Как появилась Земля – кратко о происхождении для детей
4.4
Средняя оценка: 4.4
Всего получено оценок: 401.
4.4
Средняя оценка: 4.4
Всего получено оценок: 401.
В древности люди задумывались о происхождении мира, в котором жили. Каждый народ слагал мифы и сказания. Рассмотрим несколько гипотез, возникших в XVIII-XX веках.
Гипотеза Жоржа Бюффона
В середине XVIII века французский ученый Бюффон предположил, что Земля – это один из фрагментов Солнца, которые отлетели от него во время столкновения с неизвестным небесным телом. Обломки остыли и превратились в планеты.
Подобную картину в начале ХХ века обосновал англичанин Д. Джинс.
Версии Иммануила Канта, Пьера Лапласа, О. Ю. Шмидта
Немецкий ученый И. Кант, современник Бюффона, предложил другое решение: вначале существовала холодная туманность из пыли и газа, которая медленно сжималась. Беспорядочное движение элементов туманности привело к их слипанию, образованию планет и Солнца.
Сходную гипотезу в конце XVIII века выдвинул французский ученый П. Лаплас. Раскаленная туманность вращалась, постепенно остывала, сжималась и распадалась на кольца, которые затем превратились в планеты и Солнце.
Лаплас считал, что изначально Земля была раскалена. При ее остывании образовалась твердая корка, которая ломалась, съеживалась, топорщилась. В результате возникли горы. Эта версия принималась геологами более 150 лет.
В 1944 году советский академик Отто Юльевич Шмидт представил подобную гипотезу, но более углубленную, которую в дальнейшем разрабатывал с группой коллег. Гипотеза объясняла происхождение воды на Земле, формирование суши и литосферных плит.
Современные представления
Попробуем рассказать очень кратко о том, как появилась планета Земля, исходя из современных воззрений.
Начало Солнечной системы положил сильнейший взрыв, после которого образовался гигантский вращающийся диск. Его внутренняя область состояла из каменных и металлических обломков, наружная – из различных газов, превратившихся в лед.
С появлением гравитации наружные тела притянули большой объем газов и образовали газовые гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун), внутренние превратились в плотные, небольшие планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс).
Одновременно в центре формировалась молодая звезда, будущее Солнце.
Рис. 2. Образование Солнечной системы и Земли.Земля не сразу стала «голубой планетой». Первые 400-600 млн лет это была раскаленная, с активными вулканами, планета. Только с появлением океанов она приобрела вид, который хорошо знаком космонавтам.
Рис. 3. Вид Земли из космоса.Что мы узнали?
Мы познакомились с версиями о возникновении Солнечной системы. Идеи принадлежат ученым разного времени и многих стран. Однако точных данных нет, это лишь гипотезы. Возможно, в будущем человечество узнает, как образовалась Земля.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Август Мандаринский
5/5
Александр Шарапов
3/5
Егор Сарвенко
4/5
Алмаз Закиров
5/5
Оценка доклада
4.4
Средняя оценка: 4.4
Всего получено оценок: 401.
А какая ваша оценка?
Как появилась земля и другие планеты. Когда и как образовалась земля
Планета Земля единственное известное место где пока была найдена жизнь, я говорю пока потому, что возможно в будущем людьми будет обнаружена еще одна планета или спутник с разумной жизнью проживающей там, но пока Земля это единственное место где есть жизнь. Жизнь на нашей планете весьма разнообразна, от микроскопических организмов до огромных животных, растений и прочего. И у людей всегда стоял вопрос – Как и откуда появилась наша планета? Существует множество гипотез. Гипотезы возникновения Земли кардинально отличаются друг от друга, а в некоторые из них очень тяжело поверить.
Это очень непростой вопрос. Нельзя посмотреть в прошлое и увидеть как все начиналось и как все это начало зарождаться. Первые гипотезы возникновения планеты Земля стали появляться в XVII в., когда люди накопили уже достаточное количество знаний о космосе, нашей планете и самой солнечной системы. Сейчас мы придерживаемся возможных двух гипотез возникновения Земли: Научное – Земля сформировалась из пыли и газы. Затем Земля была опасным местом для жизни после долгих лет эволюции поверхность планеты Земля стала пригодной для нашей жизни: атмосфера Земли, пригодная для дыхания, твердая поверхность, и много дрегое. И Религиозное – Бог создал Землю за 7 дней и поселил здесь все разнообразие животных и растений. Но в то время знаний было не достаточно чтобы отсеять все остальные гипотезы и тогда их было значительно больше:
- Жорж Луи Леклерк Бюффон. (1707–1788)
Он сделал предположение в которое сейчас бы никто не поверил. Он предположил, что Земля могла образоваться из куска Солнца, который был оторван некой кометой попавшей в нашу звезду.
Но эта теория была опровергнута. Эдмунд Галлей – английский астроном заметил что нашу Солнечную систему посещает одна и та же комета с интервалом в несколько десятков лет. Галлею даже удалось прогнозировать следующее появление кометы. Он так же установил, что комета с каждым разом немного меняет свою орбиту, а значит не имеет значительной массы чтобы оторвать “кусок” от Солнца.
- Иммануил Кант. (1724–1804)
Наша Земля и вся Солнечная система были образованы из холодного и сжимающегося пылевого облака. Кант написал анонимную книгу где описал свои гипотезы возникновения планеты, но она не привлекала внимание ученых. Ученые к этому времени рассматривали более популярную гипотезу, которую выдвинул Пьер Лаплас – французский математик.
- Пьер-Симо́н Лапла́с (1749–1827)
Лаплас предположил, что Солнечная система была образована из постоянно вращающегося газового облака раскаленного до огромной температуры. Эта теория очень похожа на нынешнюю научную теорию.
- Джеймс Джинс (1877–1946)
Некое космическое тело, а именно звезда, проходила слишком близко от нашего Солнца. Солнечное притяжение вырвала некоторую массу из этой звезды, образовав рукав раскаленного вещества, которое со временем и образовало все наши 9 планет. Джинс рассказывал о своей гипотезе так убедительно, что за короткое время она завоевала разум людей и они считали, что это единственное возможное возникновение планеты.
