трусики женские украина

На головну

Планета Земля - Астрономія

Зміст

1. Планета Земля

2. Внутрішня будова Землі

3. Теплова енергія планетыТектоника плит Еволюція Землі Атмосфера Землі Гідросфера Землі

Планета Земля

Земля як одна з планет Сонячної системи на перший погляд нічим не примітна. Це не сама велика, але і не сама мала з планет. Вона не ближче за інших до сонця, але і не мешкає на периферії планетної системи. І все ж Земля володіє однією унікальною особливістю - на ній є життя. Однак при погляді на Землю з космосу це не помітне. Добре видно хмари, плаваючі в атмосфері. Крізь просвіти в них помітні материки. Велика ж частина Землі покрита океанами.

Поява життя, живої речовини - біосфера - на нашій планеті з'явилося слідством її еволюції. У свою чергу біосфера вплинула значний чином на весь подальший хід природних процесів. Так, не будь життя на Землі, хімічний склад її атмосфери був би абсолютно інакшим.

Безсумнівно, всебічне вивчення Землі має величезне значення для людства, але знання про неї служать також своєрідною відправною точкою при вивченні інших планет земної групи.

Внутрішня будова Землі

Не просто «заглянути» в надра Землі. Навіть самі глибокі свердловини на суші ледве долають 10 - кілометровий рубіж, а під водою вдається, пройшовши осадковий чохол, проникнути в базальтовий підмурівок не більш ніж на 1.5 км. Однак знайшовся інший спосіб. Як в медицині рентгенівські промені дозволяють побачити внутрішні органи людини, так при дослідженні надр планети на допомогу приходять сейсмічні хвилі. Швидкість сейсмічних хвиль залежить від густини і пружних властивостей гірських порід, через які вони проходять. Більш того вони відбиваються від меж між пластами порід різного типу і заломлюються на цих межах.

По записах коливань земної поверхні при землятресениях - сейсмограмам - було встановлено, що надра Землі складаються з трьох основних частин: кори, оболонки (мантії) і ядер.

Кора відділяється від оболонки виразною межею, на якій стрибкоподібно зростають швидкості сейсмічних хвиль, що викликано різким підвищенням густини речовини. Ця межа носить назву розділ Мохоровичича (інакше - поверхня Мохо або розділ М) по прізвищу сербського сейсмолога, що відкрив її в 1909 р.

Товщина кори непостійна, вона змінюється від декількох кілометрів в океанічних областях до декількох десятків кілометрів в гірських районах материків. У самих грубих моделях Землі кору представляють у вигляді однорідного шара товщиною порядку 35 кілометрів. Нижче, до глибини приблизно 2900 км, розташована мантія. Вона, як і земна кора, має складну будову.

Ще в XIX сторіччі стало ясно, що у Землі повинне бути щільне ядро. Дійсно, густина зовнішніх порід земної кори складає біля 2800 кг/м3для гранітів і приблизно 3000 кг/м3для базальтов, а середня густина нашої планети - 5500 кг/м3. У той же час існують залізні метеорити зі середньою густиною 7850 кг/м3и можлива ще більш значна концентрація заліза. Це послужило основою для гіпотези про залізне ядро Землі. А на початку XX в. були отримані перші сейсмологічні свідчення його існування.

Межа між ядром і мантією найбільш виразна. Вона сильно відображає подовжні (Р) і поперечні (S) сейсмічні хвилі і заломлює Р-хвилі. Нижче за цю межу швидкість Р-хвилі різко падає, а густина речовини зростає: від 5600 кг/м3до 10000 кг/м3. S-хвилі ядро взагалі не пропускає. Це означає, що речовина там знаходиться в рідкому стані.

Є і інші свідчення на користь гіпотези про рідке залізне ядро планети. Так, відкрите в 1905 р. зміну магнітного поля Землі в просторі і по інтенсивності привело до висновку, що воно зароджується в глибинах планети. Там порівняно швидкі рухи можуть відбуватися, не викликаючи катастрофічних наслідків. Найбільш вірогідне джерело такого поля - рідке залізо (тобто провідне струми) ядро, де виникають рухи, діючі по механізму самовозбуждающегося динамо. У ньому повинні існувати струмові петлі, що грубо нагадують витки проводу в електромагніті, які і генерують різні складові геомагнітного поля.

У 30-е рр. сейсмологи встановили, що у Землі є і внутрішнє, тверде ядро. Сучасне значення глибини межі між внутрішнім і зовнішнім ядрами приблизно 5150 км.

