Введение

1. Гипотезы происхождения Земли и их обоснование

2. Формирование внутренних оболочек Земли в процессе ее геологической эволюции

2.1 Основные этапы эволюции Земли

2.2 Внутренние оболочки Земли

3. Возникновение атмосферы и гидросферы Земли и их роль в появлении жизни

3.1 Гидросфера

3.2 Атмосфера

Заключение

Список литературы

Введение

Планета Земля образовалась примерно 4,6 млрд лет назад. Существует множество гипотез образования планеты. Современные гипотезы основаны на концепции образования планет, выдвинутой Кантом и Лапласом.

Современный облик Земли значительно отличается от первоначального. В своей эволюции Земля прошла несколько этапов, которые принято делить на эры, периоды и т.д. Например, сейчас мы живем в кайнозойскую эру, которая уже продолжается 67 млн лет, что не так много по сравнению с другими периодами. В ходе эволюции на планете происходили неоднократные изменения. В настоящее время, рассматривая строение Земли, можно убедиться, что она представляет собой ряд сферических оболочек. Самая внешняя оболочка – газовая атмосфера, затем идет жидкая оболочка – гидросфера, которая частично покрывает основную массу планеты – литосферу.

Литосфера и атмосфера разделяются на ряд сферических слоев, не одинаковых по своим физическим свойствам. Так литосфера состоит из земной коры, мантии и ядра, в атмосфере выделяют следующие слои: тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу.

1. Гипотезы происхождения Земли и их обоснование

Современные гипотезы образования Земли и других планет Солнечной системы основаны на выдвинутой в 18в. И. Кантом (Германия) и независимо от него П. Лапласом (Франция) концепции образования планет из пылевого вещества и газовой туманности, позднее эта гипотеза получила название Канта-Лапласа. В 20в. эту концепцию развили О. Ю. Шмидт (СССР), К. Вейцзекер (Германия), Ф. Фойл (Англия), А. Камерон (США) и Э. Шацман (Франция).

Кант и Лаплас обратили внимание на то, что Солнце горячее, а Земля холодная и по своему размеру много меньше, чем Солнце. Все планеты обращаются по окружностям, в одну и ту же сторону и почти в одной и той же плоскости. Это составляет основные отличительные черты Солнечной системы.

Кант и Лаплас утверждали, что в природе все непрерывно изменяется, развивается. И Земля и Солнце раньше не были такими, какие они сейчас, а составляющее их вещество существовало совсем в другом виде.

Лаплас обосновал свою гипотезу более убедительно. Он считал, что когда-то Солнечной системы не было, а была первичная разряженная и раскаленная газовая туманность с уплотнением в центре. Она медленно вращалась, и размеры ее были больше, чем теперь поперечник самой удаленной от Солнца планеты. Гравитационное притяжение частичек туманности друг к другу приводило к сжатию туманности и уменьшению ее размеров. Согласно закону сохранения момента импульса при сжатии вращающегося тела скорость его вращения возрастает. Поэтому при вращении туманности большое количество частичек на ее экваторе (которые вращались быстрее, чем у полюсов) отрывались, или, точнее, отслаивались от нее. Вокруг туманности возникало вращающееся кольцо. Вместе с тем туманность, шарообразная вначале, вследствие центробежной сплющивалась у полюсов и становилась похожей на линзу.

Все время сжимаясь и ускоряя свое вращение, туманность постепенно отслаивала от себя кольцо за кольцом, которые вращались в одну и ту же сторону и в одной и той же плоскости. Газовые кольца имели неоднородности плотности. Наибольшее сгущение в каждом из колец постепенно притягивало к себе остальное вещество кольца. Так каждое кольцо превращалось в один большой газовый клубок, вращающийся вокруг своей оси. После этого с ним повторялось то же, что с огромной первичной туманностью: он превращался в сравнительно небольшой шар, окруженный кольцами, опять сгущавшимися в небольшие тела. Последние, охладившись, становились спутниками больших газовых шаров, обращавшихся вокруг Солнца и после затвердевания превратившихся в планеты. Наибольшая часть туманностей сосредоточилась в центре; она не остыла до сих пор и стала Солнцем.

Гипотеза Лапласа была научной, поскольку основывалась на законах природы, известных из опыта. Однако после Лапласа были открыты новые явления в Солнечной системе, которые его теория не могла объяснить. Например, оказалось, что планета Уран вращается вокруг своей оси не в ту сторону, куда вращаются остальные планеты. Были лучше изучены свойства газов и особенности движения планет и их спутников. Эти явления также не согласовывались с гипотезой Лапласа и от нее пришлось отказаться.

Определенным этапом в развитии взглядов на образование Солнечной системы была гипотеза английского астрофизика Джеймса Джинса. Он считал, что планеты образовались в результате катастрофы: какая-то относительно большая звезда прошла совсем близко от уже существовавшего Солнца, следствием чего явился выброс из поверхностных слоев Солнца струи газа, из которых впоследствии образовались планеты. Но гипотеза Джинса, так же как гипотеза Канта-Лапласа, не может объяснить несоответствие в распределении момента количества движения между планетами и Солнцем.

Известный советский ученый академик О. Ю Шмидт предложил гипотезу, в разработке которой приняли участие астрономы, геофизики, геологи и другие ученые и согласно которой Земля и другие планеты никогда, не были раскаленными газовыми телами, подобными Солнцу и звездам, а должны были образоваться из холодных частиц вещества. Эти частицы первоначально двигались беспорядочно. Затем их орбиты становились круговыми и располагались примерно в одной и той же плоскости. При этом направление вращения частиц в какую-либо определенную сторону со временем начинало преобладать, и, в конце концов, все частицы стали вращаться в одну и ту же сторону. В результате столкновения частиц при первоначальном беспорядочном движении энергия их движения частично переходила в тепло и рассеивалась в пространство. Расчеты показали, что в результате этих процессов шарообразное облако постепенно сплющивалось и наконец стало по форме похожим на блин. Далее гравитационное взаимодействие привело к росту более крупных частиц путем захвата ими мелких частиц. Таким образом, большая часть пылинок собралась в несколько гигантских комков вещества, которые стали планетами.

Согласно оценкам, полученным Шмидтом, для образования Солнечной системы потребовалось 6-7 млрд. лет, что по порядку величины согласуется с данными, полученными в результате изотопического анализа.

По гипотезе Шмидта, Земля никогда не была огненно-жидкой, а разогрев внутренней области Земли произошел в результате ядерных реакций распада тяжелых элементов, входящих в состав первоначального вещества.

2. Формирование внутренних оболочек Земли в процессе ее геологической эволюции

2.1 Основные этапы эволюции Земли

История Земли по современным представлениям насчитывает примерно 4,6 млрд. лет. Многочисленные результаты исследования земной коры (химический состав и структура горных пород, их распределение по глубине, содержание радиоактивных изотопов, остатков ископаемых живых организмов) позволили установить картину формирования и развития планеты, определить возраст биосферы.

Вся история существования Земли подразделяется на временные отрезки, для каждого из которых характерны определенные физические, химические, климатические условия, а также этапы эволюции живой природы.

Временные отрезки геохронологической шкалы подразделяют на эоны, эры, периоды. Первый, самый ранний временной отрезок, называемый "катархей" или "лунный период", соответствует формированию Земли, ее атмосферы, водной среды. Жизни на протяжении первых 1-1,5 млрд. лет не существовало ни в какой форме, поскольку еще не возникли соответствующие физико-химические условия. На раннем этапе происходили интенсивные тектонические процессы, сопровождавшиеся перераспределением по глубине Земли химических элементов и соединений. Ядерные реакции распада, происходившие в центре и глубинных слоях планеты, способствовали разогреву Земли. В атмосфере преобладали соединения серы, хлора, азота, содержание кислорода было в сотни раз меньше, чем сейчас. Более тяжелые элементы перемещались к центру Земли и затем сформировали ядро, более легкие – к поверхности. Интенсивные вулканические и грозовые процессы способствовали формированию водной среды – в ней и начали образовываться первые органические молекулы.

Геохронологическая шкала 1

Архей и протерозой - две наиболее крупные эры, в течение которых начала формироваться жизнь на уровне микроорганизмов. Эти две эры объединяют в «надэру» - криптозой (время скрытой жизни). Первые многоклеточные организмы появились в самом конце протерозоя около 600 млн. лет назад.

Примерно 570 млн. лет назад, когда на Земле практически сформировались благоприятные условия для жизни, началось бурное развитие живых организмов. С этого момента наступило «время явной жизни» - фанерозой. Этот отрезок геологической истории подразделяют на 3 эры - палеозой, мезозой и кайнозой. Последняя эра, с точки зрения гео- и биологии, продолжается до сих пор. Следует отметить, что появление и развитие жизни на земле привело к значительному изменению твердой оболочки Земли (литосферы), гидросферы и атмосферы, а возникновение разумной жизни (человека) за короткий временной интервал вызвало глобальные изменения в эволюции планеты. Мезозойская эра характеризуется активным проявлением магматической деятельности, интенсивным процессом горообразования. В этой эре господствовали динозавры.

Различия в составе горных пород от одной эпохи к другой, в свою очередь, обусловлены резкими изменениями природно-климатических и физических условий на планете. Установлено, что климат на Земле многократно менялся, потепления сменялись резкими похолоданиями, происходили поднятия и опускания суши. Случались и крупные космические катастрофы: столкновения с метеоритами, кометами и астероидами. На Земле обнаружено большое число метеоритных кратеров крупных размеров. Самый крупный из них на полуострове Юкатан имеет диаметр более 100 км; его возраст- 65 млн. лет - практически совпадает с окончанием мелового и началом палеогенового периода. Многие палеонтологи именно с этой крупнейшей катастрофой связывают вымирание динозавров.

Изменения климата и температуры во многом обусловлены астрономическими факторами: наклоном земной оси (многократно менялся), возмущениями планет-гигантов, активностью Солнца, движением Солнечной системы вокруг Галактики. Согласно одной из гипотез резкие изменения климата происходят раз в 210- 215 млн. лет (галактический год), когда Солнечная система, обращаясь вокруг центра Галактики, проходит через газопылевое облако. Это способствует ослаблению солнечного излучения и, как следствие, похолоданию на планете. В эти моменты на Земле наступают ледниковые эпохи – появляются и растут полярные шапки. Последняя ледниковая эпоха началась примерно 5 млн. лет назад и продолжается до сих пор. Ледниковая эпоха характеризуется периодическими колебаниями температуры (раз в 50 тысяч лет). При похолоданиях (ледниковый период) ледники могут распространяться от полюсов к экватору до 30- 40 градусов. Сейчас мы живем в «межледниковый» период ледниковой эпохи. Наследство ледниковой эпохи - зона вечной мерзлоты (в России свыше половины ее территории).

2.2 Внутренние оболочки Земли

В настоящее время, как известно, Земля имеет ядро, состоящее в основном из железа и никеля. Вещества, содержащие более легкие элементы (кремний, магний и другие), постепенно «всплывали», образуя мантию и кору Земли. Самые легкие элементы вошли в состав океанов и первичной атмосферы Земли. Материалы, слагающие твердую Землю, непрозрачны и плотны. Поэтому их исследования возможны лишь до глубин, составляющих ничтожную часть радиуса Земли. Самые глубокие пробуренные скважины и имеющиеся в настоящее время проекты ограничены глубинами 10- 15 км, что составляет немногим более 0,1% от радиуса. Поэтому сведения о глубоких недрах Земли получают, используя лишь косвенные методы. К ним относятся сейсмический, гравитационный, магнитный, электрический, электромагнитный, термический, ядерный и другие методы 2 . Наиболее надежным из них является сейсмический. Он основан на наблюдении сейсмических волн, возникающих в твердой Земле при землетрясениях. Сейсмические волны дают возможность составить представление о внутреннем строении Земли и об изменении физических свойств вещества земных недр с глубиной.

Сейсмические волны бывают двух типов: продольные и поперечные. В продольных волнах частицы сдвигаются вдоль направления, в поперечных – перпендикулярно к этому направлению. Скорость продольных волн больше, чем поперечных. Когда сейсмическая волна встречает какую-либо границу раздела, происходит ее отражение и преломление. Наблюдая сейсмические колебания можно определить глубину границ, на которых происходит изменение свойств пород, и величину самих изменений.

Поперечные волны не могут распространяться в жидкой среде, поэтому наличие поперечных волн говорит о том, что литосфера является твердой вплоть до больших глубин. Однако, начиная с глубины 3000 км, поперечные волны распространяться не могут. Отсюда вывод: внутренняя часть литосферы образует ядро, которое находится в расплавленном состоянии. Кроме того само ядро еще делится на две зоны: внутреннее твердое ядро и жидкое внешнее (слой между 2900 и 5100 км).

Твердая оболочка Земли тоже неоднородна – в ней имеется резкая поверхность раздела на глубине около 40 км. Эта граница называется поверхностью Мохоровичича. Область выше поверхности Мохоровича называется корой, ниже мантией.

Мантия распространяется до глубины 2900 км. Она подразделяется на 3 слоя: верхний, промежуточный и нижний. Верхний слой – астеносфера, характеризуется относительно малой вязкостью вещества. В астеносфере находятся очаги вулканов. Понижение температуры плавления вещества астеносферы приводит к образованию магмы, которая по трещинам и каналам земной коры может изливаться на поверхность Земли. Промежуточный и нижний слои находятся в твердом, кристаллическом состоянии.

Верхний слой Земли называют земной корой и подразделяется на несколько слоев. Самые верхние слои земной коры состоят преимущественно из пластов осадочных горных пород, образовавшихся путем осаждения различных мелких частиц, главным образом в морях и океанах. В этих пластах захоронены остатки животных и растений, населявших в прошлом земной шар. Общая мощность (толщина) осадочных пород не превышает 15- 20 км.

Различие скорости распространения сейсмических волн на континентах и на дне океана позволило сделать вывод о том, что на Земле существуют два главных типа земной коры: континентальный и океанический.

Мощность коры континентального типа в среднем 30- 40 км, под многими горами достигает местами 80 км. Обычно ниже осадочных пород выделяют два главных слоя: верхний – «гранитный», близкий по физическим свойствам и составу к граниту и нижний, состоящий из более тяжелых пород - «базальтовый» (предполагается, что он состоит главным образом из базальта). Толщина каждого из этих слоев в среднем 15- 20 км. Однако, во многих местах не удается установить границу между гранитным и базальтовым слоями.

Океаническая кора гораздо тоньше (5- 8 км). По составу и свойствам она близка к веществу нижней части базальтового слоя континентов. Но этот тип коры свойствен только глубоким участкам дна океанов, не менее 4 тыс. м. На дне океанов есть области, где кора имеет строение континентального или промежуточного типа.

3. Возникновение атмосферы и гидросферы Земли и их роль в появлении жизни

3.1 Гидросфера

земля планета оболочка атмосфера гидросфера

Гидросфера – это совокупность всех водных объектов Земли (океанов, морей, озер, рек, подземных вод, болот, ледников, снежного покрова).

Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше - в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Свыше 96% объёма гидросферы составляют моря и океаны, около 2% - подземные воды, около 2% - льды и снега, около 0,02% - поверхностные воды суши. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, представляя собой криосферу 3 . Основная масса льдарасполагается насуше - главнымобразом, в Антарктиде иГренландии. Общая масса егооколо 2,42*10 22 г. Если бы этот лед растаял, то уровень Мирового океана повысился бы примерно на 60 м. При этом 10 % суши оказалось бы затопленной морем.

Поверхностные воды занимают сравнительно малую долю в общей массе гидросферы.

История образования гидросферы

Считается, что при разогреве Земли, кора вместе с гидросферой и атмосферой образовались в результате вулканической деятельности – выброса лавы, пара и газов из внутренних частей мантии. Именно в виде пара часть воды поступила в атмосферу.

Значение гидросферы

Гидросфера находится в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой и биосферой. Циркуляция воды в гидросфере и ее большая теплоемкость уравнивают климатические условия на различных широтах. Гидросфера поставляет водяной пар в атмосферу водяной пар благодаря инфракрасному поглощению создает значительный парниковый эффект, поднимающий среднюю температуру поверхности Земли примерно на 40 °С. Гидросфера влияет на климат и другими путями. Она запасает большие количества тепла летом и постепенно отдает их зимой, смягчая сезонные колебания температуры на континентах. Она переносит, кроме того, тепло из экваториальных районов в умеренные и даже полярные широты.

Поверхностные воды играют важнейшую роль в жизни нашей планеты, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения.

Наличие гидросферы сыграло решающую роль в возникно-вении жизни на Земле. Мы знаем сейчас, что жизнь зародилась в океанах, и прошли миллиарды лет, прежде чем стала обитаемой суша.

3.2 Атмосфера

Атмосфера представляет собой газовую оболочку, окружающую Землю и вращающуюся с ней как единое целое. Атмосфера состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения). Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H 2 O) и углекислого газа (CO 2). Содержание азота по объему составляет 78,08 %, кислорода – 20,95% , в меньшем количестве содержаться аргон, углекислота, водород, гелий, неон и некоторые другие газы. В нижней части атмосферы содержится также водяной пар (до 3% в тропиках), на высоте 20-25 км имеется слой озона, хотя его количество невелико, но роль его очень значительна.

История образования атмосферы.

Атмосфера образовалась, главным образом, из газов, выделенных литосферой после формирования планеты. На протяжении миллиардов лет атмосфера Земли претерпела значительную эволюцию под влиянием многочисленных физико-химических и биологических процессов: диссипация газов в космическое пространство, вулканическая деятельность, диссоциация (расщепление) молекул в результате солнечного ультрафиолетового излучения, химические реакции между компонентами атмосферы и горными породами, дыхание и обмен веществ живых организмов. Так современный состав атмосферы значительно отличается от первичного, который имел место 4,5 млрд лет назад, когда сформировалась кора. Согласно наиболее распространённой теории, атмосфера Земли во времени пребывала в четырёх различных составах. Первоначально она состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства. Это так называемая первичная атмосфер (570-200 млн. л. до н.э.). На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углеводородами, аммиаком, водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера (200 млн. л.н.- наших дней). Эта атмосфера была восстановительной. Далее процесс образования атмосферы определялся следующими факторами:

постоянная утечка водорода в межпланетное пространство;

химические реакции, происходящие в атмосфере под влиянием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и некоторых других факторов.

Постепенно эти факторы привели к образованию третичной атмосферы, характеризующейся гораздо меньшим содержанием водорода и гораздо большим - азота и углекислого газа (образованы в результате химических реакций из аммиака и углеводородов).

С появлением на Земле живых организмов, в результате фотосинтеза, сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа, состав атмосферы начал меняться. Первоначальнокислород расходовался на окисление восстановленных соединений - углеводородов, закисной формы железа, содержавшейся в океанах и др. По окончанию данного этапа содержание кислорода в атмосфере стало расти. Постепенно образовалась современная атмосфера, обладающая окислительными свойствами.

В течение фанерозоя состав атмосферы и содержание кислорода претерпевали изменения. Так, в периоды угленакопления содержание кислорода в атмосфере заметно превышало современный уровень. Содержание углекислого газа могло повышаться в периоды интенсивной вулканической деятельности. В последнее время на эволюцию атмосферы стал оказывать влияние и человек. Результатом его деятельности стал постоянный значительный рост содержания в атмосфере углекислого газа из-за сжигания углеводородного топлива.

Строение атмосферы.

Атмосфера имеет слоистое строение. Выделяют тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу. На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы - около 20 %; масса мезосферы - не более 0,3 %, термосферы - менее 0,05 % от общей массы атмосферы.

Тропосфера- нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8 - 10 км, в умеренных широтах до 10 - 12 км, на экваторе - 16 - 18 км. В тропосфере сосредоточено примерно 80-90% всей массы атмосферы и почти все водяные пары. В тропосфере протекают физические процессы, которые обусловливают ту или иную погоду. В тропосфере осуществляются все превращения водяного пара. В ней образуются облака и формируются осадки, циклоны и антициклоны, очень сильно развито турбулентное и конвективное перемешивание.

Над тропосферой находится стратосфера. Стратосфера характеризуется постоянством или ростом температуры с высотой и исключительной сухостью воздуха, почти нет водяного пара. Процессы в стратосфере практически не влияют на погоду. Стратосфера располагается на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11-25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25-40 км от −56,5 до 0,8°С (верхний слой стратосферы). Достигнув на высоте около 40 км значения около 0°С, температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой. Именно в стратосфере располагается слой озоносферы («озоновый слой») (на высоте от 15-20 до 55-60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере.

Важный компонент стратосферы и мезосферы - О 3 , образующийся в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте ~ 30 км. Общая масса О 3 составила бы при нормальном давлении слой толщиной 1,7-4,0 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни УФ-излучения Солнца.

Следующийслой, лежащий над стратосферой, это мезосфера. Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80-90 км. Температура воздуха до высоты 75-85 км понижается до −88 °С. Верхней границей мезосферы является мезопауза, где расположен температурный минимум, выше температура вновь начинает расти. Далее начинается новый слой, который называется термосферой. Температура в ней быстро растет, достигая 1000 – 2000 °С на высоте 400 км. Выше 400 км температура почти не меняется с высотой. Температура и плотность воздуха очень сильно зависят от времени суток и года, а также от солнечной активности. В годы максимума солнечной активности температура и плотность воздуха в термосфере значительно выше, чем в годы минимума.

Далее расположена экзосфера. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация). Далееэкзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные час-тицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

Значение атмосферы.

Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания кислородом. Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется кислородное голодание и без адаптации работоспособность человека значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы.

Плотные слои воздуха - тропосфера и стратосфера - защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая радиация - первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра.

Озон, находящийся в верхней атмосфере, служит своеоб-разным щитом, охраняющим нас от действия ультрафиолето-вого излучения Солнца. Без этого щита развитие жизни на суше в ее современных формах вряд ли было бы возможно.

Заключение

Планета Земля образовалась примерно 4,6 млрд. лет назад и прошла несколько этапов эволюции. В течение этих периодов поверхность планеты постоянно изменялась: происходило формирование рельефа планеты, появилась водная оболочка – гидросфера, газовая оболочка – атмосфера. Возникновение гидросферы и атмосферы явилось началом возникновения жизни на планете. Так именно в водной среде зародились первые живые организмы, появление атмосферы способствовало их выходу на сушу. И на сегодняшний день на Земле постоянно происходят землетрясения, извержения вулканов, поверхность Земли постоянно подвержена влиянию не только внутренних процессов, но и внешних (эрозия под действием ветра, воды, ледников и т.п.), также огромное влияние оказывает и деятельность человека - это говорит о том, что наша планета продолжает эволюционировать, и через несколько тысяч лет и более ее облик и состояние может масштабно измениться.

Астрономия Математика образования она... Земле обуславливается тем, что после своего образования и до наших дней биосфера планеты ... дает развиваться жизни на этих планетах . Планета Земля , как и другие космические...

Реферат >>

Характеристика планеты Земля Четыре ближайшие к Солнцу планеты называются планетами типа Земли , в отличие от планет -гигантов – Юпитера, Сатурна... случайно. Оно связано с историей образования и развития планет . Плутон, еще мало изученный, близок...

Начало формирования нашей Вселенной ученые (Шкловский, 1984, и др.), связывают с Большим Взрывом около 12 млрд лет назад, который из существовавших до этого в космическом пространстве только элементарных ядерных частиц и фотонов породил огромную массу наиболее легких элементов - водорода и гелия, возможно еще и других легких элементов - лития, бериллия, бора. Эти элементы сразу же после взрыва существовали в виде более или менее однородной во - дородно-гелиевой плазмы, т. е. ионизированного газа с температурой около 4000 °С со средней ничтожной плотностью 3000 частиц на 1 см3. Радиус плазменного облака составлял вначале около 15 млн световых лет, но, как следствие Большого Взрыва, Вселенная стремительно рас­ширяется, и современный ее диаметр оценивается в 20 млрд световых лет, т. е. свет, движущийся со скоростью около 300 тыс. км/с, пролетит расстояние из одного края видимого нам звездного мира до другого края за 20 млрд лет, - так невероятно огромны размеры нашей Вселен­ной.

Из этой простейшей водородно-гелиевой плазмы в ходе ее даль­нейшей эволюции возникло все огромное многообразие химических веществ. Главным механизмом этой эволюции, сопровождающейся не­прерывным усложнением Вселенной, было очаговое охлаждение пер­вично однородной плазмы, порождавшее в ней определенные участки гравитационной конденсации вещества. Вследствие этого плазма рас­падалась на огромные сгустки, из которых в дальнейшем образовались скопления галактик, потом сами галактики и далее звездные и плането - звездные системы, формирование которых продолжается и в настоящее время.

С появлением звезд началась дальнейшая эволюция химического состава Вселенной. Внутри звезд легкие химические элементы преобра­зовывались в другие, более тяжелые, существующие сейчас элементы за счет термоядерного синтеза - слияния ядер более легких элементов, их сгорания в недрах звезд и при заключительных взрывах достаточно крупных сверхновых звезд (Тейлор, 1975). При таких взрывах новооб­Разованные химические элементы были выброшены в космическое про­странство, а затем уже вошли в состав звезд нового поколения, т. е. про­цесс образования элементов был многократный.

Это образование элементов шло только в звездах критической мас­сой не менее 0,3 массы нашего Солнца. При меньшей массе космиче­ские тела остаются на планетной стадии развития и излучают только тепловую энергию их гравитационного сжатия; при большей массе в их недрах становится возможным развитие термоядерных реакций с обра­зованием новых химических элементов. Эти реакции сопровождаются выделением энергии, препятствующей сжатию звезд и обеспечивающей их светимость.

Синтез этих элементов происходит в настоящее время в недрах нашего Солнца, образовавшегося вместе с окружающей его планетной системой около 5 млрд лет назад. Солнце является обыкновенной не­большой звездой (желтым карликом). Таких звезд в нашей галактике насчитывается несколько миллиардов. Все они мало меняются со вре­менем, относясь к типу долгоживущих звезд, в отличие от более мас­сивных быстро эволюционирующих звезд с короткими периодами жиз­ни. В звездной эволюции молодые звезды возникают путем концентра­ции вещества газо-пылевидных туманностей, которые образовались в недрах звезд более ранних поколений, так что в их состав входит все больше тяжелых химических элементов, возникших в результате ядер­ного синтеза в недрах и при взрывах звезд предыдущих поколений. Солнце, в фотосфере которого установлено 75 химических элементов, унаследовало от периода предшествующей звездной эволюции химиче­ский состав космического вещества.

Непосредственно формирование Солнечной системы и планеты Земля по современным представлениям, например, в соответствии с кометной гипотезой А. А.Маракушева (1992), происходило следующим образом. Сначала существовала газопылевая туманность в виде гигант­ского дискообразного вращающегося облака, состоящего из мелких пылевидных железо-силикатных частиц и газов - водорода и воды. По мере понижения температуры в этом облаке газы начали превращаться в твердое ледяное состояние и намерзать на железо-силикатные пылин­ки, увеличивая размер твердых частиц с формированием кометоподоб - ных ледяных частиц. В последних более 90 % вещества - лед водного или водородного состава, а остальное - мелкие железо-силикатные включения. Это состав типичных комет. В последующем кометное ве­щество, присутствующее в виде хаотически двигающихся, соударяю­щихся частиц, начало концентрироваться в виде сгущений, максималь­ных по объему в центре туманности - на месте современного Солнца, и более мелких по периферии - на месте современных планет. В этих сгущениях происходило гравитационное притяжение мелких частиц более крупными и их последующее разрастание в более крупные коме­ты, астероиды и далее в планеты и Солнце. Этот процесс называется аккрецией.

Наиболее крупным стяжением было Солнце в центре протосол - нечной туманности, где сосредоточилась очень большая звездная масса вещества, которая при своей концентрации способствовала выделению большого количества тепла за счет гравитационного сжатия масс при аккреции. Этого тепла оказалось достаточно для начала развития тер­моядерных реакций горения водорода и гелия, в результате которых Солнце приобрело высокую температуру и светимость как звезда, влияя своим светом и теплом на окружающие планеты.

При стяжении первоначально разрозненных кометных частиц в твердые планеты, например Землю, и падении этих частиц на ее по­верхность выделялась тепловая аккреационная энергия гравитационно­го стяжения без термоядерных реакций. Вследствие небольшой массы планеты это привело только к ее разогреванию до расплавленного со­стояния и расслоению на флюидную водородную оболочку и железо - силикатное ядро, которое, в свою очередь, еще расслоилось на железо - никелевое ядро и силикатную оболочку по удельному весу. Поддержа­нию высокой температуры способствовала, в частности, эта внешняя флюидная оболочка, которая, как шуба, препятствовала удалению в космическое пространство тепла, выделяющегося при сжатии и уплот­нении падающих на Землю частиц. В результате плавления и расслое­ния планета приобрела правильную сферическую форму. Скорость вращения Земли в это время ускорилась за счет концентрации в ядре более тяжелых масс, что позволило центробежным силам выбрасывать часть расплавленного материала за пределы планеты и образовывать таким образом астероиды, метеориты и ее спутник - Луну. В после­дующем водородная флюидная оболочка Земли подверглась поверхно­стной дегазации под влиянием солнечной светимости и исчезла в кос­мическом пространстве, обнажив железо-силикатный расплавленный остов Земли, где, начиная с этого момента, начались геологические процессы формирования земной коры и, по мере ее остывания, собст­венной атмосферы.

С остыванием расплавленной Земли связано начало формирования земной коры, которая представляет собой относительно тонкую (5­60 км) твердую оболочку, составляющую по толщине всего 1/200 часть радиуса земного шара. Земную кору подстилает мантия толщиной око­ло 3000 км; с глубины 120-150 км начинается так называемый астено - сферный слой с повышенной пластичностью пород.