Итак, мы рассмотрели самые известные гипотезы возникновения , они были очень необычны и разнообразны. В наше время таких людей не стали бы даже и слушать, потому что мы сейчас обладаем куда большими знаниями о нашей Солнечной системе и о Земле, чем тогда знал человек. Поэтому гипотезы возникновения Земли были основаны лишь на воображении ученых. Сейчас мы можем наблюдать за и проводить различные изучения и эксперименты, но это так и не дало нам окончательного ответа о том, как и из чего точно возникла наша планета.
Это очень сложный вопрос.
И вряд ли можно дать на него исчерпывающий ответ. По крайней мере, в настоящее время. Сама Земля хранит свое прошлое, а рассказать об этом прошлом некому – так давно это было.
Ученые потихоньку «расспрашивают» Землю через исследование радиоактивных пород и получают некоторые ответы. Но ведь узнанное прошлое Земли не является окончательным, а уходит в еще более далекое прошлое – что было до ее затвердевания? Ученые сравнивают друг с другом планеты в их современном состоянии и пытаются судить по ним об эволюции Земли. Познание мира – длительный и не такой уж легкий процесс.
Современные гипотезы о происхождении Солнечной системы должны считаться не только с механическими характеристиками Солнечной системы, но учитывать и многочисленные физические данные о строении планет и Солнца.
В области космогонии постоянно велась и ведется упорная идеологическая борьба, так как здесь резко сказывается мировоззрение ученых.
Сторонники теории креационизма, например, считают, что возраст Земли – не более 10 000 лет, а сторонники эволюционной теории измеряют возраст Земли миллиардами лет.Таким образом, гипотезы, отвечающей на все вопросы о происхождении Земли и других планет Солнечной системы, пока еще нет. Но ученые все больше сходятся в мысли о том, что Солнце и планеты образовались одновременно (или почти одновременно) из единой материальной среды, из единого газово-пылевого облака.
Существуют следующие гипотезы о происхождении планет Солнечной системы (в том числе и Земли): гипотеза Лапласа, Канта, Шмидта, Бюффона, Хойла и др.
Возникновение Солнечной системы началось с гравитационного сжатия газопылевого облака, в центре которого сформировалось самое массивное тело — Солнце. Вещество протопланетного диска собралось в небольшие планетезимали, которые сталкивались между собой и образовывали планеты. Часть планетезималей была выброшена из внутренних областей в Пояс Койпера и в облако Оорта.
Пояс Койпера — область Солнечной системы от орбиты Нептуна до расстояния около 55 а. е. от Солнца. Хотя Пояс Койпера похож на пояс астероидов, он примерно в 20 раз шире и массивнее последнего. Как и пояс астероидов, он состоит в основном из малых тел, то есть материала, оставшегося после формирования Солнечной системы. В отличие от объектов пояса астероидов, которые в основном состоят из горных пород и металлов, объекты пояса Койпера состоят главным образом из летучих веществ (называемых льдами), таких как метан, аммиак и вода. В этой области ближнего космоса находятся по крайней мере три карликовые планеты: Плутон, Хаумеа и Макемаке. Считается, что и некоторые спутники планет Солнечной системы (спутник Нептуна — Тритон и спутник Сатурна — Феба) также возникли в этой области.
Облако О́орта — гипотетическая сферическая область Солнечной системы, служащая источником долгопериодических комет. Инструментально существование облака Оорта не подтверждено, однако многие косвенные факты указывают на его существование.
Земля сформировалась около 4,54 млрд. лет назад из солнечной туманности. Вулканическая дегазация создала первичная атмосфера на земле была создана в результате вулканической деятельности, но в ней почти не было кислорода, она была бы токсичной и не была пригодна для жизни. Большая часть Земли была расплавленной из-за активного вулканизма и частых столкновений с другими космическими объектами. Одно из таких крупных столкновений, как считают, привело к наклону земной оси и формированию Луны. Со временем такие космические бомбардировки прекратились, что позволило планете остыть и образовать твердую кору. Доставленная на планету кометами и астероидами вода cконденсировалась в облака и океаны. Земля стала, наконец, гостеприимной для жизни, а самые ранние её формы обогатили атмосферу кислородом. По крайней мере, первый миллиард лет жизнь на Земле имела малые и микроскопические формы. Ну, а дальше пошел процесс эволюции.
Как мы уже говорили ранее, нет единого мнения на этот счет. Поэтому гипотезы о происхождении Земли и других планет Солнечной системы продолжают возникать, при этом существуют и старые.
Гипотеза Ж.Бюффона Не все ученые были согласны с эволюционным сценарием происхождения планет. Еще в XVIII веке французский естествоиспытатель Жорж Бюффон высказал гипотезу, поддержанную и развитую американскими физиками Чемберленом и Мультоном. Гипотеза такова: когда-то в окрестностях Солнца пролетела другая звезда. Ее притяжение вызвало на Солнце огромную приливную волну, вытянувшуюся в пространстве на сотни миллионов километров. Оторвавшись, эта волна стала закручиваться вокруг Солнца и распадаться на сгустки, каждый из которых сформировал свою планету.
Гипотеза Ф.ХойлаАнглийским астрофизиком Фредом Хойлом в XX веке была предложена другая гипотеза: у Солнца была звезда-близнец, которая взорвалась. Большая часть осколков унеслась в космическое пространство, меньшая — осталась на орбите Солнца и образовала планеты.
Теория креационизмаКреациони́зм — теологическая и мировоззренческая концепция, согласно которой основные формы органического мира (жизнь), человечество, планета Земля, а также мир в целом, рассматриваются как непосредственно созданные Творцом, или Богом.
Термин «креационизм» стал популярным приблизительно с конца XIX столетия, означая концепции, признающие истинность изложенной в Ветхом Завете истории сотворения мира. Следует отметить, что в самой теории креационизма существует несколько направлений, но, например, лауреат Темплтоновской премии генетик, эволюционист и бывший католический священник-доминиканец Франциско Айала считает, что между христианством и эволюционной теорией нет существенных противоречий, а эволюционная теория, наоборот, помогает объяснить как совершенство сотворённого Богом мира, так и причину зла в мире.
Протодиакон А. Кураев в книге «Православие и эволюция» пишет: «Наивны те, кому смутно кажется, что Бог становится не нужен, если мы растянем процесс творения. Равно, как наивны и те, кто полагают, что сотворение мира за более чем шестидневный срок умаляет величие Творца. Нам важно лишь помнить, что ничто не мешало, не ограничивало творческого действия. Все происходило по воле Творца. А состояла ли эта воля в том, чтобы создать мир мгновенно, или в шесть дней, или в шесть тысяч лет, или в мириады веков — мы не знаем».