Межа зовнішньої зони Землі - розташована на глибині порядку 70 км. Литосфера включає в себе як земну кору, так і частина верхньої мантії. Цей жорсткий шар об'єднується в єдине ціле його механічними властивостями. Литосфера розколена приблизно на десять великих плит, на межах яких трапляється переважне число землетрусів.

Під литосферой на глибинах від 70 до 250 км існує шар підвищеної текучості - так звана астеносфера Землі. Жорсткі литосферные плити плавають в «астеносферном океані».

У астеносфере температура мантийного речовини наближається до температури його плавлення. Чим глибше, тим вище тиск і температура. У ядрі Землі тиск перевищує 3600 кбар, а температура - 6000 С0.

Теплова енергія планети

Про високу температуру земних надр вчені догадувалися давно. Про це свідчили і вулканічні виверження, і зростання температури при зануренні в глибокі шахти. У середньому у поверхні Землі її збільшення становить 20 градусів на кілометр.

Теплова енергія земних надр виділяється з поверхні планети у вигляді теплового потоку, який вимірюється кількістю тепла, що виділяється з одиниці площі за одиницю часу. Виміряти тепловий потік Землі з достатньою точністю вдалося тільки у другій половині XX віку.

Континентальну земну кору можна представити у вигляді 15 - кілометрового шара граніту, лежачого на шарі базальта такої ж товщини. Концентрація радіоактивних ізотопів, службовців джерелами тепла, в гранітах і базальтах добре вивчена. Це передусім радіоактивний калій, уран і торій. Підраховано, що при їх розпаді виділяється приблизно 130 Дж/(см рік). У також час середній тепловий потік, який рівний 130 - 170 Дж/(см рік). Отже, він майже повністю визначається тепловиділенням в гранітному і базальтовому шарах.

З океанічною корою все йде інакше. Вона значно тонше континентальної, і основу її становить 5 - 6 -кілометровий базальтовий шар. Розпад радіоактивних елементів, що містяться в йому дає всього біля 10 Дж/(см рік). Однак, коли фахівці виміряли тепловий потік на океанах, він виявився приблизно таким же, як і на материках.

Сьогодні встановлене, що основна частина тепла поступає в океанічну кору через литосферную плиту з мантії. Речовина мантії постійно знаходиться в русі. Нерівність температур різних шарів в ній приводить до активного перемішування речовини: більш холодне і, відповідно, більш щільне тоне, більш гаряче спливає. Це так звана теплова конвекція.

Більшість сучасних дослідників вказують на три можливих джерела енергії для підтримки теплової конвекції в мантії. У - перших, мантія все ще зберігає велика кількість тепла, накопиченого в період формування планети. Його досить, щоб поверхневий тепловий потік зберігався на його теперішньому рівні протягом терміну, в декілька разів що перевищує нинішній вік Землі. При цьому планета повинна остигати, але її охолодження відбувається дуже повільно. У - других, певна кількість тепла, мабуть, постачається в мантію з ядра. І, нарешті, третє джерело - це розпад радіоактивних елементів (їх вміст в мантії в цей час важко оцінити).

Тектоніка плит

Ще в 1912 р. німецький дослідник Альфред Вегенер висунув гіпотезу дрейфу континентів. На цю ідею його наштовхнули разючу відповідність контурів берегових ліній материків Африки і Південної Америки, а також явні сліди глобальної зміни клімату в минулому в багатьох регіонах світу. Але гіпотеза спочатку була знехтувана науковим співтовариством, оскільки не вказувала причин дрейфу. У 30 - е рр. англійський геолог Артур Холмс запропонував пояснити рух континентів тепловою конвекцією. У 50 - рр., коли широко проводилися дослідження дна океану, гіпотеза про великі горизонтальних переміщеннях в литосфере отримала нові підтвердження. Значну роль в цьому зіграло вивчення магнітних властивостей порід, що складають океанічне дно.

Ще на початку XX в. було встановлено, що намагніченість сучасних лав відповідає нинішньому магнітному полю Землі, а у древніх лав вона часто орієнтована під великими кутами або взагалі протилежна напряму сучасного поля. По суті справи ця картина відображає стан магнітного поля в попередні геологічні епохи. У базальтових лавах багато заліза, і вони, затвердіваючи по мірі охолоджування, намагнічувалися відповідно до геомагнітного поля, що існувало в той період.

Були також дані про зміну полярності: північний магнітний полюс Землі ставав південним, і навпаки. Зареєстроване 16 інверсій магнітних полюсів за останні декілька мільйонів років. (Причини такий переполюсировки досі остаточно не з'ясовані, приблизно її викликали процеси, що відбувалися в рідкому ядрі.). І, як виявилося, графік цих інверсій свідчив на користь крупномасштабний переміщень материків.

