Урок окружающего мира во 2в классе. Тема: «Чем Земля отличается от других планет».
Дата
Учитель Паршина И.А.
Цель: способствовать формированию знаний учащихся о планете Земля, о её месте в солнечной системе, об особенностях и отличиях её от других планет солнечной системы; Луне, как спутнике Земли; расширению представлений о глобусе как модели Земли, формах земной поверхности; обеспечить развитие УУД:
1)личностных: мотивация учения; 2)познавательных: формулирование познавательной цели, поиск и выделение информации, моделирование, анализ с целью выделения признаков, выбор оснований и критериев для сравнения сериации, классификации объектов, установление причинно-следственных связей, выдвижение гипотез и их обоснование,3)коммуникативных: оценка действий партнера, умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли,
4)регулятивных: целеполагание, планирование, прогнозирование, контроль, коррекция, оценка; воспитание нравственного чувства, этического сознания и готовности совершать позитивные поступки, в том числе речевые; способности к познанию; экологическое воспитание; эстетическое воспитание.
Этапы урока
Ход урока
Формирование УУД
I. Мотивация (самоопределение) к учебной деятельности.
Какая наука занимается познанием звездного неба? (Ответы детей.)
- Как называют ученых, изучающих звездное небо? (Ответы детей.)
- Назовите имена великих ученых - астрономов? (Н. Коперник.)
- А хотите и вы узнать о космосе, планетах что-то новое?
- Давайте попробуем и мы стать исследователями.
Девиз нашего урока: « Границ научному познанию и предсказанию предвидеть невозможно». Это высказывание великого русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева.
- Как вы понимаете эти слова?
·I. Актуализация знаний, определение темы и постановка учебной проблемы
1.Отгадайте загадки и попробуйте определить тему сегодняшнего урока.
Есть одна планета-сад В этом космосе холодном. Только здесь леса шумят, Птиц скликая перелётных, Лишь на ней одной цветут Ландыши в траве зелёной, И стрекозы только тут В речку смотрят удивлённо...
Ночью на небе один Золотистый апельсин. Миновали две недели, Апельсина мы не ели, Но осталась в небе только Апельсиновая долька.
На ноге стоит одной,Крутит-вертит головой.Нам показывает страны,Реки, горы, океаны.
- Какая взаимосвязь между словами-отгадками?
Тема: Чем Земля отличается от других планет?
–Какие задачи будем решать на уроке?
Почему возможна жизнь на Земле?
Глобус – модель Земли.
Луна – спутник Земли.
- Что вам уже известно по данной теме?
– Какой вопрос заинтересовал вас больше всего?
– Почему?
- Что будем делать на уроке, чтобы реализовать поставленные задачи?
- Какие методы исследования помогут нам найти нужную информацию?
Регулятивные УУД:
1) формируем умение определять цель деятельности на уроке;
2) формируем умение определять успешность выполнения своего задания в диалоге с учителем;
Познавательные УУД:
1) формируем умение выявлять сущность, особенности объектов;
2) формируем умение на основе анализа объектов делать выводы;
3) формируем умение устанавливать аналогии;
4) формируем умение обобщать и классифицировать по признакам.
·
·I. Совместное открытие знаний
Как лучше организовать исследование?
- Почему вам нравится работать в группе?
- По ходу урока будем оценивать свою работу в листах самооценки.
Лист самооценки
Виды деятельности на уроке
Оценка деятельности
Выполнил самостоятельно
Были трудности
Выполнил с помощью товарищей
Определение темы
Постановка учебной задачи
Планирование
Изучение нового материала
Работа в группе
На доске маршрут исследования
1. Исследование «Чем Земля отличается от других планет?»
Таблица «Сравнение планет Солнечной системы». (Дополнительный материал.)
- Рассмотрите таблицу. Что вас заинтересовало? Какие вопросы возникли? (Краткие пояснения учителя.Прочитайте названия планет. (Ответы детей.)
Название
планеты
Температура поверхности
Длина суток (в земных
сутках)
Период
обращения
по орбите
(в годах)
Планета от Солнца
Количество
спутников
Макс. Мин.
Меркурий
+480 -180
58,65
0,24
первая
0
Венера
+480
243
0,62
вторая
0
Земля
+58 - 90
1
1
третья
1
Марс
0 - 150
1,03
1,88
четвертая
2
Юпитер
-160 -160
0,41
11,86
пятая
16
Сатурн
-150 - 150
0,44
29,46
шестая
17
Уран
-220 -220
0,72
84
седьмая
15
Нептун
-213 -213
0,74
165
восьмая
6
Плутон
-230 - 230
6,4
247,7
девятая
1
2. Анализ данных колонки «Температура поверхности».
- Определите, на каких планетах возможна жизнь, а на каких - нет?
- Какие еще условия необходимы для жизни, кроме температуры воздуха?
- Узнаем об этом из учебника. с.12
3. Работа со статьей учебника.
- Какие новые научные данные содержит статья «Чем Земл
Какие регионы выделяют в Солнечной системе?
Каковы особенности Солнечной системы?
Дайте основные характеристики Солнечной системы.
Опишите строение Солнца.
Каковы теории происхождения Солнечной системы?
Какова общепризнанная гипотеза происхождения Солнечной системы?
Дайте определение планеты.
Что является основными атрибутами и параметрами планеты?
Какова общая характеристика планет земной группы?
Дайте характеристику Меркурия.
Дайте характеристику Венеры.
Опишите спутник Земли.
Дайте характеристику Марса.
Опишите спутники Марса.
Дайте характеристику планет малой группы – астероидов.
Дайте характеристику планеты-карлика Цереры.
Как возникают метеориты и чем они характеризуются?
Дайте общую характеристику планет-гигантов в сравнении с планетами земной группы.
Дайте характеристику Юпитера.
Опишите основные спутники Юпитера.
Дайте характеристику Сатурна.
Опишите основные спутники Сатурна.
Дайте характеристику Урана.
Опишите основные спутники Урана.
Дайте характеристику Нептуна.
Опишите основные спутники Нептуна.
Что представляют собой кометы?
Что такое кентавры?
Что относится к транснептуновым объектам?
Опишите пояс Койпера.
Какие планеты относятся к разряду карликов?
Дайте характеристику Плутона.
Опишите планеты-карлики: Хаумеа, Макемаке, Эрида.
В чем заключается особенность рассеянного диска?
В чем заключается особенность отдаленных областей Солнечной системы?
В чем заключается особенность пограничных областей Солнечной системы?
Глава 5 геологическая эволюция
5.1. Земля как планета,
Ее отличия от других планет земной группы
Земля – третья планета от Солнца. Среднее расстояние от Солнца 149,6 млн км принято за 1 астрономическую единицу. Средняя скорость движения по орбите 29,765 км/с. Период обращения вокруг Солнца составляет 365,24 сут. Наклон земной оси к плоскости эклиптики 66 0 . Период вращения вокруг оси 23 ч 56 мин. Форма земли – геоид. Из-за вращения ее форма близка к эллипсоиду, сплющена у полюсов и растянута в экваториальной зоне. Средний радиус Земли равен 6371,032 км. Земля обладает магнитным полем, имеющим дипольный характер. Магнитные полюса не совпадают с географическими.
Имеющиеся сведения позволяют проводить сравнительное изучение внешних оболочек Земли и других планет Солнечной системы. На этой основе возникло новое научное направление, названное сравнительной планетологией . Другие планеты удивительно не похожи на Землю, хотя подчинены тем же физическим закономерностям.
Земля – самая большая планета в своей группе. Но, как показывают оценки, даже такие размеры и масса оказываются минимальными для удержания своей газовой атмосферы. Земля интенсивно теряет водород и некоторые другие легкие газы, что подтверждают наблюдения за ее, так называемым шлейфом.
Атмосфера Земли кардинально отличается от атмосфер других планет: в ней низкое содержание углекислого газа, высокое содержание молекулярного кислорода и относительно много паров воды. Две причины создают выделенность атмосферы Земли: вода океанов и морей хорошо поглощает углекислый газ, а биосфера насыщает атмосферу молекулярным кислородом, образующимся в процессе растительного фотосинтеза. Расчеты показывают, что если освободить всю поглощенную и связанную в океанах углекислоту, убрав одновременно из атмосферы весь накопленный в результате жизнедеятельности растений кислород, то состав земной атмосферы в своих основных чертах стал бы подобен составу атмосфер Венеры и Марса.
