Космічні причини виникнення глобальних катастроф

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

скачати

Космічні причини виникнення глобальних катастроф.
Харків 2007

Зіткнення Землі з іншими небесними тілами і природний
відбір у біосфері.
Згідно сучасним уявленням про сутність еволюції біосфери, чільну роль у цьому процесі відіграють природний добір і мутації.
У результаті мутацій з'являються нові форми життя. Природний відбір закріплює право на подальше існування і розвиток за найбільш життєздатними.
Темпами цих процесів управляють катастрофи, які відіграють роль регуляторів еволюції.
При бескатастрофіческом існування біосфери умови існування видів є практично незмінними. При цьому природний відбір порівняно швидко стабілізує структуру спільнот. У нових форм життя, що утворюються в результаті мутацій, практично немає шансів на виживання-всі екологічні ніші зайняті. У результаті темпи еволюції різко знижуються. Починається своєрідний "застій" і механізми адаптації до змін параметрів навколишнього середовища в домінуючих форм життя "за непотрібністю" слабшають.
При возникновени глобальних катастроф істотно змінюються умови проживання всіх видів. Кожен вид потрапляє в несприятливі для себе умови і змушений боротися за існування. При цьому різко зростає внутрішньовидова і міжвидова конкуренція, численні і раніше панували форми життя втрачають свої природні переваги перед нечисленними і слабкими.
У цій боротьбі виживають і набувають статус домінуючих види, що володіють найбільш розвиненими здібностями до адаптації і спобние швидше за інших пристосуватися до нових умов.
Чим більше масштаби катастрофи тим істотніше вона впливає на еволюцію. До числа найбільш глобальних, мають дійсно всепланетному масштабі, відносяться катастрофи, викликані зіткненням Землі з іншими небесними тілами.
Пошуком слідів подібних катастроф - т.зв. астроблем вперше зайнявся американський геолог і астроном Джим Шумейкер. Він переконливо довів, що ряд кільцевих геологічних структур на нашій планеті та інших небесних тілах утворилися в результаті зіткнень з астероїдами і кометами.
В даний час виявлено 30 таких структур у Європі, 26 в Північній Америці, 18 в Африці, 14 в Азії, 9 в Австралії.
До них відносяться
Попігайская улоговина на півночі Сибіру. Внутрішній кратер має діаметр 75 км , Зовнішній -100 км. Вік -30 мільйонів років. Велике небесне тіло пробило 1200 м товщу осадових порід до самого кристалічного підстави Сибірської платформи. Енергія вибуху склала 10 в 23 Джоулів-тобто в 1000 разів сильніше вибуху вулкана Кракатау. Під час вибуху утворилися особливі форми кварцу-тектіти, які не можуть виникнути нині інакше ніж в епіцентрі ядерного вибуху.
Бовтиський кратер в Україні. Діаметр 25 км . Вік 10 млн. років.
Усередині метеорного кратера Різ в Німеччині побудовано місто Норлінг. 15 млн. років тому сюди впав астероїд. У результаті утворився кратер діаметром 20 км і глибиною 700м.
У штаті Арізона США є ще один метеорний кратер-т.зв. Каньйон Дьябло. Його діаметр 1.2 км , Глибина 170м. Кратер оточує вал викинутої породи висотою 50м. Кратер утворився у минулому тисячолітті. Про цю подію збереглися перекази в місцевих індіанців. Згідно з ними тут з неба спустився бог смерті на вогненній колісниці. Дослідження показали, що тут упав маленький астероїд діаметром всього 30м і масою 63000 т. Енергія вибуху склала 3.5 мегатонни в тротиловому еквіваленті.
У Мексиці на півострові Юкатан розташовується найбільша астроблема-астероїдний кратер Чіксулаб. Його діаметр понад 260 км . Кратер утворився 65 млн. років тому в результаті падіння великого астероїда діаметром близько 10 км ..
Про походження ряду кільцевих структур такого ж масштабу точаться суперечки. Зокрема є гіпотези згідно яких гігантськими астроблема (т.зв. Гільом) є Тихий океан, Чорне море, Західна Антарктида, Північний Льодовитий океан. Як показують теоретичні дослідження, при падінні астероїда велика частина його енергії витрачається на формування сейсмічних хвиль. Також вона йде на формування ударної хвилі, руйнування і підйом в атмосферу речовини з кратера, нагрівання атмосфери. Енергія вибуху та його наслідки тим значніше чим більше діаметр астероїда.
Діаметр: Частота зіткненні.: Енергія еквівалентного: Площа астероїда: за 500 тис. років ядерного вибуху (Мт) зони 50м 5000 20 січня тис.кв.км 500м жовтня 5000 10 тис.кв.км 2000С 1 100 000 200 тис.кв.км

У результаті падіння 10 км астероїда 65 млн років тому в атмосферу піднялося таку кількість пилу, що на планеті встановилася т.зв. «Ударна зима» - середня температура знизилася більш ніж на 20 градусів на термін більше 500 років.

