Образование Земли. 4

РЕФЕРАТ

по дисциплине: « Концепция современного естествознания»

на тему: Образование Земли

Уфа - 2011

Содержание

Введение

1.      История возникновения Земли

2.      Строение Земли

Заключение

Ответы на тесты

Список использованной литературы

Введение

Вторая половина ХХ в. ознаменовалась бесспорными достижениями в изучении не только Земли, но и всех планет Солнечной системы. Решающими факторами были успехи в технике и технологиях. Человечество впервые за свою историю сумело взглянуть на Землю со стороны, побывать на Луне, получить детальные изображения всех планет, сфотографировать астероиды, изучить метеориты и обосновать их принадлежность к некоторым планетам, например, к Марсу. Благодаря изобретению эхолота и спутниковых наблюдений исследователи составили полное представление о рельефе океанского дна.

Глубокое бурение на суше и глубоководное в океанах и морях позволило составить представление о строении осадочных океанских толщ и пройти на Балтийском щите поверхность Конрада.

Погружение в глубины океанов и озер, в частности, Байкала, привело к открытию века – обнаружению «работающих фабрик» руды, т.н. черных курильщиков. Палеомагнитология дала нам возможность реконструировать движение материковых плит и доказать разрастание океанического дна. Детальное изучение осадочного чехла океанов привело к совершенно новому представлению об осадконакоплении, особенно биогенному. Изобретение микрозондов и других приборов для точной диагностики минералов и их химического и изотопного составов открыло невиданные возможности в петрологии.

В 1944 была опубликована статья Шмидта О.Ю. о «Метеоритной теории происхождения Земли и планет», положившая начало многочисленным исследованиям по развитию теории образования Земли и планет из твёрдых частиц вращающегося газопылевого облака, захваченного Солнцем. В 1949 были изданы «Четыре лекции о теории происхождения Земли».

Хэролд (Гарольд) Клейтон ЮРИ (США) физик и физикохимик и Г.Зюсс впервые использовали химические данные при рассмотрение происхождения и эволюции Солнечной системы, отверг теорию образования Земли и планет из первоначального расплавленного вещества. Одни из первых рассмотрел итермическую теорию образования планет, считая, что они возникли как холодные объекты путем аккреции (гравитационного захвата и последующего падения на протопланетный зародыш).

В 1957 году состоялся Международный симпозиум «Возникновение жизни на Земле». Считается, что Земля образовалась около 4,6 млрд. лет назад в результате концентрации холодного (10-20К) вещества газопылевой туманности и соударения твердых космических образований (планетозималей). Возраст самых древних осадочных пород составляет 3960 млн.лет.

Первая атмосфера  была водородо-геливая, но в процессе образования ядра Земли примерно за 100-300 млн. лет температура атмосферы достигла 800-900К и за 50 тыс.лет водород рассеился. С разогревом Земли в атмосферу выделялись газы (газовыделение и извержение вулканов). Потеря водородной оболочки привела к уменьшению давления в ядре, плавлению некоторых пород и ускорению газовыделения. Уход водорода привел к охлаждению атмосферы у поверхности Земли. В результате сформировалась первичная атмосфера из метана, аммиака и паров воды.

Согласно современным представлениям, планеты земного типа (Меркурий, Венера, Земля и Марс) сформировались в результате процессов, включающих, во-первых, конденсацию мелких минеральных пылинок в газовом протопланетном облаке, окружающем молодое Солнце, и, во-вторых, механическую аккрецию этих минеральных пылинок в планеты.

Все эти факторы и обусловили актуальность и значимость нашего исследования.

Целью работы является изучить особенности образования и развития планеты Земля.

В процессе написания работы, нами были выдвинуты следующие задачи:

1. проанализировать теории образования планеты Земля;

2. Изучить состав Земли

Объектом исследования является образование и развитие планеты земля.

Методы исследования:

1)     изучение, обработка и анализ научных источников по проблеме исследования;

2)     анализ научной литературы, учебников и пособий по естествознанию, геологии, биологии, географии.

Теоретическая база исследования. В работе использованы труды известных зарубежных и отечественных ученых, занимающихся проблемами в частности, таких авторов, как Виноградова А.П., Рябинина Г.А., Гумилева Л.Н., Мелекесцева И.В.,  Дубнищевой Т.Я., Косминской И.П., Зверева С.М., Вейцмана П.С., Кэри У., Небела Б. и др.

1.История возникновения Земли

Земля (лат. Terra) — третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.

Чаще всего упоминается как Мир, Голубая планета, или Терра. 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.

Согласно современным научным представлениям, Земля и другие планеты Солнечной системы, сформировались 4,54 млрд лет назад из протопланетарного диска пыли и газа, оставшегося после формирования Солнца. Луна сформировалась позднее, вероятно, в результате касательного столкновения  Земли с объектом, по размерам близким Марсу и массой 10 % от земной (иногда этот объект называют «Тейя»). Часть массы этого тела слилась с Землёй, а часть была выброшена в околоземное пространство и образовала кольцо обломков, со временем агрегировавшееся и давшее начало Луне.

Впервые Земля была сфотографирована из космоса в 1959 году аппаратом Эксплорер-6. Первым человеком, увидевшим Землю из космоса, стал в 1961 году Юрий Гагарин. Экипаж Аполлона-8 в 1968 году первым наблюдал восход Земли с лунной орбиты. В 1972 году экипаж Аполлона-17 сделал знаменитый снимок Земли — «The Blue Marble».

Первое в истории изображение целой Земли (реставрация). Выполнено с помощью орбитальной станции Lunar Orbiter V 8 августа1967 года.

Цветная фотография Земли, сделанная советским спутником Зонд-7, на почтовой марке СССР 1969 года  (ЦФА (ИТЦ «Марка»).

Из открытого космоса и с других планет можно наблюдать прохождение Земли через фазы, подобные лунным, также, как земной наблюдатель может видеть фазы Венеры (открытые Галилео Галилеем).

Вид Земли с орбиты Луны

Обезгаживание и вулканическая активность привели к образованию первичной атмосферы. Конденсация водяного пара, усиленная льдом, занесённым кометами, привела к образованию океанов. Существует ряд гипотез возникновения жизни на Земле. Около 3,6—4,1 млрд лет назад появился «последний универсальный общий предок» (англ. last universal common ancestor).

Развитие фотосинтеза позволило живым организмам напрямую накапливать солнечную энергию. В результате в атмосфере стал накапливаться кислород, а в верхних слоях — формироваться озоновый слой. Слияние мелких клеток с более крупными привело кразвитию сложных клеток — эукариотов. Настоящие многоклеточные организмы, состоящие из группы клеток, стали всё больше приспосабливаться к окружающим условиям. Благодаря поглощению губительного ультрафиолетового излучения озоновым слоем, жизнь смогла начать освоение поверхности Земли.

Поскольку поверхность планеты постоянно изменялась в течение сотен миллионов лет, континенты появлялись и разрушались. Континенты перемещались по поверхности, порой собираясь в суперконтинент. Приблизительно 750 млн лет назад, самый ранний из известных суперконтинентов — Родиния, стал раскалываться на части. Позже континенты объединились в Паннотию (600—540 млн лет назад), затем в последний из суперконтинентов — Пангею, который распался 180 миллионов лет назад.

В 1960 году была выдвинута гипотеза Snowball Earth, утверждающая, что в период между 750 и 580 млн лет назад Земля была полностью покрыта льдом. Эта гипотеза объясняет кембрийский взрыв, когда резко ускорилось распространение многоклеточных форм жизни.

После кембрийского взрыва, около 535 млн лет назад, было пять массовых вымираний. Последнее массовое вымирание случилось 65 млн лет назад, когда, вероятно, падение метеорита привело к исчезновению динозавров (не птиц) и других крупных рептилий, но обошло мелких зверей, таких как млекопитающие, которые тогда напоминали землероек. В течение последних 65 миллионов лет, развилось огромное количество разнообразных видов млекопитающих, и несколько миллионов лет назад обезьяноподобные животные получили способность прямохождения. Это позволило использовать орудия и способствовало общению, которое помогало добывать пищу и стимулировало необходимость в большом мозге. Развитие земледелия, а затем цивилизации, в короткие сроки позволило людям воздействовать на Землю как никакая другая форма жизни, влиять на природу и численность других видов.

Последний ледниковый период начался примерно 40 млн лет назад, его пик приходится на плейстоцен около 3 миллионов лет назад. На фоне продолжительных и значительных изменений средней температуры земной поверхности, что может быть связано с периодом обращения Солнечной системы вокруг центра Галактики (около 200 млн лет), имеют место и меньшие по амплитуде и длительности циклы похолодания и потепления, происходящие каждые 40—100 тысяч лет, имеющие явно автоколебательный характер, возможно, вызванный действием обратных связей от реакции всей биосферы, как целого, стремящейся обеспечить стабилизацию климата Земли, а также теорию биотической регуляции, предложенную В. Г. Горшковым).

Последний цикл оледенения в Северном полушарии закончился около 10 тысяч лет назад.

Название «Земля» образовалось от общеславянского древнего корня «зем-», который означал «низ», «пол», «земля».

В английском языке Земля — Earth. Это название возникло от англо-саксонского слова VIII века erda, которое обозначало землю или грунт. В древнеанглийском языке это слово преобразовалось в eorthe, а затем в среднеанглийском языке — в erthe. Как имя планеты Earth впервые было использовано около 1400 года. Это единственное название планеты, которое не было взято из греко-римской мифологии.

Стандартный астрономический знак Земли представляет собой крест, очерченный окружностью. Этот символ использовался в различных культурах для разных целей. Другая версия символа — крест на вершине круга (♁), стилизованная держава; использовался в качестве раннего астрономического символа планеты Земля.

Во многих культурах Земля обожествляется. Она ассоциируется с богиней, богиней-матерью, называется Мать Земля, нередко изображается как богиня плодородия.

У ацтеков Земля называлась Тонанцин — «наша мать». У китайцев — это богиня Хоу-Ту (后土), похожая на греческую богиню Земли — Гею. В скандинавской мифологии богиня Земли Ёрд была матерью Тора и дочерью Аннара. В древнеегипетской мифологии, в отличие от многих других культур, Земля отождествляется с мужчиной — бог Геб, а небо с женщиной — богиня Нут.

Во многих религиях существуют легенды о возникновении мира, повествующие о сотворении Земли сверхъестественным божеством или божествами.

Во множестве античных культур Земля считалась плоской, так, в культуре Месопотамии, мир представлялся в виде плоского диска, плавающего по поверхности океана. Предположения о сферической форме Земли были сделаны древнегреческими философами; такой точки зрения придерживался Пифагор. ВСредневековье большинство европейцев считало, что Земля имеет форму шара, что было засвидетельствовано таким мыслителем как Фома Аквинский. До появления космических полётов, суждения о шарообразной форме Земли были основаны на наблюдении вторичных признаков и на аналогичной форме других планет.

Технический прогресс второй половины XX века изменил общее восприятие Земли. До начала космических полётов, Земля часто изображалась как зелёный мир. Фантаст Фрэнк Пауль, возможно, первым изобразил безоблачную голубую планету (с чётко выделенной сушей) на обороте июльского выпуска журнала Amazing Stories в 1940 году.

В 1972 году экипажем Аполлона-17 была сделана знаменитая фотография Земли, получившая название «Blue Marble» (Голубой Мрамор). Снимок Земли, сделанный в 1990 годуВояджером-1 с огромного от неё расстояния, побудил Карла Сагана сравнить планету с бледной голубой точкой (Pale Blue Dot). Также Земля сравнивалась с большим космическим кораблём с системой жизнеобеспечения, которую необходимо поддерживать.

Биосфера Земли иногда описывалась как один большой организм.

В последние два века, растущее движение в защиту окружающей среды проявляет обеспокоенность растущим влиянием деятельности человечества на природу Земли. Ключевыми задачами этого социально-политического движения являются защита природных ресурсов, ликвидация загрязнения. Защитники природы выступают за экологически рациональное использование ресурсов планеты и управление окружающей средой. Этого, по их мнению, можно добиться путём внесения изменений в государственную политику и изменением индивидуального отношения каждого человека. Особенно это касается крупномасштабного использования невозобновляемых ресурсов. Необходимость учёта влияния производства на окружающую среду налагает дополнительные затраты, что приводит к возникновению конфликта между коммерческими интересами и идеями природоохранных движений.

2.Строение Земли

Земля относится к планетам земной группы, а значит она, в отличие от газовых гигантов, таких как Юпитер, имеет твёрдую поверхность. Это крупнейшая из четырёх планет земной группы в солнечной системе, как по размеру, так и по массе. Кроме того, Земля имеет наибольшую плотность, самую сильную поверхностную гравитацию и сильнейшее магнитное поле среди этих четырёх планет.

Оболочки Земли

Внешние:

1.      Атмосфера

2.      Биосфера

3.      Гидросфера

Внутренние:

1)                       Кора (Континентальная кора · Океаническая кора): Осадочный слой • Верхняя кора • Граница Конрада • Нижняя кора • Литосфера (Литосферные плиты) •Поверхность Мохоровичича
  2) Мантия: Верхняя мантия (Астеносфера) • Сейсмический раздел 660 км • Нижняя мантия • Граница ядро-мантия

  3) Ядро: Внешнее ядро • Внутреннее ядро

Форма Земли

Отклонения геоида (EGM96) от идеализированной фигуры Земли (эллипсоида WGS-84). Видно, что поверхность океана на самом деле не всюду гладкая, например, на севере Индийского океана — понижена на ~100 метров, а на западе Тихого — поднята на ~80 метров.

Геоида близка к сплюснутому эллипсоиду. Расстояние точек геоида, до точек аппроксимирующего его эллипсоида составляет до 100 метров. Средний диаметр планеты примерно равен 12 742 км. Это 40 000 км/π, так как метр в прошлом определялся, как 1/10 000 000 расстояния от экватора до северного полюса через Париж.

Вращение Земли создаёт экваториальную выпуклость, поэтому экваториальный диаметр на 43 км больше, чем диаметр между полюсами планеты. Высшей точкой твёрдой поверхности Земли является гора Эверест (8848 м над уровнем моря), а глубочайшей — Марианская впадина (11 022 м под уровнем моря). Поэтому, по сравнению с идеальным эллипсоидом, Земля имеет допуск в пределах 0,17 % (1/584), что меньше 0,22 % — допустимого допуска для бильярдного шара. Из-за выпуклости экватора, самой удалённой точкой поверхности от центра Земли фактически является вершина вулкана Чимборасо в Эквадоре.

Химический состав

Масса Земли приблизительно равна 5,98×1024 кг. Общее число атомов, составляющих Землю ≈1050. Она состоит в основном из  железа  ( 32,1 %), кислорода  ( 30,1 %), кремния

(15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля (1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %); на остальные элементы приходится 1,2 %. Из-за сегрегации по массе внутреннее пространство, предположительно, состоит из железа (88,8 %), небольшого количества никеля (5,8 %), серы (4,5 %).

Геохимик Франк Кларк вычислил, что в земной коре кислород присутствует чуть более 47 %. Наиболее распространённые породосоставляющие минералы земной коры практически полностью состоят из оксидов; суммарное содержание хлора, серы и фтора в породах обычно составляет менее 1 %. Основными оксидами являются кремнезём (SiO2), глинозём (Al2O3), оксид железа (FeO), окись кальция (CaO), окись магния (MgO), оксид калия (K2O) и оксид натрия (Na2O). Кремнезём служит главным образом кислотной средой, формирует силикаты; природа всех основных вулканических пород связана с ним. Из расчётов, основанных на анализе 1 672 видов пород, Кларк сделал вывод, что 99,22 % из них содержат 11 оксидов (таблица справа). Все прочие компоненты встречаются в очень незначительном количестве

Внутреннее строение

Общая структура планеты Земля

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 — 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 Земли