Pôvod Zeme určuje jeho vek, chemické a fyzikálne zloženie. Naša Zem je jednou z deviatich planét (Merkúr, Venuša, Zem, Mars, Jupiter, Saturn, Urán, Neptún, Pluto) slnečnej sústavy. Všetky planéty slnečnej sústavy obiehajú okolo Slnka približne v rovnakej rovine a rovnakým smerom po eliptických dráhach, veľmi blízko kruhov.
Galaxia - Slnko a hviezdny systém. Väčšina hviezd sa nachádza v prstenci Mliečnej dráhy. Hviezdy sú väčšie alebo menšie ako Slnko. Slnko sa nachádza bližšie k stredu Galaxie a spolu so všetkými hviezdami sa točí okolo nej.
Mimo Galaxie je mnoho ďalších galaxií, ktoré obsahujú 1 až 150 miliárd hviezd. Takéto veľké zoskupenie hviezd sa nazýva metagalaxia alebo Veľký vesmír. Našu metagalaxiu objavil americký astronóm Edwin Hubble (1924-1926). Zistil, že Mliečna dráha je jediným z mnohých „hviezdnych svetov“, ktoré pozorujeme. Galaxia (Mliečna dráha) má špirálovitú štruktúru. Ide o predĺžený pás hviezd s výrazným zhrubnutím v strede a na koncoch.
Nespočetné množstvo galaxií, ktoré sú od nás relatívne blízko, tvorí súostrovie hviezdnych ostrovov, to znamená, že tvoria sústavu galaxií.
Veľký vesmír je sústava súostroví, niekoľko miliónov galaxií. Priemer veľkého vesmíru je mnoho miliárd svetelných rokov. Vesmír je nekonečný v čase a priestore.
Pôvod Zeme zaujímal vedcov už od staroveku., a na túto tému bolo predložených mnoho hypotéz, ktoré možno rozdeliť na hypotézy teplého a studeného pôvodu.
Nemecký filozof Kant (1724-1804) predložil hypotézu, podľa ktorej Zem vznikla z hmloviny pozostávajúcej z prachových častíc, medzi ktorými existovala príťažlivosť a odpudivosť, čo viedlo k vytvoreniu kruhového pohybu hmloviny.
Francúzsky matematik a astronóm Laplace (1749-1827) vyslovil hypotézu, že Zem vznikla z jednej horúcej hmloviny, ale nevysvetlil jej pohyb. Podľa Kanta Zem vznikla nezávisle od Slnka a podľa Laplacea je produktom rozpadu Slnka (vznik prstencov).
V XIX a XX storočia. V západnej Európe bolo predložených množstvo hypotéz o pôvode Zeme a iných planét (Chamberlain, Multon, Jeans atď.), ktoré sa ukázali ako idealistické alebo mechanické a vedecky nepodložené. Ruskí vedci - akademik O. Yu. Shmidt a V. G. Fesenkov - výrazne prispeli k vede o pôvode Zeme a vesmíru.
Akademik O. Yu Schmidt vedecky dokázalže planéty (vrátane Zeme) vznikli z pevných fragmentovaných častíc zachytených Slnkom. Pri prechode cez zhluk takýchto častíc ich gravitačné sily zachytili a začali sa pohybovať okolo Slnka. V dôsledku svojho pohybu častice vytvárali zhluky, ktoré sa zoskupovali a menili na planéty. Podľa hypotézy O. Yu.Schmidta bola Zem, podobne ako ostatné planéty slnečnej sústavy, od začiatku svojej existencie studená. Následne sa v tele Zeme začal rozpad rádioaktívnych prvkov, v dôsledku čoho sa útroby Zeme začali zahrievať a topiť a jej hmota sa začala stratifikovať do samostatných zón alebo gúľ s rôznymi fyzikálnymi vlastnosťami a chemickým zložením. .
Akademik V. G. Fesenkov, aby vysvetlil svoju hypotézu vychádzal zo skutočnosti, že Slnko a planéty vznikli v jedinom procese vývoja a vývoja z veľkého zhluku plynno-prachovej hmloviny. Tento zhluk vyzeral ako veľmi sploštený diskovitý oblak. Slnko vzniklo z najhrubšieho horúceho oblaku v strede. V dôsledku pohybu celej hmoty oblaku bola hustota na jeho okraji nerovnaká. Hustejšie častice oblakov sa stali centrami, z ktorých sa začalo formovať budúcich deväť planét slnečnej sústavy vrátane Zeme. V. G. Fesenkov dospel k záveru, že Slnko a jeho planéty vznikli takmer súčasne z plynno-prachovej hmoty s vysokou teplotou.
Tvar, veľkosť a štruktúra zemegule
Zem má zložitú konfiguráciu. Jeho tvar nezodpovedá žiadnemu z pravidelných geometrických tvarov. Keď už hovoríme o tvare zemegule, predpokladá sa, že postava Zeme je obmedzená imaginárnym povrchom, ktorý sa zhoduje s povrchom vody vo Svetovom oceáne, podmienečne rozšíreným pod kontinenty tak, že olovnica na ktorýkoľvek bod na zemeguli je kolmý na tento povrch. Tento tvar sa nazýva geoid, t.j. forma jedinečná pre Zem.
Štúdium tvaru Zeme má pomerne dlhú históriu. Prvé predpoklady o guľovom tvare Zeme patria starogréckemu vedcovi Pytagorasovi (571-497 pred Kristom). Vedecké dôkazy o sférickosti planéty však podal Aristoteles (384-322 pred Kr.), ktorý ako prvý vysvetlil podstatu zatmenia Mesiaca ako tieň Zeme.
V 18. storočí I. Newton (1643-1727) vypočítal, že rotácia Zeme spôsobuje, že sa jej tvar odchyľuje od presnej gule a dáva jej určité sploštenie na póloch. Dôvodom je odstredivá sila.
Určovanie veľkosti Zeme tiež zamestnávalo mysle ľudstva už dlhú dobu. Po prvýkrát vypočítal veľkosť planéty alexandrijský vedec Eratosthenes z Cyrény (asi 276-194 pred Kristom): podľa jeho údajov je polomer Zeme asi 6290 km. V rokoch 1024-1039 AD Abu Reyhan Biruni vypočítal polomer Zeme, ktorý sa rovnal 6340 km.