Струс надр землі було настільки сильним, що викликало землетрус силою не менше 6 балів в будь-якій точці поверхні планети, а також пробудило всі старі і нові вулкани. Почався новий горотворних цикл, результатом якого є багато структур сучасного Альпійсько-Гімалайського пояса, а також Кордильєр і Анд в Америці. Сталося завершення Мезозойської ери і почалася Кайнозойська ера.

У результаті глобального похолодання загинули теплолюбні рослини, що служили їжею великим травоїдним, а також самі ці травоїдні і харчуються ними хижаки. Панували на планеті динозаври вимерли. Вижили лише теплокровні тварини не крупніше кролика (на щастя до них ставилися і наші предки). Глобальна катастрофа дала їм шанс і вони ним скористалися.

Таким чином, викликані падінням астероїдів глобальні катастрофи, що знищують більшість видів входять до складу біосфери - для небагатьох, хто вижив-подарунок долі, потужний прискорювач їх еволюції. Зазначена закономірність має загальний характер, проявляючись не тільки в біології, але і в економіці, політиці та мистецтві.

Чи можливі катастрофи подібні описаним в майбутньому-безсумнівно. У космосі є сотні, а можливо і тисячі астероїдів, орбіти яких перетинають орбіту Землі. Серед відомих науці астероїдів загрозливих зіткненням у найближчому майбутньому не виявлено. Тим не менш оптимістичний висновок із цього був би хибний, оскільки за оцінками астрономів загальне число відомих астероїдів становить лише малу частину від загальної їх кількості.

2. Динаміка магнітосфери Землі як фактор прискорення еволюції.
Не менш важливим фактором активізації процесів видоутворення, а також прискорення еволюції біосфери є інтенсифікація діючих на планеті мутагенних факторів.
Одним з найважливіших факторів подібного роду є короткочасне підвищення на планеті радіоактивного фону, що викликає іонізацію внутрішніх середовищ клітин, в тому числі клітинних ядер, що містять хромосоми.
Зазначене явище в періоди різкого прискорення еволюції могло бути викликано або збільшенням надходження радіоактивних елементів на поверхню планети в результаті різкої активізації вулканізму, або зростанням інтенсивності потоку заряджених часток високої енергії, що досягають її поверхні.
Як показало співставлення тимчасових рамок відомих науці стадій бурхливого видоутворення на нашій планеті і періодів активізації вулканізму зазначені явища за часом рідше збігаються чому не збігаються. Тому найбільш вірогідною причиною підвищення радіаційного фону на планеті в періоди бурхливого видоутворення прийнято вважати різке зростання інтенсивності впливає на біосферу потоку частинок високих енергій.
Згадані вище частинки мають різне походження. Частина з них це космічні частинки-головним чином електрони, позитрони, протони і антипротони. Джерела космічних частинок розташовані поза Сонячною системою, а може, й поза нашої галактики. Космічні частинки рухаються зі швидкостями близькими до швидкості світла і володіють високими енергіями. Їх джерелами є вибухи наднових зірок і інші подібні процеси. При взаємодії з атомами газів в земною атмосферою ці частинки викликають цілий злива вторинних елементарних частинок. Більшість вторинних часток є сверхкороткожівущімі, але є і досить стабільні, здатні досягати земної поверхні і впливати на біосферу. В даний час інтенсивність перетинає орбіту Землі потоку розглянутих частинок невелика, однак на думку астрофізиків, в інших точках галактичної орбіти Сонця вона може бути істотно вище. Тому не виключено, що в деякі періоди своєї геологічної історії наша планета перетинала істотно більш щільні потоки космічних часток, що безсумнівно інтенсифікувало процеси мутації в біосфері.
Інше джерело часток високої енергії-Сонце.
Крім сонячної радіації (електромагнітних хвиль мікрохвильового, інфрачервоного, видимого та ультрафіолетового діапазону) воно випускає порівняно вузькі, але інтенсивні пучки корпускулярних часток високої енергії, а також т.зв. «Сонячний вітер» - безперервно стікала по всіх напрямах потік сонячної плазми.
Потоки корпускулярних часток випромінюються через т.зв. «Коронарні діри» - проміжки між променями сонячної корони і взаємодіють з нашою планетою лише іноді. Сонячний вітер сягає нашої планети постійно. Інтенсивність сонячного вітру протягом часу змінюється, вона залежить від стану сонячної атмосфери і розташування Землі відносно Сонця.
Частинки входять до складу сонячного вітру і корпускулярних потоків, що випромінюються Сонцем, це в основному ядра водню, гелію і інших елементів, а також вільні електрони. Частинки входять до складу корпускулярних потоків мають більш високі швидкості досягають 400 км в секунду. Незважаючи на порівняно високу щільність потоку космічних частинок за межами земної атмосфери земної поверхні досягають лише деякі з них. На шляху їх природа спорудила надійний заслін-магнітосферу Землі.
Магнітосфери є далеко не у всіх планет Сонячної системи. В даний час потужне магнітне поле виявлено лише у Юпітера. Магнітний момент Марса становить всього близько 0.0003 від магнітного моменту Землі, на Венері і Місяці магнітосфери зовсім відсутні.
За даними вимірювань з борту космічних апаратів, магнітосфера нашої планети простирається від її поверхні на кілька земних радіусів. З боку Сонця вона стиснута, в протилежному напрямку-витягнута.
У середньому на відстані 10 земних радіусів регулярне магнітне поле Землі переходить в хаотичний. Кордон між регулярним і хаотичним полем називається магнітопауза.
Хаотичне магнітне поле являє собою перехідну область між магнітосферою і невозмущенном космічним полем і простягається в середньому на 14 земних радіусів. Напруженість магнітного поля Землі зменшується пропорційно кубу відстані від поверхні.
Заряджені частинки сонячного вітру та інші частинки високих енергій при підльоті до Землі відхиляються її магнітосферою у бік магнітних полюсів. При цьому частина з них захоплюється магнітним полем Землі, потрапляючи в т.зв. радіаційні пояси. Як показали дослідження з борту космічних апаратів, наша планета має два радіаційних пояса.
Радіаційні пояси в меридіональному розрізі мають вигляд рогів півмісяця. В обсязі їх форма тороїдальні. Внутрішній радіаційний пояс відносно стабільний в часі. Він характеризується максимальною густиною плазми. Внутрішній радіаційний пояс простягнувся від екватора до 35 градусів північної і південної широти і віддалений від земної поверхні на 3-3.5 тис.км.
Зовнішній пояс характеризується високою мінливістю своїх характеристик. Вони безперервно змінюються в результаті нестаціонарності взаємодіє з магнітосферою потоку сонячного вітру та інших частинок високої енергії. Зовнішній радіаційний пояс складається переважно з електронів. Він майже у два рази ширше внутрішнього і віддалений від поверхні землі на 25-50 тис.км.
Потрапили у радіаційні пояси частки по спіралі рухаються до магнітних полюсів, уповільнюючи свій рух (при цьому вони випромінюють світло-т. н. Полярне сяйво).
Просування більшості часток у напрямку земної поверхні зупиняється на висоті 100 - 200 км , Після чого вони завертають назад і таким чином роблять коливальні рухи від полюса до полюса. Найенергійніші частки досягають земної поверхні і трохи збільшують радіаційний фон у приполярних областях.
При впливі на магнітосферу Землі потоків корпускулярних часток виникають магнітні бурі, не тільки порушують радіозв'язок і роботу компасів, але і погіршують самопочуття людей.
Магнітні полюси нашої планети не збігаються з географічними.
Магнітний екватор перетинає екватор географічний на 169 градусі східної довготи і на 23 градусі західної довготи.
На магнітному екваторі напруженість магнітного поля мінімальна -0.4 е.. У міру наближення до магнітних полюсів вона зростає до 0.7 е.. При цьому горизонтальна складова магнітного поля Землі максимальна на екваторі-0.4е і мінімальна на полюсах-0. Вертикальна складова магнітного полюса максимальна на полюсах-0.7е і дорівнює 0 на екваторі. Такий розподіл елементів магнітного поля зближує його з полем намагніченого кулі, точніше з полем відповідним чином орієнтованого магнітного диполя, розташованого в центрі Землі.
Реальне магнітне поле Землі дещо відрізняється від дипольного накладенням на нього зовнішнього та внутрішнього недіпольних полів.
Зовнішнє поле пов'язане з рухом заряджених частинок в радіаційних поясах і змінюється в залежності від процесів на Сонці. Амплітуда його флуктуацій може досягати одиниць% від сумарного магнітного поля Землі (це буває під час магнітних бур).
Внутрішнє, недіпольное поле проявляється у вигляді існування на поверхні планети нерівномірно розташованих ділянок з високою та слабкою інтенсивністю магнітного поля. Ці ділянки мають розміри від 25 до 100 градусів, що змінюються з часом. У середньому вони існують близько 100 років. Згадані ділянки переміщуються («дрейфують») по земній поверхні в західному напрямку зі швидкістю близько 20 км на рік.
