Походження Землі і планет

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Курсова робота
з дисципліни «Природознавство»
по темі:
«Походження Землі і планет»

Зміст
Введення
1. Земля в космічному просторі
2. Формування Землі і особливості її будови
Висновок
Список використаної літератури

Введення
Освіта Сонця і планет є одним з фундаментальних питань природознавства. Протягом багатьох століть питання про походження Землі залишався монополією філософів, так як фактичний матеріал в цій області майже повністю був відсутній. Джордано Бруно в ХVI столітті був першим, що висловили думку про те, що багато зірок, як і Сонце, оточені планетами і ці системи то виникають, то вмирають. Перші наукові гіпотези щодо походження Землі і Сонячної системи, засновані на астрономічних спостереженнях, були висунуті тільки лише в XVIII столітті. З тих пір не переставали з'являтися все нові і нові теорії, відповідно до зростання космогонічних уявлень.
Друга половина ХХ ст. ознаменувалася безперечними досягненнями у вивченні не тільки Землі, але і всіх планет Сонячної системи. Вирішальними факторами були успіхи в техніці і технологіях. Людство вперше за свою історію зуміло поглянути на Землю з боку, побувати на Місяці, отримати детальні зображення всіх планет, сфотографувати астероїди, вивчити метеорити і обгрунтувати їх приналежність до деяких планет, наприклад, до Марса. Завдяки винаходу ехолота і супутникових спостережень дослідники склали повне уявлення про рельєф океанського дна.
Глибоке буріння на суші і глибоководне в океанах і морях дозволило скласти уявлення про будову осадових океанських товщ і пройти на Балтійському щиті поверхню Конрада. Занурення в глибини океанів і озер, зокрема, Байкалу, призвело до відкриття століття - виявлення «працюючих фабрик» руди, т.зв. чорних курців. Палеомагнитологи дала нам можливість реконструювати рух материкових плит і довести розростання океанічного дна. Детальне вивчення осадового чохла океанів призвело до цілком нового поданням про осадконакоплении, особливо біогенного. Винахід мікрозонд та інших приладів для точної діагностики мінералів і їх хімічного і ізотопного складів відкрило небачені можливості в петрології.
Нові сейсмічні методи МОВ ОГТ (метод відбитих хвиль спільної глибинної точки), НВВ (безперервне сейсмічне профілювання, ДСЗ (глибинне сейсмічне зондування) дозволили з більшою детальністю вивчити багато регіонів Світу, особливо структуру верхньої частини земної кори і, в цілому, всю кору. Були відкриті численні метеоритні кратери, проведені експерименти при високих температурах і тиску, що дозволило краще розуміти фазові переходи мінералів в глибинах Землі. Удосконалення техніки, застосування аеро-та космічних фотознімків, винахід комп'ютерів, дала в руки геологів потужний механізм для якісного та швидкого складання геологічних і інших карт. На земній кулі вже немає білих плям.
Нарешті, в 60-х роках ХХ ст. була створена нова наукова парадигма - теорія тектоніки літосферних плит, перша глобальна геологічна теорія, що дозволила не лише пояснити сучасні геологічні процеси, але і володіє предсказательной функцією. Створення суперкомп'ютерів призвело до виникнення томографічної сейсмології, за допомогою якої ми вперше стали розуміти, як складно побудована мантія Землі, навчившись виділяти в ній області зі зниженими і підвищеними швидкостями сейсмічних хвиль у порівнянні зі стандартними моделями Землі. Завдяки застосуванню всіх нових методів і технологій були відкриті сотні найбільших родовищ корисних копалин, особливо нафти і газу - основи сучасної промисловості. Величезних успіхів досягла і теоретична геологія, починаючи від гіпотез утворення Землі та планет і, закінчуючи, історією еволюції Землі і органічного світу.
Розглянемо, в загальних рисах, основні досягнення геологічної науки в формуванні картини світу і виявленні загальних закономірностей його розвитку.

1. Земля в космічному просторі
Наша Земля - ​​одна з дев'яти планет Сонячної системи, а Сонце це звичайна зірка - жовтий карлик, що знаходиться в Галактиці Чумацького Шляху, однією з сотень мільйонів Галактик в спостережуваної частини Всесвіту. Незважаючи на те, що безпосереднім об'єктом вивчення геології є планета Земля, для нашої планети справедливі ті ж хімічні і фізичні закони, які діють і на інших планетах. Планети, зірки, галактики знаходяться в певному взаємодії, починаючи з моменту їхньої появи у Всесвіті. Тому наша планета являє собою лише частку космічного простору і розповідаючи про її виникнення, необхідно згадати про те, яким чином виникла й еволюціонувала Всесвіт.
Всесвіт, яку ми зараз спостерігаємо, містить лише 1 / 9 речовини, з якого, згідно з розрахунками, повинна бути утворена маса Всесвіту. Отже, від нас приховано 9 / 9 маси її речовини. У спостережуваної формі Всесвіт виник близько 18 - 20 млрд. років тому. До цього часу всі її речовина знаходилася в умовах нескінченно великих температур і густин, які сучасна фізика не в змозі описати. Такий стан речовини називається «сингулярним». Теорію розширення Всесвіту або «Великого Вибуху» (англ. «Big Bang»), вперше була створена А.А. Фрідманом в Росії в 1922 р.
З якогось моменту, віддаленого від нас на 20 млрд. років речовину, що знаходиться в сингулярному стані, піддалося раптового розширення, яке можна описати як вибух. Питання «А що ж було до Великого Вибуху», на думку відомого англійського фізика С. Хогінса, носить метафізичний характер, тому що це стан ніяк згодом не відбилося на нинішнього Всесвіту.
Сучасна теоретична фізика достовірно описує процеси «Великого Вибуху», але тільки після 1 / 100 секунди з моменту його початку. Так, температура в 10 32 До була досягнута через 10-43 сек, 10 10 К - через 1 сек., 10 9 До - через 1 хвилину, 10 4 К - через 100 тис. років, а 10 3 До - через 1 млн років. Расширяющееся речовина ставало менш щільним і менш гарячим. Теорію не тільки спочатку дуже щільною, але й дуже гарячого Всесвіту в кінці 40-х років розвивав знаменитий фізик Георгій Гамов.
Первинний нуклеосинтез став можливий вже через кілька хвилин після початку Великого Вибуху, а через 1 млн. років і формування атомів. З моменту початку Великого Вибуху речовина Всесвіту безперервно розширюється і всі об'єкти в ній і галактики. Галактики і зірки равноудаляются один від одного. Це розширення «всіх від всіх» в даний час добре підтверджується низкою експериментальних фактів.
Спостережуваний хімічний склад Всесвіту становить за масою 3 / 4 водню і 1 / 4 гелію. Всі інші елементи не перевищують у складі Всесвіту навіть 1%. У такій пропорції 3:1 Н і Не утворилися в найперші хвилини Великого Вибуху, а, крім того, утворилися і легкі елементи: літій, дейтерій, тритій, але в незначній кількості. Важкі елементи утворилися у Всесвіті набагато пізніше, коли в результаті термоядерних реакцій «засвітилися» зірки, а при вибухах наднових зірок вони виявилися викинуті в космічний простір.