В атмосфере Земли насыщенные водяные пары создают облачный слой, охватывающий значительную часть планеты. Облака входят важнейшим элементом в круговорот воды, происходящий на нашей планете в системе гидросфера – атмосфера – суша.
Наиболее близкие к Солнцу планеты – Меркурий и Венера – очень медленно вращаются вокруг оси, с периодом в десятки-сотни земных суток. Медленное вращение этих планет, по-видимому, связано с их резонансными взаимодействиями с Солнцем и друг с другом. Земля и Марс вращаются почти с одинаковыми периодами – около 24 ч.
Только Земля в своей группе имеет сильное собственное магнитное поле, более чем на два порядка превосходящее значения магнитных полей у других планет.
Ни одна из планет земной группы не имеет развитой системы спутников, что характерно для планет – гигантов. Планетоподобный спутник Земли Луна близок по размерам к Меркурию. До сих пор о происхождении Луны нет ясного представления.
Рельеф земной поверхности в целом характеризуется глобальной асимметрией двух полушарий (северного и южного): одно из них представляет собой гигантское пространство, заполненное водой. Это океаны, занимающие более 70% всей поверхности. В другом полушарии сосредоточены поднятия коры, образующие континенты. Океаническая и континентальная разновидности коры различаются и по возрасту, и по химико-геологическому составу. Понятно, что рельеф океанического дна отличен от континентального рельефа. Систематические исследования морского и океанического дна стали возможны лишь в последнее время. Они уже привели к новому пониманию глобального характера тектонических процессов, происходящих на Земле. Средняя глубина мирового океана близка к 4 км, отдельные впадины достигают 10 км и более, а отдельные конусы значительно возвышаются над поверхностью воды. Главная достопримечательность океанического рельефа – глобальная система срединных хребтов, тянущаяся на десятки тысяч километров (72 тыс. км). Цепи горных хребтов оплетают земной шар. Альпы, Кавказ, Памир, Гималаи, даже вместе взятые, несравнимы с обнаруженной полосой срединных хребтов Мирового океана. Вдоль их центральных частей протянулись разломы, так называемые рифтовые зоны, через которые из мантии на поверхность выходят свежие массы вещества. Они раздвигают океаническую кору, формируя ее в процессе непрерывного обновления. Возраст океанической коры не превышает 150 млн лет. Другая характерная особенность процесса – существование зон субдукции , где океаническая кора погружается под одну из островных дуг (например, под Курильскую, Марианскую и др.) или под край континента. Эти зоны характеризуются повышенной сейсмической и вулканической деятельностью. Таким образом, только на земле существует мощная гидросфера, сформировавшаяся одновременно с планетой.
Рельеф континентальной части планеты более разнообразный: равнины, возвышенности, плато, горные хребты и огромные горные системы. Отдельные участки суши лежат ниже уровня океана (например, район Мертвого моря), а часть горных хребтов поднята над его уровнем на 8-9 км. Согласно современным воззрениям, континентальная кора вместе с подстилающими слоями мантии образует систему литосферных континентальных плит. В отличие от литосферы океанов континентальные плиты имеют очень древнее происхождение, их возраст оценивается в 2,5-3,8 млрд лет. Толщина центральной части некоторых из них достигает 250 км.
На границах литосферных плит, называемых геосинклиналиями , происходит либо сжатие, либо растяжение коры, что зависит от направления местного горизонтального смещения плит.
В современную эпоху только Земля остается «живой» планетой, геологическое развитие которой продолжается и проявляет себя, в частности, в активной тектонической деятельности. Марс и Венера в прошлом прошли через период бурной сейсмической и вулканической активности, но на Марсе она прекратилась несколько сот миллионов, а на Венере – более миллиарда лет назад. Обе эти планеты, скорее всего, завершают или уже завершили цикл своего эволюционного развития.
Многочисленные признаки говорят о том, что процессы в недрах Земли протекали и продолжают протекать иначе, чем у Венеры и Марса. На это указывают такие факты, как существование континентальной коры с гранитными породами, явно выраженные литосферные плиты с их перемещениями под действием глубинных процессов и наличие у Земли относительно мощного магнитного поля.
Успехи науки и техники сделали доступным прямое изучение планет Солнечной системы, открыв принципиально новые возможности для сравнительного познания нашей собственной планеты. Тем самым открыта новая страница в постижении окружающего нас мира, но на ней пока записаны лишь первые строки. Все еще остается нерешенным особенно волнующий вопрос: что выделило Землю среди семейств планет одного с ней типа так, что она смогла стать обителью жизни? Остается открытым вопрос о возможном существовании каких-то форм жизни на Марсе в отдаленном прошлом.
Методы исследования строения Земли
Большинство частных наук о Земле составляют науки о ее поверхности, включая атмосферу. Пока человек не проник в глубь Земли далее 12-15 км (Кольская сверхглубокая скважина). С глубин примерно до 200 км разными путями выносится наружу вещество недр и оказывается доступным для исследования. Сведения о более глубоких слоях добываются косвенными методами: регистрацией характера прохождения сейсмических волн разных типов через земные недра, изучением метеоритов как реликтовых остатков прошлого, отражающих состав и структуру вещества протопланетного облака в зоне формирования планет земной группы. На этой основе делаются выводы о совпадении вещества метеоритов определенного типа с веществом тех или других слоев земных глубин. Выводы о составе земных недр, опирающиеся на данные о химико-минералогическом составе выпадающих на землю метеоритов, не считаются надежными, так как нет общепризнанной модели образования и развития Солнечной системы.
Строение Земли
Зондирование недр земли сейсмическими волнами позволило установить их оболочечное строение и дифференцированность химического состава.
Различают 3 главные концентрически расположенные области: ядро, мантия, кора. Ядро и мантия, в свою очередь, подразделяются на дополнительные оболочки, различающиеся физико-химическими свойствами (рис. 50).
Ядро занимает центральную область земного геоида и разделяется на 2 части. Внутреннее ядро находится в твердом состоянии, оно окружено внешним ядром ,пребывающим в жидкой фазе. Между внутренним и внешним ядрами нет четкой границы, их различает переходная зона . Считается, что состав ядра идентичен составу железных метеоритов. Внутреннее ядро состоит из железа (80%) и никеля (20%). Соответствующий сплав при давлении земных недр имеет температуру плавления порядка 4500 0 С. Внешнее ядро содержит железо (52%) и эвтектику (жидкая смесь твердых веществ), образуемую железом и серой (48%). Не исключается небольшая примесь никеля. Температура плавления такой смеси оценивается 3200 0 С. Чтобы внутреннее ядро оставалось твердым, а внешнее жидким, температура в центре Земли не должна превышать 4500 0 С, но и не быть ниже 3200 0 С. С жидким состоянием внешнего ядра связывают представления о природе земного магнетизма.
Рис. 50. Строение Земли
Палеомагнитные исследования характера магнитного поля планеты в далеком прошлом, основанные на измерениях остаточной намагниченности земных пород, показали, что на протяжении 80 млн лет имело место не только наличие напряженности магнитного поля, но и многократное систематическое перемагничивание, в результате которого северный и южный магнитные полюса Земли менялись местами. В периоды смены полярности наступали моменты полного исчезновения магнитного поля. Следовательно, земной магнетизм не может создаваться постоянным магнитом за счет стационарной намагниченности ядра или какой-то его части. Предполагают, что магнитное поле создается процессом, названным эффектом динамомашины с самовозбуждением. Роль ротора (подвижного элемента) динамо может играть масса жидкого ядра, перемещающаяся при вращении Земли вокруг своей оси, а система возбуждения образуется токами, создающими замкнутые петли внутри сферы ядра.
Плотность и химический состав мантии, по данным сейсмических волн, резко отличаются от соответствующих характеристик ядра. Мантию образуют различные силикаты (соединения, в основе которых кремний). Предполагается, что состав нижней мантии подобен составу каменных метеоритов (хондритов).
