Происхождение Земли (От Большого Взрыва до возникновения Земли). Школьная энциклопедия
Гипотез о происхождении нашей планеты значительно больше, чем гипотез о происхождении Вселенной. Последние из них основываются на рассмотренных выше моделях "сотворения Мира".
Среди известных предположений об образовании Земли можно выделить теорию французского ученого Ж. Бюффона (1707-1788 г.г.), считавшего, что наша планета образовалась в результате космической катастрофы. Теория Бюффона подкупает простотой - по его мнению, когда-то очень давно Солнце столкнулось с крупным небесным телом (по мнению Бюффона - с кометой). В результате этого столкновения возникли брызги из солнечной материи, из которых впоследствии образовались планеты.
Похожую гипотезу озвучил английский ученый Д. Джине (1877-1946 г.г.). По его мнению, мимо Солнца когда-то пролетел крупный космический объект (по мнению Джине - другая звезда) и своим гравитационным полем буквально оторвала от Солнца куски материи. Эти солнечные "обрывки" не покинули Солнечную систему, а вращались вокруг светила, постепенно остыли, приобрели шарообразную форму и стали планетами.
Несколько иначе мыслил немецкий ученый И. Кант (1724-1804 г.г.). Он выдвинул предположение, что вся Солнечная система возникла из огромного и холодного пылевого облака. Отдельные частички материи, образующей это облако находились в хаотическом движении, сталкивались, притягивались друг к другу и вскоре образовали сгустки, послужившие основой для образования Солнца и планет.
Француз П. Лаплас (1749-1827 г.г.) напротив, был уверен, что объекты Солнечной системы образованы из раскаленного газового облака, которое вращалось и сжималось в объеме, образуя сгустки, из которых возникли небесные тела.
В настоящее большая часть ученых поддерживают гипотезу образования Земли из межзвездного пылевидного вещества, включая его молекулярное составляющее, а также куски и обломки различных небесных тел. Процессы, лежащие в основе этой гипотезы появления Земли впервые описал российский ученый О. Ю. Шмидт (1891-1956 г.г.).
По его мнению, дело было так.
Примерно 4,6 млрд. лет назад вокруг тогда еще молодого Солнца начали образовываться сгустки и скопления вещества, постепенно увеличивающиеся в размерах из-за притяжения все большего "строительного материала" и благодаря постепенному увеличению сил гравитации.
На определенной стадии зарождения Земли ее гравитация достигла значений, когда она стала очень интенсивно притягивать располагавшиеся вблизи обломки и куски межпланетарного вещества, вызывая их падение с огромной скоростью на свою поверхность. Этот процесс напоминал тропический ливень, только вместо дождевой воды на новорожденную планету стремительно падали камни, метеориты и даже астероиды. Кинетическая энергия этих тел превращалась в тепловую энергию и разогревала Землю.
В момент удара о земную поверхность образовывались кратеры, из которых вырывалось внутреннее содержимое планеты, но к этому времени гравитация достигла таких размеров, что все эти выбросы возвращались на Землю, ударяясь об нее вновь и еще сильнее разогревая.
В дальнейшем планета обрела более высокую плотность, возросли и силы притяжения, поэтому падающие на нее объекты не отскакивали, а проникали вглубь, полностью отдавая свою энергию Земным недрам. Планета вращалась, и в ее теле действовали центробежные силы, отделяющие более легкие составляющие в верхние слои и тяжелое ядро в центр. Верхний слой Земли постепенно остывал, поскольку столкновение с небесными телами становились все реже, и спустя примерно миллиард лет образовалась земная кора - твердая оболочка планеты.
Казалось бы, планета должна неизбежно остыть и превратиться в глыбу космического льда. Но внутренние слои планеты, особенно ее центральная часть, начали интенсивно получать тепло благодаря распаду радиоактивных элементов (калия, плутония, алюминия), входивших в состав вещества, образующего ядра и слои мантии Земли. 
На этом этапе развития планеты сработал своеобразный ядерный реактор, греющий внутренности нашей планеты до сих пор.
Еще один источник тепла, разогревающий внутренние составляющие Земли - трение между слоями, вызываемое так называемыми "сухими приливами".
Спутник нашей планеты Луна, благодаря своей массивности, вызывает гравитационные перемещения не только воды морей и океанов, но и воздействует на глубокие слои земной коры, мантии и даже ядра. В результате трения этих слоев и вещества в них, выделяется значительное количество тепловой энергии.
Глубинные процессы в недрах планеты сопровождались выбросами газов через разломы в коре и жерла вулканов, при этом наиболее тяжелые газы задерживались силами гравитации и постепенно образовали вокруг Земли атмосферу.
Водяные пары, выбрасываемые из недр планеты, послужили основой для возникновения Мирового океана.