Уже многие столетия людей интересует вопрос происхождения Вселенной и, в частности, нашей планеты – Земли. А вы хоть раз задумывались над тем, откуда появилось все то, что нас окружает?
За время развития науки было выдвинуто множество версий: от объективно абсурдных до вполне вероятных. В настоящее время существует одна общепринятая версия зарождения Вселенной, называемая теорией Большого взрыва.
Суть этой теории состоит в том, что миллиарды лет назад в космическом пространстве существовал огромный огненный шар, температура которого превышала миллионы градусов. В какой-то момент этот шар взорвался, разбросав по Вселенной с огромной скоростью частицы и материи.
Поскольку температура огненного шара была невероятно высока, то частицы, разлетевшиеся по Вселенной, обладали достаточно большой энергией. Поэтому первое время после взрыва они не притягивались и никак не взаимодействовали.
Однако спустя примерно миллион лет частицы стали остывать, и из них посредством взаимного притяжения и отталкивания стали формироваться атомы.
Из атомов в дальнейшем появились сначала элементарные химические элементы (такие, как гелий и водород), а затем все более сложные.
Со временем, все более остывая, вновь сформированные элементы стали объединяться в огромные облака пыли и газа. В результате гравитационного притяжения маленькие объекты стали притягиваться к большим, частицы то сталкивались друг с другом, то разлетались, образовывая все новые части Вселенной. Таким образом, появились звезды, галактики и планеты.
Так появилась и наша планета. Ее ядро постепенно сжималось, выделяя при этом огромное количество тепловой энергии. В результате этого горные породы, составляющие ее, расплавились, а вещества, отделившиеся от ядра, образовали земную кору.
Спустя примерно миллиард лет Земля охладилась, земная кора затвердела и образовала внешнюю оболочку нашей планеты, а газы, периодически выбрасываемые из недр Земли, благодаря земному притяжению впоследствии образовали земную атмосферу. Часть газов из атмосферы конденсировалась на поверхности Земли, и появились океаны.
Таким образом, были созданы все условия для возникновения жизни на Земле. По такому же принципу произошло и все живое.
На сегодняшний день ученые доказали, что Вселенная продолжает расширяться, на Солнце продолжают формироваться новые элементы, наша Земля тоже претерпевает существенные изменения. Ничто не стоит на месте, все развивается, умирает и возрождается. Это доказано не одним миллионом лет, исследованиями ученых и наблюдениями за процессами, происходящими на планете.
Горные образования постепенно смещаются, планета меняет ось своего вращения, за счет чего происходят изменения в климате, вспышки на Солнце становятся все чаще. Это все говорит лишь о том, что и миллионы лет назад все происходило по тому же сценарию для того, чтобы открыть новые горизонты существования Вселенной, планет, звезд и галактик.
Земля – третья планета по счету от Солнца и пятая по размерам. Среди всех небесных объектов земной группы она является крупнейшей по массе, диаметру и плотности. Имеет другие обозначения – Голубая планета, Мир или Терра.
На данный момент является единственной известной человеку планетой с наличием жизни.
По научным исследованиям выходит, что Земля как планета образовалась примерно 4,54 млрд лет назад из солнечной туманности, после чего обрела единственный спутник – Луну. Жизнь на планете появилась около 3,9 млрд лет назад. С тех пор биосфера сильно поменяла структуру атмосферы и абиотических факторов. В результате обусловилось количество аэробных живых организмов и формирование озонового слоя. Магнитное поле совместно со слоем уменьшают негативное влияние солнечной радиации на жизнь. Обусловленная земной корой радиация со времен образования довольно-таки сильно снизилась из-за постепенного распада радионуклидов. Кора планеты поделена на несколько сегментов (тектонические плиты), которые движутся по несколько сантиметров в год.
Мировой океан занимает около 70,8% поверхности Земли, а остальная часть принадлежит континентам и островам. Материки обладают реками, озерами, подземными водами и льдами.
Совместно с Мировым океаном они образовывают гидросферу планеты. Благодаря жидкой воде на поверхности и под землей поддерживается жизнь. Полюсы Земли накрыты ледяными шапками, в состав которых входят антарктический ледяной щит и морской лед Арктики.
Внутренние области Земли довольно активны и состоят из очень вязкого, толстого слоя – мантии. Она покрывает внешнее жидкое ядро, состоящее из никеля и железа. Физические характеристики планеты сохранили жизнь на протяжении 3,5 млрд лет. Примерные подсчеты ученых говорят о продолжительности таких же условий еще в течение 2 млрд лет.
Земля притягивается гравитационными силами вместе с другими космическими объектами. Планета оборачивается вокруг Солнца. Полный оборот – 365,26 суток. Ось вращения наклонена на 23,44°, благодаря этому вызываются сезонные перемены периодичностью в 1 тропический год. Примерное время суток на Земле – 24 часа. В свою очередь, вокруг Земли обращается Луна. Это происходит с момента основания. Благодаря спутнику на планете происходят приливы и отливы океана.
Помимо этого, она стабилизирует наклон Земли, чем постепенно замедляет ее вращение. По некоторым теориям выходит, что на планету в свое время падали астероиды (болиды) и таким образом влияли напрямую на существующие организмы.
Земля – это дом для миллионов различных форм жизни, включая человека. Вся территория делится на 195 государств, взаимодействующих между собой при помощи дипломатии, грубой силы и торговли. Человек сформировал множество теорий относительно мироздания. Самые популярные – гипотеза Геи, геоцентрическая система мира и плоская Земля.
История нашей планеты
Самая современная теория, касающаяся вопроса возникновения Земли, называется гипотезой солнечной туманности. Из нее выходит, что Солнечная система появилась из большого облака газа и пыли. В состав входили гелий и водород, которые образовались в результате Большого взрыва. Также таким образом появились тяжелые элементы. Около 4,5 млрд лет назад началось сжатие облака из-за ударной волны, которая в свою очередь пошла после вспышки сверхновой.
После сокращения облака угловой момент, инерция и гравитация сплюснули его в протопланетный диск. После этого обломки в диске, будучи под действием силы притяжения, начали сталкиваться и сливаться, образовывая тем самым первые планетоиды.