Верхняя мантия непосредственно связана с самым внешним слоем – корой. Она считается «кухней», где приготовляются многие слагающие кору породы или их полуфабрикаты. Полагают, что верхняя мантия состоит из оливина (60%), пироксена (30%) и полевого шпата (10%). В определенных зонах этого слоя происходит частичное плавление минералов и образуются щелочные базальты – основа океанической коры. Через рифтовые разломы среднеокеанических хребтов базальты поступают из мантии на поверхность Земли. Но этим не ограничивается взаимодействие коры и мантии. Хрупкая кора, обладающая высокой степенью жесткости, вместе с частью подстилающей мантии образует особый слой толщиной порядка 100 км, называемой литосферой. Этот слой опирается на верхнюю мантию, плотность которой заметно выше. Верхняя мантия обладает особенностью, определяющей характер ее взаимодействия с литосферой: по отношению к кратковременным нагрузкам она ведет себя как жесткий материал, а по отношению к длительным нагрузкам – как пластичный. Литосфера создает постоянную нагрузку на верхнюю мантию и под ее давлением подстилающий слой, называемый астеносферой , проявляет пластичные свойства. Литосфера «плавает» в нем. Такой эффект называют изостазией.
Астеносфера, в свою очередь, опирается на более глубокие слои мантии, плотность и вязкость которых возрастают с глубиной. Причина этого – сдавливание пород, вызывающее структурную перестройку некоторых химических соединений. Например, кристаллический кремний в обычном состоянии имеет плотность 2,53 г/см 3 , под действием возросших давлений и температур он переходит в одну из своих модификаций, названную стишовитом, плотность которой достигает 4,25 г/см 3 . Силикаты, слагаемые такой модификацией кремния, имеют очень компактную структуру. В целом же литосфера, астеносфера и остальная мантия могут рассматриваться в качестве трехслойной системы, каждая из частей которой подвижна относительно других компонентов. Особой подвижностью отличается легкая литосфера, опирающаяся на не слишком вязкую и пластичную астеносферу.
Земная кора, образующая верхнюю часть литосферы, в основном слагается из восьми химических элементов: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, натрий и калий. Половина всей массы коры приходится на кислород, который содержится в ней в связанных состояниях, в основном в виде окислов металлов. Геологические особенности коры определяются совместными действиями на нее атмосферы, гидросферы и биосферы – этих трех внешних оболочек планеты. Состав коры и внешних оболочек непрерывно обновляется. Благодаря выветриванию и сносу вещество континентальной поверхности полностью обновляется за 80-100 млн лет. Убыль веществ континентов восполняется вековыми поднятиями их коры. Жизнедеятельность бактерий, растений и животных сопровождается полной сменой содержащейся в атмосфере углекислоты за 6-7 лет, кислорода – за 4 000 лет. Вся масса гидросферы (1,4 · 10 18 т) целиком обновляется за 10 млн лет. Еще более фундаментальный круговорот вещества поверхности планеты протекает в процессах, связывающих все внутренние оболочки в единую систему.
Существуют стационарные вертикальные потоки, называемые мантийными струями, они поднимаются из нижней мантии в верхнюю и доставляют туда горючее вещество. К явлениям той же природы относят внутриплитовые «горячие поля», с которыми, в частности, связывают наиболее крупные аномалии в форме земного геоида. Таким образом, образ жизни земных недр чрезвычайно сложен. Отклонения от мобилистских положений не подрывают идею тектонических плит и их горизонтальных движений. Но не исключено, что в недалеком будущем появится более общая теория планеты, учитывающая горизонтальные движения плит и незамкнутые вертикальные переносы горючего вещества в мантии.
Самые верхние оболочки Земли – гидросфера и атмосфера – заметно отличаются от других оболочек, образующих твердое тело планеты. По массе это совсем незначительная часть земного шара, не более 0,025% всей его массы. Но значение этих оболочек в жизни планеты огромно. Гидросфера и атмосфера возникли на ранней стадии формирования планеты, а может быть, и одновременно с ее формированием. Нет сомнений, что океан и атмосфера существовали 3,8 млрд лет назад.
Образование земли шло в русле единого процесса, вызвавшего химическую дифференциацию недр и возникновение предшественников современных атмосферы и гидросферы. Вначале из зерен тяжелых нелетучих веществ оформилось протоядро Земли, затем оно очень быстро присоединило вещество, ставшее впоследствии мантией. А когда Земля достигла примерно размеров Марса, начался период ее бомбардировки планетозималиями. Удары сопровождались сильным локальным разогревом и плавлением земных пород и планетозималий. При этом выделялись газы и пары воды, содержащиеся в породах. А так как средняя температура поверхности планеты оставалась низкой, пары воды конденсировались, образуя растущую гидросферу. В этих столкновениях Земля теряла водород и гелий, но сохраняла более тяжелые газы. Содержание изотопов инертных газов в современной атмосфере позволяет судить об источнике, их породившем. Этот изотопный состав согласуется с гипотезой об ударном происхождении газов и воды, но противоречит гипотезе о процессе постепенной дегазации земных недр как источнике образования атмосферы и гидросферы. Океан и атмосфера, безусловно, существовали не только на протяжении всей истории Земли как сформировавшейся планеты, но и в течение основной фазы аккреции, когда протоземля имела размеры Марса.
Идея ударной дегазации, рассматриваемой как основной механизм образования гидросферы и атмосферы, получает все большее признание. Лабораторными экспериментами подтверждалась способность ударных процессов выделять из земных пород заметные количества газов, в том числе и молекулярного кислорода. А это означает, что некоторое количество кислорода присутствовало в атмосфере земли еще до того, как возникла на ней биосфера. Идеи абиогенного происхождения некоторой части атмосферного кислорода выдвигались и другими учеными.
Обе внешние оболочки – атмосфера и гидросфера – плотно взаимодействуют друг с другом и с остальными оболочками Земли, особенно с литосферой. На них оказывают прямое воздействие Солнце и Космос. Каждая из этих оболочек представляет собой открытую систему, обдающую определенной автономией и своими внутренними законами развития. Все, кто изучает воздушный и водный океаны, убеждены, что объекты исследования обнаруживают удивительную тонкость организации, способность к саморегуляции. Но при этом ни одна из земных систем не выпадает из общего ансамбля, и их совместное существование демонстрирует не просто сумму частей, а новое качество.
Среди сообщества оболочек Земли особое место занимает биосфера. Она захватывает верхний слой литосферы, почти всю гидросферу и нижние слои атмосферы. Термин «биосфера» ввел в науку в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс (1831-1914). Под биосферой понималась совокупность заселяющей поверхность планеты живой материи вместе со средой обитания. Новый смысл этому понятию придал В.И. Вернадский, рассматривавший биосферу как системное образование. Значимость этой системы выходит за пределы чисто земного мира, который представляет собой звено космического масштаба.
Возраст Земли
В 1896 г. было открыто явление радиоактивности, что привело к развитию методов радиометрической датировки. Суть его заключается в следующем. Атомы некоторых элементов (урана, радия, тория и др.) не остаются постоянными. Исходный, называемый материнский элемент спонтанно распадается, превращаясь в стабильный дочерний. Например, уран-238, распадаясь, превращается в свинец-206, а калий-40 – в аргон-40. Измеряя количество материнских и дочерних элементов в минерале, можно вычислить время, прошедшее с момента его образования: чем больше процент дочерних элементов, тем старше минерал.
Согласно радиометрической датировке, самым старым на Земле минералам 3,96 млрд лет, а самым старым монокристаллам – 4,3 млрд лет. Ученые считают, что сама Земля старше, потому что радиометрический отсчет ведется от момента кристаллизации минералов, а планета существовала в расплавленном состоянии. Эти данные вкупе с результатами исследований изотопов свинца в метеоритах позволяют сделать вывод о том, что вся Солнечная система сформировалась приблизительно 4,55 млрд лет тому назад.
Происхождение материков.
Эволюция земной коры: тектоника литосферных плит
В 1915 г. немецкий геофизик А. Вегенер (1880-1930) предположил, исходя из очертания континентов, что в геологический период существовал единый массив суши, названный им Пангеей (греч. «вся земля»). Пангея раскололась на Лавразию и Гондвану. 135 млн лет назад Африка отделилась от Южной Америки, а 85 млн лет назад Северная Америка – от Европы; 40 млн лет назад Индийский материк столкнулся с Азией и появились Тибет и Гималаи.