Магнітна зйомка тихоокеанського дна в 1955 і 1957 рр. виявила ті, що тягнуться майже паралельно з півночі на південь «смуги» з магнітними полями аномальної напруженості. А в 1963 р. були відкриті смугові магнітні аномалії, довгасті паралельно хребту Карлсберг в Індійському океані. До цього часу вже стала досить відомою гіпотеза, висунена в 1960 р. професором Прінстонського університету (США) Гаррі Хессом і названа пізніше гіпотезою спрединга, або «розширення морського дна». По ній, гаряча полурасплавленная мантийная маса підіймається під срединно - океанічними хребтами, розповсюджується в сторони від них у вигляді могутніх потоків, які розривають і розштовхують плити литосферы в різні сторони. Мантийное речовина заповнює тріщини, що утворилися з обох сторін від хребтів - рифты.

На площу поверхні Землі (як і її об'єм) практично не змінилася за час її існування. Тому якщо нові дільниці поверхні нарощуються вдовж хребтів, то де - нибудь вони повинні і знищуватися. Найвірогідніше, це відбувається в глибоководних океанських жолобах. Ці так звані зони субдукции (поглинання) розташовані вдовж вулканічних дуг, що протяглися в Тихому океані від Аляськи вдовж Алеутських островів до Японії, Маріанським островам і Філіппінам аж до Нової Зеландії і вдовж берегів Америки. Коли в цих зонах земна кора опускається до глибини 100 - 150 км, частина речовини плавиться, утворюючи магму, яка потім у вигляді лави проривається вгору і вивергається у вулканах.

Таким чином, земна кора створюється в рифтовых зонах океанів, як стрічковий конвейєр, рухається зі середньою швидкістю 5 см в рік, поступово остигаючи.

Гіпотеза спрединга може добре пояснити магнітні аномалії морського дна. Якщо розплавлена порода, що виливається в срединно - океанічних хребтах, затвердіває з обох сторін від них, а потім розповзається в протилежних напрямах, то вона буде створювати смуги, намагнічені згідно з орієнтацією магнітного поля в період їх застигання. Коли поверхня міняється, морське дно, що знову утворилося намагнічується в протилежному напрямі. Чергування смуг дає докладну картину формування морського дна по обох сторонах від активного хребта, причому одна сторона є дзеркальним відображенням іншої.

Перші ж магнітні карти тихоокеанського дна у берегів Північної Америки, в районі хребта Хуан-де-Фука, показали наявність дзеркальної симетрії. Ще більш симетрична картина виявлена з обох сторін центрального хребта в Атлантичному океані.

Використовуючи концепцію дрейфу материків, відому сьогодні як «нова глобальна тектоніка», можна відновити взаємне розташування континентів в далекому минулому. Виявляється, 200 млн. років тому вона складали єдиний материк.

Еволюція Землі

Питання ранньої еволюції Землі тісно пов'язане з теорією її походження. Сьогодні відомо, що наша планета утворилася біля 4.6 млрд років тому. У процесі формування Землі з частинок протопланетного хмари поступово збільшувалася її маса. Зростали сили тяжіння, а отже, і швидкості частинок, що падали на планету. Кінетична енергія частинок перетворювалася в тепло, і Земля все сильніше розігрівалася. При ударах на ній виникали кратери, причому речовина, що викидається з них вже не могла подолати земного тяжіння і падала зворотно.

Чим крупніше були тіла, що падали, тим сильніше вони нагрівали Землю. Енергія удару звільнялася не на поверхні, а на глибині, рівній приблизно двом поперечникам тіла, що впровадилося. А оскільки основна маса на цьому етапі постачалася планеті тілами розміром в декілька стільники кілометрів, то енергія виділялася в шарі товщиною порядку 1000 км. Вона не устигала випромінюватиметься в простір, залишаючись в надрах Землі. У результаті температура на глибинах 100 - 1000 км могла наблизитися до точки плавлення. Додаткове підвищення температури, ймовірно, викликав розпад короткоживущих радіоактивних ізотопів.

По - видимому, перші виниклі розплави являли собою суміш рідких заліза, нікеля і сірки. Розплав нагромаджувався, а потім внаслідок більш високої густини просочувався вниз, поступово формуючи земне ядро. Таким чином, диференціація (розшарування) речовини Землі могла початися ще на стадії її формування. Ударна переробка поверхні і конвекція, що почалася, безсумнівно, перешкоджали цьому процесу. Але певна частина більш важкої речовини все ж устигала опуститися під шар, що перемішується. У свою чергу диференціація по густині припиняла конвекцію і супроводилася додатковим виділенням тепла, прискорюючи процес формування різних зон в Землі.

Приблизно ядро сформувалося за декілька зі мільйонів років. При поступовому охолодженні планети багатий нікелем железоникелевый сплав, що має високу температуру плавлення, почав кристаллизоваться - так зародилося тверде внутрішнє ядро. До теперішнього часу воно становить 1.7% маси Землі. У розплавленому зовнішньому ядрі зосереджено біля 30% земної маси.

Розвиток інших оболонок продовжувався набагато довше і в деякому відношенні не закінчилося досі.

Литосфера відразу після своєї освіти мала невелику товщину і була дуже не стійкою. Вона знов поглиналася мантією, руйнувалася в епоху великого бомбардування (від 4.2 до 3.9 млрд років тому), коли Земля, як і Місяць, зазнавала ударів дуже великих і досить численних метеоритів. На Місяці і сьогодні можна побачити свідчення метеоритного бомбардування - численні кратери і моря (області, заповнені магмою, що вилилася ). На нашій планеті активні тектонічні процеси і вплив атмосфери і гідросфери практично стерли сліди цього періоду.

Біля 3.8 млрд років тому склалася перша легка і, отже, «гранітна кора, що непотопляється». У той час планета вже мала повітряну оболонку і океани; необхідні для їх освіти гази посилено постачалися з надр Землі в попередній період. Атмосфера тоді перебувала в основному з вуглекислого газу, азоту і водяних пар, кисня в ній було мало, але він вироблявся в результаті, у - перших, фотохімічної диссоциации води і, у - других фотосинтезирующей діяльності простих організмів, таких, як синьо - зелені водорості.

600 млн років тому на Землі було декілька жвавих континентальних плит, вельми схожих на сучасні. Новий сверхматерик Пангея з'явився значно пізніше. Він існував 300 - 200 млн років тому, а потім розпався на частини, які і сформували нинішні материки.

Що чекає Землю в майбутньому? На це питання можна відповісти лише з великою мірою невизначеності, абстрагуючи як від можливого зовнішнього, космічного впливу, так і від діяльності людства, що перетворює навколишнє середовище, причому не завжди в кращу сторону.

Зрештою надра Землі вихолонуть до такої міри, що конвекція в мантії і, отже, рух материків (а значить, і гороутворення, виверження вулканів, землетруси) поступово слабшатимуть і припиняться. Вивітрювання згодом зітре нерівності земної кори, і поверхня планети сховається під водою. Подальша її доля буде визначаться середньорічною температурою. Якщо вона значно знизиться, то океан змерзне і Земля покриється крижаною кіркою. Якщо ж температура підвищиться (а швидше до цього і приведе зростаюча светимость Сонця), то вода випарується, оголивши рівну поверхню планети. Очевидно, ні в тому, ні в іншому випадку життя людства на Землі буде вже не можливе, принаймні в нашому сучасному уявленні про неї.

Атмосфера Землі

У цей час Земля володіє атмосферою масою приблизно 5.15*10 кг., тобто менш мільйонної частки маси планети. Поблизу поверхні вона містить 78.08% азоти, 20.05% кисні, 0.94% інертних газів, 0.03% вуглекислих гази і в незначних кількостях інші гази.

Тиск і густина в атмосфері убувають з висотою. Половина повітря содержитсь в нижньому 5.6 км, а майже вся друга половина зосереджена до висоти 11.3 км. На висоті 95 кілометрів густина повітря в мільйон разів нижче, ніж у поверхні. На цьому кровне і хімічний склад атмосфери вже інакшої. Зростає частка легких газів, і переважаючими стають водень і гелій. Частина молекул розкладається на іони, утворюючи іоносферу.

Вище за 1000 км. Знаходяться радіаційні пояси. Їх також можна розглядати як частина атмосфери, заповнену дуже енергійними ядрами атомів водня і електронами, захопленими магнітним полем планети.

Гідросфера Землі

Вода покриває більше за 70% поверхні земної кулі, а середня глибина Світового океану біля 4 км. Маса гідросфери приблизно 1.46*10 кг. Це в 275 раз більше маси атмосфери, але лише 1/4000 від маси всієї Землі.

Гідросферу на 94% складають води Світового океану, в яких розчинені солі (в середньому 3.5%), а також ряд газів. Верхній шар океану містить 140 трлн тонн вуглекислого газу, а розчиненого кисня - 8 трлл тонн.

Література:

Енциклопедія «Астрономія для дітей»

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка