Vedecký prístup k otázke pôvodu Zeme a slnečnej sústavy bol možný po posilnení myšlienky materiálnej jednoty vo vesmíre vo vede. O vzniku a vývoji nebeských telies existuje veda – kozmogónia.
Prvé pokusy o vedecké zdôvodnenie otázky pôvodu a vývoja slnečnej sústavy sa uskutočnili pred 200 rokmi.
Všetky hypotézy o pôvode Zeme možno rozdeliť do dvoch hlavných skupín: hmlovinové (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 (zrážka 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 jednej zo zrazenín slnečnej hmoty vyvrhnutej Slnkom pri jej katastrofickej zrážke s veľkou kométou. Myšlienka J. Buffona o vzniku Zeme (a iných planét) z plazmy bola použitá v celej sérii neskorších a pokročilejších hypotéz o „horúcom“ pôvode našej planéty.
Nebulárne teórie. Hypotéza Kanta a Laplacea
Medzi nebulárnymi teóriami samozrejme zaujíma popredné miesto 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 pevných častíc podľa I. Kanta; plynová hmlovina podľa P. Laplacea). Hmlovina bola horúca a točila sa. Vplyvom gravitačných zákonov sa jeho hmota postupne kondenzovala, splošťovala a v strede sa vytvorilo jadro. Takto vzniklo prvotné 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: vzniklo ich niekoľko. Ako príklad uviedol Laplace prstence Saturna.
Pri nerovnomernom ochladzovaní sa prstence lámali a v dôsledku príťažlivosti medzi časticami došlo k vzniku 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 znaky štruktúry slnečnej sústavy:
- 1) prevažná väčšina hmoty (99,86 %) systému je sústredená v Slnku;
- 2) planéty obiehajú po takmer kruhových dráhach a takmer v rovnakej rovine;
- 3) všetky planéty a takmer všetky ich satelity sa otáčajú rovnakým smerom, všetky planéty sa otáčajú okolo svojej osi rovnakým smerom.
Významnou zásluhou I. Kanta a P. Laplacea bolo vytvorenie hypotézy, ktorá bola založená na myšlienke vývoja hmoty. Obaja vedci sa domnievali, že hmlovina má rotačný pohyb, v dôsledku čoho sa častice zhutňujú a vznikajú planéty a Slnko. Verili, že pohyb je neoddeliteľný od hmoty a je večný ako hmota sama.
Kant-Laplaceova hypotéza existuje takmer dvesto rokov. Následne sa ukázalo, že to bolo nekonzistentné. Takže sa zistilo, že satelity niektorých planét, ako je Urán a Jupiter, sa otáčajú iným smerom ako samotné planéty. Podľa modernej fyziky sa plyn oddelený od centrálneho tela musí rozptýliť a nemôže sa sformovať do plynových prstencov a neskôr do planét. Ďalšie významné nedostatky hypotézy Kanta a Laplacea sú tieto: hmlový katastrofický pôvod Zeme
- 1. 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 hybnosť nezodpovedá zákonu rozloženia hybnosti v hmote, ktorá vznikla z jedného telesa. Planéta slnečnej sústavy sústreďuje 98 % momentu hybnosti sústavy a Slnko má len 2 %, zatiaľ čo Slnko tvorí 99,86 % celej hmoty slnečnej sústavy.
- 2. Ak pripočítame momenty rotácie Slnka a ostatných planét, tak vo výpočtoch vyjde, že primárne Slnko rotovalo rovnakou rýchlosťou ako teraz rotuje Jupiter. V tomto ohľade muselo mať Slnko rovnakú kontrakciu ako Jupiter. A to, ako ukazujú výpočty, nestačí na to, aby spôsobilo fragmentáciu rotujúceho Slnka, ktoré sa podľa Kanta a Laplacea rozpadlo v dôsledku nadmernej rotácie.
- 3. V súčasnosti je dokázané, že hviezda s nadmernou rotáciou sa rozpadá na časti a netvorí rodinu planét. Ako príklad môžu slúžiť spektrálne binárne a viacnásobné systémy.
Podľa amerických geochemikov kolízia Zeme s nebeským telesom Theia, ku ktorej údajne došlo asi pred 4,5 miliardami rokov, ak k nej došlo, nepriniesla zásadné zmeny v štruktúre čriev. Naša planéta sa aspoň presne nezmenila na horúcu guľu.