Решающим аргументом в пользу принятия данной концепции стало эмпирическое обнаружение в 50-х годах XX столетия расширения дна океанов, что послужило отправной точкой создания тектоники литосферных плит. В настоящее время считается, что континенты расходятся под влиянием глубинных конвективных течений, направленных вверх и в стороны и тянущих за собой плиты, на которых плавают континенты. Эту теорию подтверждают и биологические данные о распространении животных на нашей планете. Теория дрейфа континентов, основанная на тектонике литосферных плит, ныне общепризнанна в геологии.
Также в пользу этой теории говорит то, что береговая линия восточной части Южной Америки поразительно совпадает с береговой линией западной части Африки, а береговая линия восточной части Северной Америки – с береговой линией западной части Европы.
Одна из современных теорий, объясняющих динамику процессов в земной коре, называется теорией неомобилизма . Ее зарождение относится к концу 60-х годов XX в. и вызвано сенсационным открытием на дне океана цепи горных хребтов, оплетающих земной шар. Ничего подобного на суше нет. Альпы, Кавказ, Памир, Гималаи даже вместе взятые несравнимы с обнаруженной полосой срединных хребтов Мирового океана. Ее длина превышает 72 тыс. км.
Человечество как бы открыло неведомую прежде планету. Наличие узких впадин и больших котловин, глубоких ущелий, тянущихся почти непрерывно вдоль оси срединных хребтов, тысячи гор, подводных землетрясений, действующих вулканов, сильных магнитных, гравитационных и тепловых аномалий, горячих глубоководных источников, коллосальных скоплений железомарганцевых конкреций – все это обнаружено за короткий промежуток времени на дне океана.
Как выяснилось, океанической коре свойственно постоянное обновление. Она зарождается на дне рифта, секущего срединные хребты по оси. Сами хребты из той же купели и тоже молоды. Океаническая кора «умирает» в местах расколов – там, где она подвигается под соседние плиты. Опускаясь в глубь планеты, в мантию и оплавляясь, она успевает отдать часть себя вместе с накопившимися на ней осадочными отложениями на строительство материковой коры. Расслоение недр Земли по плотности рождает своего рода течения в мантии. Эти течения обеспечивают поставку материала для разрастания океанического дна. Они же заставляют дрейфовать глобальные плиты с выступающими из Мирового океана континентами. Дрейф крупных плит литосферы с возвышающейся на них сушей и называется неомобилизмом.
Перемещение материков подтверждено в настоящее время наблюдениями с космических аппаратов. Нарождение океанской коры исследователи увидели своими глазами, приблизившись ко дну Атлантики, Тихого и Индийского океанов, Красного моря. Используя современную технику глубоководного погружения, акванавты обнаружили образование трещин в растягиваемом дне и молодые вулканчики, поднимающиеся из таких «щелей».
Земля как планета. Её отличие от других планет
Земля́ (лат. Terra) - третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.
Чаще всего упоминается как Земля, планета Земля, Мир. Единственное известное человеку на данный момент тело Солнечной системы в частности и Вселенной вообще, населённое живыми существами.
Научные данные указывают на то, что Земля образовалась из Солнечной туманности около 4,54 миллиардов лет назад, и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник - Луну. Жизнь появилась на Земле около 3,5 миллиардов лет назад. С тех пор биосфера Земли значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, так же как и формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия для жизни на Земле. Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые постепенно мигрируют по поверхности за периоды во много миллионов лет. Приблизительно 70,8% поверхности планеты занимает Мировой океан, остальную часть поверхности занимают континенты и острова. Жидкая вода, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо из известных планет и планетоидов Солнечной системы. Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, относительно твёрдого слоя называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро (которое и является источником магнитного поля Земли) и внутреннее твёрдое железное ядро.
Земля взаимодействует (притягивается гравитационными силами) с другими объектами в космосе, включая Солнце и Луну. Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365,26 дней. Этот отрезок времени - сидерический год, который равен 365,26 солнечным суткам. Ось вращения Земли наклонена на 23,4° относительно её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год (365,24 солнечных суток). Луна - начала своё обращение на орбите вокруг Земли примерно 4,53 миллиарда лет назад, что стабилизировало осевой наклон планеты и является причиной приливов, которые замедляют вращение Земли. Некоторые теории полагают, что падения астероидов приводили к существенным изменениям в окружающей среде и поверхности Земли, в частности, массовые вымирания различных видов живых существ.
Земля - более чем в 14 раз уступает по массе наименее массивной газовой планете - Урану, но при этом примерно в 400 раз массивнее наибольшего известного объекта пояса Койпера.
Планеты земной группы состоят главным образом из кислорода, кремния, железа, магния, алюминия и других тяжёлых элементов.
Все планеты земной группы имеют следующее строение:
в центре ядро из железа с примесью никеля.
мантия, состоит из силикатов.
кора, образовавшаяся в результате частичного плавления мантии и состоящая также из силикатных пород, но обогащённая несовместимыми элементами. Из планет земной группы коры нет у Меркурия, что объясняют её разрушением в результате метеоритной бомбардировки. Земля отличается от других планет земной группы высокой степенью химической дифференциации вещества и широким распространением гранитов в коре.
Две дальние из планет земной группы (Земля и Марс) имеют спутники и (в отличие от всех планет-гигантов) ни одна из них не имеет колец.
Внутреннее строение Земли (ядро внутреннее и внешнее, мантия, земная кора) методы следования(сейсморазведка)
Земля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя - твёрдая. Геологические слои Земли по глубине от поверхности:
Внутренняя теплота планеты, скорее всего, обеспечивается радиоактивным распадом изотопов калия-40, урана-238 и тория-232. У всех трёх элементов период полураспада составляет более миллиарда лет. В центре планеты, температура, возможно, поднимается до 7 000 К, а давление может достигать 360 ГПа (3,6 млн. атм). Часть тепловой энергии ядра передаётся к земной коре посредством плюмов. Плюмы приводят к появлению горячих точек и траппов.
Земная кора
Земная кора - это верхняя часть твёрдой земли. От мантии отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн - границей Мохоровичича. Бывает два типа коры - континентальная и океаническая. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30-50 км на континентах. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Кинематику этих движений описывает тектоника плит.
Мантия - это силикатная оболочка Земли, сложенная преимущественно перидотитами - породами, состоящими из силикатов магния, железа, кальция и др. Частичное плавление мантийных пород порождает базальтовые и им подобные расплавы, формирующие при подъёме к поверхности земную кору.
Мантия составляет 67 % всей массы Земли и около 83 % всего объёма Земли. Она простирается от глубин 5-70 километров ниже границы с земной корой, до границы с ядром на глубине 2900 км. Мантия расположена в огромном диапазоне глубин, и с увеличением давления в веществе происходят фазовые переходы, при которых минералы приобретают всё более плотную структуру. Наиболее значительное превращение происходит на глубине 660 километров. Термодинамика этого фазового перехода такова, что мантийное вещество ниже этой границы не может проникнуть через неё, и наоборот. Выше границы 660 километров находится верхняя мантия, а ниже, соответственно, нижняя. Эти две части мантии имеют различный состав и физические свойства. Хотя сведения о составе нижней мантии ограничены, и число прямых данных весьма невелико, можно уверенно утверждать, что её состав со времён формирования Земли изменился значительно меньше, чем верхней мантии, породившей земную кору.
Теплоперенос в мантии происходит путём медленной конвекции, посредством пластической деформации минералов. Скорости движения вещества при мантийной конвекции составляют порядка нескольких сантиметров в год. Эта конвекция приводит в движение литосферные плиты (см. тектоника плит). Конвекция в верхней мантии происходит раздельно. Существуют модели, которые предполагают ещё более сложную структуру конвекции.
Ядро Земли
Ядро - центральная, наиболее глубокая часть Земли, геосфера, находящаяся под мантией и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания - 2900 км. Средний радиус сферы - 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура в центре ядра Земли достигает 5000 С, плотность около 12,5 т/м³,давление до 361 ГПа. Масса ядра - 1,932×1024 кг.