Що може чекати Всесвіт у майбутньому? Сучасне значення середньої щільності Всесвіту дорівнює 10 -29 г / см 3, що складає 10-5 атомних одиниць маси в 1 см 3. Щоб уявити таку щільність треба 1 г речовини розподілити по кубу зі стороною 40000 км! Якщо середня щільність дорівнюватиме або трохи нижче критичної щільності, Всесвіт буде тільки розширюватися, а якщо середня щільність буде вище критичної, то розширення Всесвіту з часом припинитися і вона почне стискатися, повертаючись до сингулярного стану.
Через приблизно 1 млрд. років після початку Великого Вибуху, в результаті стиснення величезних газових хмар або їх протяжних газових фрагментів, стали формуватися зірки й галактики, скупчення мільйонів зірок. Утворення зірок теоретично розраховано цілком вірогідно. Будь-яка зірка формується в результаті колапсу космічного хмари газу і пилу. Коли стиск в центрі структури призведе до дуже високих температур, в центрі «згустку» починаються ядерні реакції, тобто перетворення Н в Не з виділенням величезної енергії, в результаті випромінювання якій зірка і світиться.
Виявлені в наші дні слабкі варіації реліктового випромінювання в просторі, рівні 0,001% від середньої величини, свідчать про нерівномірну щільності речовини у Всесвіті. Ймовірно, що це первинне відмінність в щільності і послужило як би «запалом» для виникнення в майбутньому скупчень галактик і галактик. Там, де щільність була вище середньої, сили гравітації були більше, а, отже, ущільнення відбувалося сильніше і швидше щодо сусідніх ділянок, від яких речовина переміщалися у бік більш щільних згущень. Так починалося формування галактик. Тільки 200 років тому В. Гершель відкрив міжзоряні хмари, а до цього весь простір між зірками вважалося еталоном порожнечі. У 1975 р. були виявлені гігантські молекулярні хмари (ГМО), маса яких в мільйони разів більше Сонячної маси.
Галактика Чумацького Шляху (ГМП) - одна з 100 000 мільйонів галактик у спостережуваної частини Всесвіту, володіє формою сплощеного диска, з діаметром близько 100000 світло. років і товщиною в 20000 світло. років. У розрізі в центрі спостерігається потовщення (балдж), яке складається зі старих зірок і ядро, приховане хмарами щільного газу. Не виключено, що в центрі ГМП існує «чорна дірка», як в ядрах інших спіральних галактик. Цікаво, що ГМП оточена темною хмарою неспостережний речовини, маса якого в 10 або більше разів перевищує масу всіх зірок і газу в ГМП. Молоді зірки в осьовій частині диска оточені величезною сферичної областю - гало, в якій знаходяться старі зірки.
Сонце, що представляє собою невелику зірку середнього віку типу жовтого карлика, розташовується в 3 / 5 від центру галактики в межах головного диску. Те, що воно належить ГМП, було встановлено всього лише 65 років тому шведом Б. Ліндблад і голландцем Я. Оортом. Із Землі, як однієї з 9 планет, що обертаються навколо Сонця, ми бачимо зірки Чумацького шляху у вигляді арки, що перетинає небосхил, тому що ми дивимося на край ГМП з її серединної області. У 1610 р. Галілей нарахував в Чумацькому Шляху всього 6000 зірок. Найближча до нас зірка, не вважаючи Сонця, Альфа Центавра - 4 світлових роки. Усі зірки ГМП повільно обертаються навколо галактичного центру. Сонце з планетами робить один оборот навколо центру ГМП за 250 млн. років із швидкістю 240 км / сек. Галактичний рік грає важливу роль в періодизації геологічної історії Землі.
Щоб спробувати більш наочно уявити шкалу часу, в рамках якої ми оперуємо космічними термінами, скористаємося шкалою Мейерса (1986). Якщо 15 млрд років = 24 години = 1 добу (це час, що минув після початку Великого Вибуху, за сучасними уявленнями - 20 млрд. років), то далі відбувалося наступне:
1) Через 4 сек. опівночі - утворення стійких атомів
2) 4-5 годин - виникнення галактик і зірок
3) 18 годин - освіта Сонячної системи
4) 20 годин - перші форми життя
5) 22 години 30 хвилин - перші хребетні вийшли на сушу
6) 22 години 30 хвилин - 23 години 56 хвилин - існування динозаврів
7) За 10 сек. до півночі - перші людиноподібні
8) За 0,001 сек. до півночі - «промислова революція».
Першою системної теорією походження Сонячної системи була знаменита теорія, сформульована в 1755 році німецьким філософом Іммануїлом Кантом. Кант вважав, що сонячна система виникла з якоїсь первинної матерії, доти вільно розсіяною в космосі. Частинки цієї матерії переміщалися в різних напрямках і, стикаючись один з одним, втрачали швидкість. Найбільш важкі і щільні з них під дією сили тяжіння з'єднувалися один з одним, утворюючи центральний згусток - Сонце, яке, у свою чергу, притягувало більш віддалені, дрібні і легкі частинки.
Таким чином, виникла деяка кількість обертових тіл, траєкторії яких взаємно перетиналися. Частина цих тіл, спочатку рухалися в протилежних напрямках, в кінцевому рахунку, були втягнуті в єдиний потік і утворили кільця газоподібної матерії, розташовані приблизно в одній площині і обертаються навколо Сонця в одному напрямку, не заважаючи один одному. В окремих кільцях утворювалися більш щільні ядра, до яких поступово притягувалися більш легкі частинки, формуючи кулясті скупчення матерії; так складалися планети, які продовжували кружляти навколо Сонця в тій же площині, що і початкові кільця газоподібного речовини.
У 1796 році французький математик і астроном П'єр-Симон Лаплас висунув теорію, дещо відмінну від попередньої. Лаплас вважав, що Сонце існувало спочатку у вигляді величезної розпеченій газоподібної туманності (небули) з незначним щільністю, але зате колосальних розмірів.
Ця туманність, згідно Лапласу, спочатку повільно оберталася в просторі. Під впливом сил гравітації туманність поступово стискалася, причому швидкість її обертання збільшувалася. Зростаюча в результаті відцентрова сила надавала туманності уплощенную, а потім і лінзоподібні форму. В екваторіальній площині туманності співвідношення між притяганням і відцентровою силою змінювалося на користь цієї останньої, так що, в кінцевому рахунку, маса речовини, що скупчився в екваторіальній зоні туманності, відокремилася від решти тіла і утворила кільце. Від продовжувала обертатися туманності послідовно відокремлювалися все нові кільця, які, конденсуючись в певних точках, поступово перетворювалися в планети і інші тіла сонячної системи. У загальній складності від первісної туманності відокремилося десять кілець, які розпалися на дев'ять планет і пояс астероїдів - дрібних небесних тіл. Супутники окремих планет склалися з речовини вторинних кілець, що відірвалися від розпеченої газоподібної маси планет.
Внаслідок тривав ущільнення матерії температура новостворених тіл була виключно високою. У той час і наша Земля, по П. Лапласа, представляла собою розпечену газоподібний кулю, що світився подібно до зірки. Поступово, однак, ця куля остигав, його матерія переходила в рідкий стан, а потім, у міру подальшого охолодження, на його поверхні стала утворюватися тверда кора. Ця кора була оповита важкими атмосферними парами, з яких при охолодженні конденсувалася вода.
Ці дві теорії взаємно доповнювали один одного, тому в літературі вони часто згадуються під загальною назвою як гіпотеза Канта-Лапласа. Оскільки наука не мала в той час більш прийнятними поясненнями, у цієї теорії було в XIX столітті безліч послідовників.