Сверху вниз в глубь Земли наблюдается увеличение плотности горных пород. Земная кора состоит из трех оболочек (рис. 20). Верхний осадочный слой с плотностью 2,2-2,5 г/см3 сложен различными осадоч­ными породами, образовавшимися путем отложения в морских услови­ях или на суше. Мощность его от первых метров до 20 км. Под ним за­легает гранитно-метаморфический (или просто гранитный) слой с плот­ностью 2,4-2,7 г/см3, образованный магматическими породами преимуще­ственно гранитоидного кислого состава, гнейсами, кристаллическими сланцами. Мощность слоя обычно не превышает 25 км. Нижнюю часть разреза земной коры слагает базальтовый слой мощностью до 20 км и плотностью 2,7-2,9 г/см3. Он образован магматическими породами ба­зальтового и габбрового состава и их метаморфизованными аналогами.

Породы вещества мантии еще более плотные - 2,9-3,2 г/см3. Они представлены предположительно ультраосновными порода­ми (периотитами, дунитами) или породами пироксен-гранатового со­става (эклогитами).

Возрастание плотности связано с соответствующим возрастанием в породах количества более тяжелых по удельному весу элемен­тов (железа, кальция) и соответствующим уменьшением количества легких элементов (в первую очередь кремния, который перемещается в верхние горизонты земной коры).

Выделяются два основных типа строения земной коры - континен­тальный и океанический. Первый развит в пределах материков и круп­ных островов, а второй - во впадинах океанов.

Особенностью континентальной коры является повышенная тол­щина всех трех слоев, и в первую очередь наиболее легких гранитного и осадочного. Поэтому материки являются приподнятыми участками земной поверхности, возвышаясь и всплывая, как айсберги, над поверх­ностью воды, только в данном случае роль воды играет вязкая астено­сфера мантии. Наибольшей мощности земная кора достигает под самы­ми высокими горными системами - Гималаями, Андами, Кавказом, Тянь-Шанем, Памиром, т. е. высота изостатически уравновешивается соответствующей толщиной более легкой коры.

В океанах земная кора имеет небольшую толщину, гранитный слой отсутствует, осадочный сложен глубоководными кремнисто- глинистыми и кремнисто-карбонатными отложениями, а базальтовый - лавами базальтового состава.

Кроме этих двух основных типов земной коры, выделяются пере­ходные типы - срединно-океанический, с уменьшенными по мощности

Базальтовым и осадочным слоями, субокеанический с мощным осадоч­ным слоем и субконтинентальный с маломощным гранитным слоем.

Смена слоев коры происходит в пределах континентального скло­на. В сторону ложа океана и котловин окраинных морей под континен­тальным склоном утоняется и выклинивается гранитный слой. Участки распространения субокеанического и субконтинентального типов зем­ной коры пространственно тяготеют к периферии Тихого океана, обра­зуя область обширной океанской окраины. Эта область состоит из кот­ловин окраинных морей, глубоководных желобов и разделяющих их островных дуг. Именно она рассматривается как эталон областей, где и в настоящее время происходит преобразование океанической коры в континентальную - современная геосинклинальная область.

В соответствии с геосинклинальной теорией формирования земной коры образование выступающих в настоящее время над поверхностью океанов крупных участков суши - материков - происходит путем пре­образования океанической коры в континентальную в ходе геосинкли­нального процесса, в котором выделяются два этапа: собственно гео­синклинальный и орогенный. В течение первого происходит преимуще­ственное погружение земной поверхности ниже уровня океана на до­вольно большие глубины с одновременным интенсивным излиянием лав основного и среднего составов (базальтов и андезитов), внедрением основных и ультраосновных интрузий (перидотитов, дунитов, диаба­зов), отложением на морском дне мощных глубоководных толщ крем­нистых, кремнисто-карбонатных, флишевых, яшмовых, аспидных осад­ков. Это сейчас происходит по окраине Тихого океана, и в частности в районе Камчатки и Курильских островов и прилегающих к ним участ­ков океана. В течение второго этапа осуществляются поднятие геосинк­линальных областей, горообразование, сильное смятие, складчатость и метаморфизм образовавшихся ранее осадочно-вулканогенных толщ и широкое развитие грубообломочных отложений (моласс) во впадинах между растущими горными поднятиями; самый главный признак - вне­дрение крупных интрузивов кислого состава (гранитов), т. е. наиболее легких по удельному весу магматических пород.

Насыщение этих участков земной коры наиболее легкими грани - тоидными породами и приводит к ее изостатическому поднятию и го­рообразованию. Затем горные хребты разрушаются в результате по­верхностного выветривания; их обломочный материал выносится в прилегающие части океана; они выравниваются, превращаясь в плат­форменные выровненные области суши. Затем по окраинам развивается следующий цикл геосинклинального развития, заканчивающийся форми-

Рованием еще одного платформенного участка материка, прирастающе­го к первому, и так далее (рис. 21).

Последовательность их образования в истории Земли следующая. После завершения расплавления Земли и формирования ее железо- никелевого ядра и внешней силикатной оболочки (4,2-4,6 млрд лет) на­зад начинается остывание поверхности и образование корочки твердых пород - протокоры. Предполагается, что она имела состав анортозита или эвкрита (анортозитового габбро, имеющего плагиоклаз состава анортит и пироксен), образовавшихся в процессе магматической диф­ференциации расплава.

Этап раннего существования земной протокоры отличался гранди­озным развитием вулканических явлений. Целые моря базальтовых лав изливались на земную поверхность, когда магма поднималась по тре­щинам в земной коре. Позднее кора стала более толстой и вулканиче­ские извержения базальтовых лав сосредоточились вдоль разломов, где в это время происходили трещинные излияния, формировались огром­ные вулканические конусы и кратеры взрыва, подобные тем что мы сейчас наблюдаем на Луне, где, как считают, законсервировался этот начальный этап. В течение этого, так называемого лунного, этапа обра­зовалась протокора базальтового, т. е. океанического типа. В конце его начали образовываться и первые сиалические (т. е. алюмо-кремниевые) породы кислого состава - гранитоиды.

Рис. 21. Главнейшие структурные элементы материков (по М. В.Муратову, 1974, с изменениями) 1 - древние платформы (1 - Восточно-Европейская, 2 - Сибирская, 3 - Тарим - ская, 4 - Северо-Китайская, 5 - Южно-Китайская, 6 - Северо-Американская, 7 - Северо-Африканская, 8 - Южно-Африканская, 9 - Аравийская, 10 - Индо - станская, 11 - Австралийская, 12 - Южно-Американская, 13 - Бразильская, 14 - Антарктическая); 2-4 - геосинклинальные складчатые пояса: 2 - позднепроте- розойские складчатые области Малых поясов, подвергшиеся складчатости и гранитизации в эпоху дальсландской, гренвильской (1200-900 млн лет) и бай­кальской, катангской, бразильской, кадомской, виндийской (700-500 млн лет) эпох; 3 - площади Больших складчатых поясов, превратившиеся в молодые платформы (эпибайкальские, эпигерцинские, эпимезозойские); 4 - части Боль­ших геосинклинальных складчатых поясов, сохранившие подвижность и яв­ляющиеся кайнозойскими и современными геосинклинальными областями; 5 - котловины внутриматериковых и окраинных морей в пределах геосинклиналь­ных областей; 6 - глубоководные желоба; 7-9 - элементы структуры океанско­го дна: 7 - границы глубоких частей дна океанов, 8 - океанские валы, 9 - сре - динноокеанские хребты; 10 - главнейшие разломы; 11 - границы впадины Ти­хого океана (андезитовая "линия")

Лунный этап на Земле продолжался сравнительно недолго, до тех пор пока поверхность первичной коры и нижние слои атмосферы не охладились до 100 °С, т. е. до того времени, когда вода в виде жидкости стала заполнять понижения на поверхности Земли. Образовались пер­вые водные бассейны - моря, озера, реки. Начались процессы интен­сивного выветривания и размыва первичной коры, переноса обломков водными потоками и отложения осадков на дне водоемов, где они пере­слаивались с вулканическими лавами и туфами. С этого периода нача­лось формирование лика Земли под действием внутренних сил, подни­мавших, изгибавших и разламывавших земную кору и обусловивших деятельность вулканов и внешних сил, разрушавших, стиравших следы этих глубинных процессов и покрывающих поверхность Земли чехлом осадочных пород.

Раннеархейский этап рассматривается как этап формирования вод­ной оболочки Земли и начало образования континентальной земной коры. Первые континенты образовались на определенных территориях современных материков в виде нередко изометричных или слабо удли­ненной формы массивов - древних щитов. Начало их формирования связано с тем, что эти участки, слагавшие пониженные формы рельефа Земли в районах с наиболее тонкой корой, сначала были покрыты во­дой, на их дне началось накопление осадков за счет сноса продуктов выветривания, разрушения прибрежных участков суши и вулканиче­ских процессов.

Здесь у меня возникла новая, кажется, никем еще не высказанная, идея. А что если именно эти первичные морские водоемы, покрывав­шие сначала отдельные участки поверхности Земли, и способствовали созданию на их месте первичных геосинклинальных систем? Вода об­ладает очень низкой теплопроводностью, и она, как шубой, покрывала участки земной коры, способствуя поддержанию высоких температур в этих участках. Кроме того, вода проникала в земную кору или, по край­ней мере, задерживала исход из нее, как гидробарьер, способствуя этим широкому развитию метасоматических процессов гранитизации, ведь толщина земной коры была еще очень незначительна. Последний фак­тор мог способствовать также длительному прогибанию этих участков под воздействием веса самой массы воды и накапливающихся здесь морских осадков именно потому, что протокора была здесь наиболее тонкой.

Состав водной среды в начале архея существенно отличался от со­временного, так как в воде раннеархейских океанов были растворены выделяемые вулканами газообразные продукты: соляная (HCl), плави­ковая (HF) и борная (H3BO3) кислоты, сероводород (H2S), углекислый газ (СО2), метан (СН4) и другие углеводороды. Благодаря этому вода, по существу, представляла собой кислоту, с рН близким к 1-2, и в ней был растворен кремнезем. В атмосфере в начале архея преобладали угле­кислый газ и аммиак (нашатырный спирт - NH3), а также присутствова­ли HCl, Н2804, CH4. Приповерхностная температура в это время (3,5­3,0 млрд лет назад) составляла 65-80 °С.

К концу раннего архея состав морской воды существенно изме­нился. Кислоты, растворенные в воде морей, постепенно нейтрализова­лись, подвергаясь воздействию силикатов осадочных отложений и кар­бонатов K, Na, Ca, Mg, которые образовались на поверхности суши при выветривании минералов вулканических пород под воздействием угле­кислой атмосферы. Образовавшиеся при этом различные карбонаты поступали в морскую воду и вступали в реакцию с растворенными в ней кислотами, в частности с соляной кислотой, образуя хлориды. В итоге кислотность морской воды падала, вода приобретала характер хлоридного раствора. Одновременно изменялся и состав газов атмосфе­ры. Хотя она еще состояла в основном из аммиака и метана, но в верх­них слоях под действием кислорода (поставляемого первыми организ­мами и растениями) мог начаться процесс окисления и освобождения из аммиака азота, который постепенно становился основным газом атмо­сферы.

В дальнейшем в морях произошло преобразование хлоридной во­ды в хлоридно-карбонатную, что было связано с более интенсивным сносом с суши растворенных карбонатов, которые образовались в ре­зультате химического выветривания на земной поверхности. Карбонаты не только нейтрализовали остатки сильных кислот, но и привели к об­разованию карбонатных осадков. В итоге наряду с песчано-глинистыми осадками и продуктами вулканической деятельности на дне морей и океанов во второй половине раннего архея начали формироваться кар­бонатные отложения - доломиты, известняки. Также шло усиленное отложение хемогенного кремнезема и окислов железа с образованием илов, состоящих из чередования тонких слоев кремнезема и железистых минералов, впоследствии превращенных в железистые кварциты - джеспилиты, которые составляют крупнейшие современные месторож­дения железных руд.

Осадочно-вулканогенные толщи нижнего архея достигают огром­ной мощности (10-12 км) и затем подвергаются метаморфизму и склад­чатости. Это сопровождалось, или даже, точнее сказать, связано с про­цессами гранитизации образовавшихся осадочных пород и подстилав­ших их участков земной коры. Метасоматоз и гранитизация привели к образованию гранитных расплавов и внедрению их в вышележащие толщи с образованием интрузивных тел. К концу раннего архея грани­тизация проявилась на больших площадях, сложенных дислоцирован­ными осадочными породами. Образовавшиеся при этом гранитные тела поднимались вверх в виде огромных гранитных куполов, вызывая де­формацию вмещающих метаморфических пород. Последние также при­обретали куполовидную форму залегания, образуя гранито-гнейсовые купола.

Таким образом, в конце раннего архея в результате процессов гра­нитизации и гранитного магматизма возник мощный гранитно- метаморфический слой с континентальным типом земной коры на неко­торой части территории современных материков, образуя их ядра - древние щиты, выступающие над водой. А современные океанические области, наоборот, оказались затопленными морской водой и так и су­ществуют в значительной своей части до настоящего времени.

В позднем архее и раннем протерозое (3,00-1,65 млрд лет назад) на окраинах древних щитов начинается развитие первых типичных гео­синклинальных областей, где идут прогибание земной коры, накопле­ние мощных вулканогенно-осадочных толщ, а затем в орогенный этап, внедрение гранитных массивов, метаморфизм, складчатость и поднятие этих участков - горообразование и формирование континен­тальной земной коры.

На существовавших уже в это время платформенных участках от­лагались мелководные и субаэральные осадки и вулканогенные поро­ды, которые в период горообразования в соседних геосинклинальных системах не испытывали сильной складчатости и представлены субго­ризонтально залегающими слабо метаморфизованными вулканогенно - осадочными породами.

В результате этих процессов образовались крупные платформен­ные области жесткой стабилизации в контурах современных материков.

В последующий позднепротерозойский этап (1,65-0,58 млрд лет назад) на окраинах платформенных участков возникли новые крупные геосинклинальные пояса - Тихоокеанский, Средиземноморский, Атлан­тический, Урало-Монгольский и Арктический, развитие которых при­вело ко все большему расширению площади континентальной земной коры, увеличению участков материковой суши. В этот период в составе осадочных пород особенно резко усилилось отложение карбонатных пород - известняков и доломитов. Это связано с изменением состава атмосферы вследствие появления в ней кислорода, обусловленным фо- тосинтезирующей деятельностью появившихся в это время синезеле - ных водорослей. Выделявшиеся при вулканических процессах сера и сероводород при наличии кислорода образовали сульфаты, которые вытесняли СО2 из морской воды в осадок. Причем, наряду с чисто хи­мическими явлениями, за счет связывания карбонатов микроводорос­лями большую роль начали играть и органогенные известняки.

Возникшие в это время геосинклинальные пояса завершили свое развитие, т. е. орогенный этап, складчатостью и гранитизацией, которые проявились в разное время. Участки этих поясов, превратившиеся в складчатые области в конце рифея, называют байкалидами, в середине кембрия - салаиридами, в середине палеозоя - каледонидами, в конце палеозоя - герцинидами, в середине мезозоя - киммеридами, в неоге­не - альпидами. Они нарастали во многих случаях последовательно от древних платформ в сторону океанических областей.