Prvýkrát presný výpočet tvaru a veľkosti geoidu urobil v roku 1940 A.A. Izotov. Údaj, ktorý vypočítal, bol pomenovaný podľa slávneho ruského geodeta F. N. Krasovského, Krasovského elipsoid. Tieto výpočty ukázali, že obrazec Zeme je trojosový elipsoid a líši sa od rotačného elipsoidu.
Podľa meraní je Zem guľa sploštená na póloch. Rovníkový polomer (polhlavná os elipsu - a) sa rovná 6378 km 245 m, polárny polomer (vedľajšia os - b) je 6356 km 863 m. Rozdiel medzi ekvatoriálnym a polárnym polomerom je 21 km. 382 m Stlačenie Zeme (pomer rozdielu medzi a a b k a) je (a-b)/a=1/298,3. V prípadoch, kde nie je potrebná väčšia presnosť, sa za priemerný polomer Zeme považuje 6371 km.
Moderné merania ukazujú, že povrch geoidu mierne presahuje 510 miliónov km a objem Zeme je približne 1,083 miliardy km. Stanovenie ďalších charakteristík Zeme - hmotnosti a hustoty - sa vykonáva na základe základných fyzikálnych zákonov. Hmotnosť Zeme je teda 5,98 * 10 ton. Priemerná hodnota hustoty bola 5,517 g/ cm.
Všeobecná štruktúra Zeme
Dodnes bolo podľa seizmologických údajov na Zemi identifikovaných asi desať rozhraní, čo naznačuje sústredný charakter jej vnútornej štruktúry. Hlavné z týchto hraníc sú: Mohorovičický povrch v hĺbkach 30-70 km na kontinentoch a v hĺbkach 5-10 km pod dnom oceánu; Wiechert-Gutenberg povrch v hĺbke 2900 km. Tieto hlavné hranice rozdeľujú našu planétu na tri sústredné škrupiny - geosféru:
Zemská kôra je vonkajší obal Zeme nachádzajúci sa nad povrchom Mohorovića;
Zemský plášť je prechodný obal ohraničený povrchmi Mohorovicic a Wiechert-Gutenberg;
Zemské jadro je centrálnym telesom našej planéty, nachádza sa hlbšie ako Wiechert-Gutenbergov povrch.
Okrem hlavných hraníc sa rozlišuje množstvo sekundárnych povrchov v rámci geosfér.
Zemská kôra. Táto geosféra tvorí malú časť celkovej hmotnosti Zeme. Na základe hrúbky a zloženia sa rozlišujú tri typy zemskej kôry:
Kontinentálna kôra sa vyznačuje maximálnou hrúbkou dosahujúcou 70 km. Skladá sa z vyvrelých, premenených a sedimentárnych hornín, ktoré tvoria tri vrstvy. Hrúbka hornej vrstvy (sedimentárnej) zvyčajne nepresahuje 10-15 km. Nižšie leží žulo-rulová vrstva hrubá 10-20 km. V spodnej časti kôry leží balzatová vrstva hrubá až 40 km.
Oceánska kôra sa vyznačuje nízkou hrúbkou - zmenšuje sa na 10-15 km. Skladá sa tiež z 3 vrstiev. Horná, sedimentárna, nepresahuje niekoľko stoviek metrov. Druhý, balzátový, s celkovou hrúbkou 1,5-2 km. Spodná vrstva oceánskej kôry dosahuje hrúbku 3-5 km. Tento typ zemskej kôry neobsahuje granitovo-rulovú vrstvu.
Kôra prechodných oblastí je zvyčajne charakteristická pre perifériu veľkých kontinentov, kde sú vyvinuté okrajové moria a súostrovia ostrovov. Tu je kontinentálna kôra nahradená oceánskou a prirodzene, pokiaľ ide o štruktúru, hrúbku a hustotu hornín, kôra prechodových oblastí zaujíma medziľahlé miesto medzi dvoma typmi kôry naznačenými vyššie.
Zemský plášť. Táto geosféra je najväčším prvkom Zeme – zaberá 83 % jej objemu a tvorí asi 66 % jej hmotnosti. Plášť obsahuje množstvo rozhraní, z ktorých hlavné sú povrchy nachádzajúce sa v hĺbkach 410, 950 a 2700 km. Podľa hodnôt fyzikálnych parametrov je táto geosféra rozdelená do dvoch podplášťov:
Vrchný príkrov (od povrchu Mohorovicic do hĺbky 950 km).
Spodný príkrov (od hĺbky 950 km po povrch Wiechert-Gutenberg).
Horný plášť je zase rozdelený na vrstvy. Vrchná vrstva, ktorá leží od povrchu Mohorovicic do hĺbky 410 km, sa nazýva vrstva Gutenberg. Vo vnútri tejto vrstvy sa rozlišuje tvrdá vrstva a astenosféra. Zemská kôra spolu s pevnou časťou Gutenbergovej vrstvy tvorí jedinú tvrdú vrstvu ležiacu na astenosfére, ktorá sa nazýva litosféra.
Pod vrstvou Gutenberg leží vrstva Golitsin. Ktorý sa niekedy nazýva aj stredný plášť.
Spodný plášť má výraznú hrúbku, takmer 2 000 km, a pozostáva z dvoch vrstiev.
Zemské jadro. Centrálna geosféra Zeme zaberá asi 17 % jej objemu a predstavuje 34 % jej hmotnosti. V úseku jadra sa rozlišujú dve hranice - v hĺbkach 4980 a 5120 km. Preto je rozdelená do troch prvkov:
Vonkajšie jadro - od povrchu Wiechert-Gutenberg do 4980 km. Táto látka, ktorá je pod vysokým tlakom a teplotou, nie je kvapalinou v obvyklom zmysle. Ale má niektoré svoje vlastnosti.
Prechodová škrupina je v intervale 4980-5120 km.
Podjadro - pod 5120 km. Možno v pevnom stave.
Chemické zloženie Zeme je podobné ako u iných terestrických planét<#"justify">· litosféra (kôra a najvrchnejšia časť plášťa)
· hydrosféra (tekutá škrupina)
· atmosféra (plynový plášť)
Asi 71% povrchu Zeme je pokrytých vodou, jej priemerná hĺbka je približne 4 km.
Zemská atmosféra:
viac ako 3/4 je dusík (N2);
približne 1/5 je kyslík (O2).
Oblaky, pozostávajúce z drobných kvapôčok vody, pokrývajú približne 50 % povrchu planéty.
Atmosféru našej planéty, podobne ako jej vnútro, možno rozdeliť do niekoľkých vrstiev.
· Najnižšia a najhustejšia vrstva sa nazýva troposféra. Sú tu mraky.
· Meteory sa vznietia v mezosfére.
· Polárne žiary a mnohé obežné dráhy umelých satelitov sú obyvateľmi termosféry. Vznášajú sa tam prízračné striebristé oblaky.
Hypotézy pôvodu Zeme. Prvé kozmogonické hypotézy
Vedecký prístup k otázke pôvodu Zeme a slnečnej sústavy bol možný po posilnení myšlienky materiálnej jednoty vo vesmíre vo vede. Vzniká veda o vzniku a vývoji nebeských telies – kozmogónia.
Prvé pokusy poskytnúť vedecký základ pre otázku pôvodu a vývoja slnečnej sústavy sa uskutočnili pred 200 rokmi.
Všetky hypotézy o pôvode Zeme možno rozdeliť do dvoch hlavných skupín: hmloviny (lat. „hmlovina“ - hmla, plyn) a katastrofické. Prvá skupina je založená na princípe vzniku planét z plynu, z prachových hmlovín. Druhá skupina je založená na rôznych katastrofických javoch (zrážky nebeských telies, blízky prechod hviezd od seba atď.).
Jednu z prvých hypotéz vyslovil v roku 1745 francúzsky prírodovedec J. Buffon. Podľa tejto hypotézy naša planéta vznikla v dôsledku ochladenia jedného z chumáčov slnečnej hmoty vyvrhnutých Slnkom pri katastrofickej zrážke s veľkou kométou. Myšlienka J. Buffona o vzniku Zeme (a iných planét) z plazmy bola použitá v celom rade neskorších a pokročilejších hypotéz o „horúcom“ pôvode našej planéty.
Nebulárne teórie. Kantova a Laplaceova hypotéza
Medzi nimi, samozrejme, popredné miesto zaujíma hypotéza vypracovaná nemeckým filozofom I. Kantom (1755). Nezávisle od neho prišiel k rovnakým záverom aj ďalší vedec – francúzsky matematik a astronóm P. Laplace, ktorý však hypotézu rozvinul hlbšie (1797). Obe hypotézy sú si v podstate podobné a často sa považujú za jednu a jej autori sú považovaní za zakladateľov vedeckej kozmogónie.
Kant-Laplaceova hypotéza patrí do skupiny nebulárnych hypotéz. Podľa ich koncepcie sa na mieste Slnečnej sústavy predtým nachádzala obrovská plyno-prachová hmlovina (prachová hmlovina z pevných častíc podľa I. Kanta; plynová hmlovina podľa P. Laplacea). Hmlovina bola horúca a otáčala sa. Jeho hmota pod vplyvom gravitačných zákonov postupne zhustla, sploštila sa a vytvorila jadro v strede. Takto vzniklo primárne slnko. Ďalšie ochladzovanie a zhutňovanie hmloviny viedlo k zvýšeniu uhlovej rýchlosti rotácie, v dôsledku čoho sa na rovníku vonkajšia časť hmloviny oddelila od hlavnej hmoty vo forme prstencov rotujúcich v rovníkovej rovine: niekoľko boli vytvorené. Laplace uviedol ako príklad prstence Saturna.
Pri nerovnomernom ochladzovaní sa prstence roztrhli a v dôsledku príťažlivosti medzi časticami došlo k vytvoreniu planét obiehajúcich okolo Slnka. Chladnúce planéty boli pokryté tvrdou kôrou, na povrchu ktorej sa začali rozvíjať geologické procesy.
I. Kant a P. Laplace správne zaznamenali hlavné a charakteristické črty štruktúry slnečnej sústavy:
) drvivá väčšina hmoty (99,86 %) sústavy je sústredená v Slnku;
) planéty sa otáčajú po takmer kruhových dráhach av takmer rovnakej rovine;
) všetky planéty a takmer všetky ich satelity sa otáčajú rovnakým smerom, všetky planéty sa otáčajú okolo svojej osi rovnakým smerom.
Významným úspechom I. Kanta a P. Laplacea bolo vytvorenie hypotézy založenej na myšlienke vývoja hmoty. Obaja vedci sa domnievali, že hmlovina má rotačný pohyb, v dôsledku čoho sa častice zhutňujú a dochádza k vzniku planét a Slnka. Verili, že pohyb je neoddeliteľný od hmoty a je večný ako hmota sama.
Kant-Laplaceova hypotéza existuje takmer dvesto rokov. Následne sa preukázala jeho nekonzistentnosť. Tak sa zistilo, že satelity niektorých planét, napríklad Urán a Jupiter, sa otáčajú iným smerom ako samotné planéty. Podľa modernej fyziky sa plyn oddelený od centrálneho telesa musí rozptýliť a nemôže sa sformovať do plynových prstencov a neskôr do planét. Ďalšie významné nedostatky Kant-Laplaceovej hypotézy sú tieto:
Je známe, že moment hybnosti v rotujúcom telese zostáva vždy konštantný a je rozložený rovnomerne po celom telese v pomere k hmotnosti, vzdialenosti a uhlovej rýchlosti zodpovedajúcej časti telesa. Tento zákon platí aj pre hmlovinu, z ktorej vzniklo Slnko a planéty. V Slnečnej sústave množstvo pohybu nezodpovedá zákonu rozloženia množstva pohybu v hmote vznikajúcej z jedného telesa. Planéty Slnečnej sústavy sústreďujú 98 % momentu hybnosti sústavy a Slnko má len 2 %, zatiaľ čo Slnko tvorí 99,86 % celkovej hmotnosti Slnečnej sústavy.
Ak zrátame rotačné momenty Slnka a ostatných planét, tak pri výpočtoch vyjde, že primárne Slnko rotovalo rovnakou rýchlosťou, akou sa teraz otáča Jupiter. V tomto smere by Slnko malo mať rovnakú kompresiu ako Jupiter. A to, ako ukazujú výpočty, nestačí na to, aby spôsobilo fragmentáciu rotujúceho Slnka, ktoré sa, ako verili Kant a Laplace, rozpadlo v dôsledku nadmernej rotácie.
Teraz sa dokázalo, že hviezda s nadmernou rotáciou sa skôr rozpadá na kúsky, než aby vytvorila rodinu planét. Príkladom sú spektrálne binárne a viacnásobné systémy.
Katastrofické teórie. Džínsový dohad
zemský kozmogonický koncentrický pôvod
Po Kant-Laplaceovej hypotéze v kozmogónii bolo vytvorených niekoľko ďalších hypotéz o vzniku Slnečnej sústavy.
Objavujú sa takzvané katastrofické, ktoré sú založené na prvku náhody, prvku šťastnej náhody:
Na rozdiel od Kanta a Laplacea, ktorí si od J. Buffona „požičali“ iba myšlienku „horúceho“ vzniku Zeme, prívrženci tohto hnutia rozvinuli aj hypotézu samotnej katastrofy. Buffon veril, že Zem a planéty vznikli v dôsledku zrážky Slnka s kométou; Chamberlain a Multon - vznik planét súvisí so slapovým vplyvom inej hviezdy prechádzajúcej okolo Slnka.
Ako príklad katastrofickej hypotézy uveďme koncept anglického astronóma Jeansa (1919). Jeho hypotéza je založená na možnosti prechodu inej hviezdy v blízkosti Slnka. Pod vplyvom jeho gravitácie unikal zo Slnka prúd plynu, ktorý sa ďalším vývojom zmenil na planéty slnečnej sústavy. Prúd plynu mal tvar cigary. V centrálnej časti tohto telesa rotujúceho okolo Slnka sa vytvorili veľké planéty - Jupiter a Saturn a na koncoch „cigary“ - pozemské planéty: Merkúr, Venuša, Zem, Mars, Pluto.
Jeans veril, že prechod hviezdy okolo Slnka, ktorý spôsobil vznik planét Slnečnej sústavy, vysvetľuje nesúlad v rozložení hmoty a momentu hybnosti v Slnečnej sústave. Hviezda, ktorá odtrhla prúd plynu zo Slnka, poskytla rotujúcej „cigare“ nadmernú uhlovú hybnosť. Tak bol odstránený jeden z hlavných nedostatkov Kant-Laplaceovej hypotézy.
V roku 1943 ruský astronóm N.I. Pariysky vypočítal, že pri vysokej rýchlosti hviezdy prechádzajúcej okolo Slnka by mala výbežok plynu odísť spolu s hviezdou. Pri nízkej rýchlosti hviezdy mal prúd plynu dopadnúť na Slnko. Iba v prípade presne definovanej rýchlosti hviezdy by sa plynový výbežok mohol stať satelitom Slnka. V tomto prípade by jej dráha mala byť 7-krát menšia ako dráha planéty najbližšie k Slnku – Merkúru.
Jeansova hypotéza, podobne ako Kant-Laplaceova hypotéza, teda nemohla poskytnúť správne vysvetlenie neúmerného rozloženia momentu hybnosti v slnečnej sústave.
Najväčším nedostatkom tejto hypotézy je fakt náhody, exkluzivita vzniku rodiny planét, čo je v rozpore s materialistickým svetonázorom a dostupnými faktami naznačujúcimi prítomnosť planét v iných hviezdnych svetoch.
Výpočty navyše ukázali, že konvergencia hviezd v kozmickom priestore je prakticky nemožná a aj keby k tomu došlo, prechádzajúca hviezda by planétam nemohla poskytnúť pohyb po kruhových dráhach.
Moderné hypotézy
Zásadne nová myšlienka spočíva v hypotézach „studeného“ pôvodu Zeme. Najhlbšie rozvinutú hypotézu meteoritu navrhol sovietsky vedec O. Yu. Schmidt v roku 1944. K ďalším hypotézam „studeného“ pôvodu patria hypotézy K. Weizsäckera (1944) a J. Kuipera (1951), ktoré sú v mnohom blízke teórii O. Yu.Schmidta, F. Foyla (Anglicko), A. Cameron (USA) a E. Schatzman (Francúzsko).
Najpopulárnejšie sú hypotézy o pôvode slnečnej sústavy, ktoré vytvoril O.Yu. Schmidt a V. G. Fesenkov. Obaja vedci pri rozvíjaní svojich hypotéz vychádzali z predstáv o jednote hmoty vo vesmíre, o neustálom pohybe a vývoji hmoty, čo sú jej hlavné vlastnosti, o rozmanitosti sveta v dôsledku rôznych foriem existencie hmoty. .
Hypotéza O.Yu. Schmidt
Podľa koncepcie O.Yu.Schmidta bola slnečná sústava vytvorená nahromadením medzihviezdnej hmoty zachytenej Slnkom v procese pohybu vo vesmíre. Slnko sa pohybuje okolo stredu Galaxie a každých 180 miliónov rokov dokončí úplnú revolúciu. Medzi hviezdami Galaxie sú veľké nahromadenia plynno-prachových hmlovín. Na základe toho O.Yu Schmidt veril, že Slnko pri pohybe vstúpilo do jedného z týchto oblakov a vzalo ho so sebou. Rotácia oblaku v silnom gravitačnom poli Slnka viedla ku komplexnému prerozdeleniu častíc meteoritu podľa hmotnosti, hustoty a veľkosti, v dôsledku čoho niektoré meteority, ktorých odstredivá sila sa ukázala byť slabšia ako gravitačná sila, boli absorbované Slnkom. Schmidt veril, že pôvodný oblak medzihviezdnej hmoty mal určitú rotáciu, inak by jeho častice dopadli do Slnka.
Oblak sa zmenil na plochý, zhutnený rotujúci disk, v ktorom v dôsledku zvýšenia vzájomnej príťažlivosti častíc dochádzalo ku kondenzácii. Výsledné kondenzované telá rástli vďaka malým časticiam, ktoré sa k nim pripájali, ako snehová guľa. Počas procesu cirkulácie oblakov, keď sa častice zrazili, začali sa zlepovať, vytvárať väčšie agregáty a spájať ich - narastanie menších častíc spadajúcich do sféry ich gravitačného vplyvu. Takto vznikli planéty a satelity, ktoré okolo nich obiehajú. Planéty sa začali otáčať po kruhových dráhach v dôsledku spriemerovania dráh malých častíc.
Zem podľa O.Yu Schmidta tiež vznikla z roja studených pevných častíc. K postupnému zahrievaniu vnútra Zeme dochádzalo v dôsledku energie rádioaktívneho rozpadu, čo viedlo k uvoľňovaniu vody a plynu, ktoré boli v malých množstvách zahrnuté do zloženia pevných častíc. V dôsledku toho vznikli oceány a atmosféra, čo viedlo k vzniku života na Zemi.
O.Yu Schmidt a neskôr jeho študenti poskytli vážne fyzikálne a matematické zdôvodnenie meteoritového modelu formovania planét slnečnej sústavy. Moderná hypotéza meteoritov vysvetľuje nielen zvláštnosti pohybu planét (tvar obežných dráh, rôzne smery rotácie atď.), ale aj ich skutočne pozorované rozloženie hmotnosti a hustoty, ako aj pomer momentu hybnosti planét k solárny. Vedec sa domnieval, že existujúce nezrovnalosti v rozložení momentu hybnosti Slnka a planét sú vysvetlené odlišným počiatočným momentom hybnosti Slnka a plynno-prachovej hmloviny. Schmidt vypočítal a matematicky zdôvodnil vzdialenosti planét od Slnka a medzi sebou a zistil príčiny vzniku veľkých a malých planét v rôznych častiach Slnečnej sústavy a rozdiel v ich zložení. Prostredníctvom výpočtov sú podložené dôvody rotačného pohybu planét v jednom smere.
Nevýhodou hypotézy je, že uvažuje o pôvode planét izolovane od vzniku Slnka, definujúceho člena sústavy. Koncept nie je bez prvku náhody: zachytenie medzihviezdnej hmoty Slnkom. Možnosť, že Slnko zachytí dostatočne veľký meteoritový oblak, je skutočne veľmi malá. Navyše, podľa výpočtov je takéto zachytenie možné len za gravitačnej asistencie blízkej hviezdy. Pravdepodobnosť kombinácie takýchto podmienok je taká nepatrná, že z možnosti Slnka zachytiť medzihviezdnu hmotu robí výnimočnú udalosť.
Hypotéza V.G. Fesenkovej
Práca astronóma V.A. Ambartsumyana, ktorý dokázal kontinuitu tvorby hviezd v dôsledku kondenzácie hmoty zo riedkych plynno-prachových hmlovín, umožnila akademikovi V.G. Fesenkovovi predložiť novú hypotézu (1960) spájajúcu vznik Slnečnej sústavy s všeobecné zákony vzniku hmoty vo vesmírnom priestore. Fesenkov veril, že proces formovania planét je rozšírený vo vesmíre, kde je veľa planetárnych systémov. Podľa jeho názoru je vznik planét spojený so vznikom nových hviezd, ktoré vznikajú v dôsledku kondenzácie pôvodne riedkej hmoty v jednej z obrovských hmlovín („globúl“). Tieto hmloviny boli veľmi riedkou hmotou (hustota rádovo 10 g/cm) a pozostávali z vodíka, hélia a malého množstva ťažkých kovov. Po prvé, Slnko sa vytvorilo v jadre „globule“, čo bola teplejšia, hmotnejšia a rýchlejšie rotujúca hviezda ako dnes. Vývoj Slnka sprevádzali opakované výrony hmoty do protoplanetárneho oblaku, v dôsledku čoho stratilo časť svojej hmoty a prenieslo významný podiel svojho momentu hybnosti na vznikajúce planéty. Výpočty ukazujú, že pri nestacionárnych výronoch hmoty z hlbín Slnka sa mohol vyvinúť skutočne pozorovaný pomer momentov hybnosti Slnka a protoplanetárneho oblaku (a teda aj planét) Simultánny vznik Slnka a planét dokazuje rovnaký vek Zeme a Slnka.
V dôsledku zhutnenia plyno-prachového mraku vznikla hviezdicovitá kondenzácia. Pod vplyvom rýchlej rotácie hmloviny sa významná časť plynno-prachovej hmoty čoraz viac vzďaľovala od stredu hmloviny pozdĺž rovníkovej roviny, čím sa vytvorilo niečo ako disk. Postupne viedlo zhutňovanie plynno-prachovej hmloviny k vzniku planetárnych koncentrácií, ktoré následne vytvorili moderné planéty Slnečnej sústavy. Na rozdiel od Schmidta sa Fesenkov domnieva, že plynno-prachová hmlovina bola v horúcom stave. Jeho veľkou zásluhou je podloženie zákona o vzdialenostiach planét v závislosti od hustoty prostredia. V.G.Fesenkov matematicky podložil dôvody stability momentu hybnosti v Slnečnej sústave stratou hmoty Slnka pri výbere hmoty, v dôsledku čoho sa spomalila jej rotácia. V.G.Fesenkov tiež argumentuje v prospech spätného pohybu niektorých satelitov Jupitera a Saturnu, vysvetľuje to zachytením asteroidov planétami.
Fesenkov prikladal veľký význam procesom rádioaktívneho rozpadu izotopov K, U, Th a ďalších, ktorých obsah bol vtedy oveľa vyšší.
K dnešnému dňu bolo teoreticky vypočítaných množstvo možností rádiotogénneho ohrevu podložia, z ktorých najpodrobnejšiu navrhol E.A. Lyubimova (1958). Podľa týchto výpočtov po jednej miliarde rokov dosiahla teplota vnútra Zeme v hĺbke niekoľko stoviek kilometrov bod topenia železa. V tomto čase sa zrejme začína formovanie zemského jadra, reprezentovaného kovmi, ktoré zostúpili do jeho stredu – železom a niklom. Neskôr sa s ďalším zvýšením teploty začali z plášťa topiť najtaviteľné kremičitany, ktoré pre svoju nízku hustotu stúpali nahor. Tento proces, ktorý teoreticky a experimentálne študoval A.P. Vinogradov, vysvetľuje vznik zemskej kôry.
Za zmienku stoja aj dve hypotézy, ktoré sa vyvinuli ku koncu 20. storočia. Uvažovali o vývoji Zeme bez ovplyvnenia vývoja Slnečnej sústavy ako celku.
Zem bola úplne roztavená a v procese vyčerpávania vnútorných tepelných zdrojov (rádioaktívnych prvkov) sa postupne začala ochladzovať. V hornej časti sa vytvorila tvrdá kôra. A keď sa objem ochladenej planéty zmenšil, táto kôra sa zlomila a vytvorili sa záhyby a iné reliéfne formy.
Na Zemi nedošlo k úplnému roztaveniu hmoty. V relatívne voľnej protoplanéte sa vytvorili lokálne centrá topenia (tento termín zaviedol akademik Vinogradov) v hĺbke asi 100 km.
Postupne sa množstvo rádioaktívnych prvkov znižovalo a teplota LOP sa znižovala. Prvé vysokoteplotné minerály vykryštalizovali z magmy a padli na dno. Chemické zloženie týchto minerálov sa líšilo od zloženia magmy. Ťažké prvky boli extrahované z magmy. A zvyšková tavenina bola relatívne obohatená o svetlo. Po 1. fáze a ďalšom poklese teploty z roztoku vykryštalizovala ďalšia fáza minerálov obsahujúcich tiež viac ťažkých prvkov. Takto došlo k postupnému ochladzovaniu a kryštalizácii LOP. Z počiatočného ultramafického zloženia magmy vznikla magma základného balzického zloženia.
Tekutinový uzáver (plyn-kvapalina) vytvorený v hornej časti LOP. Balzátová magma bola pohyblivá a tekutá. Prerazilo sa z LOP a vylialo sa na povrch planéty, čím vytvorilo prvú tvrdú čadičovú kôru. Tekutinový uzáver tiež prerazil na povrch a zmiešaním so zvyškami primárnych plynov vytvoril prvú atmosféru planéty. Primárna atmosféra obsahovala oxidy dusíka. H, He, inertné plyny, CO, CO, HS, HCl, HF, CH, vodná para. Voľný kyslík nebol takmer žiadny. Teplota zemského povrchu bola asi 100 C, nebola tam žiadna kvapalná fáza. Vnútro pomerne voľnej protoplanéty malo teplotu blízku bodu topenia. Za týchto podmienok intenzívne prebiehali procesy prenosu tepla a hmoty vo vnútri Zeme. Vyskytovali sa vo forme tepelných konvekčných prúdov (TCF). Obzvlášť dôležité sú TCP vznikajúce v povrchových vrstvách. Vznikli tam bunkové tepelné štruktúry, ktoré boli občas prestavané na jednobunkovú štruktúru. Vzostupné TCP prenášali impulz pohybu na povrch planéty (balsatovú kôru) a na ňom sa vytvorila úseková zóna. V dôsledku naťahovania vzniká v zóne zdvihu TKP mohutný rozšírený zlom s dĺžkou 100 až 1000 km. Nazývali sa trhlinové chyby.
Teplota povrchu planéty a jej atmosféry sa ochladí pod 100 C. Z primárnej atmosféry kondenzuje voda a vzniká primárna hydrosféra. Krajina Zeme je plytký oceán s hĺbkou do 10 m, s jednotlivými sopečnými pseudoostrovmi odkrytými počas odlivu. Neexistovalo žiadne trvalé sushi.
S ďalším poklesom teploty LOP úplne vykryštalizovali a zmenili sa na tvrdé kryštalické jadrá v útrobách dosť voľnej planéty.
Povrchová pokrývka planéty bola zničená agresívnou atmosférou a hydrosférou.
V dôsledku všetkých týchto procesov došlo k tvorbe vyvrelých, sedimentárnych a metamorfovaných hornín.
Hypotézy o pôvode našej planéty teda vysvetľujú moderné údaje o jej štruktúre a polohe v slnečnej sústave. A prieskum vesmíru, štarty satelitov a vesmírnych rakiet poskytujú mnoho nových faktov na praktické testovanie hypotéz a ďalšie zlepšovanie.
Literatúra
1. Otázky kozmogónie, M., 1952-64
2. Schmidt O. Yu., Štyri prednášky o teórii vzniku Zeme, 3. vydanie, M., 1957;
Levin B. Yu. Pôvod Zeme. „Izv. Akadémia vied ZSSR Fyzika Zeme“, 1972, č. 7;
Safronov V.S., Evolúcia predplanetárneho oblaku a formovanie Zeme a planét, M., 1969; .
Kaplan S.A., Physics of Stars, 2. vydanie, M., 1970;
Problémy modernej kozmogónie, vyd. V. A. Ambartsumyan, 2. vydanie, M., 1972.
Arkady Leokum, Moskva, „Julia“, 1992
Doučovanie
Potrebujete pomôcť so štúdiom témy?
Naši špecialisti vám poradia alebo poskytnú doučovacie služby na témy, ktoré vás zaujímajú.
Odošlite žiadosť s uvedením témy práve teraz, aby ste sa dozvedeli o možnosti konzultácie.
V súčasnosti existuje niekoľko hypotéz, z ktorých každá svojim spôsobom opisuje obdobia formovania vesmíru a postavenie Zeme v Slnečnej sústave.
· Kant-Laplaceova hypotéza
Pierre Laplace a Immanuel Kant verili, že predchodcom slnečnej sústavy bola horúca plyno-prachová hmlovina, pomaly rotujúca okolo hustého jadra v strede. Pod vplyvom síl vzájomnej príťažlivosti sa hmlovina začala na póloch splošťovať a meniť sa na obrovský disk. Jeho hustota nebola rovnomerná, takže v disku došlo k oddeleniu na samostatné plynové krúžky. Následne každý krúžok začal hrubnúť a premeniť sa na jeden zhluk plynu rotujúci okolo svojej osi. Následne sa zhluky ochladili a zmenili sa na planéty a prstence okolo nich na satelity. Hlavná časť hmloviny zostala v strede, stále sa neochladila a stalo sa z nej Slnko.
· O.Yu.Schmidtova hypotéza
Podľa hypotézy O.Yu.Schmidta Slnko putujúce okolo Galaxie prešlo oblakom plynu a prachu a jeho časť unieslo so sebou. Následne sa pevné častice oblaku spojili a zmenili sa na planéty, ktoré boli spočiatku studené. K zahrievaniu týchto planét došlo neskôr v dôsledku kompresie, ako aj prílevu slnečnej energie. Zohrievanie Zeme bolo sprevádzané mohutnými výlevmi lávy na povrch v dôsledku sopečnej činnosti. Vďaka tomuto výlevu vznikli prvé pokryvy Zeme. Z lávy sa uvoľnili plyny. Tvorili primárnu bezkyslíkatú atmosféru. Viac ako polovicu objemu primárnej atmosféry tvorila vodná para a jej teplota presahovala 100°C. Pri ďalšom postupnom ochladzovaní atmosféry dochádzalo ku kondenzácii vodných pár, čo viedlo k zrážkam a vzniku primárneho oceánu. Neskôr sa začala formovať pevnina, ktorá je zahustená, pomerne ľahké časti litosférických dosiek vystupujú nad hladinu oceánu.
· hypotéza J. Buffona
Francúzsky prírodovedec Georges Buffon naznačil, že v blízkosti Slnka sa kedysi blysla iná hviezda. Jeho gravitácia spôsobila na Slnku obrovskú prílivovú vlnu, ktorá sa tiahla vesmírom na stovky miliónov kilometrov. Po odtrhnutí začala táto vlna víriť okolo Slnka a rozpadať sa na zhluky, z ktorých každá vytvorila svoju vlastnú planétu.
· Hypotéza F. Hoyla (XX storočie)
Anglický astrofyzik Fred Hoyle navrhol vlastnú hypotézu. Podľa nej malo Slnko dvojhviezdu, ktorá explodovala. Väčšina úlomkov bola vynesená do vesmíru, menšia časť zostala na obežnej dráhe Slnka a vytvorili planéty.
Všetky hypotézy odlišne interpretujú pôvod Slnečnej sústavy a rodinné väzby medzi Zemou a Slnkom, ale spája ich skutočnosť, že všetky planéty vznikli z jedného plynno-prachového oblaku a osud každej z nich bol rozhodol svojim spôsobom.
Podľa moderných predstáv vznikla Zem z oblaku plynu a prachu asi pred 4 a pol miliardami rokov. Slnko bolo veľmi horúce, takže všetky prchavé látky (plyny) sa z oblasti, kde vznikla Zem, vyparili. Gravitačné sily prispeli k tomu, že sa na Zemi nahromadila hmota oblaku plynu a prachu, ktorá bola v štádiu vzniku. Na začiatku bola teplota na Zemi veľmi vysoká, takže všetka hmota bola v tekutom stave. V dôsledku gravitačnej diferenciácie sa husté prvky potopili bližšie k stredu planéty, zatiaľ čo ľahšie prvky zostali na povrchu. Po určitom čase teplota na Zemi klesla, začal proces tuhnutia, pričom voda zostala v tekutom stave.
Anglický vedec James Hopwood Jeans založil svoju hypotézu na predpoklade, že planéty vznikli z prúdu horúcej hmoty odtrhnutej od Slnka v dôsledku príťažlivosti inej blízkej hviezdy. Tento prúd zostal v gravitačnej sfére Slnka a začal okolo nej rotovať. Vďaka príťažlivosti Slnka a pohybu, ktorý mu dávala putujúca hviezda, vytvorila akúsi hmlovinu v tvare podlhovastej cigary, ktorá sa časom rozpadla na niekoľko zhlukov, z ktorých vznikli planéty.
Podľa amerických geochemikov zrážka Zeme s nebeským telesom Theia, ku ktorej údajne došlo asi pred 4,5 miliardami rokov, ak k nej došlo, nepriniesla zásadné zmeny v štruktúre podložia. Aspoň sa naša planéta rozhodne nepremenila na horúcu guľu.
Moderná hypotéza o pôvode Zeme je stále predmetom búrlivých diskusií, no väčšina vedcov sa zhoduje na tom, že všetko začalo z protoplanetárneho oblaku kozmického prachu a plynu. Niektorí vedci si boli istí, že je zima, iní, naopak, horúco, keďže ju z mladého Slnka vytiahla gravitácia masívnej hviezdy, ktorá v tom čase prechádzala neďaleko. Najnovšia verzia dnes rýchlo stráca svojich fanúšikov, pretože astrofyzici dokázali, že takáto interpretácia udalostí je mimoriadne nepravdepodobná. Preto dnes dominuje hypotéza o studenom protoplanetárnom oblaku.
Približne pred 4,54 miliardami rokov sa z tohto protoplanetárneho oblaku začala formovať Zem. Samotný proces pravdepodobne prebiehal nasledovne: keďže v tomto oblaku ešte neboli silne zmiešané „ľahké“ a „ťažké“ prvky, potom sa v dôsledku pôsobenia gravitácie začali tieto (železo a iné príbuzné kovy) klesať smerom k budúcemu stredu planéty, vytláčaním povrchu sú „ľahšie“ prvky. Vedci tento proces nazvali gravitačná diferenciácia.
Železo sa teda nahromadilo v strede oblaku a vytvorilo budúce jadro. Počas zostupu sa však potenciálna energia vrstvy „ťažkých“ prvkov začala znižovať, a preto sa kinetická energia začala zvyšovať, to znamená, že došlo k zahrievaniu. Predpokladá sa, že toto teplo zohrialo našu planétu na 1200 stupňov Celzia (na niektorých miestach až na 1600 stupňov).
Vplyv najdokonalejšej chladničky v prírode - vesmíru však viedol k tomu, že povrch oblaku „ľahkých“ prvkov sa začal rýchlo ochladzovať a premenil sa z taveniny na pevnú látku. Takto vznikla zemská kôra. A oblasť, kde gravitačná diferenciácia pokračovala (podľa výpočtov niektorých geofyzikov bude tento proces pokračovať asi jeden a pol miliardy rokov) a zostala vysoká teplota, sa stala moderným plášťom.
Asi pred 4,5 miliardami rokov bola pevná časť Zeme úplne vytvorená (aj keď atmosféra a hydrosféra sa objavili o niečo neskôr). A práve v tom čase podľa nedávnych výskumov došlo ku katastrofe, ktorej výsledkom bolo objavenie sa satelitu a návrat do neštruktúrovaného stavu. Podľa mnohých vedcov s najväčšou pravdepodobnosťou došlo ku kolízii s istým masívnym nebeským telesom (prezývaným planéta Theia).
Niektorí geofyzici sú zároveň presvedčení, že zrážka bola taká pôsobivá, že horná časť Zeme sa opäť roztopila. To znamená, že planéta bola nejaký čas guľou roztavenej homogénnej hmoty, po ktorej v priebehu niekoľkých desiatok miliónov rokov opäť získala pevný povrch.
Napriek tomu niektorí vedci vyjadrili pochybnosti, či následky tejto kolízie boli také významné. Sú si istí, že ani zrážka s nebeským telesom nemohla radikálne zmeniť existujúcu štruktúru našej planéty. Nedávno táto verzia získala dôkazy o svojej vierohodnosti. A tento dôkaz poskytli kamene objavené v blízkosti Kostomuksha.
Planéta Zem je zatiaľ jediné známe miesto, kde sa našiel život, hovorím zatiaľ preto, lebo možno v budúcnosti ľudia objavia inú planétu alebo satelit s inteligentným životom, ktorý tam žije, ale zatiaľ je Zem jediným miestom, kde je život. Život na našej planéte je veľmi rôznorodý, od mikroskopických organizmov až po obrovské zvieratá, rastliny a iné. A ľudia si vždy kládli otázku – Ako a odkiaľ sa vzala naša planéta? Existuje mnoho hypotéz. Hypotézy o pôvode Zeme sa od seba radikálne líšia a niektorým z nich je veľmi ťažké uveriť.
Toto je veľmi ťažká otázka. Nemôžete sa pozrieť do minulosti a vidieť, ako to všetko začalo a ako sa to všetko začalo vynárať. Prvé hypotézy o vzniku planéty Zem sa začali objavovať v 17. storočí, keď už ľudia nahromadili dostatočné množstvo poznatkov o vesmíre, našej planéte a samotnej slnečnej sústave. Teraz sa pridŕžame dvoch možných hypotéz o pôvode Zeme: Vedecká – Zem vznikla z prachu a plynov. Potom bola Zem po mnohých rokoch evolúcie nebezpečným miestom pre život, povrch planéty Zem sa stal vhodným pre náš život: zemská atmosféra je priedušná, pevný povrch a mnoho iného. A náboženský - Boh stvoril Zem za 7 dní a usadil tu všetku rozmanitosť zvierat a rastlín. V tom čase však znalosti nestačili na vylúčenie všetkých ostatných hypotéz a potom ich bolo oveľa viac:
- Georges Louis Leclerc Buffon. (1707 – 1788)
Predpokladal, že teraz už tomu nikto neverí. Naznačil, že Zem mohla vzniknúť z kúska Slnka, ktoré odtrhla istá kométa, ktorá zasiahla našu hviezdu.
Ale táto teória bola vyvrátená. Edmund Halley, anglický astronóm, si všimol, že našu slnečnú sústavu navštevuje rovnaká kométa v intervaloch niekoľkých desaťročí. Halleymu sa dokonca podarilo predpovedať ďalší výskyt kométy. Zistil tiež, že kométa zakaždým trochu zmení svoju obežnú dráhu, čo znamená, že nemá významnú hmotnosť na odtrhnutie „kúsku“ zo Slnka.
- Immanuel Kant. (1724 – 1804)
Naša Zem a celá slnečná sústava vznikla z chladného a zrútiaceho sa oblaku prachu. Kant napísal anonymnú knihu, kde opísal svoje hypotézy o pôvode planéty, no pozornosť vedcov nevzbudila. Vedci v tom čase zvažovali populárnejšiu hypotézu, ktorú predložil Pierre Laplace, francúzsky matematik.
- Pierre-Simon Laplace (1749 – 1827)
Laplace navrhol, že slnečná sústava bola vytvorená z neustále rotujúceho oblaku plynu zohriateho na obrovské teploty. Táto teória je veľmi podobná súčasnej vedeckej teórii.
- James Jeans (1877 – 1946)
Isté kozmické teleso, konkrétne hviezda, prešlo príliš blízko nášho Slnka. Slnečná gravitácia vytrhla z tejto hviezdy určitú hmotu a vytvorila plášť horúceho materiálu, ktorý nakoniec vytvoril všetkých našich 9 planét. Jeans o svojej hypotéze hovoril tak presvedčivo, že si v krátkom čase získala mysle ľudí a verili, že je to jediný možný vznik planéty.
Pozreli sme sa teda na najznámejšie hypotézy pôvodu, boli veľmi nezvyčajné a rôznorodé. V našej dobe by takýchto ľudí ani nepočúvali, pretože teraz máme oveľa viac vedomostí o našej slnečnej sústave a o Zemi, ako ľudia vedeli vtedy. Preto hypotézy o pôvode Zeme vychádzali len z predstavivosti vedcov. Teraz môžeme pozorovať a vykonávať rôzne štúdie a experimenty, ale to nám nedalo definitívnu odpoveď o tom, ako a z čoho presne naša planéta vznikla.