Так, в общих чертах, протекал процесс зарождения нашей планеты, которая в настоящее время представляет собой неправильный шар (геоид) радиусом около 6,4 тыс. км и массой примерно 6 х 10 24 кг.
В одной галактике насчитывается около 100 млрд звезд, а всего в нашей Вселенной существует 100 млрд галактик. Если бы вам вздумалось отправиться в путешествие с Земли к самому краю Вселенной, то это заняло бы у вас больше 15 млрд лет при условии, что вы будете передвигаться со скоростью света - 300 000 км в секунду. Но откуда же появилась космическая материя? Как возникла Вселенная? История Земли насчитывает около 4,6 млрд лет. За это время на ней возникали и вымирали многие миллионы видов растений и животных; вырастали и обращались в прах высочайшие горные хребты; громадные материки то раскалывались на части и разбегались в разные стороны, то сталкивались друг с другом, образуя новые гигантские массивы суши. Откуда же мы все это знаем? Дело в том, что, несмотря на все катастрофы и катаклизмы, которыми столь богата история нашей планеты, на удивление многое из ее бурного прошлого запечатлевается в горных породах, существующих и поныне, в окаменелостях, которые в них находят, а также в организмах живых существ, обитающих на Земле в наши дни. Разумеется, эта летопись неполная. Нам попадаются лишь ее фрагменты, между ними зияют пустоты, из повествования выпадают целые главы, крайне важные для понимания того, что происходило на самом деле. И все-таки даже в столь урезанном виде история нашей Земли не уступит в увлекательности любому детективному роману.
Астрономы полагают, что наш мир возник в результате Большого Взрыва. Взорвавшись, гигантский огненный шар разметал по пространству материю и энергию, которые впоследствии сгустились, образовав миллиарды звезд, а те, в свою очередь, объединились в многочисленные галактики.
Теория Большого Взрыва.
Теория, которой придерживается большинство современных ученых, утверждает, что Вселенная образовалась в результате так называемого Большого Взрыва. Невероятно горячий огненный шар, температура которого достигала миллиардов градусов, в какой-то момент взорвался и разбросал во всех направлениях потоки энергии и частиц материи, придав им колоссальное ускорение.
Любое вещество состоит из крохотных частиц - атомов. Атомы - это мельчайшие материальные частицы, способные принимать участие в химических реакциях. Однако они, в свою очередь, состоят из еще более мелких, элементарных, частиц. В мире существует множество разновидностей атомов, которые называются химическими элементами. Каждый химический элемент включает в себя атомы определенных размеров и веса и отличается от других химических элементов. Поэтому в ходе химических реакций каждый химический элемент ведет себя только ему одному присущим образом. Все сущее во Вселенной, от крупнейших галактик до мельчайших живых организмов, состоит из химических элементов.
После Большого Взрыва.
Поскольку огненный шар, разлетевшийся на части в результате Большого Взрыва, имел колоссальную температуру, крохотные частицы материи обладали поначалу слишком большой энергией и не могли соединиться друг с другом, чтобы образовать атомы. Однако спустя примерно миллион лет температура Вселенной понизилась до 4000"С, и из элементарных частиц стали формироваться различные атомы. Сначала возникли самые легкие химические элементы - гелий и водород. Постепенно Вселенная охлаждалась все сильнее и образовывались более тяжелые элементы. Процесс образования новых атомов и элементов продолжается и по сей день в недрах таких звезд, как, к примеру, наше Солнце. Их температура необычайно высока.
Вселенная остывала. Новообразованные атомы собирались в гигантские облака пыли и газа. Частицы пыли сталкивались друг с другом, сливались в единое целое. Гравитационные силы притягивали маленькие объекты к более крупным. В результате во Вселенной со временем сформировались галактики, звезды, планеты.
Земля имеет расплавленное ядро, богатое железом и никелем. Земная кора состоит из более легких элементов и как бы плавает на поверхности частично расплавленных горных пород, образующих мантию Земли.
Расширяющаяся Вселенная.
Большой Взрыв оказался настолько мощным, что вся материя Вселенной с огромной скоростью разлетелась по космическому пространству. Более того, Вселенная продолжает расширяться и по сей день. Мы можем с уверенностью утверждать это потому, что отдаленные галактики все еще отодвигаются от нас, а расстояния между ними постоянно увеличиваются. Значит, когда-то галактики располагались гораздо ближе друг к Другу, чем в наши дни.
Никто точно не знает, как именно образовалась Солнечная система. Основная теория гласит, что Солнце и планеты сформировались из завихряющегося облака космического газа и пыли. Более плотные части этого облака с помощью гравитационных сил притягивали к себе извне все большее количество вещества. В итоге из него возникли Солнце и все его планеты.