Серед подальших космогонічних теорій можна знайти і теорію «катастроф», згідно з якою наша Земля зобов'язана своєю освітою якомусь втручанню ззовні, наприклад, близької зустрічі Сонця з якоюсь блукаючої зіркою, що викликала виверження частини сонячної речовини. У результаті розширення розпечена газоподібна матерія швидко остигає і ущільнювалася, утворюючи велику кількість маленьких твердих частинок, скупчення яких були чимось на кшталт зародків планет.
В останні десятиліття американськими і радянськими вченими було висунуто ряд нових гіпотез. Якщо раніше вважалося, що в еволюції Землі відбувався безперервний процес віддачі тепла, то в нових теоріях розвиток Землі розглядається як результат багатьох різнорідних, часом протилежних процесів. Одночасно з пониженням температури і втратою енергії могли діяти й інші фактори, що викликають виділення великих кількостей енергії і компенсуючі таким чином спад тепла. Одне з цих сучасних припущень його автор американський астроном Ф.Л. Уайпль назвав «теорією пилової хмари». Однак, по суті це ніщо інше, як видозмінений варіант небулярной теорії Канта-Лапласа.
Цікаво, що на новому рівні, озброєні більш досконалою технікою і більш глибокими знаннями про хімічний склад сонячної системи, астрономи повернулися до думки про те, що Сонце і планети виникли з обширної, нехолодної туманності, що складається з газу і пилу. Потужні телескопи виявили в міжзоряному просторі численні газові і пилові «хмари», з яких деякі дійсно конденсуються в нові зірки.
У зв'язку з цим первісна теорія Канта-Лапласа була перероблена з залученням новітніх даних. Кожна з цих космогонічних теорій внесла свій внесок у справу з'ясування складного комплексу проблем, пов'язаних з походженням Землі. Всі вони розглядають виникнення Землі і сонячної системи як закономірний результат розвитку зірок і всесвіту в цілому. Земля з'явилася одночасно з іншими планетами, які, як і вона, обертаються навколо Сонця і є найважливішими елементами сонячної системи.
У центрі нашої планетної системи знаходиться зірка - Сонце, в якому зосереджено 99,866% всієї маси системи. На всі 9 планет і десятки їхніх супутників доводиться тільки 0,134% речовини системи. У той же час 98% моменту кількості руху, тобто твори маси на швидкість і радіус обертання зосереджено в планетах. В даний час відомо більше 60 супутників планет, близько 100000 астероїдів або малих планет і близько 10 листопада комет, а також величезна кількість дрібних уламків - метеоритів.
Сонце - це зірка спектрального класу G2V, досить поширеного в ГМП. Сонце має діаметр 1,4 млн.км (1391980 км), масу, рівну 1,98 ⋅ 10 33 кг і щільність 1,4 г / см 3, хоча в центрі вона може досягати 160 г / см 3. У структурі Сонця розрізняють внутрішню частину або гелиевое ядро з Т 0 15 млн. К, далі розташовується зона променистого рівноваги - фотосфера, потужністю до 1 тис. км і з Т 0 від 800 К на глибині 300 км і до 4000 К в верхніх шарах, а саму зовнішню частину Сонячного диска складає хромосфера, потужністю 10-15 тис. км з Т 0 20000 К.
Гранулярная структура фотосфери обумовлена ​​спливанням більш високотемпературних потоків газу і зануренням щодо більш холодних. Говорячи про хромосфері і фотосфері, не можна не сказати про явища сонячної активності, що впливають на нашу планету. Локальні, дуже сильні магнітні поля, що виникають у зовнішніх оболонках Сонця, перешкоджають іонізованої плазмі - хорошому провіднику, переміщатися упоперек ліній магнітної індукції. У подібних ділянках і виникає темна пляма, тому що процес перемішування плазми уповільнюється. Сонячні протуберанці - це грандіозні викиди хромосферного речовини, підтримувані сильними магнітними полями активних областей Сонця. Хромосферні спалаху, факели, протуберанці демонструють безперервну активність Сонця. Вище хромосфери і фотосфери розташовується Сонячна корона потужністю 12-13 млн. км і з Т 0 1,5 млн. К, добре спостерігається під час повних Сонячних затемнень.
У складі Сонця панує Н, що становить 73% за масою і Не - 25%. На решту 2% припадає більш важкі елементи, також як Fe, O, C, Ne, N, Si, Mg і S, всього 67 хімічних елементів. Джерело енергії Сонця - ядерний синтез, злиття 4-х ядер Н-протонів, утворює одне ядро ​​Не з виділенням величезної кількості енергії. 1 грам водню, який бере участь в термоядерній реакції виділяє 6 ⋅ 10 11 Дж енергії. У ході ядерних перетворень діаметр Сонця практично не змінюється, тому що тенденція до вибухового розширення врівноважується гравітаційним притяганням складових частин Сонця, стягує гази в сферичне тіло. Сонце має сильним магнітним полем, полярність якого змінюється один раз на 11 років. Ця періодичність збігається з 22-річним циклом наростання і убування Сонячної активності, коли формуються Сонячні плями з діаметром у середньому 66000 км. Сонячний вітер, вихідний на всі боки від Сонця, являє собою потік плазми - протони і електрони, з альфа-частинками і іонізованими атомами С, О і інших більш важких елементів. Швидкість Сонячного вітру поблизу Землі досягає 400-500 і навіть 1000 км / сек.
Сонячний вітер поширюється далі орбіти Сатурна, утворюючи т.зв. геліосферу, контактує вже з міжзоряним газом. Виділення енергії Сонцем, як і Т, залишається практично незмінним протягом 5,0 млрд. років, тобто з моменту утворення Сонця. Атомного пального - Н на Сонце має вистачити за розрахунками ще на 5 млрд. років. Коли запаси Н виснажаться, гелиевое ядро ​​буде стискатися, а зовнішні шари розширюватися і Сонце спочатку перетвориться в «червоний гігант», а потім - у «білий карлик». Тепло і світло Сонця дуже впливають на земні процеси: клімат, гідрологічний цикл, вивітрювання, ерозія, існування життя.
Навколо Сонця обертаються дев'ять планет. Меркурій, Венера, Земля і Марс, найближчі до Сонця планети відносяться до внутрішніх або планет земної групи. Далі, за поясом астероїдів, розташовуються планети зовнішньої групи - гіганти Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун і маленький Плутон, відкритий лише в 1930 р. Відстань від Сонця до Плутона дорівнює 40 астрономічним одиницям.
За Плутоном знаходиться «щілину» - кільце з радіусом 2 × 10 3 А.Є., де практично немає речовини. Далі, в інтервалі 2 × 10 3 - 2 × 10 4 А.Є. розташовується кільце з величезною кількістю матерії у вигляді ядер комет з масою рівною 4 жовтня мас Сонця і кутовим моментом в 100 разів перевищує сучасний кутовий момент всієї Сонячної системи. Це так зване, внутрішнє хмара Оорта.
Ще далі, в інтервалі 2 × 10 4 - 5 × 10 4 А.Є. розташовується власне хмара Оорта, що складається також з ядер комет із загальною масою 100 мас Сонця і кутовим моментом в 10 разів вище, ніж у планетної системи. По суті, радіус в 5 × 10 4 А.Є. і визначає сучасний кордон Сонячної системи в широкому сенсі цього поняття. Знання про будову планет, особливо земної групи, представляє великий інтерес для геологів, тому що їх внутрішня структура досить близька до нашої планети.
Меркурій - одна з найменших безатмосферних планет з діаметром 0,38 по відношенню до земного, щільністю 5,42 г / см 3, с Т до + 450 О С вдень на сонячній стороні і до -170 О С вночі. Поверхня Меркурія покрита численними ударними кратерами, з діаметром до 1300 км. Ландшафт поверхні Меркурія, нагадує місячний.
Венера за своїми розмірами та масою дуже близька до Землі, але обертається вона в іншу сторону, в порівнянні з іншими планетами. Венера оповита дуже щільною атмосферою, що складається з вуглекислого газу, а у верхніх шарах на висотах в 50-70 км з сірчаної кислоти. На цих висотах дме постійний вітер зі сходу на захід зі швидкістю до 140 м / сек., Який зменшується до 1,0 м / сек у поверхні. Тиск в атмосфері на поверхні дуже велика - 96 кг / см 2 (на Землі 1 кг / см 2) і Т +500 Про С. Такі умови несприятливі для існування води. Наявність щільної атмосфери вирівнює температурні відмінності дня і ночі. На Венері немає магнітного поля і це говорить про те, що ядро ​​Венери відрізняється від земного ядра. Приблизно 15% поверхні Венери займають тессери, щодо стародавні породи. На них накладаються більш молоді базальтові рівнини і ще більш молоді, ніж рівнини, величезні базальтові вулкани.
Марс - четверта за рахунком від Сонця планета набагато менше Землі, її радіус складає 0,53 земних. Доба тривають на Марсі 24 години 37 хв., А площина його екватора нахилена по відношенню до орбіти також як на Землі, що забезпечує зміну кліматичних сезонів. На Марсі існує дуже розріджена вуглекисла атмосфера з тиском біля поверхні 0,03-0,1 кг / см 2. Таке низький тиск не дозволяє існування воді, яка повинна випаруватися, або замерзнути. Температура на Марсі мінлива і на полюсах в полярну ніч досягає -140 О С, а на екваторі до -90 Про С. Вдень на екваторі температура вище 0 О С і до +25 Про С. Атмосфера Марса містить білі хмари з дрібних кристалів СО 2 і Н 2 О. Вітри на поверхні Марса можуть досягати 60 км / год, переносячи пил на великі відстані.
Поверхня Марса підрозділяється на базальтові рівнини в північній півкулі, і височини - в південному, де поширені великі ударні кратери. На Марсі існують дуже великі вулкани, наприклад, Олімп, заввишки до 21 км і в діаметрі 600 км. Це найбільший вулкан на всіх планетах Сонячної системи. Олімп належить до вулканічного масиву Фарсида, що складається з численних базальтових вулканів щитового типу, що злилися своїми основами. У цьому ж масиві є дуже великі вулканічні кальдери з діаметром до 130 км. Освіта цих базальтових вулканів відбулося приблизно 100 млн. років тому і сам факт їх існування свідчить про велику міцності марсіанської літосфери і потужності кори, що досягає 70 км.
У південній півкулі Марса розташовується грандіозний каньйон Домени Марінер, що представляє собою глибокий, до 10 км рифт, що простягнувся на 4000 км в широтному напрямку. Таких структур на Землі немає. Великий інтерес на поверхні Марса представляють явні сліди флювіальной діяльності у вигляді сухих річкових русел. Кілька мільярдів років тому, коли атмосфера Марса не була такою розрідженій, йшли дощі і сніг, існували ріки та озера. Присутність води й позитивні температури могли стимулювати виникнення життя у вигляді прокаріотів, ціанобактерій. У метеориті Мурчісон, знайденому нещодавно в Австралії, мають абсолютний вік в 4,5 млрд. років, виявлені сліди ціанобактерій позаземного походження. У наші дні встановлено факт падіння на Землю метеоритів, що представляють собою осколки марсіанських порід, вибитих сильним ударом метеорита, що впав на поверхню Марса. Вода на сучасній поверхні Марса зосереджена у вигляді льоду, але під верхнім шаром порід.
Марс володіє двома маленькими супутниками Фобосом (19 × 27 км) і Деймос (11 × 15 км), неправильної форми з кратерірованной поверхнею і якимись вибоїнами, добре видимими на Фобос. Марс пройшов тривалий шлях розвитку. На поверхні Марса спостерігається 3 або 4 генерації рельєфу і, відповідно, порід. «Материки» - це найдавніші породи, що утворюють височини в 4-6 км, базальтові «рівнини» молодше, а на них накладаються вулканічні масиви типу Фарсида і окремі вулкани. Мабуть, у Марса відсутня рідке ядро, тому що магнітне поле надзвичайно слабке. Ендогенна активність на Марсі тривала на 1 млрд років довше, ніж на Меркурії і Місяці, де вона закінчилася 3,0-2,5 млрд. років тому.
Розташовані за поясом астероїдів планети зовнішньої групи сильно відрізняються від планет внутрішньої групи. Вони мають величезні розміри, потужну атмосферу, газово-рідкі оболонки і невелике, мабуть, силікатне ядро.
Юпітер за масою дорівнює 317 земним, але має малу середньою густиною в 1,33 г / см 3. Його маса в 80 разів менше тієї необхідної маси, при якій небесне тіло може стати зіркою. Зовнішній вигляд планети визначається полосчатим системою різновисотні і різно забарвлених хмар. Вони утворені конвективними потоками, які виносять тепло в зовнішні зони. Світлі хмари розташовуються вище за інших і складаються з білих кристалів аміаку і знаходяться над висхідними конвективними струменями. Більш низькі червоно-коричневі хмари складаються з кристалів гідросульфіду амонію, володіють більш високою температурою і розташовуються над спадними конвективними струменями.
На Юпітері існують стійкі вітри, що дмуть в одному напрямку і досягають швидкості в 150 м / сек. У прикордонних зонах хмарних поясів виникають турбулентні завихрення, як, наприклад, Велика Червона Пляма (БКПЮ), з довгою віссю в 20 000 - 25 000 км. Повне обертання хмар в плямі здійснюється за 7 днів і його внутрішня структура весь час змінюється, зберігаючи лише загальну конфігурацію. Сам вихор безперервно дрейфує як ціле в західному напрямі зі швидкістю 3-4 м / сек і здійснює повний оборот за 10-15 років.
Атмосфера Юпітера досягає 1000 км, а під нею можуть перебувати оболонки з рідкого молекулярного водню, а ще нижче - металевого водню. У центрі планети розташовується силікатне ядро ​​невеликих розмірів. Магнітне поле Юпітера в 10 разів перевищує за напруженістю магнітне поле Землі, а, крім того, Юпітер оточений потужними радіаційними поясами. Можливо, потужне магнітне поле зумовлене швидким обертанням планети (9 год. 55 хв.).
У Юпітера існує невелике кільце і 16 супутників, з яких 4 великих, так званих галілеєвих, відкритих ще в 1610 р. Галілео Галілеєм - Іо, Європа, Ганімед, Каллісто. Найближчий супутник до Юпітера Іо це, за розмірами, масою та густиною схожий на Місяць. Особливістю Іо є виверження численних вулканів, виливають яскраві - червоні, жовті, помаранчеві потоки сірки і білі потоки сірчаного ангідриду. З супутників зафіксовані виверження з кратерів конусоподібних вулканів. Припливні обурення з боку Юпітера призводять до розігрівання надр Іо.