Сейсморазве́дка - геофизический метод изучения структуры и состава земной коры при помощи искусственно возбуждаемых упругих волн. Основной характеристикой упругой волны является ее скорость - величина, определяемая плотностью, пористостью, трещиноватостью, глубиной залегания и минеральным составом горных пород. Различие геологических пластов по упругим свойствами обуславливает наличие в разрезе границ, отражающих и преломляющих упругие волны. Вторичные волны, образовавшиеся на границах раздела достигают поверхности наблюдений, где регистрируются и преобразуются для удобства интерпретации.
Методы определения возраста земли и Вселенной
Изучая через века прошлое нашей земли и вселенной физическими методами, некоторые ученые оценивают ее возраст миллиардами лет, хотя существует огромное количество фактов, опровергающих это утверждение. Остановимся подробнее на этом вопросе.
После открытия в конце XIX века французским физиком Анри Беккерелем явления радиоактивности и установления законов радиоактивного распада появился еще один способ определения абсолютного возраста геологических объектов. Радиоизотопные методы вскоре, если не вытеснили, то существенно потеснили остальные методы датирования. Во-первых, они, казалось бы, дают возможность абсолютного определения возраста, а, во-вторых, они давали очень большой возраст пород порядка миллиардов лет, который устраивал эволюционистов.
Рассмотрим сущность метода радиоизотопного датирования. Радиоактивный распад подобен песочным часам: по отношению числа атомов элемента, возникшего в результате распада, к числу атомов распадающегося элемента возможно определение продолжительности процесса распада. При этом считается, что скорость распада является постоянной величиной и не зависит от температуры, давления, химических реакций и других внешних воздействий. Чаще всего применяются методы, основанные аргон®Pb), калий ® свинец (U®на реакциях превращения атомных ядер: уран Sr) и радиоуглеродный метод датирования.® стронций (Rb®Ar) , рубидий ®(K
Pb) использует для определения® свинец (U ®Радиоизотопный метод уран 4,51 ~возраста распад ядер изотопа урана U238 с периодом полураспада миллиардов лет. Процесс распада происходит в несколько стадий, от урана до свинца их 14:
® a Rn222 + ® a Ra226 + ® a TH330 + ® b U234 + ® b Pr234 + ® a TH334 + ®U238 Po210® b Bi210 + ® a Pb210 + ® b Po214 + ® b Bi214 + ® a Pb 214 + ® aPo218 + . и приводит к образованию стабильного изотопа Pb206. Ясно, чтоa Pb206 + ® b+ чем больше отношение числа атомов Pb206 к числу атомов U238 , тем старше должна быть проба, но при этом надо считаться с возможностью загрязнения свинцом Pb206 первоначальной породы.
Для радиоизотопного датирования выбирают породы, подобные гранитам, которые возникли путем кристаллизации жидкости. Такая порода допускает определение возраста, и может оказаться полезной для определения возраста связанной с ней осадочной породы или находящихся в ней окаменелостей. Например, при кристаллизации циркона (ZrSiО4) атомы изотопа урана U238 могут в кристаллической решетке замещать атомы циркония. Далее атомы U238 распадаются, превращаясь в итоге в свинец Pb206. Понятно, что для правильного датирования необходимо знать первоначальное содержание в породе изотопа свинца Pb206. Его можно учесть, допуская, что соотношение концентраций изотопов Pb206 и Pb204 в цирконе и окружающих его породах, не содержащих уран, одинаково. Тогда по избытку изотопа свинца Pb206 в цирконе по отношению к окружающей породе (только этот изотоп свинца получается из урана) можно определить его долю, получившуюся из урана. Далее делается допущение, что не было загрязнения образцов свинцом, например, из грунтовых вод или выхлопа автомобилей, равно как не было и вымывания урана, и по отношению концентраций изотопов Pb206 и U238 определяется возраст кристаллов циркона. Приведенный пример показывает, насколько скрупулезный должен быть химический анализ пород, какие предположения делаются, а о реальности их выполнения предоставим судить читателю.
Ar) важен потому, что содержащие уран® аргон (K ®Радиоизотопный метод калий минералы встречаются редко, а содержащие калий - часто. Метод базируется на том, Ar40, превращаясь в ядра®-распад K40bчто ядра изотопа калия K40 испытывают аргона (период полураспада составляет 1,31 миллиарда лет). Главным недостатком этого метода является проникновение в породы аргона из атмосферы (а его в атмосфере около 1%), которое пытаются учитывать по соотношению концентраций атомов двух изотопов аргона Ar40 / Ar36, присутствующих в атмосфере. Однако аргон дает правдоподобные®далеко не всегда датирование по методу калий результаты: при анализе лавы с Гавайских островов, возраст которой был известен Ar был получен возраст 22 млн. лет?!®и составлял 200 лет, по методу K (по-видимому, из-за избыточного давления подводные лавы содержат больше аргона). Ar в десятки раз®Возраст каменных метеоритов, определенный по методу K превышает возраст геологических пород, в которых они найдены. Подобные обескураживающие результаты показывают ненадежность этого метода датирования и повышают скептицизм и к результатам других радиоизотопных методов ввиду множества трудно учитываемых источников ошибок. Отметим, что в калий-аргоновом методе датирования предполагается постоянство отношения концентраций изотопов аргона Ar40/Ar36 в атмосфере на протяжении миллиардов лет, что маловероятно, т.к. изотоп Ar36 образуется в атмосфере под действием космического излучения.
Общий чертой перечисленных выше радиоизотопных методов датирования являются близкие значения периодов полураспада используемых изотопов в несколько миллиардов лет, и соответствующий этим периодам возраст геологических пород. Во многом сами методы определяют получаемый с их помощью возраст, так как другой возраст, например порядка тысяч лет, эти методы дать не могут, точно так же, как на весах для взвешивания вагонов и автомобилей, невозможно определить вес обручального кольца или использовать их для нужд фармакологии.
Не стоит особенно доверять согласованности результатов, полученными различными радиоизотопными методами: все они основаны на одних и тех же допущениях, несостоятельность многих из которых давно доказана. Основными предположениями являются:
1. Происхождение Земли в соответствии с небулярной гипотезой Лапласа. Гипотеза Лапласа не выдержала проверку временем. Однако для геологии модель Лапласа не отменена и сегодня.
2. Пирогенное (застывание жидкости) или метаморфное (кристаллизация осадочной породы) образование кристаллов.
3. Замкнутость кристалла после его формирования.
4. Допущения о неизменности периодов полураспада и постоянстве процентного соотношения между изотопами во все времена.
Последнее допущение - экстраполяция в гигантском масштабе времени, так как распад ядер наблюдают всего около ста лет, а обобщают выводы о постоянстве характеристик на миллиарды лет, т.е. на период времени в 107 раз больший. Почему-то большинство людей индифферентно относятся к таким процедурам, по-видимому, у них существует иллюзия, что нам хорошо известно наше прошлое, но с этим нельзя согласиться, когда речь идет о геологических временах. Многие просто не осознают, что такое миллиард (ведь миллиардеров среди читателей, по-видимому, нет), и чем он отличается от миллиона. Чтобы легче понять о каких временах идет речь, сопоставим возрасту Земли в 5,6 млд лет одну неделю. Тогда Троянская война, - одно из первых событий, зафиксированных письменно в поэмах Гомера - имела место менее секунды назад.
Кроме того, независимость периода полураспада от внешних условий охватывает не все возможные случаи - ведь при облучении, например нейтронами, скорость распада ядер может стать сколь угодно большой, что реализуется в атомной бомбе и атомных реакторах. Поэтому во многом допущение постоянства скорости распада является актом веры, в чем не желает признаваться большая часть научного сообщества, убеждая мало посвященных, в том числе и такими терминами как «постоянная распада», чтобы не оставалось уже никаких сомнений в методе. Таким образом, из четырех предположений два являются сомнительными, как и сама униформистская концепция, имеющая и другие слабые места.