У ряді зон на земній поверхні є також стаціонарні магнітні аномалії регіонального та місцевого масштабу. Регіональні аномалії охоплюють території мільйони квадратних кілометрів. Місцеві аномалії-від одиниць метрів до десятків тисяч квадратних кілометрів.
Причина існування регіональних аномалій не з'ясована. Місцеві викликані покладами магнітних порід і руд (курсак магнітна аномалія).
У зоні КМА стрілка компаса поводиться як на полюсі-останавлівется на будь-якому азимут. КМА викликана наявністю на певній глибині великих покладів залізистих кварцитів.
Розташування магнітних полюсів безперервно змінюється. Зафіксовані незначні добові Клебанов, кілька великі річні. Ще більші - вікові, вони досягають 30 градусів. У середньому вісь обертання землі утворює з віссю з'єднує магнітні полюси кут 11.5 градуса.
Нестійке положення земних магнітних полюсів частково визначається впливом порівняно швидко мінливого внутрішнього недіпольного поля. На магнітних полюсах горизонтальна складова недіпольного поля повністю компенсує горизонтальну складову дипольного поля.
При застиганні в магнітному полі Землі магми, що викидається вулканами, утворюються гірські породи, що володіють деякою залишкової намагніченістю.
Вивчення залишкової намагніченості вулканічних порід дозволяє визначити характеристики магнітного поля Землі в момент їх застигання. Дослідження палеомагнітізма в різних регіонах нашої планети призвело ряду дивовижних відкриттів. Зокрема було встановлено, що координати магнітних полюсів, визначені за вимірюваннями залишкової намагніченості вулканічних порід, мають однаковий вік, але виявлених на різних материках, не збігаються. Відмінності тим більше, чим більше вік досліджуваних порід. Ці розбіжності вдається усунути, якщо припустити, що розташування материків з часом змінювалося. Реконструкція зазначених рухів материків призвела до відкриття існування на певних етапах геологічної історії нашої планети єдиного гігантського материка Пангеї.
Дослідження залишкової намагніченості вулканічних гірських порід, що мають різний вік і розташованих в різних регіонах нашої планети показали, що поряд зі згаданими вище коливаннями положень магнітних полюсів, за останні 11 млн років не менше 9 разів виникала зміна їх полярності. Північний магнітний полюс ставав південним, а південний північним. Зміни полярності полюсів відбувалися кожні 0.5 -1,5 млн. років.
Як показують геологічні дані, процес зміни полярності магнітних полюсів Землі протікає всього протягом декількох тисяч років. При цьому сумарна магнітне поле Землі різко слабшає, а значить частинки високих енергій мають можливість безперешкодно проникати до поверхні нашої планети і впливати на біосферу. Доведено, що в період зміни полюсів магнітосфера Землі втрачає свої захисні властивості і вплив часток високої енергії як мутагенного чинника різко зростає.
Останній раз розглядається явище спостерігалося 500-800 тис років тому. Не виключено, що в результаті відбулися в цей період мутацій деякі людиноподібні мавпи перетворилися в наших предків. Не викликає сумнівів, що аналогічний період зміни полярності земних полюсів очікує і нас в осяжному майбутньому.
Яке ж походження магнітного поля Землі і що може викликати зміну його полярності.
Відповідно до найбільш ранніх науковими гіпотезами про походження магнітосфери Землі, висунутими ще у 19 столітті, існування магнітного поля пояснюється її залишкової намагніченістю і наявністю у планети ядра, що складається з магнітних матеріалів (Земля-постійний магніт).
З'явилися в Надалі наукові дані показали неспроможність подібних припущень. Основні заперечення проти зазначеної гіпотези зводяться до наступного:
1. Не зрозуміло чому існує змінюється в часі внутрішня недіпольная складова магнітного поля Землі. Геологічні процеси в земній корі та мантії відбуваються повільно, а переміщення недіпольного поля в західному напрямку відбувається зі швидкостями близько 20 км на рік. .
2. Не пояснюються причини періодичної зміни полярності магнітних полюсів.
3. Температура земних надр у міру пріблюженія до центру Землі зростає. При цьому точка Кюрі (температура, вище якої гірські породи втрачають властивості постійного магніту) досягається вже на глибинах близько 25 км . Отже лише тонкий приповерхневий шар земної кори може мати залишкової намагніченістю. Відомі запаси гірських порід з магнітними властивостями, розташовані в цьому шарі, недостатні для пояснення спостережуваних величин напруженості магнітного поля.
В даний час більш правдоподібною прийнято вважати гіпотезу про походження земного магнетизму, висунуту в 1956 р . Ельзассером і Френкелем. Відповідно до цієї гіпотези наша планета має рідке ядро ​​і тверду мантію. Ядро взаємодіє з нижньою мантією як самопорушувані динамомашина, що виробляє потужний постійний струм. Цей струм і утворює дипольних складову магнітного поля Землі.
Швидкі зміни недіпольной складової магнітного поля Землі пояснюються вихровими рухами рідини біля кордонів ядра і мантії, а переміщення цього поля в західному напрямку пов'язують з меншою кутовий швидкістю зовнішньої зони ядра в порівнянні з мантією.
Гіпотеза «земного динамо» знайшла успішне застосування при поясненні властивостей магнітних полів Сонця і Юпітера відсутності таких у Венери і Місяця.
Одним з висновків даної гіпотези є те, що вісь обертання Землі і середня вісь магнітного поля повинні збігатися (що як відомо суперечить дійсності). Вона передбачила, що переміщення магнітних полюсів повинні були відбуватися також переміщення полюсів географічних.
Палеогеографічні і палеокліматологіческіе дані підтвердили справедливість цього висновку. Встановлено, що географічні полюси не завжди займали своє нинішнє становище .. Наприклад в пізньому палеозої вони перебували в сучасній екваторіальній області Землі, де в той час було потужне покривне заледеніння.
Як бачимо, гіпотеза «земного динамо» виявилася дуже продуктивною,
разом з тим вона не пояснює багато встановлені наукою факти.
Залишаються без пояснень:
1. причини в наслідок яких ядро ​​і мантія Землі повинні вести себе так як того вимагає гіпотеза.
2. причини різкої зміни полярності полюсів і періодично виникає істотного ослаблення магнітного поля на земній поверхні.
3. причини існування самих електричних струмів в ядрі нашої планети (який джерело їх їх електрорушійної сили).
4. чому не відбувається істотного уповільнення обертання Землі і розігрівання її надр за рахунок втрат енергії обертального руху в результаті тертя на межі ядра і мантії, що обертаються з різними швидкостями.
5. чому всупереч прогнозам даної гіпотези в наші дні не фіксується помітних переміщень географічних полюсів, незважаючи на те, що переміщення магнітних полюсів відбувається безперервно і за 100 років досягає 30 градусів (у середньому 11.5 град.).
Відповіді на ці питання належить отримати в майбутньому.
Таким чином, причинами істотної інтенсифікації мутацій в біосфері Землі на етапах її еволюції, що характеризуються високими темпами видоутворення, може бути потрапляння нашої планети в інтенсивний галактичний потік космічних частинок високої енергії, різке посилення корпускулярноих потоків Сонця, або ослаблення магнітного поля Землі.

Список рекомендованої літератури:
1.Денісова П. Таємниці катастроф .- М.: «РИПОЛ-КЛАСИК», 2000р., 336с.
2.Катастрофи в історії Землі .- М.: «Світ», 1986-450С.
3.Грігорьев А.А. Екологічні уроки минулого і сучасності-Л.: «Наука», 1991.
4. Шейдеггер А.Є. Фізичні аспекти природних катастроф. Пер. з англ .- М.: «Надра», 1981.
6. Алексєєв М.О. Стихійні явища в природі: прояви, еффектвность защіти.-М.: 1988.
7. Будико М.І., Голіцин Г.С., ІзраельЮ.А. Глобальні кліматичні катастрофи.-Л.: «Гидрометеоиздат», 1986.
8. Горенчук К.І., Боков В.О., Черваньов І.Г. Загальне землеведеніе.-М.: «Вища школа», 1984.
9. Стихійні лиха: вивчення та методи боротьби .- М.: «Прогрес», 1978.
10. Болт Б.А. та ін Геологічні стихії .- М.: «Наука», 1978.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Реферат
44.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Періодичність глобальних катастроф
Причини катастроф Дурість Недбалість і Користь
Причини виникнення романтизму
Причини виникнення релігії
Причини виникнення наркоманії
Алергія причини її виникнення
Соціологія як наука 2 Причини виникнення
Причини виникнення міжетнічних конфліктів
Анемії види і причини виникнення
© Усі права захищені
написати до нас