В соответствии с основными этапами развития геосинклинальных областей рифейский этап развития земной коры называют байкальским, раннепалеозойский - каледонским, позднепалеозойский - герцинским и т. д. Соответственно, молодые платформы, имеющие байкальский складчатый фундамент, называются эпибайкальскими, герцинский - эпигерцинскими и т. д. Все молодые платформы входят в состав гео­синклинальных складчатых поясов, представляя собой области плат­форменного режима, характеризуясь как области устойчивого поднятия или медленных опусканий-поднятий без признаков смятия толщ. По­этому платформенный чехол сложен пологозалегающими толщами по­род, а подстилающий их фундамент - смятыми складчатыми породами.

Геосинклинальное развитие продолжается и в настоящее время на границах материков с Тихим океаном - Тихоокеанский пояс, характе­ризующийся интенсивным вулканизмом, землетрясениями, формирова­нием глубоководных впадин и цепочек островов. В будущем здесь про­изойдет этап горообразования и эти участки станут новыми приросши­ми краевыми частями платформ.

Здесь было охарактеризовано развитие земной коры с позиции наиболее детально разработанной теории, так называемого учения о геосинклиналях. Существует еще одна концепция тектоники литосфер - ных плит, или новая глобальная тектоника, начавшая развиваться не­давно, в начале 1960-х гг. Она предполагает существование в земной коре жестких литосферных плит, которые "плавают" по пластическому астеносферному слою земной мантии. В рифтовых долинах срединно - океанических хребтов, например, Срединно-Атлантическом, постоянно происходит процесс растяжения и раздвигания плит за счет подъема и растекания вязкого мантийного вещества в астеносфере. Через трещины снизу извергаются базальтовые лавы, застывающие в виде мощных да­ек, которые, как клинья, распирают смежные литосферные плиты и смещают их в разные стороны по горизонтали. Здесь, в так называемых зонах спрединга, таким образом наращивается океаническая земная кора. В результате возникновения новой избыточной коры литосферные плиты смещаются в стороны от срединно-океанического хребта к ок­раинам океанов и здесь поддвигаются под соседние материковые лито- сферные плиты в зонах Заварицкого-Беньоффа (так называемые зоны субдукции, например, в районе Камчатки и Курильских островов). Под - двигаясь под соседнюю, каждая плита погружается в астеносферу и тем самым устраняет избыток коры. При поддвиге происходят разогрев краев плит, плавление литосферы, активный андезитовый вулканизм, высока сейсмическая активность. Слои осадочного слоя как бы "со­скабливаются" с плиты, погружающейся в астеносферу, и сминаются в складки на приокеаническом борту глубоководного желоба.

В заключение отметим некоторые идеи в космологии о формиро­вании нашей Вселенной. Что же было до Большого Взрыва, приведшего к формированию Земли и человечества, и что будет после него? Акаде­миком А. Д.Сахаровым предложена модель "многолистной Вселенной" (см. Наука и жизнь. - 1991. - № 6), согласно которой Большому Взрыву предшествовало сжатие предыдущей Вселенной; после максимального сжатия нашей Вселенной снова будет Большой Взрыв, т. е. если вос­пользоваться образом, предложенным А. Д.Сахаровым, вечно перелис- тываются страницы бесконечной книги бытия. Из второго начала тер­модинамики вытекает, что радиус Вселенной возрастает от цикла к циклу. Следовательно, когда-то был самый первый цикл, в котором Вселенная имела минимальный радиус. А что было до этого цикла?

Академик А. Д.Сахаров предположил, что в момент начала первого цикла происходит обращение времени. Иными словами, до этого мо­мента происходит то же самое, что и после него, но только в обратном порядке. Поскольку при обращении времени меняют направление все процессы, обитатели каждой Вселенной (если они есть) живут в твер­дом убеждении, что время течет в единственно возможную сторону - из прошлого в будущее.

Однако почему параметры нашего мира именно такие, какие они есть? Почему пространство имеет три измерения, а не два или десять, почему заряд электрона равен именно 1,6021892х10-19 кулона? Ученые предлагают гипотезу Мегавселенной, т. е. предположение, что одновре­менно образовалось огромное количество разных миров с разными ус­ловиями (в частности, с разным числом пространственных измерений или с несколькими осями времени). Нашему же изучению доступен тот единственный мир, в котором возможно существование разумной бел­ковой жизни (антропный принцип).

Академик А. Д.Сахаров предложил гипотезу, согласно которой вы­сокоорганизованный разум, развивающийся миллиарды миллиардов лет в течение цикла находит способ передать в закодированном виде ка­кую-то самую ценную часть имеющейся у него информации своим на­следникам в следующих циклах, отделенных от данного цикла во вре­мени периодом сверхплотного сжатия и Большими Взрывами. Анало­гия - передача живыми существами от поколения к поколению генети­ческой информации, спрессованной и закодированной в хромосомах ядра оплодотворенной клетки.

ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ: ОБРАЗОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ

Введение

1. Образование планеты Земля.

2. Образование Мирового океана и суши.

3. Эра оледенения.

4. Эпохи складчатости, современное состояние. 5. Устройство земных плит.

6. Вулканы.

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Вторая половина ХХ в. ознаменовалась бесспорными достижениями в изучении не только Земли, но и всех планет Солнечной системы. Решающими факторами были успехи в технике и технологиях. Человечество впервые за свою историю сумело взглянуть на Землю со стороны, побывать на Луне, получить детальные изображения всех планет, сфотографировать астероиды , изучить метеориты и обосновать их принадлежность к некоторым планетам, например, к Марсу. Благодаря изобретению эхолота и спутниковых наблюдений исследователи составили полное представление о рельефе океанского дна.

Глубокое бурение на суше и глубоководное в океанах и морях позволило составить представление о строении осадочных океанских толщ и пройти на Балтийском щите поверхность Конрада.

Погружение в глубины океанов и озер, в частности, Байкала, привело к открытию века – обнаружению «работающих фабрик» руды, т. н. черных курильщиков. Палеомагнитология дала нам возможность реконструировать движение материковых плит и доказать разрастание океанического дна. Детальное изучение осадочного чехла океанов привело к совершенно новому представлению об осадконакоплении, особенно биогенному. Изобретение микрозондов и других приборов для точной диагностики минералов и их химического и изотопного составов открыло невиданные возможности в петрологии.

В 1944 была опубликована статья о «Метеоритной теории происхождения Земли и планет», положившая начало многочисленным исследованиям по развитию теории образования Земли и планет из твёрдых частиц вращающегося газопылевого облака, захваченного Солнцем. В 1949 были изданы «Четыре лекции о теории происхождения Земли».

Хэролд (Гарольд) Клейтон ЮРИ (США) физик и физикохимик и Г. Зюсс впервые использовали химические данные при рассмотрение происхождения и эволюции Солнечной системы, отверг теорию образования Земли и планет из первоначального расплавленного вещества. Одни из первых рассмотрел итермическую теорию образования планет, считая, что они возникли как холодные объекты путем аккреции (гравитационного захвата и последующего падения на протопланетный зародыш).

В 1957 году состоялся Международный симпозиум «Возникновение жизни на Земле». Считается, что Земля образовалась около 4,6 млрд. лет назад в результате концентрации холодного (10-20К) вещества газопылевой туманности и соударения твердых космических образований (планетозималей). Возраст самых древних осадочных пород состовляет 3960 млн. лет.

Расцвет простейших

Поздний Архей

Появление почв, зеленых водорос - лей – эукариотов, гидроидных по - липов (многоклеточных); появле - ние первых гетеротрофных орга- низмов (животных), как в море, так и на суше.

Расцвет древней - шей жизни

Протеро - зой

Эволюционный ствол древнейших кариот разделяется на несколько ветвей, от которых возникли мно - гоклеточные растения, грибы и многоклеточные животные. Жизнь становится геологическим факто - ром, т. е. началось формирование биосферы . Результатом жизнедея - тельности организмов является об - разование подавляющего большин - ства полезных ископаемых, как на суше, так и на дне океана.

Расцвет древней жизни

Палеозой

К началу палеозоя уже сформиро - вались еще четыре царства живой природы:прокариоты (дробянки), грибы, зеленые растения и животные. Расцвет скелетных беспозвоночных (кембрий) и появление первых позвоночных (силур). Расцвет рыб (девон) в морях и древес - ной растительности на суше (карбон). Выход животных на сушу еще в девоне привел к появлению и дальнейшему расцвету земно - водных (амфибий), прародителей пресмыкающихся.

Основной

Пресмыкающиеся достигли огром - ного разнообразия и заселили всю сушу, моря и приспособились ле - тать. Хозяевами суши становятся динозавры. Появление и развитие покрытосеменных растений - одно из крупнейших событий в истории жизни на Земле. Появление примитивных млекопитающих и птиц.

Расцвет млекопи - тающих (новая жизнь)

Кайнозой

Расцвет цветковых растений, насе - комых, птиц и млекопитающих. Земля периодически подвергается гигантским оледенениям. Появление предков современных людей.

Появление разума

От человекообразных обезьян до современного человека. Это только начало самого продолжительного этапа эволюции живой материи, т. к. новая эра должна закономерно перейти в новейшую - эру ноосферы, и только после этого в эру разумного заселения Космоса. Дальнейший этап эволюции предсказать пока проблематично.

Итак, 3.8 млрд. лет назад (спустя всего лишь несколько сотен млн. лет после образования планеты) на Земле уже кипела жизнь, т. е. на миллиард с лишним лет раньше, чем это было принято считать до сих пор.

Вместе с тем уровень нашего незнания о планете Земля все еще очень велик. И по мере прогресса в наших знаниях о ней, количество вопросов, остающихся нерешенными, не уменьшается. Мы стали понимать, что на процессы, происходящие на Земле, оказывают влияние и Луна, и Солнце, и другие планеты, все связано воедино, и даже жизнь, возникновение которой составляет одну из кардинальных научных проблем, возможно, занесена к нам из космического пространства. Геологи пока бессильны предсказывать землетрясения, хотя, предугадать извержения вулканов сейчас уже можно с большой долей вероятности. Множество геологических процессов еще плохо поддаются объяснению и тем более прогнозированию.

На рисунке 1 показана наша Земля такой, какой ее видели астронавты из космоса. Они обратили внимание, какой приветливой, и в то же время одинокой казалась наша Земля. Этот взгляд из космоса, а так же исследования, проведенные на Земле, обогатили наше понимание планеты Земля.

Рис. 1. Земля из космоса

Изменения в фигуре Земли накапливались десятками миллионов лет. Преимущественное расширение Земли в сторону Южного полушария наглядно демонстрируется на фигурах Южной Америки , Африки, Австралии и др., острия клиньев которых направлены на Южный полюс.

История Земли составлена двумя последовательными событиями, двумя частями.

Событие первое: образование тела Земли из материала взорвавшейся Звезды. Если период строительства прошел относительно быстро (5-10 млн. лет.), то на ее выход из шокового состояния после грандиозной катастрофы потребовалось 100-200 млн. лет – время вхождения в автономную стадию развития. Шла опрессовка маленькой рыхлой планеты. Накапливалось собственное тепло.

Первоначальный размер Земли можно представить, если собрать воедино архейские земли, разбросанные сегодня небольшими плитками по всей ее поверхности. Первоначальный вид не совсем круглой планеты определялся большими и малыми перепадами высот с пологими и крутыми переходами одна к другой без горизонтальных равнин.

Первородное тело Земли было сложено раздробленным, многократно перемолотым материалом из звездного архея. Небольшая планета представляла сплошную брекчию, с небольшими качественными изменениями по глубине, определяемыми, в основном, все более поздним подходом материала из зон образования Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.

Основной состав первичной Земли - анортозитовый, что характерно и для Луны. Мощные отложения железистых кварцитов в морях докембрия - является свидетельством богатства первичного материала соединениями железа (по всему объему Земли). Железо присутствует в виде мелких частиц и в дисперсном состоянии (как и на Луне).

Огромное количество маггемита на севере Сибири свидетельствует о большой составляющей железа в теле Земли, что не может не иметь отношения к образованию магнитного поля Земли и Сибирской магнитной аномалии. В количественном отношении железо, как и другие металлы, должно распределятся по планетам земной группы в порядке возрастания расстояний от Меркурия к поясу астероидов, что связано с ударно-скоростной дифференциацией вещества.

Вода. Обилие воды на телах Солнечной системы прослеживается всюду. Ею буквально залиты и планеты, и спутники. Вода найдена в атмосферах звезд. В другом случае вода обнаружена в газопылевом диске, обращающемся вокруг звезды. На телах планет земной группы воды все больше по мере удаления от Солнца. Ранняя Земля была пропитана водой от центра до поверхности. Еще больше воды на Марсе и в Поясе астероидов.

Водная составляющая является неотъемлемой частью всех тел Солнечной системы за исключением Меркурия и, наверное, Венеры.

Однородный шар ранней Земли. Как прямое указание на однородный состав не только ранней, но и современной Земли (по горизонту) является постоянство соотношения 3Не/4Не по всей длине срединно-океанических хребтов мирового океана протяженностью 60000 км (длина экватора 40000 км.). Солнечный гелий 3Не (гелий-3) выделяется из мантии Земли одновременно с земным 4Не (гелий-4). То же самое происходит и по всему Тихоокеанскому кольцу.

Природа появления солнечного гелия в земной мантии совершенно очевидна. Совершенно очевидно и нахождение в мантии Земли алмазов. Алмазы образовались при взрыве Звезды под чудовищным давлением около триллиона атмосфер. (В центре нашего Солнца в спокойном состоянии 220 млрд. атм.). Естественно, что алмазы старше Земли, как сложившегося тела. Вместе с тем обнаружены 2 алмаза возрастом 9 млрд. лет. Надо полагать, что эти алмазы образовались до взрыва, вся остальная их масса - во время взрыва. Возраст самых древних алмазов говорит о том, что взорвавшейся Звезде было не менее 9 млрд. лет.

Ядро Земли. Железоникелевого ядра в центре Земли не было и нет. Современное ядро – спрессованная брекчия из известных горных пород под давлением около 4 млн. атм. В центре Земли невесомость и железо, даже расплавленное, никак туда устремиться не может. Железо должно находится в области максимальной силы тяжести и представлять собой полую сферу со стенкой определенной толщины. По многим признакам такая сфера была в ядре взорвавшейся Звезды, внутри которой произошел ядерный взрыв.

Все полезные ископаемые в древних землях имеют звездное происхождение. На основе урановых залежей, установленных только в древних землях, возникает предположение, что взрыв Звезды был ядерным.

Разогрев земных недр произошел на основе радиоактивного звездного материала. Особенно мощные его проявления связаны с трапповым магматизмом.

Так сложилась первая часть истории Земли.

Часть первая - звездная.

Часть вторая - земная.

Вторая часть начинается с момента, когда после долгого молчаливого бега вокруг Солнца Земля вдруг вздрогнула и раздался подземный гул от прорывающегося наверх вулкана.

Сердце Земли - тепловая машина заработала. Началась земная часть Истории. Закладывались условия формирования Жизни.

Рис. 2 Строение Земли

По мере уплотнения Земли вода стала появляться на поверхности, образуя небольшие водоемы . В перигелии орбиты и вода, и земля прогревались до высоких температур. В зонах повышенного скопления радиоактивного материала появилась первые очаги тепла. В разных местах планеты возникали фонтанирующие вулканы, великолепные образцы которых демонстрируются в наше время на Ио, ближайшем большом спутнике Юпитера.

Все, что происходит на Ио, является копией прошлого Земли: и ее первоначальный вид, и незрелые вулканы, и первые слабые потоки лавы и горячей воды. Глядя на извергающиеся вулканы и на поверхность спутника, можно безошибочно писать раннюю историю Земли.

2. Образование Мирового океана и суши.

Возраст Земли составляет 5 - 7 млрд. лет. Все планеты проходят стадию раскаленного тела, температура на поверхности Земли в это время была более 4000 градусов Цельсия. Когда температура снизилась и стала меньше 100 градусов Цельсия, вода, находившаяся в первичной атмосфере Земли образовала мировой океан. В первичной атмосфере не было кислорода, атмосфера была "восстановительной". В ней были пары воды, аммиак, сероводород, метан, двуокись углерода, водород.

Большая часть поверхности Земли занята Мировым около (361,1 млн. км2; 70,8%); суша составляет 149,1 млн. км2 (29,2%) и образует шесть материков и острова.

Согласно самой распространенной гипотезе, Земля возникла из вращающейся раскаленной газовой туманности, которая, постепенно охлаждаясь и сжимаясь, достигла огненно-жидкого состояния, а затем на ней образовалась кора. Состояние земной коры определяется силами напряжения и деформации, вызванными охлаждением и сжатием внутренней массы Земли.

По другой теории, выдвинутой в начале нашего века американскими учеными и, Земля первоначально представляла собой массу газа, извергнутого под действием приливных сил из поверхности Солнца. Одновременно высвобождались мелкие частицы газа, которые, быстро сгущаясь, превращались в твердые тела, называемые планетезималями. Обладая большой силой тяжести, земная масса притягивала их.

Таким образом, Земля достигла современных размеров благодаря процессу наращения, а не в результате сжатия, как утверждает первая гипотеза.

Почти все гипотезы сходятся на том, что образование океанических бассейнов было вызвано двумя главными причинами: во-первых, перераспределением пород различной плотности, происходившим в период отвердевания земной коры, и, во-вторых, взаимодействием сил в недрах сжимающейся Земли, которое вызвало революционные изменения в рельефе поверхности.

Оригинальна гипотеза происхождения материков и океанов, связанная с именем австрийского геолога Альфреда Лотара Вегенера. Ученый считал, что в какой-то момент истории Земли равномерный слой сиаля скопился на одной стороне. Так возник материк Пангея. Вегенер высказал предположение, что эта масса сиаля держалась на поверхности более плотного слоя симы. Когда сиаль стал распадаться на части, горизонтальное движение материков вызвало изгибание передних краев сиаля. Этим можно объяснить происхождение таких высоких прибрежных горных цепей, как Анды и Скалистые горы.

Хотя происхождение океанических бассейнов остается пока тайной, картину того, как они заполнялись водой и как появлялись и исчезали океаны в геологическом прошлом Земли, можно представить себе более или менее точно.

После образования земной коры, ее поверхность начала быстро охлаждаться, так как тепло, получаемое ею из недр Земли, недостаточно компенсировало потерю тепла, излучаемого в пространство. По мере охлаждения водяные пары, окружавшие Землю, образовали облачный покров. Когда температура упала до уровня, при котором влага превратилась в воду, пролились первые дожди.

Дожди, веками низвергавшиеся на поверхность Земли, были главным источником воды, которая заполнила океанические впадины. Море, таким образом, было детищем атмосферы, в свою очередь представлявшей собой газообразные выделения древней Земли. Часть воды поступала из недр Земли.

На Земле начал действовать процесс эрозии, или размыва. Этот процесс оказал глубокое воздействие на эволюцию суши и моря. Очертания морей, а вместе с ними и контуры океанов постоянно менялись. В результате эрозии и движения земной коры создавались новые моря, а дно старых поднималось и превращалось в сушу.

По мере того как из-за постепенной потери тепла расплавленные недра Земли уменьшались в объеме, происходило горизонтальное сжатие коры, которая деформировалась. Возникали складчатые горные цепи, оседания коры.

В результате повторяющихся циклов сжатия и ослабления очертания больших океанических бассейнов претерпевали значительные изменения.
Очертания Мирового океана в первый период палеозойской эры - кембрийский, возраст которого исчисляется почти 500 миллионами лет, были совершенно не похожи на современные. Тихий океан, представлявший, возможно, рубец на земной коре, имел почти такие же очертания, как и теперь. Однако другие океаны захватывали большие районы, занятые теперь сушей.

В настоящее время на всех континентах нашей планеты обнаружены области так называемого архейского щита, вероятно, представляющего собой остатки наиболее древних участков суши.

Как оказалось, в пределах этих зон слагающие кору породы имеют возраст близкий к 4 млрд. лет: Африка, Гренландия, Карелия и Украина – 3.5 млрд. лет; Сибирь – 3.8-4.0 млрд. лет; Северная Канада – до 4 млрд. лет; Западная Австралия – 4.1 млрд. лет; Антарктида и Южная Африка – до 4 млрд. лет.

Таким образом, в целом континентальная кора имеет возраст около 4 млрд. лет и вопрос этот больше учеными не обсуждается. Значит только с этого момента можно говорить о возможности протожизни на Земле. Около 500-600 млн. лет с момента образования Земли (4.5 млрд. лет назад), на ее поверхности шли бурные процессы метаморфизации и образование базальтов и гранитов.

3. Эра оледенения.

"Породы хранят свидетельства о периоде главной ледниковой эпохи, первой, существование которой твердо доказано" ..."почему на Земле установилось тепловое равновесие? ...".

Со времен первых оборотов осколочной материи после взрыва и до мезозоя (240 млн. лет) Земля формировалась, а затем и пребывала в режиме отрицательного температурного годового баланса , то есть всегда находилась в условиях оледенения. В заключительной стадии особенно мощное и длительное оно приходится на карбоно-пермский период, после которого 240 млн. лет тому назад началось беспрецедентное таяние глобального ледника и наступление талой вода на сушу, закончившееся величайшей трансгрессией в меловом периоде. Это особое и неповторимое явление в истории Земли.

При первоначальном эксцентриситете земной орбиты е=0,253 примерно 2/3 года Земля находилась в режиме оледенения. С учетом весны и осени на лето оставалось около 40 суток. Жаркое лето было коротким из-за быстрого прохождения Землей перигелия орбиты на большой скорости 39 км/сек, с уменьшением ее к афелию до 23 км/сек. Большей частью времени Земля находилась в режиме обмерзания, чем в золе оттаивания.

По мере того, как происходил внутренний разогрев планеты и прибавление воды, ее все новые и новые количества, испаряясь горячим летом, поднимались вверх, растекаясь по обе стороны от экватора в полярные области, где выпадали мощными потоками дождей и снега, наращивая ледяной панцирь Земли. Прибавление глобального ледника происходило сотнями миллионов лет. Однако, в относительно узкой экваториальной полосе всегда существовали условия для возникновения жизни, как только Земля "обзавелась" собственной водой в открытых бассейнах. На юной, первородной Земле, когда элементы веществ еще не были объединены связями взаимодействий, необходимые их сочетания для производства органической среды давались гораздо проще, чем сегодня.

Начало глобального таяния глобального ледника связано с уменьшением эксцентриситета земной орбиты. Холодный афелий приблизился к Солнцу настолько, что установился положительный температурный режим атмосферы (тепловое равновесие). По этой причине не состоялось ожидаемое очередное оледенение в Юрском периоде, оледенение, которого уже не могло быть. С самого начала своего образования на Земле не было смены времен года. Этот период времени в её истории отличался четким распределением температурных широтных полос параллельно экватору.

Предельно большие и предельно низкие температуры возникали, естественно, в полосе экватора и в полярных областях. Однако и на одном только экваторе температура изменялась в широких пределах +145 до 0°С. в подсолнечной точке, так как при эксцентриситете орбиты е=0,253 Земля приближалась к Солнцу до 112 млн. км и удалялась до 188 млн. км (сегодня соответственно не ближе 147 млн. км и не далее 152 млн. км).

В афелии Земля промерзала не только из-за большой удаленности от Солнца, но и из-за увеличения времени прохождения второй половины эллипса в связи с замедлением орбитальной скорости. По мере уменьшения наклонения земной орбиты сначала обозначились, а затем все более контрастными становились времена года с холодными зимами и жаркими летами, без которых Земля и не мыслится, а в памяти человечества ассоциируется с раз и навсегда заведенным вечным порядком в природе.

4. Эпохи складчатости, современное состояние.

Эпохам складчатости и горообразования присущи следующие черты:

Широкое развитие горообразовательных движений в геос. областях, колебательных движений на платформах;

Проявление мощного интрузивного, а затем и эффузивного магматизма;

Поднятие окраин платформ, прилегающих к эпиогеосинклинальным областям, регрессии эпиконтинентальных морей и усложнение рельефов суши;

Континентализация климатов, успокоение климатических условий, усиление зональности, расширение пустынь и появление областей континентального оледенения (в горах и у помостов).

Ухудшение условий для развития органического мира, в результате чего происходит вымирание господствующих и высокоспециализированных форм и появление новых.

Сжатие континентальной земной коры, происходящее при коллизии литосферных плит, приводит к возникновению протяженных поясов складчатых гор. Слагающие их породы либо смяты в складки двух типов (выпуклые гребневидные антиклинали и вогнутые желобообразные синклинали), либо одни блоки горных пород надвинуты на другие по системе разломов. В центральной и южной частях Аппалачских гор в Северной Америке встречаются оба типа тектонических структур – сбросовые деформации на востоке, в геологической провинции Блу-Ридж (наиболее распространены на западе Северной Каролины), и складчатые – на западе, в геологической провинции Долин и хребтов (лучше всего эти структуры выражены на территории Пенсильвании, Западной Виргинии и на востоке Теннесси). Сжатие, обусловившее возникновение этих структур, происходило в конце палеозойской эры, ок. 250 млн. лет назад, при столкновении Африканской плиты с Северо-Американской плитой. Тектонические процессы, под воздействием которых формируются складчатые горы, называют орогеническими.

Два с половиной миллиарда лет назад древние платформы закончили свое формирование и, с тех пор, практически не менялись. К ним относятся Восточноевропейская, Сибирская, Восточно-китайская и другие.

Итак, древние платформы, подобно льдинам, дрейфовали, да и теперь дрейфуют со скоростью от 2-3 до 10 см в год, по поверхности полужидкой мантии Земли в окружении более мелких образований, сходных с ледяной шугой. В зонах столкновения платформ земная кора прогибается, сминается в складки, трескается. По трещинам, их геологи называют тектоническими разломами, поднимается расплавленная магма, и начинают действовать вулканы. Обратите внимание, вулканы обычно образуются в стороне от линии столкновения платформ, по которым располагаются главные хребты (рис. 3 и 4).

Рис. 3. Столкновение платформ и прогибание земной коры на I этапе эпохи складчатости.

Рис. 4. Возникновение гор. II этап складчатости.

Они приурочены к разломам, отделяющим нетронутую часть платформы от вовлеченной в прогибание. Так, например, расположены Эльбрус, Казбек, Арарат, Арагац, вулканы Дальнего Востока. После прогибания, в зоне столкновения платформ, формируются горные хребты.

Зоны столкновения платформ специалисты называют геосинклинальными складчатыми поясами Земли. В пределах этих поясов и происходит горообразование. Взглянем на карту книги по географии (рис. 5).

Рис. 5. Древние платформы и геосинклинальные области Евразии.

Вот, например, хорошо известный Альпийский складчатый пояс. Он проходит от Испании через Альпы, Доломиты, Карпаты, Крым, Кавказ, Памир, Гималаи, Гиндукуш, Кара-Корум. Или Урало-Монгольский пояс, он простирается от Новой Земли через Урал, Тянь-Шань, Алтай, часть Саян. Складчатые пояса разделяют либо платформы (Альпийский, Урало-Монгольский), либо материковые и океанические плиты (Тихоокеанский пояс).

Толщина земной коры в различных местах различна. Под древними платформами она составляет 15-20 километров, под горными массивами значительно больше. Горы, как айсберги , поднимаются над поверхностью Земли, но при этом их основания глубже погружаются в мантию. Под Кавказом, при средней высоте гор от 2,5 до 3,5 километров, толщина земной коры достигает 30-40 километров. Под Тянь-Шанем при высотах 5-6 километров мощность земной коры достигает 70-80 километров. А вот под океанами, где нагрузка значительно меньше, уменьшается и толща горных пород. Здесь она колеблется от 4 до 15 километров (рис. 6).

Рис. 6. Толщина земной коры под основными геологическими структурами.

Активное горообразование идет не постоянно и не на всем протяжении складчатых поясов. Периоды горообразования, их называют эпохами складчатости, проявляются на различных участках поясов в разное время. Горы в эпоху складчатости образуются в два этапа. На первом происходит столкновение платформ. Чудовищная энергия их движения I гриводит в зоне столкновения к прогибанию земной коры. Почему именно к прогибанию? Потому что породам, вытесняемым из зоны столкновения, проще преодолеть выталкивающую (архимедову) силу жидкой мантии, чем силу тяжести. По краям образующихся прогибов возникают тектонические разломы. По ним выдавливается расплавленная магма, образуя многочисленные вулканы и целые лавовые поля. Такие поля можно увидеть, например, в Армении или в Индии на плоскогорьи Декан.

Прогибание идет очень медленно по несколько сантиметров в год и продолжается тысячи и миллионы лет. Прогибы заполняются морской водой. В мелководных теплых морях активно размножаются живые организмы. Отмирая, они образуют своими скелетами и панцирями километровые толщи осадочных пород: известняков, мергелей и др. Но вот энергия сталкивающихся платформ исчерпана. Встречное движение прекращается, прекращается и прогибание земной коры. Наступает второй этап горообразования.

Под действием выталкивающей силы происходит медленное поднятие погруженных в мантию пород, смятие пластов и образование горных хребтов и межгорных впадин. Когда все силы уравновешиваются, горообразование прекращается и эпоха складчатости завершается. Район стабилизируется, превращаясь в молодую платформу.

Затем, вернее одновременно, горы начинают разрушаться. Обломки пород переносятся водой к их подножью в межгорные впадины и краевые прогибы. Со временем (миллионы лет!) они могут совершенно исчезнуть под наносами, а последующие геологические процессы способны превратить их в гладкие равнины. Такие разрушенные горы прячутся, например, подстепными пространствами Крымского полуострова. Однако, жизнь складчатого пояса на этом не кончается. В его истории может наступить новый этап, способный уничтожить результаты прошедших эпох или дополнить уже существующие горы новыми, как это произошло на Кавказе, где хребты, расположенные севернее Главного Кавказского хребта, относятся к более ранней эпохе.

Возможны и другие механизмы горообразования. Например, из-за гидратации, разбухания горных пород, Заалайский хребет со скоростью около 2 сантиметров в год наступает на Алайскую долину, межгорную впадину, разделяющую Памир и Памироалай. По мере остывания Земли увеличивается толщина ее коры, а, следовательно, и объем горных пород. Земля как бы медленно разбухает, что естественно, приводит к геологическим катаклизмам. В некоторых местах континентальные плиты наезжают на океанические, в этих районах образуются глубоководные впадины и островные дуги. Так сформировался регион озера Байкал и Тихоокеанские впадины. Однако, нам для понимания сути дела достаточно рассматривать столкновения платформ. Еще раз подчеркнем, что реальные процессы в земной коре гораздо сложнее, а приведенная схема служит лишь грубой аналогией.

В пределах молодых платформ под воздействием все той же архимедовой силы могут произойти сдвиги отдельных блоков (рис. 7), что тоже приводит к образованию гор. Так, например, возник район пика Победы на Центральном Тянь-Шане.

Рис. 7. Сдвиг блоков земной коры (образование гор) в пределах молодой платформы.

Для примера приведем таблицу гор складчатых областей.

Таблица 2

Горы складчатых областей

	Эпоха складчатости	Основные формы рельефа	Тектоническое строение	Относительный возраст
Протерозойская	байкальская	Енисейский кряж Восточный Саян Яблоновый хребет	глыбовое, складчато-глыбовое	Возрожденные (в неоген-четвертичное время)
Палеозойская	каледонская	Западный Саян
герцинская	Уральские горы Алтай
Мезозойская	мезозойская	горы Бырранга Сихотэ-Алинь горы Северо-Восточной Сибири Верхоянский хребет хребет Черского Колымское нагорье Чукотское нагорье и др.
Кайнозойская	альпийская и тихоокеанская	Кавказские горы горы о. Сахалин горы Камчатки (Срединный хребет) горы Курильских о-вов	складчатое	Молодые (возникшие в неоген-четвертичное время)

Районы, где образование гор идет в наше время, находятся, в основном, в пределах Тихоокеанского пояса (кольца) на побережье вокруг Тихого океана. Не завершилось горообразование и в пределах Средиземноморского или Альпийского складчатого пояса. Продолжают развиваться Кавказ, Памир и Гималаи. Свидетельства тому последние землетрясения на севере Италии, в районе Белграда.

5. Устройство земных плит.

От поверхности Земли до ее центра приблизительно 6380 км. Это расстояние в 600 с лишним раз больше, чем глубина самой глубокой океанской впадины, высота самой высокой горы или толщина тропосферы. Получается, что та часть нашей планеты, с которой мы непосредственно соприкасаемся, ничтожно мала по сравнению с ее недоступными нам недрами. Человеческое любопытство, однако, невозможно ограничить рамками доступного. Исследуя внешние слои земной тверди, сотрясая Землю направленными взрывами и делая выводы на основе открытых законов природы, люди составили представление о внутреннем «устройстве» Земли.

Предполагается, что при приближении к ее центру возрастают температура (она составляет в центре °С, как на поверхности Солнца), плотность вещества и давление внешних слоев. При столь высокой температуре все известные вещества должны были бы расплавиться. Но плавлению препятствует невероятно высокое давление. Поэтому вероятно, что Земля в разрезе имеет следующую структуру.

Сверху находится твердая земная кора толщиной 3-5 км под океанами и до 80 км под материками. Различается она не только толщиной, но также составом и возрастом. Поэтому ученые выделяют два типа коры - океаническую и материковую. Ниже, до глубины около 2900 км, располагается мантия. Вещество этого слоя пребывает в не встречающемся на поверхности Земли состоянии. Оно не твердое и не жидкое, способно очень медленно перемешиваться под воздействием внутреннего жара, как манная каша на плите. В верхней части мантии лежит очень тонкий слой вещества скорее жидкого, чем твердого. Этот слой называется асте-носферой (ослабленной сферой). Под мантией скрывается земное ядро. Верхняя его часть, испытывающая несколько меньшее давление, находится в жидком состоянии, а нижняя - в твердом.

Рис. 8. Внутренне «устройство» земли.

Слои Земли различаются по своим свойствам. Самая важная для нас верхняя часть Земли – литосфера отделена от нижней тонким слоем подплавленных горных пород – астеносферой, позволяющей литосфере скользить по поверхности Земли.

Астеносфера позволяет лежащим над ней слоям скользить по поверхности планеты, и верхние слои ведут себя иначе, чем глубинные. Поэтому эти верхние слои, включающие земную кору и верхнюю часть мантии, получили особое название – литосфера (каменная оболочка).

Рис. 9. Карта движения литосферных плит.

Карта движения литосферных плит (стрелками показано направление движения литосферных плит, желтым цветом – сейсмические зоны , треугольниками – вулканы). Литосфера расколота на несколько крупных плит, которые медленно движутся по поверхности Земли. В одних местах плиты упираются друг в друга, в других – подныривают одна под другую, в третьих – разъезжаются в разные стороны.

Геологические исследования с помощью современных приборов доказали, что земная кора состоит примерно из 20 малых и больших плит или платформ, постоянно изменяющих свое местонахождение на планете.

Эти странствующие тектонические плиты земной коры имеют толщину от 60 до 100 км и, как льдины, то опускаясь.

Те места, где они соприкасаются между собой (разломы, швы), и являются главными причинами землетрясений: тут земная твердь почти никогда не сохраняет спокойствие.

Однако края тектонических плит не гладко отшлифованы. На них достаточно шероховатостей и царапин, есть острые грани и трещины, ребра и исполинские выступы, которые цепляются друг другом, как зубцы застежки - молнии. Когда плиты сдвигаются, то края их остаются на месте, потому что не могут изменить свое положение. Со временем это приводит к огромным напряжениям в земной коре. В какой-то момент края не могут противостоять растущему напору: выступающие, намертво сцепившиеся участки обламываются и как бы догоняют свою плиту.

Существуют 3 вида взаимодействия литосферных плит: они либо раздвигаются, либо сталкиваются, одна надвигается на другую или одна двигается вдоль другой. Движение это не постоянно, а прерывисто, то есть происходит эпизодически из-за их взаимного трения. Каждая внезапная подвижка, каждый рывок может ознаменоваться землятресением.

Ниже астеносферы, как мы уже говорили, мантия находится в постоянном, но очень медленном движении. Часть мантии, нагретая в земных глубинах до очень высокой температуры, расширяется и стремится наверх. А на ее место опускаются остывшие верхние слои. Эти перемещения увлекают за собой и литосферу, раскалывая ее на части и заставляя образовавшиеся плиты двигаться в разных направлениях по поверхности планеты. Они происходят крайне медленно, со скоростью несколько сантиметров в год. Но ученые научились замечать ничтожные изменения и по ним угадывать прошлое Земли и даже предсказывать ее будущее.

Еще в начале XX в. немецкий геофизик Альфред Вегенер, изучая карту мира, заметил, что формы некоторых материков напоминают части разобранной мозаики. Например, восточный выступ Южной Америки вставился бы в тот прогиб Африки, где сейчас находится Гвинейский залив. Так появилось предположение, что материки эти составляли некогда единое целое. А в настоящий момент Америка и Африка разъезжаются в стороны, увеличивая Атлантический океан.

Однако земная кора не резиновая и не может растягиваться, заполняя собой океан. Восполнение недостатка материала происходит посредине Атлантического океана. Здесь вещество из земных глубин поднимается к поверхности, застывает и образует новую океаническую земную кору. Если в одних местах планеты земная кора образуется, то в других она должна исчезать. Иначе Земле пришлось бы непрерывно увеличиваться, чего не происходит.

Рис. 10 Строение вулкана

Там, где литосферные плиты упираются друг в друга, земная кора выдавливается вверх, образуя горы. Так возникли, например, Гималаи. Здесь Индо-Австралийская плита упирается в Евразийскую, и на границе полуострова Индостан появилась высочайшая горная система мира. Более того, Гималаи продолжают расти, так как движение литосферных плит пока не изменилось.

Сталкиваясь, плиты могут вести себя и по-другому: одна плита подныривает под другую. Тогда вместо гор образуются глубокие разломы земной поверхности. Это происходит у берегов Тихого океана, где расположен ряд глубочайших океанических впадин.

Вырывающиеся из-под земли газы создают канал – его называют жерлом вулкана – и выбрасывают куски пород высоко вверх. Падая на землю, эти камни насыпают аккуратную гору – конус вулкана.

6. Вулканы.

Как утверждают ученые, именно с помощью вулканов происходило образование земной коры, воздуха и воды. А значит, вулканы играли важнейшую роль в зарождении жизни на Земле.

В настоящее время большинством исследователей принята развивавшаяся точка зрения о мантийном питании вулканов. Этот вывод базируется, с одной стороны, на эффекте экранирования сейсмических волн магматическими очагами, а с другой на результатах петрохимических, петрологических, геохимических исследований и, в частности, на соотношении изотопов стронция и неодима в вулканических породах.

Вулканы, по образному выражению знаменитого немецкого естествоиспытателя Александра Гумбольдта "предохранительные клапаны Земли", являются поверхностным отражением глубинных процессов, происходивших и происходящих в мантии Земли. Поскольку прямое изучение глубоких горизонтов земной коры и верхней мантии сейчас и в ближайшем обозримом будущем невозможно, вулканы остаются пока одним из основных источников информации о глубинах Земли.

Эта информация собирается главным образом при анализе вулканических пород, но она может быть существенно дополнена за счет установления закономерностей пространственного размещения вулканов.

“Вулканизм – это явление, благодаря которому в течение геологической истории сформировались внешние оболочки Земли – кора, гидросфера и атмосфера, т. е. среда обитания живых организмов – биосфера”.

Такое мнение выражает большинство вулканологов, однако это далеко не единственное представление о развитии географической оболочки.

Вулканизм охватывает все явления связанные с извержением магмы на поверхность. Когда магма находится в глубине земной коры под большим давлением, все ее газовые компоненты остаются в растворенном состоянии. По мере продвижения магмы к поверхности давление уменьшается, газы начинают выделяться, в результате изливающаяся на поверхность магма существенно отличается от изначальной. Чтобы подчеркнуть это отличие, магму излившуюся на поверхность, называют лавой. Процесс извержения называется эруптивной деятельностью.

Извержения вулканов протекают неодинаково, в зависимости от состава продуктов извержения. В одних случаях извержения протекают спокойно, газы выделяются без крупных взрывов и жидкая лава свободно изливается на поверхность. В других случаях извержения бывают очень бурные, сопровождаются мощными газовыми взрывами и выжиманием или излиянием относительно вязкой лавы. Извержения некоторых вулканов заключаются только в грандиозных газовых взрывах, вследствие чего образуются колоссальные тучи газа и паров воды, насыщенных лавой, поднимающиеся на огромную высоту.

По современным представлениям, вулканизм является внешней, так называемой эффузивной формой магматизма - процесса, связанного с движением магмы из недр Земли к ее поверхности. На глубине от 50 до 350 км, в толще нашей планеты образуются очаги расплавленного вещества - магмы.

По участкам дробления и разломов земной коры, магма поднимается и изливается на поверхность в виде лавы (отличается от магмы тем, что почти не содержит летучих компонентов, которые при падении давления отделяются от магмы и уходят в атмосферу.

В местах извержения возникают лавовые покровы, потоки, вулканы-горы, сложенные лавами и их распыленными частицами – пирокластами.

Эффузивный магматизм или вулканизм – это излияние на поверхность Земли лавы, выход газов или выброс обломочного материала взрывом газов.

В зависимости от количества газов, их состава и температуры происходит:

а) изменение лавы – эффузия (медленное выделение газов, Т°С - высокая);

б) взрывное извержение – эксплозия (быстрое выделение газов, вскипание, Т°С - высокая);

в) медленное вскипание магмы – экструзия (вязкая магма, Т°С - высокая).

Различают жидкие, твердые и газообразные продукты извержения вулканов.

1) Газообразные (летучие): водяной пар, диоксид углерода (CO2), оксид углерода (CO), азот (N2), диоксид серы (SO2), оксид серы (SO), газообразная сера (S2), водород (H2), аммиак (NH3), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), сероводород (H2S), метан (CH4), борная кислота (H3BO3), хлор (Cl), аргон (Ar), преобразованные H2O и СО2. Также присутствуют хлориды щелочных металлов и железа. Состав газов и их концентрация зависят от температуры и от типа земной коры, поэтому они могут меняться в пределах одного вулкана.

2) Жидкие вулканические продукты представляют собой лаву, вышедшую на поверхность.

Рис. 11 Вулканы

Характер эффузивных извержений, форма и протяженность лавовых потоков определяется химическим составом, вязкостью, температурой, содержанием летучих веществ.

Наиболее распространены – базальтовые лавы, имеют температуру до 1100 – 1200°С, низкую вязкость, V течения = 60 км/ч (образуют лавовые реки или покровы).

Базальты изливающиеся в подводных условиях образуют подушечные лавы. Это происходит в рифтовых зонах срединно – океанических хребтов.

Сравнительно меньше распространены вязкие, низкотемпературные лавы (андезиты, дациты, риолиты), образующие короткие и мощные потоки. Быстро остывают на поверхности.

3) Твердые вулканические продукты образуются при эксклюзивных взрывных извержениях. При этом образуются вулканические бомбы (застывшие выбросы жидкой лавы), размером 6 см. и более. Скопления вулканических бомб – агломераты.

Лапикки («шарик») – размеры 1 – 5 см. более мелкие продукты выброса – вулканический песок, пепел и пыль. Последняя разносится на тысячи км. Вулкан Кракатау (между островом Суматра и островом Ява в Зондском проливе), совершив извержение в 1883 году, выбросил тончайшую пыль, которая обошла в верхних слоях атмосферы весь земной шар.

Взрывы дробят и выбрасывают уже отвердевшие вулканические породы и распыляют жидкую лаву, образуя туфы, размеры которых от 1 – 2 долей мм.

Существует 2 основных вида вулканов: центрального и линейного типа.

Вулканы центрального типа – конусообразные или куполообразные возвышенности, сложенные вулканическими извержениями, высотой несколько тысяч метров.

На вершинах чашеобразные углубления – кратеры, которые соединяются с магматическим очагом, который находится на глубине 80 км. и более в верхней мантии, через жерло. Выбрасываемые при извержении обломки и лава наращивают конус. К кратерам часто приурочены озера. При извержении образуются грязевые потоки, приводящие к катастрофическим разрушениям.

Кратер древнего вулкана, разрушенного в результате экзогенных процессов, внутри которого располагается несколько более молодых конусов, до 2 – 3 десятков км. в поперечнике, называется кальдерой. По генезису различают кальдеры:

· взрывные, образующиеся при извержениях взрывного типа;

· кальдеры обрушения или проседания, вследствие обрушения кровли подземной полости, откуда была внезапно выброшена эмульсия магмы и частичного оседания низвергнутой лавы;

· эрозионные – образованные в результате экзогенных процессов в длительный период покоя вулкана;

· смешанные – в формировании их участвовали как эндогенные так и экзогенные процессы.

Вулканы линейного или трещинного типа – имеют протяженные подводящие каналы

Как правило изливается базальтовая жидкая лава, образуя покровы. Вдоль трещин образуются валы разбрызгивания (лавы), плоские конусы, лавовые поля.

Если магма кислая, то образуются кислотные экструзивные валы и массивы.

Заключение

Отвечая на вопрос, когда возникла на Земле жизнь, мы получили довольно убедительный ответ – 3.8-4.0 млрд. лет назад. При этом есть все основания предположить, что Земля 4 млрд. лет назад уже окончательно сформировалась как планета и даже приобрела и удерживала своим гравитационным полем вторичную атмосферу.

Можно считать доказанным (с большой степенью вероятности), что Земля, как и другие планеты Солнечной системы, в этот период получила из Космоса значительный запас «биостроительного материала» для жизни, в виде белковых «полуфабрикатов» и простейших форм организмов.

А дальше, видимо, эволюция жизни на Земле характеризовалась тенденцией к постепенному ускорению с определенным чередованием относительно коротких периодов ароморфозов (морфофизиологический прогресс, - возникновение в ходе эволюции признаков, повышающих уровень организации живых существ) и последующих длительных периодов идиоадаптации (частные приспособления живого мира, позволяющие освоить специфические условия среды).

Земля как планета состоялась с протерозоя, геологической эры, начавшейся 1 миллиард 800 миллионов лет назад.

До этого момента геологам неизвестно на поверхности Земли ни одной геометрически правильной структуры, даже линии.

С протерозоя же остались не только отдельные следы "младенчества" планеты (к примеру, линейно вытянутые в планетарном масштабе зоны геологической активности), но и система размещения материков и океанов, в которой многие известные исследователи планеты за последние сто с лишним лет (Л. Грин, Р. Оуэн, ШЛаллеман, А. Лаппаран, Т. Арльдт и др.) вполне закономерно "увидели" очертания каркаса тетраэдра - самого простого правильного тела, состоящего из четырёх треугольных граней.

После протерозоя последовало ещё несколько геологических эр, характеризующиеся значительными сменами в тектонике планеты, что, по словам известного учёного, "указывает на какую-то кардинальную смену в процессах на глубине". Каждому из этих самых значительных этапов перестройки "лика" планеты наукой дано своё наименование: протерозой, палеозой, мезозой, кайнозой. Согласно гипотезе ИДСЗ, "кардинальную смену в процессах на глубине" этим геологическим эрам обеспечивали соответствующие этапы эволюции Геокристалла: тетраэдр, куб, октаэдр, икосаэдр, то есть с последовательным усложнением и большей степенью приближения к шару.

Предполагается, что эра кайнозоя закончилась всего несколько тысячелетий назад (это согласуется и с современной преобладающей научной точкой зрения). И наступивший новый геологический этап был предопределён перерастанием Геокристалла из формы икосаэдра в форму додекаэдра.

Что из этого следует? Следует, что всего несколько тысячелетий назад произошли коренные изменения в Механизме перемещения вещества планеты в результате перепрофилирования функций каркасов икосаэдра и додекаэдра. Каркас "роста" стал каркасом "питания" и наоборот. Процветающие в восходящих "узлах" очаги древних культур и цивилизаций оказались в нисходящих. А нисходящие "узлы" земной поверхности имеют тенденцию к понижению рельефа, вслед за поворотом подкоровых течений астеносфера в сторону нисходящей ветви потока.

Список использованной литературы

2. Баренбаум. Солнечная система. Земля. М., 2002. – 234 с. – С.56

3. Ващекин современного естествознания.- М.: МГУК, 2000, 189 с.

4. Вернадский сочинения. М., 1954

5. Виноградов эволюция Земли. М., 19с.

6. Виноградов лет океану? // Природа. 1975. № 12.

7. Войткевич теории происхождения Земли. – М., “Недра”, 2002. – 135 с.

8. География. Учебное пособие // Под ред. . – М.: 2002. – 232 с.

9. Горелов современного естествознания. – М.: Изд. “Центр”, 1997., 332 с.

10. , Садохин современного естествознания: Учеб. Пособие: Высшая школа. – М.: 1998.

11. Гумилев и биосфера Земли. – Изд-во Ленинград. университета. – Ленинград, 1989. – С. 495.

12. Добродеев вещество в оледенении Земли // Природа. 1975. № 6.

13. Дубнищева современного естествознания. – Новосибирск: ООО “Издательство ЮКЭА”, 1999. – 832с.

14. Концепции современного естествознания. / Под ред. . – Ростов /нД: “Феликс”, 2002. – 448с.

15. , и др. Основные черты строения земной коры зоны Мирового океана по данным глубинного сейсмологического зондирования // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. 1963. № 1.

16. Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной. – М., Мир. 1991.

17. Левитан. – М.: Просвещение, 1999., 423 с.

18. // Земля и Вселенная, 1995, с.37-47.

19. Мамонтов: Справ. издание. – М.: Высш. шк., 2001. – 478 с.

20. Мархинин и жизнь. М.: Мысль, 19с.

21. Мелекесцев и рельеф // Проблемы эндогенного рельефообразования. М.: Наука, 1976. – 412 с.

22. Найдыш современного естествознания. “Гардарики”. – М.: 2001., 285 с.

23. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир. В 2-х т. – М.: “Мир”, 1999.

24. Потеев современного естествознания. – Санкт-Петербург, 1999., 328 с.

25. Рингвуд и происхождение Земли. – М., “Наука”, 2000. – 112с.

26. Рябинин грани эволюции. Основы космической безопасности. – М.: 2003. – 326 с.

27. Солопов современного естествознания. – М.: ВЛАДОС, 1999. – 232с.

Войткевич теории происхождения Земли. – М., “Недра”, 2002. – 135 с. – С.34-35.

Баренбаум. Солнечная система. Земля. М., 2002. – 234 с. – С.56

Ващекин современного естествознания.- М.: МГУК, 2000, 189 с. – 20 с.

Дубнищева современного естествознания. – Новосибирск: ООО “Издательство ЮКЭА”, 1999. – 832с.

Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной. – М., Мир. 1991.

Левитан. – М.: Просвещение, 1999., 423 с. – 46 с.

// Земля и Вселенная, 1995, С. 37-47.

Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир. В 2-х т. – М.: “Мир”, 1999. – С.67-68.

Солопов современного естествознания. – М.: ВЛАДОС, 1999. – 232с. – С. 20.

Найдыш современного естествознания. “Гардарики”. – М.: 2001., 285 с. – С. 34-35.

Добродеев вещество в оледенении Земли // Природа. 1975. № 6. – С.5.

Ващекин современного естествознания.- М.: МГУК, 2000, 189 с. – 85 с.

Садохин современного естествознания: Учеб. Пособие: Высшая школа. – М.: 1998. – С. 54-55.

География. Учебное пособие // Под ред. . – М.: 2002. – 232 с. – С. 35.

И др. Основные черты строения земной коры зоны Мирового океана по данным глубинного сейсмологического зондирования // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. 1963. № 1. – С.16.

Рингвуд и происхождение Земли. – М., “Наука”, 2000. – 112 с. – С.41.

Потеев современного естествознания. – Санкт-Петербург, 1999., 328 с. – 69 с.

География. Учебное пособие // Под ред. . – М.: 2002. – 232 с. – С.26-27.

Виноградов лет океану? // Природа. 1975. № 12. – С.8-9.

Мелекесцев и рельеф // Проблемы эндогенного рельефообразования. М.: Наука, 1976. С.312-313.

Концепции современного естествознания. / Под ред. . – Ростов /нД: “Феликс”, 2002. – 448с. – С.212.

Мархинин и жизнь. – М.: Мысль, 1980. – 198 с. – С. 32.

Мелекесцев и рельеф // Проблемы эндогенного рельефообразования. М.: Наука, 1976. С.350-398.

Апродов. – М.: Мысль, 1982. – 361 с. – С.61.

Войткевич теории происхождения Земли. – М., “Недра”, 2002. – 135 с. – С.67.

Рябинин грани эволюции. Основы космической безопасности. – М.: 2003. – 326 с. – С. 298.

Введение

2. Формирование внутренних оболочек Земли в процессе ее геологической эволюции

2.1 Основные этапы эволюции Земли

2.2 Внутренние оболочки Земли

3. Возникновение атмосферы и гидросферы Земли и их роль в появлении жизни

3.1 Гидросфера

3.2 Атмосфера

Заключение

Список литературы

Введение

Планета Земля образовалась примерно 4,6 млрд лет назад. Существует множество гипотез образования планеты. Современные гипотезы основаны на концепции образования планет, выдвинутой Кантом и Лапласом.

Современный облик Земли значительно отличается от первоначального. В своей эволюции Земля прошла несколько этапов, которые принято делить на эры, периоды и т.д. Например, сейчас мы живем в кайнозойскую эру, которая уже продолжается 67 млн лет, что не так много по сравнению с другими периодами. В ходе эволюции на планете происходили неоднократные изменения. В настоящее время, рассматривая строение Земли, можно убедиться, что она представляет собой ряд сферических оболочек. Самая внешняя оболочка – газовая атмосфера, затем идет жидкая оболочка – гидросфера, которая частично покрывает основную массу планеты – литосферу.

Литосфера и атмосфера разделяются на ряд сферических слоев, не одинаковых по своим физическим свойствам. Так литосфера состоит из земной коры, мантии и ядра, в атмосфере выделяют следующие слои: тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу.

1. Гипотезы происхождения Земли и их обоснование

Современные гипотезы образования Земли и других планет Солнечной системы основаны на выдвинутой в 18в. И. Кантом (Германия) и независимо от него П. Лапласом (Франция) концепции образования планет из пылевого вещества и газовой туманности, позднее эта гипотеза получила название Канта-Лапласа. В 20в. эту концепцию развили О. Ю. Шмидт (СССР), К. Вейцзекер (Германия), Ф. Фойл (Англия), А. Камерон (США) и Э. Шацман (Франция).

Кант и Лаплас обратили внимание на то, что Солнце горячее, а Земля холодная и по своему размеру много меньше, чем Солнце. Все планеты обращаются по окружностям, в одну и ту же сторону и почти в одной и той же плоскости. Это составляет основные отличительные черты Солнечной системы.

Кант и Лаплас утверждали, что в природе все непрерывно изменяется, развивается. И Земля и Солнце раньше не были такими, какие они сейчас, а составляющее их вещество существовало совсем в другом виде.

Лаплас обосновал свою гипотезу более убедительно. Он считал, что когда-то Солнечной системы не было, а была первичная разряженная и раскаленная газовая туманность с уплотнением в центре. Она медленно вращалась, и размеры ее были больше, чем теперь поперечник самой удаленной от Солнца планеты. Гравитационное притяжение частичек туманности друг к другу приводило к сжатию туманности и уменьшению ее размеров. Согласно закону сохранения момента импульса при сжатии вращающегося тела скорость его вращения возрастает. Поэтому при вращении туманности большое количество частичек на ее экваторе (которые вращались быстрее, чем у полюсов) отрывались, или, точнее, отслаивались от нее. Вокруг туманности возникало вращающееся кольцо. Вместе с тем туманность, шарообразная вначале, вследствие центробежной сплющивалась у полюсов и становилась похожей на линзу.

Все время сжимаясь и ускоряя свое вращение, туманность постепенно отслаивала от себя кольцо за кольцом, которые вращались в одну и ту же сторону и в одной и той же плоскости. Газовые кольца имели неоднородности плотности. Наибольшее сгущение в каждом из колец постепенно притягивало к себе остальное вещество кольца. Так каждое кольцо превращалось в один большой газовый клубок, вращающийся вокруг своей оси. После этого с ним повторялось то же, что с огромной первичной туманностью: он превращался в сравнительно небольшой шар, окруженный кольцами, опять сгущавшимися в небольшие тела. Последние, охладившись, становились спутниками больших газовых шаров, обращавшихся вокруг Солнца и после затвердевания превратившихся в планеты. Наибольшая часть туманностей сосредоточилась в центре; она не остыла до сих пор и стала Солнцем.

Гипотеза Лапласа была научной, поскольку основывалась на законах природы, известных из опыта. Однако после Лапласа были открыты новые явления в Солнечной системе, которые его теория не могла объяснить. Например, оказалось, что планета Уран вращается вокруг своей оси не в ту сторону, куда вращаются остальные планеты. Были лучше изучены свойства газов и особенности движения планет и их спутников. Эти явления также не согласовывались с гипотезой Лапласа и от нее пришлось отказаться.

Известный советский ученый академик О. Ю Шмидт предложил гипотезу, в разработке которой приняли участие астрономы, геофизики, геологи и другие ученые и согласно которой Земля и другие планеты никогда, не были раскаленными газовыми телами, подобными Солнцу и звездам, а должны были образоваться из холодных частиц вещества. Эти частицы первоначально двигались беспорядочно. Затем их орбиты становились круговыми и располагались примерно в одной и той же плоскости. При этом направление вращения частиц в какую-либо определенную сторону со временем начинало преобладать, и, в конце концов, все частицы стали вращаться в одну и ту же сторону. В результате столкновения частиц при первоначальном беспорядочном движении энергия их движения частично переходила в тепло и рассеивалась в пространство. Расчеты показали, что в результате этих процессов шарообразное облако постепенно сплющивалось и наконец стало по форме похожим на блин. Далее гравитационное взаимодействие привело к росту более крупных частиц путем захвата ими мелких частиц. Таким образом, большая часть пылинок собралась в несколько гигантских комков вещества, которые стали планетами.

Согласно оценкам, полученным Шмидтом, для образования Солнечной системы потребовалось 6-7 млрд. лет, что по порядку величины согласуется с данными, полученными в результате изотопического анализа.

По гипотезе Шмидта, Земля никогда не была огненно-жидкой, а разогрев внутренней области Земли произошел в результате ядерных реакций распада тяжелых элементов, входящих в состав первоначального вещества.

2. Формирование внутренних оболочек Земли в процессе ее геологической эволюции

2.1 Основные этапы эволюции Земли

История Земли по современным представлениям насчитывает примерно 4,6 млрд. лет. Многочисленные результаты исследования земной коры (химический состав и структура горных пород, их распределение по глубине, содержание радиоактивных изотопов, остатков ископаемых живых организмов) позволили установить картину формирования и развития планеты, определить возраст биосферы.

Вся история существования Земли подразделяется на временные отрезки, для каждого из которых характерны определенные физические, химические, климатические условия, а также этапы эволюции живой природы.

Временные отрезки геохронологической шкалы подразделяют на эоны, эры, периоды. Первый, самый ранний временной отрезок, называемый "катархей" или "лунный период", соответствует формированию Земли, ее атмосферы, водной среды. Жизни на протяжении первых 1-1,5 млрд. лет не существовало ни в какой форме, поскольку еще не возникли соответствующие физико-химические условия. На раннем этапе происходили интенсивные тектонические процессы, сопровождавшиеся перераспределением по глубине Земли химических элементов и соединений. Ядерные реакции распада, происходившие в центре и глубинных слоях планеты, способствовали разогреву Земли. В атмосфере преобладали соединения серы, хлора, азота, содержание кислорода было в сотни раз меньше, чем сейчас. Более тяжелые элементы перемещались к центру Земли и затем сформировали ядро, более легкие – к поверхности. Интенсивные вулканические и грозовые процессы способствовали формированию водной среды – в ней и начали образовываться первые органические молекулы.

Архей и протерозой - две наиболее крупные эры, в течение которых начала формироваться жизнь на уровне микроорганизмов. Эти две эры объединяют в «надэру» - криптозой (время скрытой жизни). Первые многоклеточные организмы появились в самом конце протерозоя около 600 млн. лет назад.

Примерно 570 млн. лет назад, когда на Земле практически сформировались благоприятные условия для жизни, началось бурное развитие живых организмов. С этого момента наступило «время явной жизни» - фанерозой. Этот отрезок геологической истории подразделяют на 3 эры - палеозой, мезозой и кайнозой. Последняя эра, с точки зрения гео- и биологии, продолжается до сих пор. Следует отметить, что появление и развитие жизни на земле привело к значительному изменению твердой оболочки Земли (литосферы), гидросферы и атмосферы, а возникновение разумной жизни (человека) за короткий временной интервал вызвало глобальные изменения в эволюции планеты. Мезозойская эра характеризуется активным проявлением магматической деятельности, интенсивным процессом горообразования. В этой эре господствовали динозавры.

Различия в составе горных пород от одной эпохи к другой, в свою очередь, обусловлены резкими изменениями природно-климатических и физических условий на планете. Установлено, что климат на Земле многократно менялся, потепления сменялись резкими похолоданиями, происходили поднятия и опускания суши. Случались и крупные космические катастрофы: столкновения с метеоритами, кометами и астероидами. На Земле обнаружено большое число метеоритных кратеров крупных размеров. Самый крупный из них на полуострове Юкатан имеет диаметр более 100 км; его возраст- 65 млн. лет - практически совпадает с окончанием мелового и началом палеогенового периода. Многие палеонтологи именно с этой крупнейшей катастрофой связывают вымирание динозавров.

Изменения климата и температуры во многом обусловлены астрономическими факторами: наклоном земной оси (многократно менялся), возмущениями планет-гигантов, активностью Солнца, движением Солнечной системы вокруг Галактики. Согласно одной из гипотез резкие изменения климата происходят раз в 210- 215 млн. лет (галактический год), когда Солнечная система, обращаясь вокруг центра Галактики, проходит через газопылевое облако. Это способствует ослаблению солнечного излучения и, как следствие, похолоданию на планете. В эти моменты на Земле наступают ледниковые эпохи – появляются и растут полярные шапки. Последняя ледниковая эпоха началась примерно 5 млн. лет назад и продолжается до сих пор. Ледниковая эпоха характеризуется периодическими колебаниями температуры (раз в 50 тысяч лет). При похолоданиях (ледниковый период) ледники могут распространяться от полюсов к экватору до 30- 40 градусов. Сейчас мы живем в «межледниковый» период ледниковой эпохи. Наследство ледниковой эпохи - зона вечной мерзлоты (в России свыше половины ее территории).

2.2 Внутренние оболочки Земли

В настоящее время, как известно, Земля имеет ядро, состоящее в основном из железа и никеля. Вещества, содержащие более легкие элементы (кремний, магний и другие), постепенно «всплывали», образуя мантию и кору Земли. Самые легкие элементы вошли в состав океанов и первичной атмосферы Земли. Материалы, слагающие твердую Землю, непрозрачны и плотны. Поэтому их исследования возможны лишь до глубин, составляющих ничтожную часть радиуса Земли. Самые глубокие пробуренные скважины и имеющиеся в настоящее время проекты ограничены глубинами 10- 15 км, что составляет немногим более 0,1% от радиуса. Поэтому сведения о глубоких недрах Земли получают, используя лишь косвенные методы. К ним относятся сейсмический, гравитационный, магнитный, электрический, электромагнитный, термический, ядерный и другие методы . Наиболее надежным из них является сейсмический. Он основан на наблюдении сейсмических волн, возникающих в твердой Земле при землетрясениях. Сейсмические волны дают возможность составить представление о внутреннем строении Земли и об изменении физических свойств вещества земных недр с глубиной.

Сейсмические волны бывают двух типов: продольные и поперечные. В продольных волнах частицы сдвигаются вдоль направления, в поперечных – перпендикулярно к этому направлению. Скорость продольных волн больше, чем поперечных. Когда сейсмическая волна встречает какую-либо границу раздела, происходит ее отражение и преломление. Наблюдая сейсмические колебания можно определить глубину границ, на которых происходит изменение свойств пород, и величину самих изменений.

Поперечные волны не могут распространяться в жидкой среде, поэтому наличие поперечных волн говорит о том, что литосфера является твердой вплоть до больших глубин. Однако, начиная с глубины 3000 км, поперечные волны распространяться не могут. Отсюда вывод: внутренняя часть литосферы образует ядро, которое находится в расплавленном состоянии. Кроме того само ядро еще делится на две зоны: внутреннее твердое ядро и жидкое внешнее (слой между 2900 и 5100 км).

Твердая оболочка Земли тоже неоднородна – в ней имеется резкая поверхность раздела на глубине около 40 км. Эта граница называется поверхностью Мохоровичича. Область выше поверхности Мохоровича называется корой, ниже мантией.

Мантия распространяется до глубины 2900 км. Она подразделяется на 3 слоя: верхний, промежуточный и нижний. Верхний слой – астеносфера, характеризуется относительно малой вязкостью вещества. В астеносфере находятся очаги вулканов. Понижение температуры плавления вещества астеносферы приводит к образованию магмы, которая по трещинам и каналам земной коры может изливаться на поверхность Земли. Промежуточный и нижний слои находятся в твердом, кристаллическом состоянии.

Верхний слой Земли называют земной корой и подразделяется на несколько слоев. Самые верхние слои земной коры состоят преимущественно из пластов осадочных горных пород, образовавшихся путем осаждения различных мелких частиц, главным образом в морях и океанах. В этих пластах захоронены остатки животных и растений, населявших в прошлом земной шар. Общая мощность (толщина) осадочных пород не превышает 15- 20 км.

Различие скорости распространения сейсмических волн на континентах и на дне океана позволило сделать вывод о том, что на Земле существуют два главных типа земной коры: континентальный и океанический.

Океаническая кора гораздо тоньше (5- 8 км). По составу и свойствам она близка к веществу нижней части базальтового слоя континентов. Но этот тип коры свойствен только глубоким участкам дна океанов, не менее 4 тыс. м. На дне океанов есть области, где кора имеет строение континентального или промежуточного типа.

3. Возникновение атмосферы и гидросферы Земли и их роль в появлении жизни

3.1 Гидросфера

земля планета оболочка атмосфера гидросфера

Гидросфера – это совокупность всех водных объектов Земли (океанов, морей, озер, рек, подземных вод, болот, ледников, снежного покрова).

Большая часть воды сосредоточена в , значительно меньше - в континентальной сети и . Также большие запасы воды имеются в и водяного пара. Свыше 96% объёма гидросферы составляют моря и океаны, около 2% - подземные воды, около 2% - льды и снега, около 0,02% - поверхностные воды суши. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде , , представляя собой . Основная масса льдарасполагается насуше - главнымобразом, в Антарктиде иГренландии. Общая масса егооколо 2,42*10 22 г. Если бы этот лед растаял, то уровень Мирового океана повысился бы примерно на 60 м. При этом 10 % суши оказалось бы затопленной морем.

Поверхностные воды занимают сравнительно малую долю в общей массе гидросферы.

История образования гидросферы

Считается, что при разогреве Земли, кора вместе с гидросферой и атмосферой образовались в результате вулканической деятельности – выброса лавы, пара и газов из внутренних частей мантии. Именно в виде пара часть воды поступила в атмосферу.

Значение гидросферы

Гидросфера находится в постоянном взаимодействии с , . Циркуляция воды в гидросфере и ее большая теплоемкость уравнивают климатические условия на различных широтах. Гидросфера поставляет водяной пар в атмосферу водяной пар благодаря инфракрасному поглощению создает значительный парниковый эффект, поднимающий среднюю температуру поверхности Земли примерно на 40 °С. Гидросфера влияет на климат и другими путями. Она запасает большие количества тепла летом и постепенно отдает их зимой, смягчая сезонные колебания температуры на континентах. Она переносит, кроме того, тепло из экваториальных районов в умеренные и даже полярные широты.

Поверхностные воды играют важнейшую роль в жизни нашей планеты, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения.

Наличие гидросферы сыграло решающую роль в возникно­вении жизни на Земле. Мы знаем сейчас, что жизнь зародилась в океанах, и прошли миллиарды лет, прежде чем стала обитаемой суша.

3.2 Атмосфера

Атмосфера представляет собой газовую оболочку, окружающую Землю и вращающуюся с ней как единое целое. Атмосфера состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения). Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H 2 O) и углекислого газа (CO 2). Содержание азота по объему составляет 78,08 %, кислорода – 20,95% , в меньшем количестве содержаться аргон, углекислота, водород, гелий, неон и некоторые другие газы. В нижней части атмосферы содержится также водяной пар (до 3% в тропиках), на высоте 20-25 км имеется слой озона, хотя его количество невелико, но роль его очень значительна.

История образования атмосферы.

Атмосфера образовалась, главным образом, из газов, выделенных литосферой после формирования планеты. На протяжении миллиардов лет атмосфера Земли претерпела значительную эволюцию под влиянием многочисленных физико-химических и биологических процессов: диссипация газов в космическое пространство, вулканическая деятельность, диссоциация (расщепление) молекул в результате солнечного ультрафиолетового излучения, химические реакции между компонентами атмосферы и горными породами, дыхание и обмен веществ живых организмов. Так современный состав атмосферы значительно отличается от первичного, который имел место 4,5 млрд лет назад, когда сформировалась кора. Согласно наиболее распространённой теории, атмосфера Земли во времени пребывала в четырёх различных составах. Первоначально она состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства. Это так называемая первичная атмосфер (570-200 млн. л. до н.э.). На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углеводородами, аммиаком , водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера (200 млн. л.н.- наших дней). Эта атмосфера была восстановительной. Далее процесс образования атмосферы определялся следующими факторами:

· постоянная утечка водорода в межпланетное пространство ;

· химические реакции, происходящие в атмосфере под влиянием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и некоторых других факторов.

Постепенно эти факторы привели к образованию третичной атмосферы, характеризующейся гораздо меньшим содержанием водорода и гораздо большим - азота и углекислого газа (образованы в результате химических реакций из аммиака и углеводородов).

С появлением на Земле живых организмов , в результате фотосинтеза , сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа, состав атмосферы начал меняться. Первоначальнокислород расходовался на окисление восстановленных соединений - углеводородов, закисной формы железа , содержавшейся в океанах и др. По окончанию данного этапа содержание кислорода в атмосфере стало расти. Постепенно образовалась современная атмосфера, обладающая окислительными свойствами.

В течение фанерозоя состав атмосферы и содержание кислорода претерпевали изменения. Так, в периоды угленакопления содержание кислорода в атмосфере заметно превышало современный уровень. Содержание углекислого газа могло повышаться в периоды интенсивной вулканической деятельности. В последнее время на эволюцию атмосферы стал оказывать влияние и человек . Результатом его деятельности стал постоянный значительный рост содержания в атмосфере углекислого газа из-за сжигания углеводородного топлива.

Строение атмосферы.

Тропосфера- нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8 - 10 км, в умеренных широтах до 10 - 12 км, на экваторе - 16 - 18 км. В тропосфере сосредоточено примерно 80-90% всей массы атмосферы и почти все водяные пары. В тропосфере протекают физические процессы, которые обусловливают ту или иную погоду. В тропосфере осуществляются все превращения водяного пара. В ней образуются облака и формируются осадки, циклоны и антициклоны, очень сильно развито турбулентное и конвективное перемешивание.

Над тропосферой находится стратосфера. Стратосфера характеризуется постоянством или ростом температуры с высотой и исключительной сухостью воздуха, почти нет водяного пара. Процессы в стратосфере практически не влияют на погоду. Стратосфера располагается на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11-25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25-40 км от −56,5 до 0,8°С (верхний слой стратосферы). Достигнув на высоте около 40 км значения около 0°С, температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется и является границей между стратосферой и мезосферой. Именно в стратосфере располагается слой озоносферы («озоновый слой») (на высоте от 15-20 до 55-60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере.

Важный компонент стратосферы и мезосферы - , образующийся в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте ~ 30 км. Общая масса О 3 составила бы при нормальном давлении слой толщиной 1,7-4,0 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни УФ -излучения Солнца.

Следующийслой, лежащий над стратосферой, это мезосфера. Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80-90 км. Температура воздуха до высоты 75-85 км понижается до −88 °С. Верхней границей мезосферы является мезопауза, где расположен температурный минимум, выше температура вновь начинает расти. Далее начинается новый слой, который называется термосферой. Температура в ней быстро растет, достигая 1000 – 2000 °С на высоте 400 км. Выше 400 км температура почти не меняется с высотой. Температура и плотность воздуха очень сильно зависят от времени суток и года, а также от солнечной активности. В годы максимума солнечной активности температура и плотность воздуха в термосфере значительно выше, чем в годы минимума.

Далее расположена экзосфера. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (). Далееэкзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные час­тицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

Значение атмосферы.

Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания кислородом. Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется кислородное голодание и без адаптации работоспособность человека значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы.

Плотные слои воздуха - тропосфера и стратосфера - защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая радиация - первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра.

Озон, находящийся в верхней атмосфере, служит своеоб­разным щитом, охраняющим нас от действия ультрафиолето­вого излучения Солнца. Без этого щита развитие жизни на суше в ее современных формах вряд ли было бы возможно.

Заключение

Планета Земля образовалась примерно 4,6 млрд. лет назад и прошла несколько этапов эволюции. В течение этих периодов поверхность планеты постоянно изменялась: происходило формирование рельефа планеты, появилась водная оболочка – гидросфера, газовая оболочка – атмосфера. Возникновение гидросферы и атмосферы явилось началом возникновения жизни на планете. Так именно в водной среде зародились первые живые организмы, появление атмосферы способствовало их выходу на сушу. И на сегодняшний день на Земле постоянно происходят землетрясения, извержения вулканов, поверхность Земли постоянно подвержена влиянию не только внутренних процессов, но и внешних (эрозия под действием ветра, воды, ледников и т.п.), также огромное влияние оказывает и деятельность человека - это говорит о том, что наша планета продолжает эволюционировать, и через несколько тысяч лет и более ее облик и состояние может масштабно измениться. Рассмотренные выше процессы, начало которым положило образование нашей планеты, продолжаются до сих пор, и влияют, так или иначе, на существование...