Європа близька за своїми параметрами Місяці, покрита льодом води, потужністю до 100 км, в якому видно протяжні тріщини. Судячи з того, що на поверхні Європи майже немає ударних кратерів, вона дуже молода. Ганімед, найбільший супутник Галілея (він більше, ніж Меркурій), має густину 1,94 г / см 3 та складний сумішшю льоду води і силікатів. Каллісто за своїми розмірами і щільності схожий на Ганімед і також складний кригою води та силікатами. Однак, на ділянках темного кольору на поверхні Каллісто багато ударних кратерів, що говорить на користь давнього віку цих ділянок. Кільцева структура Вальхалла має діаметр в 300 км. Не виключено, що це слід від удару великого космічного тіла. Всі інші невеликі супутники Юпітера володіють неправильної, незграбною формою, а їх розміри коливаються в поперечнику від 16 до 260 км.
Сатурн займає друге місце за розмірами серед планет-гігантів, проте його щільність дуже мала - 0,69 г / см 3. Хмарний покрив Сатурна схожий на такий у Юпітера не тільки по складу - частки льоду води, льоду аміаку і гідросульфіду амонію, а й за своєю структурою, утворюючи різновисотні пояса і вихори. Сатурн більшою мірою газова планета, ніж Юпітер. Атмосфера Сатурна складається, в основному, з Н і Не і володіє потужністю в кілька тисяч км. Нижче, як і на Юпітері, розташовується оболонка рідкого молекулярного водню, потужністю 37000 км, і металевого водню, 8000 км. Силікатне (кам'яне) ядро ​​Сатурна, радіусом в 10000 км, оточене шаром льоду до 5000 км.
Найбільш відомим елементом планети Сатурн є його знамениті кільця, що утворюють цілу систему, що знаходиться в площині екватора планети. Діаметр кілець становить 270 тисяч км, а потужність всього 100 м. Безліч кілець являють собою дрібні шматочки льоду води. Кожне з кілець має складну структуру чергування темних і світлих смуг, вкладених один в одного. Кільця Сатурну добре відображають радіосигнали, що дозволяє припускати феромагнітні частки в «диму» кілець.
У Сатурна налічується 17 супутників, з яких Титан найбільший. Середні за розмірами від 420 до 1528 км супутники мають кулястою формою, а малі супутники мають неправильну, незграбну форму і розміри від 20 до 360 км. Титан покритий атмосферою з азоту, метану і етану з тиском біля поверхні планети в 1,6 кг / см 2, тому про її будову нічого не відомо. Зважаючи на низьких температур, до -180 О С, метан може існувати в рідкій і твердій (лід метану і етану) формі. Передбачається, що під впливом ультрафіолетового випромінювання Сонця у верхніх шарах атмосфери Титану з вуглеводнів можуть утворюватися складні органічні молекули, які, опускаючись, досягають його поверхні.
Уран перевершує за своїми розмірами Землю в 4 рази і в 14,5 разів за масою. Це третя планета - гігант, обертається в бік протилежної тій, в яку обертається більшість інших планет. Мало цього, вісь обертання Урану розташована майже в площині орбіти, так що Уран «лежить на боці і обертається не в ту сторону». Уран менше Юпітера, але щільність, в середньому, у нього близька до щільності Юпітера, що змушує сумніватися в існуванні оболонки з металевого водню, тому що тиск дуже мало. В атмосфері Урана як і на інших планетах - гігантах, переважають водень і гелій, але також присутні частки льоду метану. Уран оточений системою тонких кілець, між якими відстань набагато більше, ніж у кілець Сатурна. З 15 супутників Урану 5 середніх за розміром і 10 малих, які мають незграбною формою і схожі на супутники Марса і малі супутники Юпітера й Сатурна.
Нептун - найменша з планет - гігантів, має, тим не менше, найбільшою серед них щільністю, що зумовлено існуванням силікатного ядра, оточеного оболонками з рідкого водню, льоду води і потужною воднево-гелієвої атмосферою з хмарним покровом, що складається також з часток льоду води, льоду аміаку, льоду метану і гідросульфіду амонію. В атмосфері Нептуна, як і на Юпітері, проглядаються великі вихрові структури, мінливі в часі. У Нептуна існує система кілець, що мають у різних ділянках різну потужність. 8 супутників Нептуна з одним великим - Тритоном і 7-ю малими, на поверхні яких є сліди водо-крижаного вулканізму.
Плутон, дев'ята планета, рахуючи від Сонця, сильно відрізняється від планет-гігантів і, напевно, їм не належить. У Плутона дуже витягнута еліпсовою орбіта, що перетинає орбіту Нептуна при обертанні Плутона навколо Сонця. Розріджена атмосфера Плутона оточує крижану поверхню планети, що складається з льодів азоту, метану і моноокиси вуглецю, завдяки холоду - -240 О С, пануючому цього, найдальшої планеті. Великий супутник Харон (діаметр 1172 км), складається з суміші льоду і силікатів з щільністю 1,8 г / см 3 та у своєму обертанні навколо Плутона на відстані 19405 км завжди звернений до планети однієї і тієї ж стороною. В даний час вважається, що Плутон з Хароном можуть належати т.зв. поясу Койпера, розташованого в інтервалі 35 - 50 А.Є. прямо за орбітою Нептуна.
На закінчення цього розділу необхідно підкреслити, що порівняльна планетологія дає надзвичайно багато для розуміння ранньої історії Землі, прихованої від геологів подальшими процесами.
2. Формування Землі і особливості її будови
Для геологів, звичайно, першорядним є питання про формування Землі і планет земної групи. Ми знаємо, що в даний час Земля складається з ряду сферичних оболонок, у тому числі твердого внутрішнього ядра, рідкого - зовнішнього і твердої мантії з тонкою оболонкою - твердої ж земної кори. Іншими словами, Земля диференційована за властивостями і складом речовини. Коли і як відбулася ця диференціація?
На цей рахунок існують дві, найбільш поширені точки зору. Рання з них вважала, що первісна Земля, що сформувалася відразу після акреції з планетезималей, що складаються з нікелістого заліза і силікатів, була однорідна і тільки потім піддалася диференціації на залізо-нікелеве ядро ​​і силікатну мантію. Ця гіпотеза отримала назву гомогенної акреції. Пізніша гіпотеза гетерогенної акреції полягає в тому, що спочатку акумулювалися найбільш тугоплавкі планетезімали, що складаються із заліза і нікелю і тільки потім в акреції вступило силікатне речовина, що складають зараз мантію Землі від рівня 2900 км. Ця точка зору зараз, мабуть, найбільш популярна, хоча і тут виникає питання про виділення зовнішнього ядра, що має властивості рідини. Виникло воно після формування твердого внутрішнього ядра або зовнішнє і внутрішнє ядра виділялися в процесі диференціації? Але це питання однозначної відповіді не існує, але припущення віддається другому варіанту.
Процес акреції, зіткнення планетезималей розміром до 1000 км, супроводжувався великим виділенням енергії, з сильним прогріванням формується планети, її дегазацією, тобто виділенням летючих компонентів, які у падали планетезималей. Велика частина летких речовин при цьому безповоротно губилася в міжпланетному просторі, про що свідчить порівняння складів летючих в метеоритах і породах Землі. Процес становлення нашої планети за сучасними даними тривав близько 500 млн. років і проходив в 3 фази акреції. Протягом першої та головної фази Земля сформувалася по радіусу на 93-95% і ця фаза закінчилася до рубежу 4,4 - 4,5 млрд. років, тобто тривала близько 100 млн. років.
Друга фаза, що ознаменувався завершенням зростання, тривала теж близько 200 млн. років. Нарешті, третя фаза, тривалістю до 400 млн. років (3,8-3,9 млрд. років закінчення) супроводжувалася найпотужнішою метеоритної бомбардуванням, такий же, як і на Місяці. Питання про температуру первинної Землі має для геологів принципове значення. Навіть на початку ХХ століття вчені говорили про первинну «вогненно-рідкої» Землі. Однак цей погляд повністю суперечив сучасної геологічної життя планети. Якби Земля спочатку була розплавленої, вона давно б перетворилася на мертву планету.
Отже, перевагу потрібно віддати не дуже холодною, але й не розплавленої ранній Землі. Факторів нагріву планети було багато. Це і гравітаційна енергія; і зіткнення планетезималей; і падіння дуже великих метеоритів, при ударі яких підвищена температура розповсюджувалася до глибин 1-2 тис.км. Якщо ж, все-таки, температура перевищувала точку плавлення речовини, то наступала диференціація - більш важкі елементи, наприклад, залізо, нікель, опускалися, а легкі, навпаки, спливали.
Але головний внесок у збільшення тепла повинен був грати розпад радіоактивних елементів - плутонію, торію, калію, алюмінію, йоду. Ще одне джерело тепла - це тверді припливи, пов'язані з близьким розташуванням супутника Землі - Місяця. Всі ці фактори, діючи разом, могли підвищити температуру до точки плавлення порід, наприклад, в мантії вона могла досягти +1500 Про С. Але тиск на великих глибинах перешкоджало плавлення, особливо у внутрішньому ядрі. Процес внутрішньої диференціації нашої планети відбувався всю її геологічну історію, триває він і зараз. Однак, вже 3,5-3,7 млрд.лет тому, при віці Землі в 4,6 млрд.лет, у Землі було тверде внутрішнє ядро, рідке зовнішнє і тверда мантія, тобто вона вже була диференційована в сучасному вигляді. Про це говорить намагніченість таких древніх гірських порід, а, як відомо, магнітне поле обумовлено взаємодією рідкого зовнішнього ядра і твердого зовнішнього. Процес розшарування, диференціації надр відбувався на всіх планетах, але на Землі він відбувається і зараз, забезпечуючи існування рідкого зовнішнього ядра і конвекцію в мантії.
Атмосфера і гідросфера Землі виникли в результаті конденсації газів, що виділялися на ранній стадії розвитку планети. Місяць - це єдиний супутник Землі, завжди звернений до неї однією і тією ж стороною і обертається навколо Землі за законами Кеплера - поблизу апогею повільніше, поблизу перигея - швидше. Однак, навколо осі Місяць обертається рівномірно і час її обертання навколо осі дорівнює сидеричному (зоряному) місяця. Подвійна система Земля-Місяць позначається на Землі і Місяці. Відомо, що вплив Місяця викликає припливи на Землі, але оскільки Земля в 81 разів масивніше Місяця, то й припливи на Місяці набагато сильніше. Повний оберт навколо Землі Місяць робить за 27 діб 7 годин 43 хвилини. Цей час є сидеричним (зоряним) місяцем Місяця, тобто періодом руху Місяця щодо зірок. Центр мас подвійної системи Земля-Місяць знаходиться в 4750 км від центру Землі усередині планети. Поверхня Місяця, в тому числі і її зворотний, невидима сторона чудово вивчена за допомогою космічних апаратів, місяцеходів та американськими астронавтами, який неодноразово бував на поверхні Місяця і зібрали кілька тонн місячних порід. Середнє видалення Місяця від Землі 384000 км, діаметр Місяця 3476 км, маса 7,33 ⋅ 10 25, середня щільність 3,33 г / см 3. Атмосфера на Місяці відсутнє через малих її розмірів, температура на екваторі вдень досягає +130 О С, а вночі -150 Про С. Поверхня Місяця підрозділяється на моря й материки. Перші займають 17% поверхні, другі - 83% .. Материки, більш світлі ділянки поверхні Місяця - це відносно древні, брекчірованние породи, з великою кількістю плагіоклазу - анортита. Материки вкриті великою кількістю метеоритних кратерів, що утворилися при інтенсивному бомбардуванню 4,0-3,9 млрд. років тому.
Більш темні моря представляють собою величезні покриви базальтових лав, ізлівшіхся 3,9-3,0 млрд. років тому, тобто вони молодші та метеоритних кратерів на них менше. Поверхня Місяця вкрита пухким грунтом - реголітом, що утворився при ударах метеоритів і роздробленні порід. Вивчення Місяця дало геологам доказ посиленою метеоритної атаці Землі в цей же інтервал часу, 3,9-4,0 млрд. років тому. Сила тяжіння на Місяці 1 / 6 земної і в неї є дуже слабке магнітне поле невідомого походження. Вимірювання сили тяжіння показали скупчення щільних мас - маскони під місячними морями.
На Місяці виділяється кора, потужністю до 60 км та швидкістю сейсмічних хвиль Vр - 7,0-7,7 км / сек; літосфера або верхня і середня мантія до глибини 1000 км; нижня мантія (астеносфера), частково розплавлена, як і ядро, з глибини 1500 до 1740 км. Через них не проходять поперечні сейсмічні хвилі. Припливні лунотрясения, виявлені за допомогою сейсмографів, встановлених на поверхні Місяця експедиціями «Апполонов» з 1969 р., приурочені до середньої мантії. Місяць щорічно віддаляється від Землі приблизно на 2 см, збільшуючи свій момент кількості руху.
Існує 3 головні гіпотези про походження Місяця. За однією з них Місяць відокремилася від Землі, за іншою - Місяць була захоплена вже «готової» силами тяжіння Землі, по третій, розробленої в 60-ті роки російської наукового Є.Л. Рускол, Місяць утворилася разом із Землею з рою планетезималей. Нещодавно вчені університету Берклі в Каліфорнії (США), після тривалих комп'ютерних розрахунків показали, що Місяць утворилася в результаті зіткнення Землі по дотичній з космічним тілом розміром з Марс. Викинуті в космос уламки стали обертатися по круговій орбіті, злипаючись в кулясте тіло - Місяць. Було це 4,5 млрд. років тому. Будь-яка з гіпотез повинна пояснити відмінності в хімічному складі місячних порід від земних і відмінності в щільності небесних тіл.
Діаметр Землі 12756 км; маса 5,988 × 10 24 кг; щільність 5510 кг / м 3; період обертання 23 год 56 м 4,1 с; період обертання 365,26 діб; ексцентриситет орбіти 0,017; площа поверхні - 510 млн. км 2; обсяг - 1,083 × 10 12 км 3.