Микроволны из прошлого.
Исходя из предположения, что Вселенная сформировалась в результате "горячего" Большого Взрыва, то есть возникла из гигантского огненного шара, ученые попробовали подсчитать, до какой степени она должна была охладиться к настоящему времени. Они пришли к выводу, что температура межгалактического пространства должна составлять около -270°С. Температуру Вселенной ученые определяют и по интенсивности микроволнового (теплового) излучения, идущего из глубин космоса. Проведенные измерения подтвердили, что она в самом деле составляет примерно -270"С.
Каков возраст Вселенной?
Чтобы узнать расстояние до той или иной галактики, астрономы определяют ее размеры, яркость и цвет излучаемого ею света. Если теория Большого Взрыва верна, то, значит, все существующие ныне галактики первоначально были стиснуты в один сверхплотный и горячий огненный шар. Вам достаточно поделить расстояние от одной галактики до другой на скорость, с какой они удаляются друг от друга, чтобы установить, как давно они составляли единое целое. Это и будет возрастом Вселенной. Разумеется, этот метод не позволяет получить точных данных, но все же он дает основания полагать, что возраст Вселенной -от 12 до 20 млрд лет.
Поток лавы вытекает из кратера вулкана Килауэа, расположенного на о-ве Гавайя. Когда лава выходит на поверхность Земли, она застывает, образуя новые горные породы.
Образование Солнечной системы.
Галактики сформировались, по всей вероятности, спустя примерно 1 - 2 млрд лет после Большого Взрыва, а Солнечная система возникла приблизительно на 8 млрд лет позже. Ведь материя распределялась по пространству отнюдь не равномерно. Более плотные области, благодаря гравитационным силам, притягивали к себе все больше пыли и газа. Размеры этих областей стремительно увеличивались. Они превращались в гигантские завихряющиеся облака пыли и газа - так называемые туманности.
Одна такая туманность - а именно солнечная туманность - сгустившись, образовала наше Солнце. Из других частей облака возникли сгустки вещества, ставшие планетами, в том числе Землей. Они удерживались на своих околосолнечных орбитах мощным гравитационным полем Солнца. По мере того как гравитационные силы притягивали частицы солнечного вещества все ближе и ближе друг к другу, Солнце становилось все меньше и плотнее. При этом в солнечном ядре возникло чудовищное давление. Оно преобразовывалось в колоссальную тепловую энергию, а это, в свою очередь, ускоряло ход термоядерных реакций внутри Солнца. В (результате образовывались новые атомы и выделялось еще больше тепла.
Возникновение условий для жизни.
Примерно те же процессы, хотя и в значительно меньших масштабах, происходили и на Земле. Земное ядро стремительно сжималось. Из-за ядерных реакций и распада радиоактивных элементов в недрах Земли выделялось так много тепла, что образующие ее горные породы расплавились. Более легкие вещества, богатые кремнием - похожим на стекло минералом, - отделились в земном ядре от более плотных железа и никеля и образовали первую земную кору. Спустя примерно миллиард лет, когда Земля существенно охладилась, земная кора затвердела и превратилась в прочную внешнюю оболочку нашей планеты, состоящую из твердых горных пород.
Остывая, Земля выбрасывала из своего ядра множество различных газов. Обычно это происходило при извержении вулканов. Легкие газы, такие, как водород или гелий, большей частью улетучивались в космическое пространство. Однако сила притяжения Земли была достаточно велика, чтобы удерживать у ее поверхности более тяжелые газы. Они-то и составили основу земной атмосферы. Часть водяных паров из атмосферы сконденсировалась, и на Земле возникли океаны. Теперь наша планета была полностью готова к тому, чтобы стать колыбелью жизни.
Рождение и гибель горных пород.
Земная суша образуется твердыми горными породами, зачастую покрытыми слоем почвы и растительностью. Но откуда эти горные породы берутся? Новые горные породы формируются из вещества, рождающегося глубоко в недрах Земли. В нижних слоях земной коры температура намного выше, чем па поверхности, а составляющие их горные породы находятся под огромным давлением. Под воздействием жара и давления горные породы прогибаются и размягчаются, а то и вовсе плавятся. Как только в земной коре образуется слабое место, расплавленные горные породы - их называют магмой - прорываются на поверхность Земли. Магма вытекает из жерлов вулканов в виде лавы и распространяется на большой площади. Застывая, лава превращается в твердую горную породу.
Взрывы и огненные фонтаны.
В одних случаях рождение горных пород сопровождается грандиозными катаклизмами, в других проходит тихо и незаметно. Существует множество разновидностей магмы, и из них образуются различные типы горных пород. К примеру, базальтовая магма очень текуча, легко выходит на поверхность, растекается широкими потоками и быстро застывает. Иногда она вырывается из жерла вулкана ярким "огненным фонтаном" - такое происходит, когда земная кора не выдерживает ее давления.
Другие виды магмы гораздо гуще: их густота, или консистенция, больше похожа на черную патоку. Содержащиеся в такой магме газы с большим трудом пробиваются на поверхность сквозь ее плотную массу. Вспомните, как легко пузырьки воздуха вырываются из кипящей воды и насколько медленнее это происходит, когда вы нагреваете что-нибудь более густое, к примеру кисель. Когда более плотная магма поднимается ближе к поверхности, давление на нее уменьшается. Растворенные в пей газы стремятся расшириться, но не могут. Когда же магма наконец вырывается наружу, газы расширяются столь стремительно, что происходит грандиозный взрыв. Лава, обломки горных пород и пепел разлетаются во все стороны, как снаряды, выпущенные из пушки. Подобное извержение случилось в 1902 г. на о-ве Мартиника в Карибском море. Катастрофическое извержение вулкана Моптапь-Пеле полностью разрушило порт Сеп-Пьер. Погибло около 30 000 человек.
Образование кристаллов.
Горные породы, формирующиеся из остывающей лавы, называют вулканическими, или изверженными, горными породами. Пока лава остывает, минералы, содержащиеся в расплавленных породах, постепенно превращаются в твердые кристаллы. Если лава остывает быстро, кристаллы не успевают вырасти и остаются очень маленькими. Подобное происходит при образовании базальта. Иногда лава охлаждается столь быстро, что из нее получается гладкая стеклообразная порода, вообще не содержащая кристаллов, такая, как обсидиан (вулканическое стекло). Подобное, как правило, случается при подводном извержении или когда маленькие частицы лавы выбрасываются из жерла вулкана высоко в холодный воздух.
Эрозия и выветривание горных пород в каньонах Сидар-Брейкс, штат Юта, США. Эти каньоны образовались в результате эрозионного воздействия реки, проложившей свое русло через слои осадочных пород, "выдавленных" кверху движениями земной коры. Обнажившиеся горные склоны постепенно выветрились, и обломки пород образовали на них каменистые осыпи. Посреди этих осыпей торчат выступы все еще твердых скал, которые и образуют края каньонов.
Свидетельства минувшего.
Размеры кристаллов, содержащихся в вулканических породах, позволяют нам судить, насколько быстро остывала лава и на каком расстоянии от поверхности Земли она залегала. Перед вами кусок гранита, как он выглядит в поляризованном свете под микроскопом. Различные кристаллы имеют на этом изображении различный цвет.
Гнейс - метаморфическая горная порода, образовавшаяся из осадочной породы под воздействием тепла и давления. Рисунок из разноцветных полос, которые вы видите на этом куске гнейса, позволяет определить направление, в котором земная кора, двигаясь, давила на слои горных пород. Так мы получаем представление о событиях, происходивших 3,5 млрд лет тому назад.
По складкам и разломам (разрывам) в горных породах мы можем судить, в каком направлении действовали колоссальные напряжения в земной коре в давно минувшие геологические эпохи. Эти складки возникли в результате горообразующих движений земной коры, начавшихся 26 млн лет назад. В этих местах чудовищные силы сдавили слои осадочных горных пород - и образовались складки.
Магма далеко не всегда достигает поверхности Земли. Она может задерживаться в нижних слоях земной коры и тогда остывает гораздо медленнее, образуя восхитительные крупные кристаллы. Именно так возникает гранит. Величина кристаллов в некоторых голышах позволяет установить, каким образом много миллионов лет назад сформировалась данная порода.
Худуз, провинция Альберта, Канада. Дожди и песчаные бури разрушают мягкие горные породы быстрее, чем твердые, и в результате возникают останцы (выступы) с причудливыми очертаниями.
Осадочные "бутерброды".
Не все горные породы похожи на вулканические, такие, как гранит или базальт. Многие из них состоят из множества слоев и похожи на огромную стопку бутербродов. Они образовались когда-то из разрушенных ветром, дождями и реками других горных пород, обломки которых смыло в озера или моря, и они осели на дне под толщей воды. Постепенно таких осадков скапливается огромное количество. Они нагромождаются друг на друга, образуя слои толщиной в сотни и даже тысячи метров. Вода озера или моря давит на эти отложения с колоссальной силой. Находящаяся внутри них вода выдавливается, и они спрессовываются в плотную массу. В то же время минеральные вещества, прежде растворенные в выдавливаемой воде, как бы цементируют всю эту массу, и в итоге из нее формируется новая горная порода, которую называют осадочной.
И вулканические, и осадочные породы могут под воздействием движений земной коры выталкиваться кверху, образуя новые горные системы. В образовании гор участвуют колоссальные силы. Под их воздействием горные породы либо очень сильно нагреваются, либо чудовищно сжимаются. При этом они преобразовываются - трансформируются: один минерал может превратиться в другой, кристаллы расплющиваются и принимают иное расположение. В результате па месте одной горной породы возникает другая. Горные породы, сформировавшиеся при трансформации других горных пород под воздействием вышеупомянутых сил, называются метаморфическими.
Ничто не вечно, даже горы.
На первый взгляд ничего не может быть прочнее и долговечнее, чем огромная гора. Увы, это всего-навсего иллюзия. Если основываться на геологической шкале времени, где счет идет на миллионы и даже сотни миллионов лет, то горы оказываются столь же преходящим, как и все остальное, включая нас с вами.
Любая горная порода, как только начнет подвергаться воздействию атмосферы, моментально будет разрушаться. Если вы взглянете на свежий обломок скалы или расколотый голыш, то увидите, что вновь образовавшаяся поверхность породы зачастую совсем иного цвета, чем старая, долго пробывшая па воздухе. Это объясняется воздействием кислорода, содержащегося в атмосфере, а во многих случаях - и дождевой воды. Из-за них на поверхности горной породы происходят различные химические реакции, постепенно изменяющие ее свойства.
Со временем эти реакции приводят к высвобождению минералов, скрепляющих породу, и она начинает рассыпаться. В породе образуются крохотные трещинки, в которые проникает вода. Замерзая, эта вода расширяется и разрывает породу изнутри. Когда лед растает, такая порода попросту развалится на куски. Очень скоро отвалившиеся куски породы смоют дожди. Этот процесс называется эрозией.
Ледник Мюир на Аляске. Разрушительное воздействие ледника и камней, вмерзших в него снизу и с боков, постепенно вызывает эрозию стен и дна долины, по которой он движется. В результате на льду образуются длинные полосы обломков горных пород - так называемые морены. При слиянии двух соседних ледников соединяются и их морены.
Вода-разрушитель.
Куски разрушенной породы в конечном итоге попадают в реки. Течение тащит их по речному руслу и стачивает ими породу, которая образует само русло, пока уцелевшие обломки не найдут наконец тихое пристанище на дне озера или моря. Замерзшая вода (лед) обладает еще большей разрушительной силой. Ледники и ледниковые покровы волокут за собой множество крупных и мелких обломков горных пород, вмерзших в их ледяные бока и брюха. Эти обломки проделывают глубокие борозды в породах, по которым движутся ледники. Ледник может переносить обломки скал, упавшие на него сверху, на многие сотни километров.
Скульптуры, созданные ветром
Ветер тоже разрушает горные породы. Особенно часто такое случается в пустынях, где ветер переносит миллионы мельчайших песчинок. Песчинки большей частью состоят из кварца, чрезвычайно прочного минерала. Вихрь песчинок ударяется о скалы, выбивая из них все новые и новые песчинки.
Часто ветер нагромождает песок в большие песчаные холмы, или дюны. Каждый порыв ветра наносит на дюны новый слой песчинок. Расположение склонов и крутизна этих песчаных холмов позволяют судить о направлении и силе ветра, их создавшего.
Ледники проделывают на своем пути глубокие U-образные долины. В Нантфранконе, Уэльс, ледники исчезли еще в доисторические времена, оставив после себя широкую долину, которая явно велика для небольшой речки, протекающей по ней ныне. Маленькое озеро на переднем плане перегорожено полосой особо прочной горной породы.
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.
– третья от Солнца планета Солнечной системы. Главная особенность её в том, что это единственная планета солнечной системы, пригодная для существования живых организмов.
Долгие годы люди считали, что земля плоская, затем представляли её похожей на правильный шар, но на самом деле Земля наиболее близка к эллипсоиду, сплюснутому у полюсов и растянутому в экваториальной зоне. 70,8% поверхности планеты занимает Мировой океан, в котором, вероятно, и зародилась жизнь. Средняя глубина его составляет около 3,8 км, а максимальная равна 11,022 км (Марианская впадина), объем воды – 1370 миллионов км³. Суша в настоящее время образует шесть материков (Евразия, Африка, Австралия, Антарктида, Северная и Южная Америка) и множество островов. Она поднимается над уровнем Мирового океана в среднем на 875 м.
По мнению большинства учёных, Земля образовалась примерно 4,6 - 4,7 миллиардов лет назад, а примерно через 1 миллиард лет после этого на планете создались благоприятные для возникновения органической жизни условия: не слишком высокая и не слишком низкая температуры, наличие в атмосфере большого количества кислорода и воды.
Строение Земли
Большинство исследователей считает, что Земля состоит из ядра, мантии и земной коры. Это три оболочки планеты, которые находятся на разных глубинах. Ученые не могут с полной уверенностью сказать, из чего состоят ядро и мантия. Доступна для исследования пока только земная кора. На Кольском полуострове была пробурена самая глубокая на земном шаре скважина в 12 262 метра. Это позволило получить множество сведений о строении мантии.
Существует общепринятая модель строения Земли, которая называется сейсмической. Ее авторами являются исследователи Г. Джефрис и Б. Гуттенберг, а также исследователь из Югославии Мохорович. Они, наблюдая при помощи приборов скорости сейсмических волн, определили, что мантия находится на глубине в десятки километров под континентами, до 60 км под Памиром и Андами и 10-12 км под океанскими впадинами.
Путем математических вычислений, зная радиус Земли в 6371 км, ученые установили, что радиус ядра планеты равен 3471 км. Толщина земной коры от 12 до 60 км. Толщина мантии составляет приблизительно 2888 км.
Позже ученые выяснили, что ядро состоит из двух сфер - внешней и внутренней. Мантия также разделяется на нижнюю и верхнюю. Радиус внутреннего ядра составляет 1225 км. Оно твердое. Его плотность 12,5 г/см?. Внешнее ядро обладает меньшей плотностью приблизительно 10 г/см?. Оно жидкое. Плотность мантии еще меньше. Она составляет приблизительно 5,5 г/см?.
Температура ядра чрезвычайно высока. От ядра к мантии идут потоки вещества, нагретого до высокой температуры. Это вещество напоминает вулканическую лаву и выходит на поверхность в виде вулканических извержений, например, в районе Гавайских островов, в Исландии и в некоторых других областях Земли.
Нижняя мантия граничит с ядром на глубине приблизительно 670 км. На этой глубине плотность вещества, из которого состоит мантия, значительно возрастает. Верхняя мантия начинается на глубине 410 км и заканчивается на глубине от 60 до 12 км. Верхнюю мантию и земную кору вместе называют литосферой. Литосфера - это твердая оболочка Земли, которая состоит из литосферных плит. Литосферные плиты движутся, как будто скользят, по астеносфере. Астеносфера представляет собой относительно жидкий густой глубинный слой мантии. Астеносфера неоднородна. Она в одних местах более жидкая, а в других более твердая. Жидкие области астеносферы находятся на глубине приблизительно от 100 до нескольких сотен километров от земной поверхности. Таковы современные представления о строении планеты Земля.
Геологическая история Земли
Достоверно неизвестно как появилась планета Земля, как она формировалась и изменялась. Точно не известен даже возраст планеты. Ученые условно выделяют начальный период существования планеты Земля, границы которого от 4,6 до 3,8 миллиардов лет. В это время на планету падало множество метеоритов и астероидов, которые и повлияли на дальнейшее развитие планеты.
Падающие астероиды разогревали вещество, из которого состояла Земля. При этом выделялась вода и газы. Так сформировались атмосфера и гидросфера планеты. Температура ядра и поверхностных слоев земли была очень высока. Земля плавилась. Она находилась в желеобразном состоянии. Астероиды, ударяясь о поверхность Земли, вызывали излияния раскаленной магмы из глубинных слоев планеты. Магма остывала и твердела на поверхности. Так постепенно формировалась первоначальная земная кора, которая до нашего времени сохранилась лишь в отдельных областях Земли.
Эта кора состояла из гранита. Она покрыла планету приблизительно 3,8 миллиарда лет назад. Дальнейшая история развития Земли разделяется на три периода:
архей - 4500-2600 миллионов лет назад
протерозой - 2600-570 миллионов лет назад
фaнерозой - 570 миллионов лет назад до нашего времени
3,5 миллиарда лет назад Земля была покрыта серогнейсовой корой, остатки которой сохранились на Кольском полуострове, в Сибири и в районе реки Днепр (Украина).
В архейский период серогнейсовая кора, которая была практически желеобразной, начала растягиваться и разрываться. В местах разрывов коры на поверхность выходила базальтовая магма. В конце архея образовались современные граниты, из которых состоит кора современных материков.
Эта кора 2500 миллиардов лет назад стала трескаться и разламываться. В местах разломов на поверхность выходила раскаленная магма. Разломы были длиной более 500 км и шириной почти 10 км. Магма застывала и вновь связывала кору в местах разломов. 1,7 миллиарда лет назад эта кора образовала огромный по площади суперконтинент Мегагею, который располагался на одной стороне Земли. А на другой образовался огромный океан Мегаталасс.
Приблизительно 4500 миллионов лет назад на Земле появились первые живые существа - бактерии и водоросли, 2600 миллионов лет назад появились целые колонии водорослей.
2500 миллионов лет назад сформировалась атмосфера Земли. Появившиеся растения стали выделять кислород в результате фотосинтеза. До этого в состав атмосферы входили водяной пар, углекислый газ, азот, инертные газы и пары кислот.
1,7 миллиона лет назад суперконтинент Мегагея начал раскалываться. В результате появились континенты Северная Америка, Восточная Европа, Восточная Азия и суперконтинент Гондвана, которого сейчас не существует.
Наступает время фанерозоя, в котором принято выделять палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры.
Палеозойская эра делится на кембрийский (570 млн. лет назад), ордовикский (480 млн. лет назад), силурийский (435 млн. лет назад), девонский (405 млн. лет назад), каменноугольный (350 млн. лет назад), пермский (285 млн. лет назад).
Мезозойская эра делится на триасовый (230 млн. лет назад), юрский (190 млн. лет назад) и меловой (135 млн. лет назад) периоды.
Кайнозойская эра делится на палеогеновый (65 млн. лет назад), неогеновый (23 млн. лет назад) и четвертичный (1,7 млн. лет назад) периоды.
В 2004 году был выделен еще один Эдиакарский период (600-542 млн. лет назад). Этот период характеризует Землю с завершения последнего оледенения, когда в морях возникли медузы и предшественники червей и иглокожих.
В палеозойский период появились моря внутри континентов и складчатые горные системы. Северо-Американский континент слился с Восточно-Европейским, который слился с Сибирским и Китайско-Корейским. Все эти континенты сформировали суперконтинент Лавразию. Лавразия слилась с Гондваной, образовав Пангею.
Продолжалось развитие жизни. Живые существа выбрались из океана на сушу. Появились леса, рыбы и земноводные.
В мезозойскую и кайнозойскую эры оформились в современном виде океаны и континенты. Пангея разделилась на Лавразию и Гондвану. Между ними образовался океан Тетис. Позже в меловой период мезозойской эры образовался Северный Атлантический и Северный ледовитый океаны. Континенты Северная Америка и Евразия разошлись в стороны. В юрский период образовался Индийский океан, а в конце мелового периода начала распадаться Гондвана.
К завершению мелового периода Северная и Южная Атлантики образовали единый Атлантический океан, а Гондвана окончательно раскололась на Африку и Южную Америку.
Интересно, что на Земле почти не было гор. Суша представляла собой равнину. Горы стали формироваться лишь 5 миллионов лет назад.
В период мезозойской эры царили пресмыкающиеся. Это эпоха динозавров. В конце мезозоя - в начале кайнозоя стали появляться первые млекопитающие и птицы. В четвертичный период возник человек.
Атмосфера Земли Земная атмосфера состоит из нескольких слоёв. Нижний слой (тропосфера) содержит около 78% азота и 21% кислорода. Остальную часть составляют водяные пары, углекислый газ и другие газы. Температура на поверхности планеты колеблется от - 60?С (на полюсах) до +50?С (на экваторе). Земля имеет один естественный спутник - Луну.
Характеристики Земли:
Масса: 5,974 1024 кг
Экваториальный радиус: 6378,140 км
Средний радиус: 6371,004 км
Поверхность Земли: 509 494 365 км2
Средняя скорость движения по орбите: 29,765 км/с или 100 000 км/ч
Длительность суток: 23 часа 56 минут 4,099 секунд
Среднее расстояние от Солнца: 149,6 миллионов км
Перигелий 147117000 км, афелий - 152083000 км
Период обращения по орбите: 365,25 земных суток
Наклон экватора к орбите: 23°27`
Направление вращения: прямое
Волновал умы ученых многие тысячелетия. Было и есть множество версий - от сугубо теологических до современных, сформированных на основе данных исследований дальнего космоса.
Но так как при образовании нашей планеты присутствовать никому не довелось, остается рассчитывать только на косвенные «улики». Также большую помощь в снятии завесы с этой тайны нам оказывают мощнейшие телескопы.
Солнечная система
История Земли неразрывно связана с появлением и вокруг которой она вращается. А потому начать придется издалека. По предположениям ученых, после Большого Взрыва понадобилось один или два миллиарда лет для того, чтобы галактики стали примерно такими, какие они есть сейчас. Солнечная система же возникла, предположительно, на восемь миллиардов лет позже.
Большинство ученых сходятся на том, что она, как и все подобные космические объекты, возникла из облака пыли и газа, поскольку вещество во Вселенной распределяется неравномерно: где-то его было больше, а в другом месте - меньше. В первом случае это приводит к образованию туманностей из пыли и газа. На каком-то этапе, возможно, посредством внешнего воздействия подобное облако сжалось и начало вращаться. Причина произошедшего, вероятно, кроется во взрыве сверхновой где-то в окрестностях нашей будущей колыбели. Однако если все образуются примерно одинаково, то эта гипотеза выглядит сомнительной. Скорее всего, достигнув определенной массы, облако начало притягивать к себе еще частицы и сжиматься, а вращательный момент приобрело из-за неравномерного распределения вещества в пространстве. Со временем этот крутящийся сгусток становился все более плотным посередине. Так, под влиянием огромного давления и повышающихся температур, и возникло наше Солнце.
Гипотезы разных лет
Как уже было сказано выше, люди всегда задавались вопросом о том, как образовалась планета Земля. Первые научные обоснования появились лишь в семнадцатом веке нашей эры. В то время было совершено множество открытий, в том числе и физических законов. По одной из таких гипотез, Земля образовалась в результате столкновения кометы с Солнцем как остаточное от взрыва вещество. По другой - наша система возникла из холодного облака космической пыли.
Частички последней сталкивались между собой и соединялись, пока не сформировались Солнце и планеты. А вот французские ученые предположили, что указанное облако было раскаленным. По мере остывания оно вращалось и сжималось, образуя кольца. Из последних и сформировались планеты. А в центре появилось Солнце. Англичанин Джеймс Джинс предположил, что когда-то мимо нашего светила пролетала другая звезда. Она и вырвала своим притяжением вещество из Солнца, из которого впоследствии и сформировались планеты.
Как образовалась Земля
По мнению современных ученых, Солнечная система возникла из холодных частиц пыли и газа. Вещество сжималось и распалось на несколько частей. Из самого крупного куска и образовалось Солнце. Этот кусок вращался и разогревался. Он стал похожим на диск. Из плотных частиц на периферии этого газово-пылевого облака и образовались планеты, в том числе и наша Земля. Между тем в центре зарождающейся звезды под действием высоких температур и огромного давления пошли
Существует гипотеза, возникшая в ходе поиска экзопланет (похожих на Землю), что чем больше у звезды тяжелых элементов, тем менее вероятно зарождение близ нее жизни. Это связано с тем, что большое их содержание приводит к появлению вокруг светила газовых гигантов - объектов вроде Юпитера. А такие великаны неизбежно перемещаются в сторону звезды и выталкивают с орбит маленькие планеты.
Дата рождения
Образовалась Земля примерно четыре с половиной миллиарда лет назад. Вращающиеся вокруг раскаленного диска куски становились все тяжелее. Предполагается, что изначально их частички притягивались благодаря электрическим силам. А на каком-то этапе, когда масса этого «кома» достигла определенного уровня, он стал притягивать все в округе уже с помощью гравитации.
Как и в случае с Солнцем, сгусток стал сжиматься и раскаляться. Вещество полностью расплавилось. Со временем сформировался более тяжелый центр, состоящий, в основном, из металлов. Когда образовалась Земля, она стала медленно остывать, и из более легких веществ формировалась кора.
Столкновение
А затем появилась Луна, но не так, как образовалась Земля, опять же, по предположению ученых и по найденным на нашем спутнике минералам. Земля, уже остыв, столкнулась с чуть меньшей по размерам другой планетой. В итоге оба объекта полностью расплавились и превратились в один. А выброшенное взрывом вещество стало вращаться вокруг Земли. Из него и получилась Луна. Утверждают, что минералы, найденные на спутнике, отличаются от земных своей структурой: как будто вещество было расплавлено и снова застыло. Но ведь то же произошло и с нашей планетой. И почему это жуткое столкновение не привело к полному уничтожению двух объектов с образованием мелких осколков? Загадок много.
Путь к жизни
Затем Земля снова начала остывать. Опять сформировалось металлическое ядро, а затем тонкий поверхностный слой. А между ними - относительно подвижная субстанция - мантия. Благодаря сильной вулканической деятельности сформировалась атмосфера планеты.
Изначально она, конечно, была абсолютно непригодна для дыхания человека. Да и жизнь была бы невозможна без появления жидкой воды. Предполагается, что последнюю на нашу планету занесли миллиарды метеоритов с окраин Солнечной системы. По всей видимости, через некоторое время после того, как образовалась Земля, случилась мощнейшая бомбардировка, причиной которой могло стать гравитационное воздействие Юпитера. Вода была заключена внутри минералов, а вулканы превратили ее в пар, и она выпадала на образовывая океаны. Затем появился кислород. По мнению многих ученых, это произошло благодаря жизнедеятельности древних организмов, которые смогли появиться в тех суровых условиях. Но это уже совсем другая история. А человечество с каждым годом становится все ближе и ближе к получению ответа на вопрос, как образовалась планета Земля.