Существенно меньшими отрезками времени, соответствующими рукописной истории человечества (около 4000 лет) оперирует радиоуглеродный метод датирования. Углеродный метод был разработан и применен Уиллардом Либби, получившим в последствии за это Нобелевскую премию. Существуют два изотопа углерода стабильный и нестабильный с периодом полураспада 5700 лет. Баланс концентрации изотопов углерода обеспечивается потоком космических нейтронов в + p. Идея метода®результате происходящей в атмосфере ядерной реакции n + состоит в сопоставлении концентраций этих двух изотопов (на один атом С14 приходится 765 000 000 000 атомов С12). Метод опирается на допущение, что это соотношение не менялось в течение последних 50000 лет и концентрация изотопов одинакова во всей атмосфере. После образования, изотоп С14 практически сразу сахар®окисляется до СО2 и включается в углеродный цикл жизни: листья растений и т.д. Соотношение изотопов С14/С12 не меняется при жизни растения или® животного, а после гибели концентрация падает в соответствии с законом радиоактивного распада. Период полураспада - это время, за которое количество атомов радиоактивного изотопа уменьшается в два раза. Тогда за два периода оно уменьшится в четыре раза, за три - в восемь и т.д. Подобные рассуждения приводят к общей формуле: за n периодов полураспада число атомов уменьшается в 2n раз. Эта формула и устанавливает верхнюю границу применимости радиоуглеродного метода в 50000 лет. После разработки радиоуглеродного метода множество окаменелостей подверглись датированию, и среди них не оказалось объектов, не содержащих изотопа С14. Т.е. возраст всех окаменелостей был в пределах 50 000 лет, а не составлял миллионы и миллиарды лет, как считалось ранее. Однако впоследствии результаты углеродного датирования подвергались цензуре и неугодные эволюционистам факты стали попросту замалчиваться.
На основании сравнения скоростей продуцирования и распада изотопа С14 в рамках все той же униформистской модели возраст атмосферы, оцененный по сегодняшней концентрации изотопа С14, ограничивается примерно 20 000 лет.
Актуальность альтернативных трактовок истории Земли определяется и наличием еще многих других неоспоримых научных фактов, которые говорят о «молодом» (не достаточном для эволюционной теории) возрасте Земли:
1. Термоядерные реакции, ответственные за генерацию энергии Солнца, должны сопровождаться выбросом нейтрино, но в эксперименте интенсивность нейтринного фона не согласуется с теоретически предсказанным. Из-за этих трудностей возобновился интерес к теории сжатия Солнца, выдвинутой Германом Гельмгольцем, согласно которой возраст Земли не может быть более 10 млн. лет (сжатие экспериментально обнаружено и составляет около 0,1% за сто лет). Идеи циклических изменений размеров Солнца (как и циклических изменений магнитного поля Земли) ничего не объясняют и лишь приводят к прошлому с открытым концом.
Развивая идею Гельмгольца, мы придем к выводу о том, что Солнце моложе Земли. Это заключение согласуется со Священным писанием, но не устраивает эволюционистов, которые настаивают на идее образования солнечной системы, как единого комплекса тел, в результате последовательных превращений протозвезд в звезды и «обособившиеся» в силу случайных причин сгустки материи в планеты. Причем почему одни вращаются в одну сторону, а другие в противоположную (Венера, Уран) , а так же еще целый ряд «почему» с тем же ответом – в силу случайных причин. (Либо в нарушение физических законов.)
2. Считается, что замедление вращения Земли составляет 0,005 секунд в год, вопреки чему, начиная с 1980 г. добавляется 1 секунда в год, – величина в 200 раз большая. Но при такой скорости замедления вращения Земли пропорционально должен уменьшаться и ее возможный возраст.
3. В осадочных породах крайне редко встречаются железные метеориты, что удивительно при предполагаемом медленном их формировании в течение миллионов лет, и понятно, если они сформировались в короткое время локального или глобального потопа.
4. От 5 до 14 млн. тонн метеоритной пыли оседает на Землю в год, что за геологический возраст Земли в 4,6 млд. лет дает слой Fe-Co-Ni порошка в 15 м. Спрашивается, где он? Его нет и на Луне (в чем убедились американские космонавты), где ветер и дожди не могли бы смыть его в море.
5. Расстояние между Землей и Луной увеличивается на 4 см в год, что дает ее максимальный возраст 1 млд. лет. При этом вопрос о происхождении Луны повисает в воздухе, т.к. возраст Земли в 4,6 млд. лет не подлежит коррекции в вере эволюционистов.
Воистину, если бы не требования эволюционистской биологии и геологии, астрономия, освободившись от пут, могла бы развиваться без оглядки на возраст Земли и объектов Вселенной.
6. Ослабление магнитного поля Земли (природа которого до конца неизвестна) составляет 5 % в год, что соответствует времени полузатухания - 1400 лет. Поскольку магнитное поле Земли должно генерироваться токами, то с их циркуляцией связано Джоулево тепло, которое еще 8 000 - 10 000 лет назад делало жизнь невозможной. На основании существования пород с реверсированной намагниченностью предполагается, что могло асциллировать во времени и магнитное поле Земли. Но подчеркнем еще раз, любые предположения о периодичности подобных процессов приводят к прошлому с открытым концом и это - прежде всего попытка уйти от ответа по существу.
7. Модель Лапласа (охлаждение Земли из состояния расплава) позволила лорду Кельвину по тепловым потокам оценить верхний возраст Земли не более чем в 400 млн. лет. Новые расчеты по методу Кельвина дают верхний возраст в 20 млн. лет, а с учетом возможных ядерных реакций - 45 млн. лет - в 100 раз меньший возраста Земли, принятого у эволюционистов.
8. Геологический возраст Земли не согласуется с количеством гелия в атмосфере не менее, чем в 10 раз.
9. По отложениям Нильского ила можно сделать вывод, что их возраст составляет не более 30 000 лет.
10. Оценки возраста Мирового океана по концентрации солей и ионов дают результаты с большим разбросом от нескольких тысяч до сотен млн. лет. Например, по количеству соли NaCl в Мировом океане (в предположении, что он был первоначально пресным) его возраст ограничен 100 млн. лет.
11. Численность населения Земли при оценке в 2,2 ребенка на семью за миллион лет составила бы 102070 человек (для справки: число электронов во Вселенной примерно 1090) они бы не уместились во всей Вселенной, не то что на Земле. Современная численность населения Земли почти точно соответствует численности потомства от 4-х пар (семья Ноя), оставшихся в живых после Всемирного Потопа, произошедшего 5000 лет назад. По формуле, описывающей демографический взрыв, численность населения должна составить:(в "материалах к публикации)
где n - число поколений, х - число одновременно живущих поколений, с – число детей в семье. Расчет показывает, что при с =2,46, х = 3, числе поколений со времен потопа n = 100, численность населения на начало XXI века составила бы 4,8 млд. человек – что прекрасно согласуется с реальной численностью населения Земли. Кроме того, за миллион лет существования человека должно было накопиться гигантское количество его окаменелых останков, а их - нет. Таким образом, история человечества в миллионы и сотни тысяч лет не правдоподобна и с точки зрения численности жителей Земли.
Приведенные выше многочисленные факты, свидетельствующие в пользу молодого возраста земли, таким образом, не противоречат Священному Писанию, а находятся в согласии с ним.
Тектонические платформы
Согласно теории тектонических плит, внешняя часть Земли состоит из двух слоёв: литосферы, включающей земную кору, и затвердевшей верхней части мантии. Под Литосферой располагается астеносфера, составляющая внутреннюю часть мантии. Астеносфера ведёт себя как перегретая и чрезвычайно вязкая жидкость.
Литосфера разбита на тектонические плиты, и как бы плавает по астеносфере. Плиты представляют собой жёсткие сегменты, которые двигаются относительно друг друга. Существует три типа их взаимного перемещения: конвергенция, дивергенция и сдвиговые перемещения по трансформным разломам. На разломах между тектоническими плитами могут происходить землетрясения, вулканическая активность, горообразование, образование океанских впадин.
Список Крупнейших тектонических плит с размерами приведён в таблице справа. Среди плит меньших размеров следует отметить индостанскую, арабскую, карибскую плиты, плиту Наска и плиту Скотия. Австралийская плита фактически слилась с Индостанской между 50 и 55 млн лет назад. Наибольшей скоростью перемещения обладают океанские плиты; так, плита Кокос движется со скоростью 75 мм в год,а тихоокеанская плита - со скоростью 52-69 мм в год. Самая низкая скорость у евразийской плиты - 21 мм в год.
Эволюция земной коры
Горные породы, формирующие кору Земли, как мы помним, бывают изверженные - первичные, образовавшиеся при охлаждении и затвердевании магмы, и осадочные - вторичные, образовавшиеся в результате эрозии и накопления осадков на дне водоемов. Осадочные породы почти полностью покрывают поверхность суши, формируя - в числе прочего - значительную часть высочайших горных систем. Это означает, что порода, из которой слагаются ныне вершины Альп или Гималаев, когда-то формировалась под водой, ниже уровня моря. Любой геолог считает это обстоятельство совершенно тривиальным, но первое осознание этого факта обычно поражает человека.
Эволюция земли
Согласно современным космогоническим представлениям, Земля образовалась 4,5 миллиарда лет назад путем гравитационной конденсации из рассеянного в околосолнечном пространстве холодного газопылевого вещества, содержавшего все известные в природе химические элементы.
Падение крупных сгустков вещества вызывало нагрев прото-Земли и ее расслоение. Тяжелые железосодержащие породы опускались глубже, за несколько сотен миллионов лет формируя ядро, легкие каменистые породы образовывали кору. Гравитационное сжатие и радиоактивный распад еще больше разогревали внутренние области нашей планеты.
Из-за убывания температуры от центра Земли к поверхности возникали очаги напряженности на границе с корой. Их результатами и по сей день являются землетрясения и дрейф материков.
Атмосфера и гидросфера выделились из недр нашей планеты, поскольку вода и газы входили в состав земных пород. Кислород появился в атмосфере из воды в результате фотодиссоциации, а впоследствии из-за фотосинтеза.
В 1912 году, сравнивая очертания береговой линии Африки и Южной Америки, немецкий ученый Альфред Вегенер выдвинул гипотезу дрейфа континентов. Она была подтверждена исследованием дна океана и магнитных свойств лавовых потоков на поверхности. Были зарегистрированы также 16 инверсий магнитных полюсов с северного на южный и обратно за последние десять миллионов лет.
В 1960 году американский геолог Гарри Хесс предположил, что горячая мантия поднимается под срединно-океаническими хребтами, распространяется в стороны от них, разрывая и расталкивая литосферные плиты. Вещество мантии заполняет образовавшиеся трещины – рифты. «Уничтожение» же участков поверхности Земли происходит, скорее всего, вблизи океанских желобов.
Сейчас считается, что 300–200 миллионов лет назад существовал единый суперматерик Пангея. Затем он распался на части, которые сформировали нынешние материки.
Дальнейшее остывание Земли приведет к прекращению тектонической деятельности. Эрозия сотрет горы, и поверхность Земли станет плоской и покроется океаном. Из-за увеличения светимости Солнца в далеком будущем океан испарится, обнажив ровную безжизненную пустыню.
Планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) близки по размерам и химическому составу. Средняя плотность их вещества от 5,52 до 3,97 г/см3. Характерная черта всех планет земной группы - наличие твердой литосферы. Рельеф их поверхности сформировался в результате действия внешних (удары тел, падающих на планеты с огромными скоростями) и внутренних (тектонические движения и вулканические явления) факторов. Также у всех планет земной группы кроме Меркурия имеется атмосфера. Земля отличается от других планет земной группы высокой степенью химической дифференциации вещества и широким распространением гранитов в коре, а также наличием атмосферы пригодной для жизни.
Атмосферы Марса и Венеры весьма близки по своему составу между собой, но в то же время значительно отличаются от земной. Для объяснения причин такого различия приходится обратиться к рассмотрению эволюционных изменений, происходящих на протяжении длительных промежутков лет. Считается, что атмосфера Марса и Венеры в основном сохранили тот состав, который когда-то имела Земля. За миллионы лет земная атмосфера в значительной степени уменьшила содержание углекислого газа и обогатилась кислородом за счет растворения углекислого газа в водах Мирового океана, который, по-видимому, никогда не замерзал, и за счет выделения кислорода появившейся на Земле растительностью. На Венере и Марсе эти процессы не могли происходить по простым причинам - отсутствие гидросферы и растительности. Современные исследования круговорота углекислого газа на нашей планете показывают, что только наличие гидросферы способно обеспечить сохранение температурного режима в пределах, необходимых для существования живых организмов.
МЕРКУРИЙ - планета, среднее расстояние от Солнца 0,387 астрономических единиц (58 млн. км), период обращения 88 суток, период вращения 58,6 суток, средний диаметр 4878 км, масса 3,3·1023 кг, в состав крайне разреженной атмосферы входят: Ar, Ne, He. Поверхность Меркурия по внешнему виду подобна лунной.
ВЕНЕРА - планета, среднее расстояние от Солнца 0,72 а. е., период обращения 224,7 суток, вращения 243 суток, средний радиус 6050 км, масса 4,9 . 10 24 кг. Атмосфера: CO 2 (97%), N 2 (ок. 3%), H 2 O (0,05%), примеси CO, SO 2 , HCl, HF. Температура у поверхности ок. 750 К, давление ок. 10 7 Па, или 100 ат. На поверхности Венеры обнаружены горы, кратеры, камни. Поверхностные породы Венеры близки по составу к земным осадочным породам.
ЗЕМЛЯ - третья от Солнца большая планета Солнечной системы. Благодаря своим уникальным, быть может, единственным во Вселенной природным условиям, стала местом, где возникла и получила развитие органическая жизнь.
МАРС - планета, среднее расстояние от Солнца 228 млн. км, период обращения 687 суток, период вращения 24,5 ч, средний диаметр 6780 км, масса 6,4*1023 кг; 2 естественных спутника -- Фобос и Деймос. Состав атмосферы: СО2 (»95%), N2 (2,5%), Ar(1,5-2%), СО(0,06%), Н2О (до 0,1%); давление на поверхности 5-7 гПа. Участки поверхности Марса, покрытые кратерами, похожи на лунный материк. Значительный научный материал о Марсе получен с помощью космических аппаратов «Маринер», «Марс», «Спирит», «Оппортьюнити».
– имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность этих планет в несколько раз превосходит плотность воды; они медленно вращаются вокруг своих осей; у них мало спутников (у Меркурия и Венеры их вообще нет, у Марса – два крохотных, у Земля - один).
Сходство планет земной группы не исключает и значительного различия. Например, Венера, в отличие от других планет, вращается в направлении, обратном ее движению вокруг Солнца, причем в 243 раза медленее Земли (сравните продолжительность года и суток на Венере). Период обращения Меркурия (т.е. год этой планеты) только на 1/3 больше периода его вращения вокруг оси (по отношению к звездам). Углы наклона осей к плоскостям их орбит у Земли и у Марса примерно одинаковы, но совсем иные у Меркурия и Венеры. А вы знаете, что это одна из причин, определяющая характер смены времен года. Такие же, как у Земли, времена года есть, следовательно, на Марсе (правда, каждое время года почти в два раза продолжительнее, чем на Земле).
Не исключено, что по ряду физических характеристик к планетам земной группы относится и далекий Плутон – самая маленькая из 9 планет. Средний диаметр Плутона около 2260 км. Лишь вдвое меньше диаметр Харона – спутника Плутона. Поэтому не исключено, что система Плутон – Харон, как и система Земля – , представляет собой “двойную планету”.
Атмосферы
Черты сходства и различия обнаруживаются также при изучении атмосфер планет земной группы. В отличие от Меркурия, который, как и Луна, практический лишен атмосферы, Венера и Марс обладают ею. Современные данные об атмосферах Венеры и Марса получены в результате полетов наших (“Венера”,”Марс”) и американских (“Пионер-Венера”,”Маринер”,”Викинг”) АМС. Сравнивая атмосферы Венеры и Марса с земной, мы видим, что, в отличие от азотно-кислородной земной атмосферы, Венера и Марс имеют атмосферы, в основном состоящие из углекислого газа. Давление у поверхности Венеры более чем в 90 раз больше, а у Марса почти в 150 раз меньше, чем у поверхности Земли.
Температура у поверхности Венеры очень высокая (около 500°С) и остается почти одинаковый. С чем это связано? На первый взгляд, кажется, с тем, что Венера ближе к Солнцу, чем Земля. Но, как показывают наблюдения, отражательная способность Венеры больше, чем у Земли, а потому примерно одинаково нагревает обе планеты. Высокая температура поверхности Венеры обусловлена парниковым эффектом. Он заключается в следующем: атмосфера Венеры пропускает лучи Солнца, которые нагревают поверхность. Нагретая поверхность становится источником инфракрасного излучения, которое не может покинуть планету, так как его задерживают содержащиеся в атмосфере Венеры углекислый газ и водяной пар, а также облачный покров планеты. В результате этого равновесие между притоком энергии и ее расходом в мирное пространство устанавливается при более высокой температуре, чем та, которая была бы у планеты, свободно пропускающей инфракрасное излучение.
Мы привыкли к земным облакам, состоящим из мелких капель воды или ледяных кристалликов. Состав облаков Венеры иной: они содержат капельки серной и, возможно, соляной кислоты. Облачный слой сильно ослабляет солнечный свет, но, как показали измерения, выполненные на АМС “Венера-11” и “Венера-12”, освещенность у поверхности Венеры примерно такая же, как у поверхности Земли в облачный день. Исследования, выполненные в 1982 г. АМС “Венера - 13” и “Венера-14”, показали, что небо Венеры и ее ландшафт имеют оранжевый цвет. Объясняется это особенностью рассеивания света в атмосфере этой планеты.
Газ в атмосферах планет земной группы находится в непрерывном движении. Нередко во время пылевых бурь, которые длятся на несколько месяцев, огромное количество пыли поднимается в атмосферу Марса. Ураганные ветры зафиксированы в атмосфере Венеры на высотах, где расположен облачный слой (от 50 до 70 км над поверхностью планеты), но вблизи поверхности этой планеты скорость ветра достигает всего лишь несколько метров в секунду.
Таким образом, несмотря на некоторое сходство, в целом атмосферы ближайших к Земле планет резко отличаются от атмосферы Земли. Это пример открытия, которое невозможно было предсказать. Здравый смысл подсказывал, что планеты со сходными физическими характеристиками (например, Землю и Венеру иногда называют “планетами-близнецами”) и примерно одинаково удаленные от Солнца должны иметь очень похожие атмосферы. На самом деле причина наблюдаемого различия связана с особенностями эволюции атмосфер каждой из планет земной группы.
Исследование атмосфер плане земной группы не только позволяет лучше понять свойства и историю происхождения земной атмосферы, но и имеет значение для решения экологической проблемы. Например, туманы – смоги, образующиеся в земной атмосфере в результате загрязнения воздуха, по своему составу очень напоминают венерианские облака. Эти облака, как и пылевые бури на Марсе, напоминают нам о том, что необходимо ограничивать выброс пыли и разного рода промышленных отходов в атмосферу нашей планеты, если мы хотим на длительное время сохранить на Земле условия, пригодные для существования и развития жизни. Пылевые бури, во время которых на протяжении нескольких месяцев в атмосфере Марса удерживаются и распространяются над громадными территориями тучи пыли, заставляют задуматься над некоторыми возможными экологическими последствиями ядерной войны.
Поверхности
Планеты земной группы, подобно Земле и Луне, имеют твердые поверхности. Наземные оптические наблюдения позволяют получить о них немного сведений, так как Меркурий трудно рассмотреть в телескоп даже во время элонгаций, поверхность Венеры скрыта от нас облаками. На Марсе даже во время великих противостояний (когда расстояние между Землей и Марсом минимальное – около 55 млн. км), происходящих один раз в 15 – 17 лет, в крупные телескопы удается рассмотреть детали размерами около 300 км. И все-таки в последние десятилетия удалось много узнать о поверхности Меркурия и Марса, а также получить представление о еще недавно совершенно загадочной поверхности Венеры. Это стало возможным благодаря успешным полетам автоматических межпланетных станций типа “Венера”, “Марс”, “Викинг”, “Маринер”, “Магеллан”, пролетавших вблизи планет или совершивших посадки на поверхность Венеры и Марса, и благодаря наземным радиолокационным наблюдениям.
Поверхность Меркурия, изобилующая кратерами, очень напоминает лунную. “Морей” там меньше, чем на Луне, причем они небольшие. Диаметр меркурианского Моря Зноя 1300 км, как и Моря Дождей на Луне. На десятки и сотни километров тянутся крутые уступы, вероятно, порожденные былой тектонической активностью Меркурия, когда смещались и надвигались поверхностные слои планеты. Как и на Луне, большинство кратеров образовались в результате падений метеоритов. Там, где кратеров немного, мы видим сравнительно молодые участки поверхности. Старые, разрушенные кратеры заметно отличаются от более молодых кратеров, хорошо сохранившихся.
Каменистая пустыня и множество отдельных камней видны на первых фототелевизионных панорамах, переданных с поверхности Венеры автоматическими станциями серии “Венера”. Радиолокационные наземные наблюдения обнаружили на этой планете множество неглубоких кратеров, диаметры которых от 30 до 700 км. В целом эта планета оказалась наиболее гладкой из всех планет земной группы, хотя и на ней есть большие горные массивы и протяжные возвышенности, вдвое превышающие по размерам земной Тибет. Грандиозен потухший вулкан Максвелл, его высота 12 км (в полтора раза больше Джомолунгмы), поперечник подошвы 1000 км, диаметр кратера на вершине 100 км. Очень велики, но меньше, чем Максвелл, вулканические конусы Гаусс и Герц. Подобно рифтовым ущельям, тянущимся по дну земных океанов, на Венере также обнаружены рифтовые зоны, свидетельствующие о том, что и на этой планете когда-то происходили (а может быть, происходят и сейчас!) активные процессы (например, вулканическая деятельность).
В 1983 – 1984 гг. со станций “Венера - 15” и “Венера - 16” проводились радиолокационные исследования, позволившие создать карту и атлас поверхности планеты (размеры деталей поверхности 1 – 2 км). Новый шаг в исследовании поверхности Венеры связан с применением более совершенной радиолокационной системы, установленной на борту американской АМС “Магеллан”. Этот космический аппарат достиг окрестности Венеры в августе 1990 г. и вышел на вытянутую эллиптическую орбиту. Регулярная съемка проводится с сентября 1990 г. На Землю передаются отчетливые изображения, на некоторых из них хорошо различимы детали размером до 120 м. К маю 1993 г. съемкой было охвачено почти 98% поверхности планеты. Планируется завершить эксперимент, включающий не только фотографирование Венеры, но и проведение других исследований (гравитационного поля, атмосферы и др.) в 1995 г.
Изобилует кратерами и поверхность Марса. Особенно много их в южном полушарии планеты. Темные области, занимающие значительную часть поверхности планеты, получили название морей (Эллада, Аргир и др.). Диаметры некоторых морей превышает 2000 км. Возвышенности, напоминающие земные континенты, представляющие собой светлые поля оранжево-красного цвета, названы материками (Фарсида, Элисиум). Как и на Венере, здесь есть огромные вулканические конусы. Высота наибольшего из них (Олимпа) превышает 25 км, диаметр кратера 90 км. Диаметр основания этой гигантской конусообразной горы более 500 км.
О том, что миллионы лет назад на Марсе происходили мощные вулканические извержения и смещались поверхностные пласты, свидетельствуют остатки лавовых потоков, огромные разломы поверхности (один из них – Маринер – тянется на 4000 км), многочисленные ущелья и каньоны. Возможно, что именно некоторые из этих образований (например, цепочки кратеров или протяженные ущелья) исследователи Марса еще 100 лет назад приняли за “каналы”, существование которых впоследствии долгое время пытались объяснить деятельностью разумных обитателей Марса.
Перестал быть загадкой и красный цвет Марса. Он объясняется тем, что грунт этой планеты содержит много глин, богатых железом.
С близкого расстояния неоднократно фотографировались и передавались панорамы поверхности “Красной планеты”.
Вы знаете, что почти 2/3 поверхности Земли занимают океаны. На поверхности Венеры и Меркурия воды нет. Открытые водоемы отсутствуют и на поверхности Марса. Но, как предполагают ученые, вода на Марсе должна быть, по крайней мере, в виде слоя льда, образующего полярные шапки, или как обширный слой вечной мерзлоты. Возможно, вы станете свидетелями открытия на Марсе запасов льда или даже находящейся подо льдом воды. О том, что вода когда-то была и на поверхности Марса, свидетельствуют обнаруженные там высохшие руслоподобные извилистые ложбины.