І. Ньютон першим показав, що форма Землі складніша, ніж куля, і довів, що головним чинником у створенні форми Землі є її обертання і, викликана цим відцентрова сила. Тому форма Землі залежить від спільної дії сил гравітації і відцентрових. Добре відомо, що рівнодіюча цих сил називається силою тяжіння. Численні геодезичні вимірювання дозволили довести, що земля є еліпсоїд, обчислений в 1940 р. геодезистом А.А. Ізотовим і названий їм еліпсоїдом Красовського на честь Ф.Н. Красовського, відомого російського геодезиста. Параметри еліпсоїда Красовського: екваторіальний радіус - 6378,245 км; полярний радіус - 6356,863 км; полярне стиснення α = 1 / 298, 25.
Реальна форма Землі краще описується фігурою геоїда (землеподібні) - еквіпотенційної поверхнею незбуреного океану, продовженої і на континенти. Сила тяжіння в кожній точці поверхні геоїда спрямована перпендикулярно до неї. Зараз побудована карта геоїда, наведена до стиснення 1 / 298, 25, за допомогою як наземних гравіметричних, так і супутникових спостережень. На карті ясно видно западини і опуклості на поверхні Землі з амплітудою в десятки метрів, так що форма Землі швидше нагадує «обгризають яблуко». Аномалії геоїда обумовлені нерівномірним розподілом мас з різною щільністю всередині Землі.
Перебуваючи на поверхні Землі, ми можемо визначити багато параметрів, що характеризують Землю: склад речовини (гірських порід, вод, океану, атмосфери) і його вік, температуру, силу тяжіння до Землі (прискорення сили тяжіння), величину магнітного поля, і спостерігати безліч явищ : виверження вулканів, землетруси, особливо катастрофічні, і вимірювати часи пробігу сейсмічних (пружних) хвиль, бачити світіння полярних сяйв і багато іншого.
Геологам добре відомо внутрішню будову Землі, тому що існує метод, який дозволяє зазирнути в недоступні місця планети. Це - сейсмічні хвилі («Сейсмо» - струс, грец.), Що виникають в Землі від землетрусів, ядерних і великих промислових вибухів, які пронизують всю Землю, заломлюючись і відбиваючись на різних межах зміни стану речовини. За образним висловом відомого геофізика кожне сильний землетрус змушує Землю довго гудіти, як дзвін. Сейсмологічний метод знаходиться в ряду інших геофізичних методів, але для цілей пізнання глибин Землі він один з найважливіших.
Земна кора обмежується знизу дуже чіткої поверхнею стрибка швидкостей сейсмічних хвиль, вперше встановленої югославським геофізиком А. Мохоровичича в 1909 р. і отримала його ім'я: поверхня Мохоровичича, або поверхня М. Друга глобальна сейсмічна межа розділу знаходиться на глибині 2900 км і була виділена в 1913 р. німецьким геофізиком Бено Гутенбергом і також отримала його ім'я. Ця поверхня відокремлює мантію Землі від ядра.
На глибині 5120 км знову відбувається стрибкоподібне збільшення швидкості хвиль, тобто ця частина ядра - тверда. Таким чином, усередині Землі встановлюється 3 глобальні сейсмічні кордони, що розділяють земну кору і мантію (кордон М), мантію і зовнішнє ядро ​​(кордон Гутенберга), зовнішнє і внутрішнє ядро.
В останні роки була встановлена ​​ще одна глобальна сейсмічна межа на глибині 670 км, яка відокремлює верхню мантію від нижньої і є дуже важливою для розуміння процесів, що у верхніх оболонках Землі. Ця межа розташовується нижче поверхні М, деякому рівні, різному по глибині під океанами і материками. Особливості цього шару, який отримав назву астеносфера («Астенос» - слабкий, м'який, древн. Грец.), Пояснюються можливим його плавленням в межах 1-2%. Плавлення проявляється у вигляді дуже тонкої плівки, що огортає кристали при Т 0 порядку +1200 ° С.
Астеносферний шар розташований найближче до поверхні під океанами, від 10-20 км до 80-200 км, і глибше, від 80 до 400 км під континентами, причому залягання астеносфери глибше під більш давніми геологічними структурами, наприклад, під докембрійськими платформами, ніж під молодими. Потужність астеносферного шару, як і його глибина сильно змінюються в горизонтальному і вертикальному напрямках. У сучасних Геотектонічні уявленнях астеносферному шару відводиться роль своєрідного мастила, за якою можуть переміщатися вищерозміщені шари мантії і кори.
Земна кора і частина верхньої мантії над астеносферою носить назву літосфера («Літос» - камінь, грец.). Літосфера холодна, тому вона жорстка і може витримати великі навантаження. Механічні властивості речовини Землі на всіх рівнях важлива для розуміння геодинамічних процесів. Літосфера, тобто земна кора і частина верхньої мантії до глибин приблизно в 200 км веде себе в цілому як більш тендітна, ніж нижня (гранулітів-базітових шар). Жорсткість літосфери оцінюється в 24 Жовтень Нм і вона має неоднорідністю в горизонтальному напрямку. Саме в літосфері, особливо в її верхній частині, утворюються розломи.
Астеносфера, подстилающая літосферу, також володіє неоднорідністю в горизонтальному напрямку і мінливою потужністю. Знижені швидкості сейсмічних хвиль в астеносфері добре пояснюється плавленням всього лише 2-3% речовини. Астеносферний шар за сучасними уявленнями грає найважливішу роль в тектонічної і магматичної активності літосферних плит і забезпечує їх ізостатичний рівновагу, незважаючи на те, що сам шар може бути переривчастим, наприклад, був відсутній під древніми докембрійськими платформами.
Розташована нижче астеносферного шару мантія, особливо нижня, глибше 670 км, володіє в'язкістю близько 10 21 м 2 / с. Ця дуже висока в'язкість, тим не менш, не є непереборною перешкодою для повільних конвективних переміщеннях мантійної речовини, що підтверджується так званої сейсмічної томографією, що дозволяє «побачити» дуже незначні плотностное неоднорідності в мантії. Глибше 700 км в мантії не зафіксовано вогнищ землетрусів, що свідчить про неможливість виникнення сколів.
Вище йшлося про моделі будови Землі К.Є. Булла, створеної в 1959-1969 рр.. Останнім часом використовується більш нова, уточнена модель, звана PREM (Prelimerary Reference Earth Model), що характеризується «нормальним», тобто усередненим розподілом з глибиною різних фізичних параметрів, в тому числі швидкостей поширення сейсмічних хвиль. Визначення хімічного і мінерального складу геосфер Землі являє собою дуже складну задачу, яка багато в чому може бути вирішена лише приблизно, грунтуючись на непрямих даних. Прямі визначення можливі тільки в межах земної кори, гірські породи якої неоднорідні за своїм складом і сильно розрізняються в різних місцях.
Чітко видно різниця в складі між континентальною та океанічною корою, яка носить принциповий характер. Верхній шар континентальної кори складається з гранітів та метаморфічних порід, які оголюються на кристалічних щитах стародавніх платформ. Нижній шар кори практично ніде не розкритий, але в його складі повинні переважати основні породи - базит, як магматичні, так і метаморфічні. Про це свідчать геофізичні та експериментальні дані. Тим не менш, наведений вище середній склад земної кори, може бути віднесений тільки до верхньої частини земної кори, тоді як склад нижньої кори все ще залишається сферою здогадок.
Гірські породи, що складають континентальну кору, незважаючи на свою різноманітність, представлені кількома головними типами. Серед осадових порід переважають пісковики і глинисті сланці (До 80%), серед метаморфічних - гнейси і кристалічні сланці, а серед магматичних - граніти і базальти. Слід підкреслити, що середні склади пісковиків і глинистих сланців близькі до середніх складам гранітів і базальтів, що свідчить про походження перших за рахунок вивітрювання і руйнування других.
У океанічної корі за масою абсолютно переважають базальти (близько 98%), у той час як осадові породи самого верхнього шару мають дуже невелику потужність. Найпоширенішими мінералами земної кори і є польові шпати, кварц, слюди, глинисті мінерали, що утворилися за рахунок вивітрювання польових шпатів. Підлегле значення мають піроксени і рогові обманки. Склад верхньої та нижньої мантії може бути визначений тільки імовірно, грунтуючись на геофізичних і експериментальних даних. Верхня мантія, нижче межі Мохоровичича з найбільшою часткою ймовірності складена ультраосновнимі породами, збагаченими Fe і Мg, але в теж час обідніми кремнеземом. Не виключено, що серед порід верхньої мантії багато еклогітах, які утворюються при високих тисках, про що свідчить поява в них мінералу граната, стійкого при тому тиску, який існує у верхній мантії.
Основними мінералами речовини верхньої мантії є олівін і піроксени. У міру збільшення глибини, тверда речовина мантії стрибкоподібно, на кордонах, встановлюваних сейсмічними методом, зазнає структурні перетворення, змінюючись все більш щільними модифікаціями мінералів і при цьому не відбувається зміна хімічного складу речовини.
Хімічний і мінеральний склад ядра передбачається на підставі розрахункових тисків, близько 1,5 Мбар, існуючих глибше 5120 км. У таких умовах найбільш вірогідне існування речовини, що складається з Fe з 10% Ni і деякої домішки сірки в зовнішньому ядрі, яка утворює з залізом мінерал троилит. Як вважає А.А. Ярошевський, саме ця легкоплавка евтектична суміш забезпечує стабільність рідкого зовнішнього ядра, вище якого знаходиться тверда силікатна мантія. Таким чином, Земля виявляється розшарованої на металеве ядро ​​і тверду силікатну мантію і кору, що обумовлюється різною щільністю і температурою плавлення, тобто відмінностями фізичних властивостей речовини мантії і ядра згідно з уявленнями А.А. Ярошевського. Ці відмінності могли сформуватися ще на стадії гетерогенної акреції планети.
Земна кора - тонка оболонка нашої планети, збагачена легкоплавкими сполуками, що утворилися при плавленні мантійного речовини. Тому магматизм, у всіх його проявах, і є тим головним механізмом, що забезпечує формування легкоплавкой фракції та її просування на зовнішній зону Землі, тобто формування земної кори. Магматичні процеси фіксуються з самого раннього геологічного часу, породи якого доступні спостереженню, а, отже, в цей же час почалася дегазація мантії, в результаті чого були сформовані атмосфера і гідросфера.
Розглянуті вище процеси, початок яким поклало освіту нашої планети, продовжуються до цих пір, і впливають, так чи інакше, на існування людства. Це робить, у міру розселення людини по планеті, все більш актуальною інформацію про глобальні геологічних процесах.

Висновок
Проблеми виникнення і розвитку Всесвіту і Сонячної системи являють для людства не тільки академічний інтерес. З геологічної історії відомі падіння великих космічних тіл на поверхню Землі, що залишили величезні кратери - астроблеми («зоряні рани») і що супроводжувалися катастрофічними наслідками для біоти. Не виключена можливість зіткнення астероїда з Землею і в майбутньому, тому вчені стурбовані розрахунками уточнення орбіт астероїдів, які можуть пролетіти поблизу Землі. Увечері 23 березня 1989 зовсім поруч з нашою планетою «просвистів» кам'яний астероїд з поперечником близько 800 м. І, незважаючи на те, що «поруч» означає відстань у два рази більше, ніж від Землі до Місяця, з 1937 р., коли астероїд Гермес пролетів приблизно на такій же відстані, подібних подій не спостерігалося. Астрономи передбачають, що астероїд «1989FC» може повернутися і якщо він зіткнеться із Землею, то наслідки будуть рівні одночасного вибуху 1000 водневих бомб. Тому прогноз взаємодії космічних тіл у Сонячній системі, можливо, є для людства умовою виживання.
Геологія дала людству можливість використання геологічних ресурсів для розвитку всіх галузей техніки і технології. Разом з тим, інтенсивна техногенна діяльність призвела до різкого погіршення екологічної світової обстановки, настільки сильною і швидкою, що нерідко під питання ставиться існування людства. Ми споживаємо набагато більше, ніж природа в змозі регенерувати. Тому проблема сталого розвитку в наші дні є справді глобальною, світовою проблемою, що стосується всіх держав.
Незважаючи на збільшення науково-технічного потенціалу людства, рівень нашого незнання про планету Земля все ще дуже великий. І в міру прогресу в наших знаннях про неї, кількість питань, що залишаються невирішеними, не зменшується. Ми стали розуміти, що на процеси, що відбуваються на Землі, впливають і Місяць, і Сонце, і інші планети, все пов'язано воєдино, і навіть життя, виникнення якої становить одну з кардинальних наукових проблем, можливо, занесена до нас з космічного простору. Геологи поки що безсилі передбачати землетруси, хоча, передбачити виверження вулканів зараз вже можна з великою часткою ймовірності. Безліч геологічних процесів ще погано піддаються поясненню і тим більше прогнозуванню. Тому інтелектуальна еволюція людства багато в чому пов'язана з успіхами геологічної науки, яка коли-небудь дозволить людині вирішити хвилюючі його питання про походження Всесвіту, походження життя і розуму.

Список використаної літератури
1. Авсюк Ю.М. Еволюція системи Земля - ​​Місяць і її місце серед проблем нелінійної геодинаміки / / Геотектоніка, 1993, № 1, с.13-22.
2. Аллінсон А., Палмер Д. Геологія. М., Мир, 1984.
3. Базилевський А.Т. Нові дані про будову планет, отримані за допомогою космічних апаратів. Енциклопедія «Сучасне природознавство». М.: Магістр-Прес, т.9, 2000, с.7-15.
4. Браун Д., Массет А. Недоступна Земля. М., Мир, 1984, 261 с.
5. Витязів А.В., Печернікова Г.В., Сафронов В.С. Планети земної групи. Походження та рання еволюція. М.: Наука, 1990.
6. Короновській Н.В. Загальна геологія. Вид-во Московського університету, 2002.
7. Новіков І.Д. Як вибухнула Всесвіт. Природа, 1988, № 1, с.82-91.
8. Нариси порівняльної планетології / Под ред. В. Л. Барсукова. М.: Наука, 1981.
9. Симоненко О.М. Астероїди або тернисті шляхи досліджень. М., Наука, 1985, 201 с.
10. Фізика космосу (маленька енциклопедія) / Под ред. Р. А. Сюняєва. М.: Сов. Енциклопедія., 1986.
11. Шейдеггер А. Основи геодинаміки. М.: Недра, 1987, 384 с.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Реферат
111.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Будова Землі та планет
Походження життя на Землі 2
Походження життя на Землі
Теорія походження життя на Землі 2
Концепції походження життя на Землі
Теорії походження людини на Землі
Походження та еволюція життя на Землі
Походження Землі Еволюція надр
Теорія походження життя на Землі
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru