życia na Ziemi. Pod koniec prekambru wysoce zorganizowane organizmy z rozwiniętym szkieletem były już szeroko rozpowszechnione na planecie.
Eon obejmuje jeszcze dwa eonotemy - katarche i archeony. Ta ostatnia z kolei obejmuje 4 epoki.
1. Katarcheusz- to czas formowania się Ziemi, ale wciąż nie było ani jądra, ani skorupy ziemskiej. Planeta wciąż była zimnym kosmicznym ciałem. Naukowcy sugerują, że w tym okresie na Ziemi była już woda. Catarchean trwał około 600 milionów lat.
2. Archeony obejmuje okres 1,5 miliarda lat. W tym okresie na Ziemi nie było jeszcze tlenu, tworzyły się złoża siarki, żelaza, grafitu i niklu. Hydrosfera i atmosfera były pojedynczą powłoką parowo-gazową, która spowijała kulę ziemską gęstą chmurą. Promienie słoneczne praktycznie nie przenikały przez tę zasłonę, więc na planecie panowała ciemność. 2.1 2.1. eoarcha- to pierwsza era geologiczna, która trwała około 400 milionów lat. Najważniejszym wydarzeniem eoarcheanu jest formowanie się hydrosfery. Ale wciąż było mało wody, zbiorniki istniały oddzielnie od siebie i nie połączyły się jeszcze ze światowym oceanem. W tym samym czasie skorupa ziemska twardnieje, chociaż asteroidy nadal bombardują Ziemię. Pod koniec eoarcheanu powstaje pierwszy superkontynent w historii planety, Vaalbara.
2.2 Paleoarcha- następna epoka, która również trwała około 400 milionów lat. W tym okresie powstaje jądro Ziemi, wzrasta siła pola magnetycznego. Dzień na planecie trwał tylko 15 godzin. Ale zawartość tlenu w atmosferze wzrasta z powodu aktywności bakterii, które się pojawiły. Pozostałości tych pierwszych form życia paleoarchejskiego znaleziono w Zachodniej Australii.
2.3 Mezoarcha trwało również około 400 milionów lat. W epoce Mezoarcheanu naszą planetę pokrywał płytki ocean. Obszary lądowe były małymi wyspami wulkanicznymi. Ale już w tym okresie rozpoczyna się formowanie litosfery i rozpoczyna się mechanizm tektoniki płyt. Pod koniec mezoarcheanu następuje pierwsza epoka lodowcowa, podczas której po raz pierwszy na Ziemi tworzy się śnieg i lód. Gatunki biologiczne są nadal reprezentowane przez bakterie i formy życia drobnoustrojów.
2.4 Neoarchaizm- ostatnia era eonu Archeańskiego, której czas trwania wynosi około 300 milionów lat. Kolonie bakterii tworzą w tym czasie pierwsze stromatolity (złoża wapienia) na Ziemi. Najważniejszym wydarzeniem neoarcheanu jest powstawanie fotosyntezy tlenu.
II. Proterozoik- jeden z najdłuższych okresów w historii Ziemi, który zwykle dzieli się na trzy epoki. W proterozoiku po raz pierwszy pojawia się warstwa ozonowa, światowy ocean osiąga prawie swoją obecną objętość. A po najdłuższym zlodowaceniu Huron na Ziemi pojawiły się pierwsze wielokomórkowe formy życia - grzyby i gąbki. Proterozoik jest zwykle podzielony na trzy epoki, z których każda zawierała kilka okresów.
3.1 Paleoproterozoik- pierwsza era proterozoiku, która rozpoczęła się 2,5 miliarda lat temu. W tym czasie litosfera jest w pełni ukształtowana. Ale dawne formy życia, ze względu na wzrost zawartości tlenu, praktycznie wymarły. Okres ten nazywany jest katastrofą tlenową. Pod koniec ery na Ziemi pojawiają się pierwsze eukarionty.
3.2 Mezoproterozoik trwała około 600 milionów lat. Najważniejsze wydarzenia tej epoki: powstanie mas kontynentalnych, powstanie superkontynentu Rodinia oraz ewolucja rozmnażania płciowego.
3.3 Neoproterozoik. W tej epoce Rodinia rozpada się na około 8 części, superocean Mirowii przestaje istnieć, a pod koniec ery Ziemia jest pokryta lodem prawie do równika. W erze neoproterozoicznej żywe organizmy po raz pierwszy zaczynają nabywać twardą skorupę, która później posłuży jako podstawa szkieletu.
III. Paleozoik- pierwsza era eonu fanerozoicznego, która rozpoczęła się około 541 milionów lat temu i trwała około 289 milionów lat. To era pojawienia się starożytnego życia. Superkontynent Gondwana łączy południowe kontynenty, nieco później dołącza do niego reszta lądu i pojawia się Pangea. Zaczynają tworzyć się strefy klimatyczne, a florę i faunę reprezentują głównie gatunki morskie. Dopiero pod koniec paleozoiku rozpoczyna się rozwój lądów i pojawiają się pierwsze kręgowce.
Era paleozoiczna jest warunkowo podzielona na 6 okresów.
1. Okres kambru trwała 56 milionów lat. W tym okresie powstają główne skały, szkielet mineralny pojawia się w organizmach żywych. A najważniejszym wydarzeniem kambru jest pojawienie się pierwszych stawonogów.
2. Okres ordowiku- drugi okres paleozoiku, który trwał 42 miliony lat. Jest to era powstawania skał osadowych, fosforytów i łupków bitumicznych. Organiczny świat ordowiku reprezentowany jest przez bezkręgowce morskie i sinice.
3. Okres sylurski obejmuje następne 24 miliony lat. W tym czasie prawie 60% żywych organizmów, które istniały wcześniej, wymiera. Ale pojawiają się pierwsze ryby chrzęstne i kostne w historii planety. Na lądzie sylur charakteryzuje się występowaniem roślin naczyniowych. Superkontynenty zbiegają się i tworzą Laurazję. Pod koniec tego okresu odnotowano topnienie lodu, podniósł się poziom mórz, a klimat stał się łagodniejszy.
4 dewon Charakteryzuje się szybkim rozwojem różnych form życia i powstawaniem nowych nisz ekologicznych. Devon obejmuje okres 60 milionów lat. Pojawiają się pierwsze kręgowce lądowe, pająki i owady. Zwierzęta lądowe rozwijają płuca. Chociaż nadal dominują ryby. Królestwo flory tego okresu reprezentują paprocie, skrzypy, widłaki i gołąbki.
5. Okres karbonu często nazywany węglem. W tym czasie Laurasia zderza się z Gondwaną i pojawia się nowy superkontynent Pangea. Powstaje także nowy ocean - Tethys. W tym czasie pojawiły się pierwsze płazy i gady.
6. Okres permu- ostatni okres paleozoiku, który zakończył się 252 mln lat temu. Uważa się, że w tym czasie na Ziemię spadła duża asteroida, co doprowadziło do znacznych zmian klimatu i wyginięcia prawie 90% wszystkich żywych organizmów. Większość lądu pokryta jest piaskiem, pojawiają się najbardziej rozległe pustynie, jakie istniały tylko w całej historii rozwoju Ziemi.
IV. mezozoik- druga era eonu fanerozoicznego, która trwała prawie 186 milionów lat. W tym czasie kontynenty nabierają niemal nowoczesnych konturów. Ciepły klimat sprzyja szybkiemu rozwojowi życia na Ziemi. Gigantyczne paprocie znikają, a na ich miejsce pojawiają się rośliny okrytozalążkowe. Mezozoik to era dinozaurów i pojawienia się pierwszych ssaków.
Era mezozoiczna dzieli się na trzy okresy: trias, jurę i kredę.
1. Okres triasu trwała nieco ponad 50 milionów lat. W tym czasie Pangea zaczyna się rozdzielać, a morza śródlądowe stopniowo stają się mniejsze i wysychają. Klimat jest łagodny, strefy nie są wyraźne. Prawie połowa roślin lądowych znika wraz z rozprzestrzenianiem się pustyń. A w świecie fauny pojawiają się pierwsze stałocieplne i lądowe gady, które stały się przodkami dinozaurów i ptaków.
2 jurajski obejmuje lukę 56 milionów lat. Na Ziemi panował wilgotny i ciepły klimat. Teren porośnięty jest zaroślami paproci, sosen, palm, cyprysów. Na planecie królują dinozaury, a liczne ssaki do tej pory wyróżniały się niskim wzrostem i gęstą sierścią.
3 Kreda- najdłuższy okres mezozoiku, trwający prawie 79 milionów lat. Podział kontynentów praktycznie dobiega końca, Ocean Atlantycki znacznie zwiększa swoją objętość, a na biegunach formują się pokrywy lodowe. Wzrost masy wody w oceanach prowadzi do powstawania efektu cieplarnianego. Pod koniec kredy dochodzi do katastrofy, której przyczyny wciąż nie są jasne. W rezultacie wyginęły wszystkie dinozaury oraz większość gatunków gadów i nagonasiennych.
V. Kenozoik- to era zwierząt i Homo sapiens, która rozpoczęła się 66 milionów lat temu. Kontynenty w tym czasie nabrały nowoczesnego kształtu, Antarktyda zajmowała południowy biegun Ziemi, a oceany nadal rosły. Rośliny i zwierzęta, które przetrwały katastrofę okresu kredowego, znalazły się w zupełnie nowym świecie. Na każdym kontynencie zaczęły powstawać unikalne społeczności form życia.
Era kenozoiczna dzieli się na trzy okresy: paleogen, neogen i czwartorzęd.
1. Okres paleogenu zakończył się około 23 milionów lat temu. W tym czasie na Ziemi panował klimat tropikalny, Europa skrywała się pod wiecznie zielonymi lasami tropikalnymi, a drzewa liściaste rosły tylko na północy kontynentów. To właśnie w okresie paleogenu następuje gwałtowny rozwój ssaków.
2. Okres neogenu obejmuje następne 20 milionów lat rozwoju planety. Pojawiają się wieloryby i nietoperze. I chociaż tygrysy szablozębne i mastodonty wciąż wędrują po ziemi, fauna coraz bardziej nabiera nowoczesnych cech.
3. Czwartorzęd rozpoczęła się ponad 2,5 miliona lat temu i trwa do dziś. Dwa główne wydarzenia charakteryzują ten okres: epoka lodowcowa i pojawienie się człowieka. Epoka lodowcowa całkowicie zakończyła kształtowanie się klimatu, flory i fauny kontynentów. A pojawienie się człowieka oznaczało początek cywilizacji.
1. Wstęp …………………………………………………2 str.
2. Hipotezy powstania Ziemi………………………...3 - 6 s.
3. Budowa wewnętrzna Ziemi…………………………7 - 9 s.
4. Zakończenie ……………………………………………… 10 s.
5. Piśmiennictwo …………………………………..11 s.
Wstęp.
Przez cały czas ludzie chcieli wiedzieć, skąd i jak powstał świat, w którym żyjemy. Istnieje wiele legend i mitów, które pochodzą z czasów starożytnych. Ale wraz z nadejściem nauki w jej nowoczesnym znaczeniu idee mitologiczne i religijne są zastępowane przez naukowe idee dotyczące pochodzenia świata.
Obecnie w nauce zaistniała sytuacja, że rozwój teorii kosmogonicznej i odtworzenie wczesnej historii Układu Słonecznego można przeprowadzić głównie indukcyjnie, w oparciu o porównanie i uogólnienie niedawno uzyskanych danych empirycznych na temat materiału meteorytów , planety i Księżyc. Ponieważ wiele wiadomo o budowie atomów i zachowaniu się ich związków w różnych warunkach termodynamicznych oraz uzyskano absolutnie wiarygodne i dokładne dane o składzie ciał kosmicznych, rozwiązanie problemu pochodzenia naszej planety została osadzona na solidnej podstawie chemicznej, której pozbawione były poprzednie konstrukcje kosmogoniczne. Należy się spodziewać, że w niedalekiej przyszłości rozwiązanie problemów kosmogonii Układu Słonecznego w ogóle, a problemu pochodzenia naszej Ziemi w szczególności, odniesie wielki sukces na poziomie atomowo-molekularnym, podobnie jak na tym samym poziomie genetyczne problemy współczesnej biologii są doskonale rozwiązywane na naszych oczach.
W obecnym stanie nauki fizykochemiczne podejście do rozwiązywania problemów kosmogonii Układu Słonecznego jest absolutnie nieuniknione. Dlatego znane od dawna cechy mechaniczne Układu Słonecznego, na które zwracano uwagę w klasycznych hipotezach kosmogonicznych, należy interpretować w ścisłym związku z procesami fizykochemicznymi we wczesnej historii Układu Słonecznego. Ostatnie osiągnięcia w dziedzinie badań chemicznych poszczególnych ciał tego układu pozwalają nam przyjąć zupełnie nowe podejście do odtworzenia historii substancji Ziemi i na tej podstawie odtworzyć ramy warunków, w jakich narodziła się nasza planeta - kształtowanie się jego składu chemicznego i kształtowanie się struktury skorupy.
Dlatego celem tej pracy jest opowiedzenie o najsłynniejszych hipotezach powstania Ziemi, a także o jej wewnętrznej budowie.
Hipotezy powstania Ziemi.
Przez cały czas ludzie chcieli wiedzieć, skąd i jak powstał świat, w którym żyjemy. Istnieje wiele legend i mitów, które pochodzą z czasów starożytnych. Ale wraz z nadejściem nauki w jej nowoczesnym znaczeniu idee mitologiczne i religijne są zastępowane przez naukowe idee dotyczące pochodzenia świata. Pierwsze hipotezy naukowe dotyczące powstania Ziemi i Układu Słonecznego, oparte na obserwacjach astronomicznych, zostały wysunięte dopiero w XVIII wieku.
Wszystkie hipotezy dotyczące pochodzenia Ziemi można podzielić na dwie główne grupy:
1. Mgławica (łac. „mgławica” - mgła, gaz) - opiera się na zasadzie powstawania planet z gazu, z mgławic pyłowych;
2. Katastrofalny - oparty na zasadzie powstawania planet w wyniku różnych zjawisk katastroficznych (zderzenia ciał niebieskich, bliskie przejście gwiazd od siebie itp.).
Hipotezy mgławicowe Kanta i Laplace'a. Pierwszą hipotezą naukową dotyczącą pochodzenia Układu Słonecznego była hipoteza Immanuela Kanta (1755). Kant uważał, że Układ Słoneczny powstał z jakiejś pierwotnej materii, wcześniej swobodnie rozproszonej w przestrzeni. Cząsteczki tej materii poruszały się w różnych kierunkach i zderzając się ze sobą traciły prędkość. Najcięższe i najgęstsze z nich, pod wpływem grawitacji, połączyły się ze sobą, tworząc centralną wiązkę - Słońce, które z kolei przyciągało bardziej odległe, mniejsze i lżejsze cząstki. W ten sposób powstała pewna liczba obracających się ciał, których trajektorie wzajemnie się przecinały. Niektóre z tych ciał, początkowo poruszające się w przeciwnych kierunkach, zostały ostatecznie wciągnięte w pojedynczy strumień i utworzyły pierścienie materii gazowej, znajdujące się w przybliżeniu w tej samej płaszczyźnie i obracające się wokół Słońca w tym samym kierunku, nie kolidując ze sobą. W oddzielnych pierścieniach powstały gęstsze jądra, do których stopniowo przyciągane były lżejsze cząstki, tworząc kuliste nagromadzenia materii; w ten sposób powstały planety, które nadal krążyły wokół Słońca w tej samej płaszczyźnie, co pierwotne pierścienie materii gazowej.
Niezależnie od Kanta inny naukowiec - francuski matematyk i astronom P. Laplace - doszedł do tych samych wniosków, ale rozwinął hipotezę głębiej (1797). Laplace uważał, że Słońce pierwotnie istniało w postaci ogromnej rozżarzonej gazowej mgławicy (mgławicy) o niewielkiej gęstości, ale kolosalnych wymiarach. Ta mgławica, według Laplace'a, pierwotnie obracała się powoli w przestrzeni. Pod wpływem sił grawitacyjnych mgławica stopniowo kurczyła się, a prędkość jej obrotu wzrastała. Wynikająca z tego rosnąca siła odśrodkowa nadała mgławicy spłaszczony, a następnie soczewkowaty kształt. W płaszczyźnie równikowej mgławicy stosunek przyciągania do siły odśrodkowej zmienił się na korzyść tej drugiej, tak że ostatecznie masa materii zgromadzona w strefie równikowej mgławicy oddzieliła się od reszty ciała i utworzyła pierścień. Z mgławicy, która nadal się obracała, sukcesywnie oddzielały się nowe pierścienie, które kondensując w pewnych punktach, stopniowo zamieniały się w planety i inne ciała Układu Słonecznego. W sumie dziesięć pierścieni oddzieliło się od pierwotnej mgławicy, rozpadając się na dziewięć planet i pas asteroid - małych ciał niebieskich. Satelity poszczególnych planet powstały z substancji pierścieni wtórnych, oderwanych od gorącej gazowej masy planet.
Ze względu na ciągłe zagęszczanie materii temperatura nowo powstałych ciał była wyjątkowo wysoka. W tym czasie nasza Ziemia, według P. Laplace'a, była gorącą gazową kulą, która świeciła jak gwiazda. Stopniowo jednak kula ta ochładzała się, jej materia przechodziła w stan ciekły, a następnie, w miarę dalszego stygnięcia, na jej powierzchni zaczęła tworzyć się twarda skorupa. Skorupa ta była otoczona ciężkimi oparami atmosferycznymi, z których podczas stygnięcia skraplała się woda. Obie teorie są do siebie zasadniczo podobne i często uważane są za jedną, wzajemnie się uzupełniającą, dlatego w literaturze często określa się je ogólną nazwą hipotezy Kanta-Laplace'a. Ponieważ nauka nie miała wówczas bardziej akceptowalnych wyjaśnień, teoria ta miała wielu zwolenników w XIX wieku.
Jeansowa teoria katastrofy. Po hipotezie Kanta-Laplace'a w kosmogonii powstało jeszcze kilka hipotez dotyczących powstania Układu Słonecznego. Pojawiają się tak zwane hipotezy katastroficzne, które opierają się na elemencie przypadkowego zbiegu okoliczności. Jako przykład hipotezy kierunku katastroficznego 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. Jeans uważał, że przejście gwiazdy obok Słońca umożliwiło wyjaśnienie rozbieżności w rozkładzie masy i momentu pędu w Układzie Słonecznym. Ale w 1943 r Rosyjski astronom N. I. Pariysky obliczył, że tylko w przypadku ściśle określonej prędkości gwiazdy skrzep gazu może stać się satelitą Słońca. W takim przypadku jego orbita powinna być 7 razy mniejsza niż orbita najbliższej Słońcu planety - Merkurego.
Zatem hipoteza Jeansa nie mogła dać prawidłowego wyjaśnienia nieproporcjonalnego rozkładu momentu pędu w Układzie Słonecznym. Największą wadą tej hipotezy jest fakt przypadkowości, co jest sprzeczne z materialistycznym światopoglądem i dostępnymi faktami mówiącymi o położeniu planet w innych gwiezdnych światach. 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.
Teoria Wielkiego Wybuchu. Teoria, którą wyznaje większość współczesnych naukowców, głosi, że Wszechświat powstał w wyniku tzw. Wielkiego Wybuchu. Niewiarygodnie gorąca kula ognia, której temperatura sięgała miliardów stopni, w pewnym momencie eksplodowała i rozproszyła strumienie energii i cząstek materii we wszystkich kierunkach, nadając im ogromne przyspieszenie. Ponieważ kula ognia rozbita na kawałki w wyniku Wielkiego Wybuchu miała ogromną temperaturę, maleńkie cząsteczki materii miały początkowo zbyt dużo energii i nie mogły się ze sobą łączyć, tworząc atomy. Jednak po około milionie lat temperatura Wszechświata spadła do 4000 „C, a z cząstek elementarnych zaczęły powstawać różne atomy. Najpierw powstały najlżejsze pierwiastki chemiczne - hel i wodór, uformowała się ich akumulacja. Stopniowo Wszechświat ochładzanych pierwiastków powstawało coraz więcej i cięższych.W ciągu wielu miliardów lat nastąpił wzrost mas w nagromadzeniach helu i wodoru.Przyrost masy trwa do osiągnięcia pewnej granicy, po której następuje siła wzajemnego przyciągania cząstek wewnątrz chmury gazu i pyłu jest bardzo silna, po czym chmura zaczyna się kurczyć (zapadać). Podczas zapadania się wewnątrz chmury powstaje wysokie ciśnienie, warunki sprzyjające reakcji syntezy termojądrowej - fuzji lekkich jąder wodoru z powstawanie ciężkich pierwiastków.W miejscu zapadającego się obłoku rodzi się gwiazda.W wyniku narodzin gwiazdy ponad 99% masy pierwotnego obłoku znajduje się w ciele gwiazdy, a reszta tworzy się rozproszone chmury cząstek stałych z co z których później powstają planety układu gwiezdnego.
Współczesne teorie. W ostatnich latach naukowcy amerykańscy i radzieccy wysunęli szereg nowych hipotez. Jeśli wcześniej uważano, że w ewolucji Ziemi zachodzi ciągły proces wymiany ciepła, to w nowych teoriach rozwój Ziemi jest uważany za wynik wielu heterogenicznych, czasem przeciwstawnych procesów. Równolegle ze spadkiem temperatury i stratami energii mogły działać inne czynniki powodujące uwolnienie dużych ilości energii i tym samym kompensację strat ciepła. Jednym z takich współczesnych założeń jest „teoria chmur pyłowych” amerykańskiego astronoma FL Wiple (1948). Jednak w istocie jest to nic innego jak zmodyfikowana wersja teorii mgławicy Kanta-Laplace'a. Popularne są również hipotezy rosyjskich naukowców O.Yu.Schmidt i V.G. Fesenkow. 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.
Co ciekawe, na nowym poziomie, uzbrojeni w lepszą technologię i głębszą wiedzę na temat składu chemicznego Układu Słonecznego, astronomowie powrócili do idei, że Słońce i planety powstały z ogromnej, niezimnej mgławicy, składającej się z gazu i pyłu. Potężne teleskopy wykryły liczne „chmury” gazu i pyłu w przestrzeni międzygwiezdnej, z których niektóre faktycznie kondensują się w nowe gwiazdy. W związku z tym oryginalna teoria Kanta-Laplace'a została zrewidowana przy użyciu najnowszych danych; nadal może dobrze służyć do wyjaśnienia procesu, w wyniku którego powstał układ słoneczny.
Każda z tych teorii kosmogonicznych przyczyniła się do wyjaśnienia złożonego zestawu problemów związanych z pochodzeniem Ziemi. Wszyscy uważają powstanie Ziemi i Układu Słonecznego za naturalny skutek rozwoju gwiazd i wszechświata jako całości. Ziemia pojawiła się równocześnie z innymi planetami, które podobnie jak ona krążą wokół Słońca i są najważniejszymi elementami Układu Słonecznego.