Этот процесс назвали аккрецией, а пыль, газ, обломки и планетоиды начали формировать более крупные объекты – планеты. Примерно весь процесс занял около 10-20 млрд лет.
Единственный спутник Земли – Луна – сформировался немного позднее, хоть ее происхождение до сих пор не получило объяснения. Выдвинуто множество гипотез, одна из которых гласит, что Луна появилась благодаря аккреции из оставшегося после столкновения вещества Земли с объектом, схожим по размерам на Марс. Внешний слой Земли был испарен и расплавлен. Часть мантии выбросило на орбиту планеты, из-за чего Луна сильно обделена металлами и имеет известный нам состав. Собственная сила тяжести повлияла на принятие сферической формы и образование Луны.
Протоземля за счет аккреции увеличилась и была сильно раскалена для расплавления минералов и металлов.
Сидерофильные элементы, геохимически похожие на железо, начали опускаться к центру Земли, что повлияло на разделение внутренних слоев на мантию и металлическое ядро. Начало формироваться магнитное поле планеты. Вулканическая активность и выделение газов привели к появлению атмосферы. Усиленная льдом конденсация водяного пара привела к образованию океанов. На тот момент атмосфера Земли состояла из легких элементов – гелия и водорода, но в сравнении с нынешним состоянием обладала большим количеством углекислого газа. Магнитное поле появилось примерно 3,5 млрд лет назад. Благодаря этому солнечный ветер не смог опустошить атмосферу.
Изменения поверхности планеты велось на протяжении сотен миллионов лет. Появлялись и разрушались новые континенты. Иногда, перемещаясь, они создавали суперконтинент. Около 750 млн лет назад стал раскалываться на части самый ранний суперконтинент – Родиния. Немного позже его части образовали новый – Паннотия, после чего, снова распавшись спустя 540 млн лет, появилась Пангея.
Она распалась 180 млн лет спустя.
Появление жизни на Земле
По этому поводу существует много гипотез и теорий. Самая популярная из них гласит, что около 3,5 миллиардов лет назад появился единственный универсальный предок всех нынешних организмов.
Благодаря развитию фотосинтеза живые организмы смогли использовать солнечную энергию. Атмосфера начала наполняться кислородом, а в ее верхних слоях был озоновый слой. Симбиоз крупных клеток с мелкими начал развивать эукариоты. Около 2,1 млрд лет назад появились представители многоклеточных организмов.
В 1960 году ученые выдвинули гипотезу Земли-снежка, по которой выходило, что в период от 750 до 580 млн лет назад нашу планету полностью покрывал лед. Данная гипотеза легко объясняет кембрийский взрыв – появление большого количества разных форм жизни. На данный момент эта гипотеза подтверждена.
Первые водоросли образовались 1200 млн лет назад. Первые представители высших растений – 450 млн лет назад. Беспозвоночные появились в эдиакарский период, а позвоночные – в кембрийский взрыв.
После кембрийского взрыва произошло 5 массовых вымираний. В конце пермского периода погибло примерно 90% живых существ. Это было самое массовое уничтожение, после которого появились архозавры. В конце триасового периода появились динозавры, которые доминировали на планете на протяжении юрского и мелового периодов. Около 65 млн лет назад случилось мел-палеогеновое вымирание. Причиной, скорее всего, выступило падение огромного метеорита. В результате практически все крупные динозавры и рептилии погибли, а мелкие животные сумели спастись. Их яркими представителями были насекомые и первые птицы. В течение последующих миллионов лет появилось большинство различных животных, а пару миллионов лет назад – первые обезьяноподобные животные со способностью прямого хождения. Эти существа начали использовать орудия и общение в качестве обмена информации. Ни одна другая форма жизни не смогла так же быстро развиться, как человек. В крайне короткие сроки люди обуздали земледелие и образовали цивилизации, а в последнее время начали напрямую влиять на состояние планеты и численность других видов.
40 млн лет назад начался последний ледниковый период. Его яркая середина пришлась на плейстоцен (3 млн лет назад).
Строение Земли
Наша планета принадлежит к земной группе и имеет твердую поверхность. Она обладает самой большей плотностью, массой, гравитацией, магнитным полем и размерами. Земля – единственная известная планета с активным движением тектонических плит.
Недра Земли поделены на слои по физическим и химическим свойствам, но в отличие от остальных планет она обладает ярко выраженным внешним и внутренним ядром. Наружный слой представлен твердой оболочкой, состоящей в основном из силиката. Она отделена от мантии границей с увеличенной скоростью сейсмических продольных волн. Верхняя вязкая часть мантии и твердая кора образуют литосферу. Под ней расположена астеносфера.
Главные изменения кристаллической структуры происходят на глубине 660 км. Она отделяет нижнюю мантию от верхней. Под самой мантией расположен жидкий слой расплавленного железа с примесями серы, никеля и кремния.
Это и есть ядро Земли. Приведенные сейсмические измерения показали, что ядро состоит из двух частей – жидкой внешней и твердой внутренней.
Форма
Земля имеет форму сплюснутого эллипсоида. Средний диаметр планеты – 12742 км, окружность – 40000 км. Экваториальная выпуклость образовалась благодаря вращениям планеты, из-за чего экваториальный диаметр больше за полярный на 43 км. Самая высшая точка – гора Эверест, а глубочайшая – Марианская впадина.
Химический состав
Примерная масса Земли – 5,9736 1024 кг. Примерное число атомов — 1,3-1,4 1050. Состав: железо – 32,1%; кислород – 30,1%; кремний – 15,1%; магний – 13,9%; сера – 2,9%; никель – 1,8%; кальций – 1,5%; алюминий – 1,4%. Все остальные элементы составляют 1,2%.
Внутреннее строение
Как и другие планеты, Земля обладает внутренним слоистым строением. В основном это металлическое ядро и твердые силикатные оболочки. Внутренняя теплота планеты возможна благодаря сочетанию остаточного тепла и радиоактивных распадов изотопов.
Твердая оболочка Земли – литосфера – состоит из верхней части мантии и земной коры. В ней выделяются подвижные складчатые пояса и стабильные платформы. Литосферные плиты передвигаются по пластичной астеносфере, которая ведет себя как вязкая перегретая жидкость, где происходит уменьшение уровня скорости сейсмических волн.