Moderná hypotéza o pôvode Zeme je stále predmetom búrlivých vládnych diskusií, no väčšina vedcov sa zhoduje, že všetko začalo z protoplanetárneho oblaku kozmického prachu a plynu. Niektorí vedci si boli istí, že je studená, iní, naopak, že je rozžeravená, 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, v dôsledku pôsobenia gravitácie začal druhý (železo a iné príbuzné kovy) klesať smerom k budúci stred planéty, vytláčajúci na povrch viac „svetlých“ prvkov. Vedci tento proces nazvali gravitačná diferenciácia.
Železo sa teda nahromadilo v strede oblaku a vytvorilo budúce jadro. Počas spúšťania sa však potenciálna energia vrstvy „ťažkých“ prvkov začala znižovať, respektíve kinetická energia sa 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, pričom sa z taveniny stávala pevná látka. Takto vznikla zemská kôra. A oblasť, kde pokračovala gravitačná diferenciácia (podľa výpočtov niektorých geofyzikov bude tento proces pokračovať asi jeden a pol miliardy rokov) a zachovala sa vysoká teplota, sa stala moderným plášťom.
Približne 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 nejakým masívnym nebeským telesom (nazvaným planéta Theia).
Niektorí geofyzici sú si zároveň istí, že zrážka bola taká pôsobivá, že sa horná časť Zeme opäť roztopila. To znamená, že planéta bola nejaký čas guľou roztavenej homogénnej látky, 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 predložili kamene nájdené v blízkosti Kostomuksha.
Vznikla asi pred 4600 miliónmi rokov. Odvtedy sa jej povrch neustále menil pod vplyvom rôznych procesov. Zem zrejme vznikla niekoľko miliónov rokov po kolosálnom výbuchu vo vesmíre. Výbuch vytvoril obrovský plyn a prach. Vedci sa domnievajú, že jeho častice, ktoré sa navzájom zrazili, sa spojili do obrovských zhlukov horúcej hmoty, ktorá sa nakoniec zmenila na súčasné planéty.
Podľa vedcov Zem vznikla po kolosálnom kozmickom výbuchu. Prvé kontinenty pravdepodobne vznikli z roztavenej horniny vytekajúcej na povrch z prieduchov. Zamrznutie spôsobilo, že zemská kôra zhrubla. Oceány by v nížinách mohli vzniknúť z kvapiek obsiahnutých v sopečných plynoch. Pôvodný pozostával pravdepodobne z rovnakých plynov.
Predpokladá sa, že Zem bola spočiatku neuveriteľne horúca a na povrchu bolo more roztavenej horniny. Približne pred 4 miliardami rokov sa Zem začala pomaly ochladzovať a rozdeľovala sa na niekoľko vrstiev (pozri vpravo). Najťažšie skaly sa ponorili hlboko do útrob Zeme a vytvorili jej jadro, pričom zostali nepredstaviteľne horúce. Menej hustá hmota vytvorila okolo jadra sériu vrstiev. Na samotnom povrchu roztavené horniny postupne stuhli a vytvorili pevnú zemskú kôru, pokrytú množstvom sopiek. Roztopená hornina, ktorá vystúpila na povrch, zamrzla a vytvorila zemskú kôru. Nízke oblasti boli naplnené vodou.
Zem dnes
Aj keď sa zemský povrch zdá pevný a neotrasiteľný, stále dochádza k zmenám. Sú spôsobené rôznymi druhmi procesov, z ktorých niektoré ničia zemský povrch, zatiaľ čo iné ho obnovujú. Väčšina zmien prebieha extrémne pomaly a sú detekované iba špeciálnymi prístrojmi. Vytvorenie nového pohoria trvá milióny rokov, ale silná sopečná erupcia alebo príšerné zemetrasenie môže zmeniť povrch Zeme v priebehu niekoľkých dní, hodín a dokonca minút. V roku 1988 zemetrasenie v Arménsku, ktoré trvalo asi 20 sekúnd, zničilo budovy a zabilo viac ako 25 000 ľudí.
Štruktúra Zeme
Vo všeobecnosti má Zem tvar gule, mierne sploštenej na póloch. Skladá sa z troch hlavných vrstiev: kôra, plášť a jadro. Každá vrstva je tvorená rôznymi druhmi hornín. Obrázok nižšie zobrazuje štruktúru Zeme, ale vrstvy nie sú nakreslené v mierke. Vonkajšia vrstva sa nazýva zemská kôra. Jeho hrúbka je od 6 do 70 km. Pod kôrou je vrchná vrstva plášťa tvorená pevnými horninami. Táto vrstva sa spolu s kôrou nazýva a má hrúbku asi 100 km. Časť plášťa, ktorá leží pod litosférou, sa nazýva astenosféra. Je hrubý asi 100 km a pozostáva pravdepodobne z čiastočne roztavených hornín. Plášť sa mení zo 4000°C v blízkosti jadra na 1000°C v hornej časti astenosféry. Spodný plášť môže byť zložený z tvrdých hornín. Vonkajšie jadro pozostáva zo železa a niklu, zjavne roztaveného. Teplota tejto vrstvy môže dosiahnuť 55 STGS. Teplota pomocného jadra môže byť nad 6000 °C. Je pevná vďaka kolosálnemu tlaku všetkých ostatných vrstiev. Vedci sa domnievajú, že pozostáva hlavne zo železa (viac o tom v článku „“).
História našej planéty stále skrýva mnoho tajomstiev. Vedci z rôznych oblastí prírodných vied prispeli k štúdiu vývoja života na Zemi.
Predpokladá sa, že vek našej planéty je asi 4,54 miliardy rokov. Celé toto časové obdobie je zvyčajne rozdelené do dvoch hlavných etáp: fanerozoikum a prekambrium. Tieto štádiá sa nazývajú eóny alebo eonotema. Eóny sú zase rozdelené do niekoľkých období, z ktorých každé sa vyznačuje súborom zmien, ku ktorým došlo v geologickom, biologickom a atmosférickom stave planéty.
- Prekambrium alebo kryptozoikum- to je eón (časový interval vývoja Zeme), ktorý pokrýva asi 3,8 miliardy rokov. To znamená, že prekambrium je vývoj planéty od okamihu sformovania, vytvorenia zemskej kôry, praoceánu a vzniku života na Zemi. Koncom prekambria už boli na planéte rozšírené vysoko organizované organizmy s vyvinutou kostrou.
Eón zahŕňa ďalšie dve eonotemy – katarche a archaea. Tá druhá zase zahŕňa 4 éry.
1. Katarchaeus- to je doba vzniku Zeme, no ešte tam nebolo ani jadro, ani zemská kôra. Planéta bola stále chladným kozmickým telesom. Vedci naznačujú, že v tomto období už na Zemi bola voda. Katarean trval asi 600 miliónov rokov.
2. Archaea pokrýva obdobie 1,5 miliardy rokov. V tomto období ešte na Zemi nebol kyslík, vznikali ložiská síry, železa, grafitu, niklu. Hydrosféra a atmosféra boli jediným paroplynovým obalom, ktorý zahalil zemeguľu do hustého oblaku. Slnečné lúče cez tento závoj prakticky neprenikli, a tak na planéte vládla tma. 2.1 2.1. Eoarchean- toto je prvá geologická éra, ktorá trvala asi 400 miliónov rokov. Najdôležitejšou udalosťou Eoarcheanu je vytvorenie hydrosféry. Ale stále bolo málo vody, nádrže existovali oddelene od seba a ešte sa nezlúčili so svetovým oceánom. Zemská kôra sa zároveň stáva pevnou, hoci Zem stále bombardujú asteroidy. Na konci Eoarcheanu vzniká prvý superkontinent v histórii planéty Vaalbara.
2.2 Paleoarchean- ďalšia éra, ktorá tiež trvala približne 400 miliónov rokov. V tomto období sa tvorí jadro Zeme, zvyšuje sa intenzita magnetického poľa. Deň na planéte trval iba 15 hodín. Ale obsah kyslíka v atmosfére sa zvyšuje v dôsledku aktivity baktérií, ktoré sa objavili. Pozostatky týchto prvých foriem paleoarcheanskej éry života boli nájdené v Západnej Austrálii.
2.3 Mesoarchean trvalo tiež asi 400 miliónov rokov. V období Mesoarchean bola naša planéta pokrytá plytkým oceánom. Pozemné oblasti boli malé sopečné ostrovy. Ale už v tomto období sa začína formovať litosféra a spúšťa sa mechanizmus doskovej tektoniky. Na konci Mesoarcheanu nastáva prvá doba ľadová, počas ktorej sa na Zemi prvýkrát tvorí sneh a ľad. Biologické druhy sú stále zastúpené baktériami a mikrobiálnymi formami života.
2.4 Neoarchean- záverečná éra archejského eónu, ktorej trvanie je asi 300 miliónov rokov. Kolónie baktérií v tomto čase tvoria prvé stromatolity (nánosy vápenca) na Zemi. Najdôležitejšou udalosťou neoarcheanu je tvorba kyslíkovej fotosyntézy.
II. Proterozoikum- jedno z najdlhších časových úsekov v histórii Zeme, ktoré sa zvyčajne delí na tri epochy. Počas proterozoika sa prvýkrát objavuje ozónová vrstva, svetový oceán dosahuje takmer svoj súčasný objem. A po najdlhšom hurónskom zaľadnení sa na Zemi objavili prvé mnohobunkové formy života – huby a huby. Proterozoikum sa zvyčajne delí na tri éry, z ktorých každá obsahovala niekoľko období.
3.1 Paleo-proterozoikum- prvá éra prvohôr, ktorá sa začala pred 2,5 miliardami rokov. V tomto čase je litosféra úplne vytvorená. Ale bývalé formy života v dôsledku zvýšenia obsahu kyslíka prakticky vymreli. Toto obdobie sa nazýva kyslíková katastrofa. Na konci éry sa na Zemi objavujú prvé eukaryoty.
3.2 Mezoproterozoikum trvala približne 600 miliónov rokov. Najdôležitejšie udalosti tejto éry: formovanie kontinentálnych más, formovanie superkontinentu Rodinia a evolúcia sexuálnej reprodukcie.
3.3 Neoproterozoikum. Počas tejto éry sa Rodinia rozpadne na približne 8 častí, prestane existovať superoceán Mirovia a na konci éry je Zem pokrytá ľadom takmer po rovník. V neoproterozoickej ére živé organizmy prvýkrát začínajú získavať tvrdú škrupinu, ktorá bude neskôr slúžiť ako základ kostry.
III. paleozoikum- prvá éra fanerozoického eónu, ktorá sa začala približne pred 541 miliónmi rokov a trvala asi 289 miliónov rokov. Toto je éra vzniku starovekého života. Superkontinent Gondwana spája južné kontinenty, o niečo neskôr sa k nemu pripája aj zvyšok pevniny a objavuje sa Pangea. Začínajú sa vytvárať klimatické pásma a flóru a faunu reprezentujú najmä morské druhy. Až koncom paleozoika sa začína rozvoj krajiny a objavujú sa prvé stavovce.
Paleozoická éra je podmienene rozdelená na 6 období.
1. Obdobie kambria trvala 56 miliónov rokov. V tomto období sa tvoria hlavné horniny, minerálna kostra sa objavuje v živých organizmoch. A najdôležitejšou udalosťou kambria je objavenie sa prvých článkonožcov.
2. Ordovické obdobie- druhé obdobie paleozoika, ktoré trvalo 42 miliónov rokov. Toto je éra tvorby sedimentárnych hornín, fosforitov a ropných bridlíc. Organický svet ordoviku predstavujú morské bezstavovce a modrozelené riasy.
3. Silúrske obdobie pokrýva nasledujúcich 24 miliónov rokov. V tomto čase takmer 60% živých organizmov, ktoré existovali predtým, vymiera. Objavujú sa však prvé chrupavkovité a kostnaté ryby v histórii planéty. Na súši sa silúr vyznačuje výskytom cievnatých rastlín. Superkontinenty sa zbiehajú a vytvárajú Lauráziu. Na konci obdobia bolo zaznamenané topenie ľadu, stúpla hladina mora a podnebie sa zmiernilo.
4 devónsky sa vyznačuje rýchlym rozvojom rôznych foriem života a rozvojom nových ekologických ník. Devon pokrýva časový interval 60 miliónov rokov. Objavujú sa prvé suchozemské stavovce, pavúky a hmyz. Suchozemským zvieratám sa vyvíjajú pľúca. Aj keď ryby stále dominujú. Kráľovstvo flóry tohto obdobia predstavujú papraďorasty, prasličky, paličkovité machy a chobotnice.
5. Karbonské obdobiečasto označovaný ako uhlík. V tomto čase sa Laurasia zrazí s Gondwanou a objaví sa nový superkontinent Pangea. Vzniká aj nový oceán – Tethys. V tomto období sa objavili prvé obojživelníky a plazy.
6. Permské obdobie- posledné obdobie paleozoika, ktoré sa skončilo pred 252 miliónmi rokov. Predpokladá sa, že v tomto čase spadol na Zem veľký asteroid, čo viedlo k výraznej zmene klímy a vyhynutiu takmer 90% všetkých živých organizmov. Väčšina pôdy je pokrytá pieskom, objavujú sa najrozsiahlejšie púšte, aké existovali len v celej histórii vývoja Zeme.
IV. druhohory- druhá éra fanerozoického eónu, ktorá trvala takmer 186 miliónov rokov. V tejto dobe nadobúdajú kontinenty takmer moderné obrysy. Teplé podnebie prispieva k rýchlemu rozvoju života na Zemi. Obrovské paprade miznú a objavujú sa krytosemenné rastliny, ktoré ich nahradia. Druhohory sú obdobím dinosaurov a objavenia sa prvých cicavcov.
Mesozoické obdobie je rozdelené do troch období: trias, jura a krieda.
1. Obdobie triasu trvala niečo vyše 50 miliónov rokov. V tomto čase sa Pangea začína štiepiť a vnútrozemské moria sa postupne zmenšujú a vysychajú. Podnebie je mierne, zóny nie sú výrazné. Takmer polovica suchozemských rastlín mizne, keď sa šíria púšte. A v ríši fauny sa objavujú prvé teplokrvné a suchozemské plazy, ktoré sa stali predkami dinosaurov a vtákov.
2 Jurský pokrýva medzeru 56 miliónov rokov. Na Zemi vládlo vlhké a teplé podnebie. Krajina je pokrytá húštinami papradí, borovíc, paliem, cyprusov. Na planéte vládnu dinosaury a mnohé cicavce sa doteraz vyznačovali malým vzrastom a hustými vlasmi.
3 krieda- najdlhšie obdobie druhohôr, trvajúce takmer 79 miliónov rokov. Rozdelenie kontinentov sa prakticky končí, Atlantický oceán výrazne naberá na objeme a na póloch sa tvoria ľadové štíty. Nárast vodnej hmoty oceánov vedie k vzniku skleníkového efektu. Na konci kriedy dochádza ku katastrofe, ktorej príčiny stále nie sú jasné. V dôsledku toho vyhynuli všetky dinosaury a väčšina druhov plazov a gymnospermov.
V. kenozoikum- toto je éra zvierat a Homo sapiens, ktorá sa začala pred 66 miliónmi rokov. Kontinenty v tejto dobe nadobudli svoju modernú podobu, Antarktída obsadila južný pól Zeme a oceány naďalej rástli. Rastliny a zvieratá, ktoré prežili katastrofu obdobia kriedy, sa ocitli v úplne novom svete. Na každom kontinente sa začali vytvárať jedinečné komunity foriem života.
Cenozoikum sa delí na tri obdobia: paleogén, neogén a kvartér.
1. Obdobie paleogénu skončila približne pred 23 miliónmi rokov. V tom čase na Zemi vládlo tropické podnebie, Európa sa skrývala pod vždyzelenými tropickými lesmi a listnaté stromy rástli len na severe kontinentov. Práve v období paleogénu dochádza k prudkému rozvoju cicavcov.
2. Neogénne obdobie pokrýva nasledujúcich 20 miliónov rokov vývoja planéty. Objavujú sa veľryby a netopiere. A hoci sa po zemi stále potulujú šabľozubé tigre a mastodonty, fauna čoraz viac nadobúda moderné črty.
3. Obdobie štvrtohôr začala pred viac ako 2,5 miliónmi rokov a pokračuje dodnes. Toto časové obdobie charakterizujú dve hlavné udalosti: doba ľadová a príchod človeka. Doba ľadová úplne dokončila formovanie klímy, flóry a fauny kontinentov. A vzhľad človeka znamenal začiatok civilizácie.
1. Úvod ………………………………………………………… 2 str.
2. Hypotézy vzniku Zeme………………………...3 - 6 s.
3. Vnútorná štruktúra Zeme………………………7 - 9 s.
4. Záver……………………………………………… 10 s.
5. Literatúra …………………………………..11 s.
Úvod.
Ľudia vždy chceli vedieť, kde a ako vznikol svet, v ktorom žijeme. Existuje veľa legiend a mýtov, ktoré pochádzajú z dávnych čias. Ale s príchodom vedy v jej modernom zmysle sú mytologické a náboženské predstavy nahradené vedeckými predstavami o pôvode sveta.
V súčasnosti vo vede nastala situácia, že vývoj kozmogonickej teórie a obnovu ranej histórie slnečnej sústavy je možné realizovať hlavne induktívne, na základe porovnania a zovšeobecnenia nedávno získaných empirických údajov o materiáli meteoritov. , planét a Mesiaca. Keďže sa o štruktúre atómov a správaní sa ich zlúčenín za rôznych termodynamických podmienok veľa vedelo a získali sa absolútne spoľahlivé a presné údaje o zložení kozmických telies, riešenie problému pôvodu našej planéty boli umiestnené na pevnom chemickom základe, o ktoré boli predchádzajúce kozmogonické konštrukcie zbavené. V blízkej budúcnosti treba očakávať, že riešenie problémov kozmogónie Slnečnej sústavy vo všeobecnosti a problému vzniku našej Zeme zvlášť dosiahne veľké úspechy na atómovo-molekulárnej úrovni, rovnako ako Genetické problémy modernej biológie sa brilantne riešia pred našimi očami.
V súčasnom stave vedy je fyzikálno-chemický prístup k riešeniu problémov kozmogónie slnečnej sústavy absolútne nevyhnutný. Preto dlho známe mechanické vlastnosti slnečnej sústavy, ktorým klasické kozmogonické hypotézy venovali hlavnú pozornosť, treba interpretovať v úzkej súvislosti s fyzikálno-chemickými procesmi v ranej histórii slnečnej sústavy. Nedávne úspechy v oblasti chemického štúdia jednotlivých telies tohto systému nám umožňujú zaujať úplne nový prístup k obnove histórie hmoty Zeme a na tomto základe obnoviť rámec podmienok, v ktorých sa naša planéta zrodila. - vznik jeho chemického zloženia a vytvorenie štruktúry škrupiny.
Účelom tejto práce je teda povedať o najznámejších hypotézach vzniku Zeme, ako aj o jej vnútornej štruktúre.
Hypotézy vzniku Zeme.
Ľudia vždy chceli vedieť, kde a ako vznikol svet, v ktorom žijeme. Existuje veľa legiend a mýtov, ktoré pochádzajú z dávnych čias. Ale s príchodom vedy v jej modernom zmysle sú mytologické a náboženské predstavy nahradené vedeckými predstavami o pôvode sveta. Prvé vedecké hypotézy o pôvode Zeme a slnečnej sústavy založené na astronomických pozorovaniach boli predložené až v 18. storočí.
Všetky hypotézy o pôvode Zeme možno rozdeliť do dvoch hlavných skupín:
1. Hmlovina (lat. „hmlovina“ – hmla, plyn) – je založená na princípe vzniku planét z plynu, z prachových hmlovín;
2. Katastrofické - založené na princípe vzniku planét v dôsledku rôznych katastrofických javov (zrážka nebeských telies, tesný prechod hviezd od seba atď.).
Nebulárne hypotézy Kanta a Laplacea. Prvou vedeckou hypotézou o pôvode slnečnej sústavy bola hypotéza Immanuela Kanta (1755). Kant veril, že slnečná sústava vznikla z nejakej primárnej hmoty, predtým voľne rozptýlenej vo vesmíre. Častice tejto hmoty sa pohybovali rôznymi smermi a pri vzájomnej zrážke stratili rýchlosť. Najťažšie a najhustejšie z nich sa pod vplyvom gravitácie navzájom spojili a vytvorili centrálny zväzok - Slnko, ktoré zase priťahovalo vzdialenejšie, menšie a ľahšie častice. Vznikol tak určitý počet rotujúcich telies, ktorých dráhy sa vzájomne pretínali. Niektoré z týchto telies, ktoré sa spočiatku pohybovali v opačných smeroch, boli nakoniec vtiahnuté do jedného prúdu a vytvorili prstence plynnej hmoty umiestnené približne v rovnakej rovine a rotujúce okolo Slnka v rovnakom smere bez toho, aby sa navzájom rušili. V oddelených prstencoch vznikali hustejšie jadrá, ku ktorým sa postupne priťahovali ľahšie častice a vytvárali guľovité zhluky hmoty; takto vznikli planéty, ktoré naďalej obiehali okolo Slnka v rovnakej rovine ako pôvodné prstence plynnej hmoty.
Nezávisle od Kanta prišiel k rovnakým záverom aj ďalší vedec – francúzsky matematik a astronóm P. Laplace, ktorý však hypotézu rozvinul hlbšie (1797). Laplace veril, že Slnko pôvodne existovalo vo forme obrovskej žeravej plynnej hmloviny (hmlovina) s nepatrnou hustotou, no kolosálnymi rozmermi. Táto hmlovina sa podľa Laplacea pôvodne vo vesmíre otáčala pomaly. Vplyvom gravitačných síl sa hmlovina postupne zmršťovala a rýchlosť jej rotácie sa zvyšovala. Výsledná rastúca odstredivá sila dala hmlovine sploštený a potom šošovkovitý tvar. V rovníkovej rovine hmloviny sa pomer medzi príťažlivosťou a odstredivou silou zmenil v prospech odstredivej sily, takže nakoniec sa hmota nahromadená v rovníkovej zóne hmloviny oddelila od zvyšku telesa a vytvorila prstenec. Z hmloviny, ktorá pokračovala v rotácii, sa postupne oddeľovali nové prstence, ktoré sa kondenzáciou v určitých bodoch postupne menili na planéty a iné telesá slnečnej sústavy. Celkovo sa od pôvodnej hmloviny oddelilo desať prstencov, ktoré sa rozpadli na deväť planét a pás asteroidov – malých nebeských telies. Satelity jednotlivých planét vznikli z hmoty sekundárnych prstencov, odtrhnutých od horúcej plynnej hmoty planét.
V dôsledku pokračujúceho zhutňovania hmoty bola teplota novovzniknutých telies mimoriadne vysoká. Naša Zem bola vtedy podľa P. Laplacea horúcou plynnou guľou, ktorá žiarila ako hviezda. Postupne však táto guľa vychladla, jej hmota prešla do tekutého stavu a potom pri ďalšom chladnutí sa na jej povrchu začala vytvárať pevná kôra. Táto kôra bola obalená ťažkými atmosférickými parami, z ktorých pri ochladzovaní kondenzovala voda. Obe teórie sú si v podstate podobné a často sa považujú za jednu, vzájomne sa dopĺňajúce, preto sa v literatúre často označujú pod všeobecným názvom Kant-Laplaceova hypotéza. Keďže veda v tom čase nemala prijateľnejšie vysvetlenia, mala táto teória v 19. storočí veľa nasledovníkov.
Džínsová katastrofická teória. Po Kant-Laplaceovej hypotéze v kozmogónii vzniklo niekoľko ďalších hypotéz o vzniku slnečnej sústavy. Objavujú sa takzvané katastrofické hypotézy, ktoré sú založené na prvku náhodnej zhody. Ako príklad hypotézy katastrofického smeru uvažujme koncept anglického astronóma Jeansa (1919). Jeho hypotéza je založená na možnosti prechodu inej hviezdy v blízkosti Slnka. Pod vplyvom jeho príťažlivosti unikol zo Slnka prúd plynu, ktorý sa ďalším vývojom zmenil na planéty slnečnej sústavy. Jeans veril, že prechod hviezdy okolo Slnka umožnil vysvetliť nesúlad v rozložení hmoty a momentu hybnosti v slnečnej sústave. Ale v roku 1943 Ruský astronóm N. I. Pariysky vypočítal, že iba v prípade presne definovanej rýchlosti hviezdy sa z plynovej zrazeniny môže stať satelit Slnka. V tomto prípade by jej dráha mala byť 7-krát menšia ako dráha planéty najbližšie k Slnku – Merkúru.
Jeansova hypotéza teda nemohla poskytnúť správne vysvetlenie neúmerného rozloženia momentu hybnosti v slnečnej sústave. Najväčším nedostatkom tejto hypotézy je fakt náhodnosti, ktorý je v rozpore s materialistickým svetonázorom a dostupnými faktami, ktoré hovoria o umiestnení planét v iných hviezdnych svetoch. Výpočty navyše ukázali, že priblíženie hviezd vo svetovom priestore je prakticky nemožné a aj keby sa tak stalo, prechádzajúca hviezda by planétam nemohla dať pohyb po kruhových dráhach.
Teória veľkého tresku. Teória, ktorou sa riadi väčšina moderných vedcov, tvrdí, že vesmír vznikol v dôsledku takzvaného veľkého tresku. Neuveriteľne horúca ohnivá guľa, ktorej teplota dosahovala miliardy stupňov, v určitom bode explodovala a rozptýlila toky energie a častíc hmoty na všetky strany, čo im poskytlo obrovské zrýchlenie. Keďže ohnivá guľa rozbitá na kusy v dôsledku Veľkého tresku mala obrovskú teplotu, malinké častice hmoty mali spočiatku príliš veľa energie a nemohli sa navzájom spájať a vytvárať atómy. Asi po milióne rokov však teplota Vesmíru klesla na 4000 "C a z elementárnych častíc začali vznikať rôzne atómy. Najprv vznikli najľahšie chemické prvky - hélium a vodík, ich akumulácia sa vytvorila. Postupne sa Vesmír stále viac sa ochladzovalo a vznikali ťažšie prvky.V priebehu mnohých miliárd rokov dochádzalo k nárastu hmotnosti v akumulácii hélia a vodíka.Rast hmoty pokračuje až do dosiahnutia určitej hranice, po ktorej sa sila vzájomnej príťažlivosti častíc vo vnútri oblaku plynu a prachu je veľmi silný a potom sa oblak začne stláčať (kolapsovať). Pri kolapse vzniká vo vnútri oblaku vysoký tlak, podmienky priaznivé pre reakciu termonukleárnej fúzie - fúzie ľahkých vodíkových jadier s tzv. vznik ťažkých prvkov.Na mieste kolabujúceho oblaku sa rodí hviezda.V dôsledku zrodu hviezdy je viac ako 99% hmotnosti počiatočného oblaku v tele hviezdy a zvyšok tvorí rozptýlené oblaky pevných častíc z ko z ktorých neskôr vznikajú planéty hviezdneho systému.
Moderné teórie. V posledných rokoch americkí a sovietski vedci predložili množstvo nových hypotéz. Ak sa predtým verilo, že vo vývoji Zeme prebieha nepretržitý proces prenosu tepla, potom sa v nových teóriách vývoj Zeme považuje za výsledok mnohých heterogénnych, niekedy opačných procesov. Súčasne s poklesom teploty a stratou energie mohli pôsobiť aj ďalšie faktory spôsobujúce uvoľnenie veľkého množstva energie a tým kompenzujúce straty tepla. Jedným z týchto moderných predpokladov je „teória oblakov prachu“ amerického astronóma F. L. Wiplea (1948). V podstate však nejde o nič iné ako o upravenú verziu Kant-Laplaceovej hmlovej teórie. Populárne sú aj hypotézy ruských vedcov O.Yu.Schmidta a V.G. Fesenkov. Obaja vedci pri vývoji 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.
Je zvláštne, že astronómovia sa na novej úrovni, vyzbrojení lepšími technológiami a hlbšími znalosťami chemického zloženia slnečnej sústavy, vrátili k myšlienke, že Slnko a planéty vznikli z obrovskej, nestudenej hmloviny, pozostávajúcej z plynu a prachu. Výkonné teleskopy zaznamenali v medzihviezdnom priestore početné plynové a prachové „oblaky“, z ktorých niektoré skutočne kondenzujú do nových hviezd. V tomto ohľade bola pôvodná Kant-Laplaceova teória revidovaná s použitím najnovších údajov; stále môže dobre poslúžiť pri vysvetľovaní procesu vzniku slnečnej sústavy.
Každá z týchto kozmogonických teórií prispela k objasneniu zložitého súboru problémov spojených so vznikom Zeme. Všetci považujú vznik Zeme a slnečnej sústavy za prirodzený výsledok vývoja hviezd a vesmíru ako celku. Zem sa objavila súčasne s inými planétami, ktoré sa podobne ako ona točia okolo Slnka a sú najdôležitejšími prvkami slnečnej sústavy.