Земная кора представляет верхнюю твердую часть Земли. Она отделена от мантии границей Мохоровича. Существует два типа коры – океаническая и континентальная. Первая сложена из пород основного состава и осадочного чехла, вторая — из гранитного, осадочного и базальтового. Вся земная кора делится на разные по величине литосферные плиты, которые двигаются относительно друг друга.
Толщина земной континентальной коры – 35-45 км, в горах может достигать отметки в 70 км. С повышением глубины в составе увеличивается количество железа и оксидов магния, а кремнезема уменьшается. Верхняя часть континентальной коры представлена прерывистым слоем вулканических и осадочных пород.
Слои часто смяты в складки. Осадочная оболочка на щитах отсутствует. Ниже находится граничный слой гранитов и гнейсов. За ним базальтовый слой, сложенный из габбро, базальтов и метаморфических горных пород. Их разъединяет условная граница – поверхность Конрада. Под океанами толщина коры достигает отметки в 5-10 км. Она также делится на несколько слоев – верхний и нижний. Первый состоит из донных осадков размером в километр, второй – из базальта, серпентинита и прослоек осадков.
Мантия Земли – это силикатная оболочка, расположенная между ядром и земной корой. Она составляет 67% всей массы планеты и примерно 83% ее объема. Занимает большой диапазон глубин и обладает фазовыми переходами, что влияет на плотность структуры минералов. Мантия также делится на нижнюю и верхнюю части. Второй в свою очередь состоит из субстрата, слоев Гуттенберга и Голицына.
Результаты нынешних исследований говорят, что состав земной мантии схож с хондритами – каменными метеоритами. В основном здесь присутствуют кислород, кремний, железо, магний и другие химические элементы.
Совместно с диоксидом кремния они образуют силикаты.
Самая глубокая и центральная часть Земли – Ядро (геосфера). Предположительный состав – железоникелевые сплавы и сидерофильные элементы. Залегает на глубине 2900 км. Примерный радиус – 3485 км. Температура в центре может достигать отметки 6000°С с давлением до 360 ГПа. Примерная масса — 1,9354 1024 кг.
Географическая оболочка представляет приповерхностные части планеты. Земля обладает особым разнообразием рельефа. Примерно 70,8% покрыто водой. Подводная поверхность гористая и состоит из срединно-океанических хребтов, подводных вулканов, океанических плато, желобов, подводных каньонов и абиссальных равнин. 29,2% принадлежит надводным частям Земли, которые состоят из пустынь, гор, плоскогорий, равнин и др.
Тектонические процессы и эрозия постоянно влияют на перемену поверхности планеты. Рельеф формируется под действием атмосферных осадков, колебаний температур, выветривания и химических воздействий. Также особое влияние оказывают ледники, коралловые рифы, столкновения с метеоритами и береговая эрозия.
Гидросфера – это все водные запасы Земли. Уникальная особенность нашей планеты заключается в наличии жидкой воды. Основная часть находится в морях и океанах. Общая масса Мирового океана — 1,35 1018 тонн. Вся вода делится на соленую и пресную, из которой питьевой только 2,5%. Большая часть пресной заключена в ледниках – 68,7%.
Атмосфера
Атмосфера – это окружающая планету газовая оболочка, которая состоит из кислорода и азота. В небольших количествах находятся диоксид углерода и водяного пара. Под влиянием биосферы атмосфера с момента своего образования сильно изменилась. Благодаря появлению оксигенного фотосинтеза начали свое развитие аэробные организмы. Атмосфера защищает Землю от космических лучей и определяет погоду на поверхности. Также благодаря ей регулируется циркуляция воздушных масс, круговорот воды и переносы тепла. Атмосфера делится на стратосферу, мезосферу, термосферу, ионосферу и экзосферу.
Химический состав: азот – 78,08%; кислород – 20,95%; аргон – 0,93%; углекислый газ – 0,03%.
Биосфера
Биосфера является совокупностью частей оболочек планеты, населенной живыми организмами. Она восприимчива к их воздействию и занята результатами их жизнедеятельности. В ее состав входят части литосферы, атмосферы и гидросферы. Она является местом жизни нескольких миллионов видов животных, микроорганизмов, грибов и растений.
Так приятно осознавать, что планета Земля оказалась наиболее пригодной для различных форм жизни. Здесь идеальные температурные условия, достаточно воздуха, кислорода и безопасного света. Трудно поверить, что когда-то ничего этого не было. Или почти ничего, кроме расплавленной космической массы неопределенной формы, плавающей в условиях невесомости. Но обо всем по порядку.
Взрыв вселенского масштаба
Ранние теории происхождения Вселенной
Ученые выдвигали разные гипотезы, объясняющие рождение Земли. В 18 веке французы утверждали, что причиной оказалась космическая катастрофа в результате столкновения Солнца с кометой. Англичане уверяли, что пролетающий мимо светила астероид отсек его часть, из которой в последствии появился целый ряд небесных тел.
Немецкие умы продвинулись дальше. Прототипом образования планет Солнечной системы они считали холодное пылевое облако невероятных размеров. Позже решили, что пыль была раскаленной. Ясно одно: образование Земли неразрывно связано с формированием всех планет и звезд, входящих в состав системы Солнца.
Сегодня астрономы и физики единодушны во мнении, что Вселенная образовалась после . Миллиарды лет назад гигантский огненный шар разлетелся на куски в космическом пространстве. Это вызвало гигантский выброс материи, частички которой обладали колоссальной энергией. Именно мощность последней мешала элементам создать атомы, заставляя отталкиваться друг от друга. Этому способствовала и высокая температура (примерно в миллиард градусов). Но через миллион лет пространство остыло приблизительно до отметки 4000º. С этого момента началось притяжение и образование атомов легких газообразных веществ (водорода и гелия).
Объяснение образования Земли и Луны
Серия объяснений
Узнайте больше о прорывах, впервые реализованных в Чикагском университете
По Саша Уоррен
Земля образовалась более 4,6 миллиардов лет назад из смеси пыли и газа вокруг молодого Солнца.
Он стал больше благодаря бесчисленным столкновениям между частицами пыли, астероидами и другими растущими планетами, включая один последний гигантский удар, выбросивший в космос достаточно камней, газа и пыли, чтобы сформировать Луну.
Несмотря на то, что горные породы, отражающие самые ранние этапы истории Земли, были разрушены или деформированы геологической деятельностью более четырех миллиардов лет, ученые могут использовать современные горные породы, образцы Луны и метеориты, чтобы выяснить, когда и как сформировались Земля и Луна, а также что они, возможно, когда-то выглядели так.
Перейти к разделу:
- Как образовались Земля и Луна?
- Как и когда образовалась ранняя Земля?
- Как образовалась Луна?
- Когда образовалась Луна?
- Как выглядела ранняя Земля?
- Как выглядела ранняя луна?
- Какие вопросы остаются?
Земля, как и все другие планеты Солнечной системы, начала свою жизнь как диск из пыли и газа, вращающийся вокруг молодого Солнца.
Частицы пыли были собраны силами сопротивления, чтобы сформировать глыбы породы, которые выросли в «планетезимали» диаметром от десятков до сотен миль, а затем в «протопланеты» размером с Марс, сталкиваясь друг с другом.
Земля выросла до своего окончательного размера в результате последнего крупного столкновения с другим объектом размером с Марс. Это последнее столкновение, также известное как «лунообразующее столкновение», было настолько сильным, что — в дополнение к добавлению большого количества материала на Землю — было достаточно энергии, чтобы испарить часть камня и металла как с протоземли, так и с Земли. воздействующий объект. Этот пар образовал диск вокруг Земли, который в конечном итоге остыл и слипся, превратившись в Луну.
Мы знаем это благодаря тщательным исследованиям метеоритов и образцов горных пород, в том числе в Чикагском университете, в 20-м и 21-м веках.
Понимание того, как сформировались Земля и Луна, важно для того, чтобы собрать воедино историю Солнечной системы и ответить на такие вопросы, как время формирования планет, из чего состоят планеты и что делает планету пригодной для жизни.
Это также направляет ученых-планетологов в их поисках других обитаемых (или обитаемых!) миров в нашей Солнечной системе и за ее пределами!
Теперь ученые считают, что история Земли началась около 4,6 миллиарда лет назад в дискообразном облаке пыли и газа, вращающемся вокруг раннего Солнца и состоящем из материала, оставшегося после формирования Солнца.
Внутри этого диска частицы газа и пыли разного размера вращаются вокруг Солнца с немного разными скоростями, что позволяет им сталкиваться друг с другом и слипаться. В конце концов, они превратились из крошечных пылинок в валуны, а затем в более крупные «планетезимали», диаметр которых варьировался от миль до сотен миль.
Поскольку эти планетезимали были крупнее валунов, они обладали достаточно сильной гравитацией, чтобы стягивать соседние планетезимали с орбиты и поглощать их в результате столкновений, что позволяло некоторым планетезималям становиться все больше и больше, пока они не достигли тысяч миль в диаметре — примерно размером с Луна и Марс.
Откуда мы знаем?
Ключ — метеориты. Метеориты приносят на Землю множество различных материалов со всей Солнечной системы, где ученые могут их изучать. Эти материалы включают хондры — крошечные кусочки пыли и камня, которые уцелели еще до образования планет, а также кусочки астероидов и планетезималей, оставшиеся в процессе строительства планет. Радиоактивные элементы, такие как уран и гафний, задерживаются внутри минералов, из которых состоят эти объекты, когда они формируются, что позволяет ученым-планетологам определить, сколько им лет.
Используя эти измерения и моделирование физики пыли и столкновений планетезималей, планетологи и астрономы установили, что процесс превращения пыли в протопланету занимает десятки миллионов лет.
Но финальная стадия формирования планет в нашей Солнечной системе могла занять гораздо больше времени — до ста миллионов лет или около того. Это было не только последнее крупное добавление материала к Земле, но и событие, которое сформировало Луну — и это одна из самых обсуждаемых частей истории.
Ученые предложили несколько различных теорий образования Луны. Однако история, которая лучше всего подтверждается всеми доступными данными, состоит в том, что Луна образовалась во время гигантского столкновения между прото-Землей и другой протопланетой размером примерно Марс, иногда известный как «Тейя».
Согласно этой теории, Луна образовалась из обломков удара — смеси расплавленной породы и горячего газа — выброшенных в космос в результате удара, потенциально сформировав диск материала, известный как «лунная синестия».
Альтернативные теории, предложенные учеными, включают:
- Луна оторвалась от Земли («Теория деления»)
- Луна образовалась в другом месте Солнечной системы и была захвачена гравитацией Земли («Теория захвата»)
- Земля и Луна образовались из протопланетного диска одновременно («Соформация»)
Откуда мы знаем?
Образцы горных пород с Луны, доставленные на Землю лунными метеоритами и высадками на Луну Аполлона, могут быть использованы для понимания истории Луны и ее связи с Землей через химический состав их минералов.
Ученые-планетологи, такие как профессор Николя Дофас и профессор Энди Дэвис с факультета геофизических наук Чикагского университета, проводят точные измерения лунных образцов, чтобы точно определить, из чего они сделаны, и определяют химические следы различных геологических процессов, таких как плавление и перемешивание горных пород и испарение газов.
Первая большая подсказка о том, откуда появилась Луна, связана с кислородом. Кислород, как и многие другие элементы, может существовать в нескольких формах, известных как изотопы. Различные типы метеоритов, прилетающие из астероидов, оставшихся в Солнечной системе после образования планет, имеют разные пропорции каждого из этих изотопов кислорода. Итак, измеряя изотопы кислорода на данной планете, планетологи могут рассчитать различные типы астероидов, которые столкнулись, чтобы сформировать планету. Лунные образцы имеют очень похожий состав изотопов кислорода на Землю.
Некоторые ученые считают, что изотопы кислорода появились потому, что объект, упавший на Землю, состоял из той же смеси метеоритов, что и сама Земля, что потенциально позволяет предположить, что планета-ударник образовалась недалеко от Солнечной системы.
Другие ученые предполагают, что после удара весь кислород смог перемещаться в горячем паре, окружающем Землю и Луну, смешивая все различные изотопы кислорода и стирая все первоначальные различия между Землей и Тейей.
Однако между химией Земли и Луны тоже есть много различий. При высоких температурах, достигаемых во время планетарных столкновений, многие элементы, которые мы не привыкли считать газами, например, калий, цинк и натрий, могут существовать в виде пара. Концентрации этих «летучих» элементов в лунных породах намного ниже, чем в породах на Земле.
Одна из возможностей состоит в том, что у горячих обломков, образовавшихся при ударе, было много времени, чтобы испарить эти элементы, прежде чем они слиплись вместе, образовав луну. Во-вторых, когда образовалась Луна, она была очень горячей с глубоким магматическим океаном, как и Земля, а низкая гравитация и отсутствие атмосферы на Луне позволяли летучим элементам, которые не вырвались бы из более крупного объекта, испариться в космос.
Обе эти улики трудно объяснить без гигантского удара. Ударное происхождение Луны обеспечивает высокие температуры, необходимые для объяснения нехватки калия, цинка и натрия на Луне, а также возможность большого количества смешивания между протоземлей и материалом, который станет луной. Но когда произошло это воздействие?
Когда образовалась Луна?Ученые считают, что Луна образовалась во время гигантского столкновения примерно через 60-175 миллионов лет после рождения Солнечной системы. Чтобы получить эту оценку, они могут использовать камни с Земли.
По мере роста больших планетезималей тепло, выделяющееся при повторяющихся столкновениях и радиоактивном распаде элементов внутри их минералов — достаточно, чтобы вызвать плавление. Это позволяет материалам с разной плотностью разделяться, при этом такие металлы, как железо и никель, погружаются внутрь, образуя ядро, а более легкие камни «плавают» сверху.
Ко времени удара, образовавшего Луну, Земля уже была разделена на эти слои камня и металла. Однако мощная сила и высокая температура удара вновь расплавили протоземлю, повторно смешав разделенные горные породы и металл. После этого смешения Земля была еще достаточно горячей, чтобы снова произошло разделение и образовались новые слои породы и металла — это ключ к датировке образования Луны!
Когда рок и металл смешиваются, они могут поменять местами некоторые элементы. Такие элементы, как гафний, предпочитают смешивать с камнем, а не с металлом. Гафний распадается примерно за 10 миллионов лет, образуя вольфрам. Впервые Земля остыла и разделилась на горные породы и слои металла в начале истории Солнечной системы, поэтому в каменистом слое Земли присутствовало много гафния, потому что он еще не успел распасться до вольфрама. К тому времени, когда произошло столкновение с формированием Луны, большая часть этого раннего гафния распалась до вольфрама. Такие элементы, как вольфрам, предпочитают смешиваться с металлом, поэтому, когда удар снова смешал Землю, новообразованный вольфрам погрузился в металлическое ядро. Это создало каменистый внешний слой с более низкой концентрацией гафния, чем раньше, и металлическое ядро с гораздо большим количеством вольфрама.
Сегодня весь гафний исчез, потому что у него короткий период полураспада по сравнению с возрастом Земли. Однако не все потеряно — это делает его очень полезным для определения времени событий в первые сто миллионов лет истории Солнечной системы. Концентрация вольфрама в земных породах зависит от того, когда произошло самое последнее разделение на слои породы и металла. Концентрация вольфрама в земных породах слишком мала, чтобы ее можно было объяснить ранним разделением металла и породы, что означает, что что-то должно было повторно смешать слои Земли. Лучшим объяснением тепла и энергии, необходимых для этого, является гигантское столкновение примерно через 60-175 миллионов лет после рождения Солнечной системы.
Как выглядела ранняя Земля? После удара, образовавшего Луну, Земля сильно отличалась от мира, который мы видим сегодня! В то время как на современной Земле есть океаны, покрывающие большую часть ее поверхности, ранняя Земля была покрыта океаном магмы — слоем расплавленной породы глубиной в сотни миль, расплавленной энергией, выделившейся во время столкновения. Любая присутствующая вода будет существовать только в виде водяного пара в атмосфере.
Если этого было недостаточно, раннее солнце также было гораздо более активным, чем сегодня, обрушивая всю солнечную систему УФ-излучением, достаточно мощным, чтобы испарить целые атмосферы.
Со временем, после того как магматический океан достаточно остыл, чтобы образовать твердую поверхность, атмосфера Земли пополнялась за счет вулканических извержений, а также воды и других газов, доставляемых кометами и метеоритами, врезавшимися в поверхность.
Это также был первый шаг к развитию тектоники плит на нашей планете. Тектоника плит описывает гигантские «плиты» земной коры, которые медленно перемещаются по поверхности Земли на протяжении сотен миллионов лет; он не только производит новые породы в вулканах, где плиты раздвигаются, но также может перерабатывать камни с поверхности Земли и атмосферы обратно внутрь, где плиты сходятся. Этот процесс, известный как «субдукция», переносит камни, воду и углекислый газ, захваченные минералами, обратно в недра Земли, где они могут вызвать будущие извержения вулканов, продолжая тектонический цикл плит.
Некоторые планетологи считают, что тектоника плит необходима для развития жизни на планете. Это связано с тем, что повторяющееся образование и разрушение земной коры в результате тектоники плит одновременно высвобождает углекислый газ в атмосферу и удаляет его, помогая поддерживать одинаковые температуры на Земле (и комфортные для микробов, рыб и людей!) на протяжении миллиардов лет.
Наличие у планеты тектоники плит гораздо сложнее, чем просто наличие твердой поверхности, и может также зависеть от типов и количества различных астероидов, планетезималей и протопланет, из которых состоит Земля, из-за того, что различные химические вещества и вещества полезные ископаемые могут изменить поведение недр планеты на протяжении миллиардов лет.
Как выглядела ранняя луна? Большинство из нас представляет себе Луну как безлюдное, серое место с кратерами и ничем другим, но на протяжении большей части своей истории она была удивительно геологически активной. Как и Земля, Луна началась с толстого слоя расплавленной породы на ее поверхности.
Однако, в отличие от Земли, поверхность Луны не охлаждалась, образуя тектонические плиты. Вместо этого у него толстая корка, почти полностью состоящая из светлого минерала, называемого полевым шпатом. Полевой шпат является основным материалом, из которого состоят яркие области, которые мы можем видеть на Луне сегодня, также известные как лунные нагорья. Полевой шпат кристаллизовался, когда океан магмы остыл, и стал достаточно легким, чтобы всплыть на поверхность Луны поверх других минералов и оставшейся магмы. (Планетарные ученые могут использовать тот факт, что эта корка из полевого шпата образовалась на Луне, а не на Земле, чтобы попытаться определить различия в раннем химическом составе и условиях охлаждения между двумя объектами, чтобы узнать больше об образовании Луны.)
Однако образование корки из полевого шпата не ознаменовало конец геологической активности на Луне. Тепло, оставшееся от удара, а также дополнительное тепло, выделенное радиоактивными элементами, было способно расплавить горную породу глубоко в полдень, чтобы подпитывать вулканы на ее поверхности. В результате таяния образовался базальт, порода темного цвета, обычно встречающаяся сегодня в вулканах на Земле в таких местах, как Гавайи и Исландия. Базальт разлился на сотни километров по поверхности Луны, образовав «кобылу» (что означает «моря» на латыни) толщиной до мили. Эти кобылы покрывают около 16% поверхности Луны и видны невооруженным глазом как темные пятна на Луне.
Ученые-планетологи могут сказать, что базальтовые кобылы моложе, чем полевошпатовые нагорья, по количеству кратеров на различных поверхностях. У кобылы меньше кратеров на верхней поверхности, чем у высокогорья, потому что у них было меньше времени, чтобы пострадать от астероидов и метеоритов. Считается, что самой молодой кобыле всего 1,1 миллиарда лет, а это означает, что вулканы на Луне все еще извергались через два миллиарда лет после появления первых признанных свидетельств жизни на Земле!
Еще одной особенностью ранней Луны была ее орбита. Сегодня Луна удаляется от Земли примерно на 1,5 дюйма каждый год. Ученые-планетологи рассчитали расстояние между Землей и Луной в обратном направлении во времени и обнаружили, что Луна была в семнадцать раз ближе (14 000 миль против 250 000 миль), когда формировалась.
Это изменяющееся расстояние между Землей и Луной является важной подсказкой о деталях удара, формирующего Луну, потому что изменение размера, скорости и углов сближения ударных элементов в симуляциях формирования Луны изменяет орбиту окончательной системы Земля-Луна. Планетологам необходимо найти моделирование удара, которое могло бы соответствовать не только химическому составу Луны, но и тому, как далеко она находилась от Земли и как быстро она вращалась изначально.
Какие вопросы остались? Хотя ученые согласны с тем, что Луна образовалась в результате удара, детали удара все еще обсуждаются. Ученые до сих пор не пришли к единому мнению о том, насколько велик был столкнувшийся объект, как быстро он двигался, из чего он был сделан и даже следует ли нам называть его «Тейя». Некоторые ученые даже утверждают, что Луна могла быть сформирована несколькими столкновениями, а не одним!
помогают ученым лучше понять, что происходит с различными типами горных пород и элементами в экстремальных условиях крупных ударов. Исследовательская группа профессора Николаса Дофаса из Калифорнийского университета в Чикаго испаряет металлы в вакууме, чтобы смоделировать условия, присутствующие в облаке ударных обломков, чтобы попытаться объяснить, почему в лунных породах гораздо меньше таких элементов, как натрий, цинк и калий, по сравнению с Землей.
Однако некоторые эксперименты могут быть слишком масштабными для лаборатории, поэтому для исследования влияния формирования Луны также используется компьютерное моделирование. Эти симуляции позволяют ученым виртуально сталкивать прото-Землю и различные типы планетезималей на разных скоростях и под разными углами, чтобы выяснить, какие комбинации свойств могут сформировать луну с такими размерами и орбитой, которые мы видим сегодня.
В будущем новые образцы с Луны могут предоставить планетарным ученым более широкий спектр различных типов лунных пород для работы. Это важно, потому что новые образцы могут отражать различные фрагменты истории Луны, которых нет в существующих лунных породах, доставленных миссиями «Аполлон». По мере совершенствования методов измерения планетарные ученые также смогут измерять новые химические характеристики лунных пород и улучшать существующие измерения. Чем больше у ученых будет измерений, тем больше способов они смогут проверить различные теории о том, как образовалась наша Луна, о ее связи с Землей и, возможно, даже о том, как луны могли родиться вокруг других планет далеко за пределами нашей Солнечной системы!
Земля во времени
Большинство ученых считают, что вселенная началась в результате Большого Взрыва 14 миллиардов лет назад. Большой взрыв был мощным взрывом, в результате которого образовались две вещи — материя и энергия. Во время Большого взрыва вся Вселенная была сжата в пузырь в тысячи раз меньше булавочной головки. Оно было горячее и плотнее, чем мы можем себе представить. Вселенная росла и охлаждалась, и в конце концов образовались звезды и галактики.
Источник: Futurism.com
Земля
Земля образовалась примерно 4,6 миллиарда лет назад, то есть 4 600 000 000 лет назад. Он образовался в результате столкновений частиц в большом облаке вещества. Медленно гравитация собирала все эти частицы пыли и газа и образовывала большие комки. Эти глыбы продолжали сталкиваться и постепенно становились все больше и больше, в конечном итоге образуя Землю. Земля в то время сильно отличалась от того, какой мы ее знаем сегодня.
Тектоническая история Земли
В последнем разделе мы рассмотрели тектонику плит и движение крупных плит, составляющих земную кору. Здесь мы рассмотрим, как тектоника плит изменила лицо Земли за последние несколько миллиардов лет и как оно продолжает меняться.
Идея дрейфа континентов была предтечей теории тектоники плит. Тектоника плит считается объединяющей теорией, поскольку с ее помощью можно объяснить всю геологию. 50-летие теории тектоники плит отмечалось в 2017 году, но ряд геологов работали над этой идеей за несколько лет до этого.
Глядя на земной шар, мы видим, что восточное побережье Южной Америки идеально, почти как пазл, совпадает с западным побережьем Африки. Мы также видим, что Северную Америку можно немного повернуть и сделать так, чтобы она удобно располагалась рядом с Европой и Азией.
Взгляните на карту и проверьте, видите ли вы это.
Это доказательство того, что в какой-то момент все эти континенты когда-то были соединены. Этот гигантский массив суши, известный как суперконтинент, назывался Пангеей. Слово Пангея означает «Все земли», оно описывает способ соединения всех континентов. Пангея существовала 240 миллионов лет назад и около 200 миллионов лет назад начала распадаться. За миллионы лет эти куски превратились в континенты, какими мы их знаем сегодня.