Планета Земля: эволюция, строение, динамика
Реферат по Концепции современного естествознания
На тему « Планета Земля: эволюция, строение, динамика»
Реферат подготовила
Ъ
Оглавнение
I.Введение
Земля́ — третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая
по диаметру, массе и плотности ср еди планет земной группы. Чаще
всего упоминается как Мир, Голубая планета, иногда Терра (от лат. Terra). 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,
кроме Земли. 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.
II.Эволюция Земли
Около 5 млрд. лет на расстоянии
150 млн. км от Солнца зародилась
наша планета. При падении на
нее астероидных тел вещество
нагревалось и дробилось. Первичное
вещество сжималось под действием силы
тяготения, принимало форму шара, недра
которого разогревались. Земля в самом
начале своего существования как планеты
представляла собой холодное газопылевое
облако. Постепенно за счет гравитационных
сил и энергии распада радиоактивных веществ
недра Земли стали разогреваться. Когда
температура недр достигла уровня плавления
окислов железа и других соединений, начались
активные процессы формирования ядра
и основных оболочек планеты. Тяжелые
элементы, в основном металлы погружались
вниз, а легкие по массе элементы поднимались
вверх и образовывали земную кору. Происходили
процессы перемешивания, шли химические
реакции, более легкие силикатные породы
выдавливались из глубины на поверхность
и образовали земную кору, тяжелые - оставались
внутри планеты. Разогревание сопровождалось
бурной вулканической деятельностью,
при этом пары и газы вырывались наружу.
Выделение газов из коры 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
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 Земли-снежка, 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.Последний цикл оледенения в Северном полушарии закончился около 10 тысяч лет назад.
III.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
Форма и размеры Земли.
Земля имеет шарообразную форму. Ее диаметр около 12 750 км. Поскольку человек видит лишь небольшую часть Земли, земная поверхность кажется ему плоским кругом, ограниченным линией, где небо как бы соприкасается с Землей. Недаром у многих народов наша планета отождествлялась с полоской поверхностью. Во времена древнегреческой цивилизации люди стали предполагать, что Земля это шар. Первые доказательства шарообразности принадлежат Аристотелю (4 век до нашей эры). Он наблюдал за лунными затмениями, во время которых тень от земли отражалась на поверхности Луны. Постепенно представления о Земле как о шаре стали основываться не на наблюдениях, а на математических расчетах. Древнегреческий математик, астроном и географ Эрастофен Киренский (около 276-194 гг. до н.э.) с удивительной точностью определил размеры земного шара. Сейчас мы знаем, что вдень летнего солнцестояния (21-22 июня), в полдень Солнце на Северном тропикенаходится в зените, т.е. его лучи отвесно падают на поверхность Земли. Эрастофену же было известно, что в этот день Солнце освещает дно даже самых глубоких колодцев в окрестностях Сиены (Сиена древнее название Асуана). В полдень он по тени от вертикального столба, установленного в Александрии, в 800 км от Сиены, измерил угол между столбом и лучами солнца (для измерения Эрастофен сделал прибор - скафис, полусферу со стержнем, отбрасывающим тень) и нашел его равным 7,2 о, что составляет 7,2/360 долю полной окружности, т.е. 800 км ли 5 000 греческих стадий (1 стадия примерно равнялась 160 км, что примерно равно современному 1 градусу и соответственно 111 км). Отсюда Эрастофен вывел, что длина экватора = 40 000 км (согласно современным данным длина экватора 40 075 км). Следующим этапом в развитии теории о шарообразности земли является эпоха Великих географических открытий. С этого периода не стало сомнений в шарообразности Земли и в это же время была изготовлена первая модель Земли - глобус. Его автором являлся немецкий ученый Мартин Бехайм (1492 г.). С открытием Ньютоном силы тяжести и силы притяжения было доказано что земля приплюснута с полюсов вследствие осевого движения и поэтому имеет фигуру не настоящего шара а фигуру эллипса или эллипсоида вращения. В 19 веке было установлено, что фигура Земли сложнее. Она отклоняется от правильной формы эллипсоида из-за неоднородности распределения масс. Фигура земли стала называться геоидом -подобный Земле. Геоид определяют как фигуру, поверхность которой совпадает с уровненной поверхностью Мирового океана или можно сказать, что это линия поверхности земли без водной оболочки. Следовательно, Земля является и шаром и эллипсом и геоидом.
Доказательства шарообразности Земли.
1. При восходе Солнца его лучи освящают сначала облака и другие высокие предметы, тот же процесс наблюдается и во время заката.
2. На ровной открытой поверхности или на берегу моря, удаляющиеся от наблюдателя предметы постепенно скрываются за линией горизонта.
3. При подъеме вверх увеличивается кругозор. На ровной поверхности человек видит вокруг себя на 4 км, на высоте 20 м уже 16 км, с высоты 100 м кругозор расширяется на 36 км. На высоте 327 км можно наблюдать пространство диаметром 4000 км.
4. Все небесные тела нашей солнечной системы имеют шарообразную форму и Земля в этом случае не исключение.
5. Фотоснимки Земли из космоса.
Фигура и
размеры Земли имеют большое
географическое значение. Шарообразная
фигура Земли обусловливает уменьшение
угла падения солнечных лучей
на земную поверхность от экватора
к полюсам и образование
Внутреннее строение Земли.
Из недр Земли постоянно выделяется тепловой поток, а так тепло может передаваться только от более горячего вещества к более холодному, то температура внутри планеты должна быть выше, чем на ее поверхности. Глубинное бурение показало что, температура с глубиной увеличивается на 20 градусов на каждый километр и меняется от места к месту. Внутреннее строение Земли. Установить внутреннее строение Земли удалось сейсмическим методом. Суть его заключается в том, что при взрыве колебания в Земле идут с разной скоростью, в зависимости от состава пород и плотности вещества. В результате было установлены внутренние оболочки нашей планеты: земная кора, мантия, ядро. Верхняя оболочка Земли или земная кора - самая неоднородная и сложно устроенная. Под материками она состоит из трех слоев магматических, осадочных и метаморфических горных пород. Магматические горные породы образуются при извержении магмы из глубинных зон Земли при ее затвердении. Если мама внедряется в земную кору и медленно застывает, в условиях высокого давления на глубине образуются интрузивные горные породы (граниты), при излиянии магмы на поверхность образуются эффузивные горные породы (базальт, вулканический туф).
Осадочные горные породы образуются непосредственно на земной поверхности разными путями: либо за счет жизнедеятельности организмов (известняк, мел, каменный уголь), либо при разрушении и последующем отложении горных пород - обломочные породы (глина, песок, суглинки), либо за счет химических реакций (бокситы, фосфориты, соли разных металлов).
Метаморфические горные породы возникают в результате изменения (метаморфизма) различных горных пород, оказавшихся на глубине под влиянием высоких температур и давления (мрамор, кристаллические сланцы).
Мощность земной коры под
Следующий слой мантия. Мантия - это тоже оболочка Земли, в которой вещество, ее составляющее находится в пластическом состоянии (как густая паста). Она простирается от земной коры до глубины 2900 км. Мантия состоит также из трех слоев. Два верхних слоя образуют верхнюю мантию (850-900 км), нижний слой - 2000 км. На долю мантии приходится около 67% общей массы планеты. Твердый слой верхней мантии, распространяющийся до различных глубин под океанами и континентами, совместно с земной корой называют литосферой (от греческого - <литос>- камень) или твердой оболочкой Земли. Она разбита глубинными разломами на крупные блоки, называемые литосферными плитами. Эти плиты то расходятся, то сходятся, как бы плавая, по поверхности мантии и это явление получило название дрейфа тектонических плит. Под ней отмечен слой, где наблюдается некоторое уменьшение скорости распространения сейсмических волн, что говорит о своеобразном состоянии вещества. Этот слой менее вязкий и более пластичный по отношению к выше и ниже лежащим слоям, и называется астеносферой. Считается что, вещество мантии находится в непрерывном движении и высказывается предположение, что в относительно глубоких слоях мантии с ростом температуры и давления происходит переход вещества в более плотные модификации. Такой переход подтверждается и экспериментальными исследованиями.
В нижней мантии на глубине 2900 километров отмечается резкий скачок не только в скорости продольных волн, но и в плотности, а поперечные волны здесь исчезают совсем, что указывает на смену вещественного состава пород. Это внешняя граница ядра Земли. Ядро Земли состоит из внешней и внутренней оболочек. Предполагают, что с глубины 2900 км до глубины 5100 км находится внешнее ядро, по своему физическому состоянию приближающееся к жидкости. Оставшиеся до центра Земли 1270 км составляют внутреннее ядро. Оно твердое и на 80 % состоит из железа и на 20% из диоксида кремния. Температура согласно расчетным данным во внутреннем ядре составляет несколько тысяч градусов (4000-5000 оС). Земной ядро интересовало ученых с момента его открытия в 1936 году. Получить его изображение было чрезвычайно трудно из-за относительно малого числа сейсмических волн, достигавших его и возвратившихся к поверхности. Кроме того, экстремальные температуры и давление ядра долгое время трудно было воспроизвести в лаборатории. Новые исследования способны обеспечить более детальную картину центра нашей планеты. Земное ядро разделяется на 2 отдельные области: жидкую (внешнее ядро) и твердую (внутреннее ядро), переход между которыми лежит на глубине 5156 км. Железо - единственный элемент, который близко соответствует сейсмическим свойствам земного ядра и достаточно обильно распространен во Вселенной, чтобы представить в ядре планеты приблизительно 35 % ее массы. По современным данным внешнее ядро представляет собой вращающиеся потоки расплавленного железа и никеля, хорошо проводящие электричество. Именно с ним связывают происхождение земного магнитного поля, считая что, подобно гигантскому генератору, электрические токи, текущие в жидком ядре создают магнитное поле Земли. Слой мантии находящийся в непосредственном соприкосновении с внешним ядром, испытывает его влияние, поскольку температуры в ядре выше, чем в мантии. Местами этот слой порождает огромные направленные к поверхности Земли тепломассопотоки.
Внутреннее ядро не связано с мантией. Полагают, что его твердое состояние, несмотря на высокую температуру, обеспечивается гигантским давлением в центре Земли. Высказываются предположения о том, что в ядре помимо железоникелевых сплавов должны присутствовать и более легкие элементы, такие как кремний и сера, а возможно кремний и кислород. Вопрос о состоянии ядра Земли до сих пор остается дискуссионным. По мере удаления от поверхности увеличивается сжатие, которому подвергается вещество. Расчеты показывают, что в земном ядре давление может достигать 3 млн. атм. При этом многие вещества как бы металлизируются - переходят в металлическое состояние. Существовала гипотеза, что ядро Земли состоит из металлического водорода.
Магнитные свойства Земли. Вокруг земного шара имеется магнитное поле. По предположениям ученых оно связано с плотным богатым железом ядром Земли. Он выполняет функцию естественного магнита. Являясь большим магнитом, Земля имеет ось и два полюса. Действие магнитного поля наиболее наглядно проявляется на магнитной стрелке компаса, которая всегда показывает направление север-юг. Магнитное поле Земли не является постоянным и подвержено периодическим изменениям. Изменения могут быть суточные, годовыми и вековыми. Причины их кроются в строении земной коры и в воздействии со стороны Солнца. Установлено что некоторые магнитные изменения или бури сопровождаются землетрясениями и извержениями вулканов. Магнитное поле простирается до высоты 90 тыс. км. Выше этой зоны оно теряет способность притягивать частицы вещества.
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, див
Список Крупнейших тектонических
плит с размерами приведён в таблице
справа. Среди плит меньших размеров
следует отметить индостанскую, арабскую, карибс
Крупнейшие тектонические | ||
Название плиты |
Площадь |
Зона покрытия |
Африканская плита |
61,3 |
Африка |
Антарктическая плита |
60,9 |
Антарктика |
Австралийская плита |
47,2 |
Австралия |
Евразийская плита |
67,8 |
Азия и Европа |
Северо-Американская плита |
75,9 |
Северная Америка и северо-восточная Сибирь |
Южно-Американская плита |
43,6 |
Южная Америка |
Тихоокеанская плита |
103,3 |
Тихий океан |
Карта, иллюстрирующая расположение основных тектонических плит.
Географическая оболочка
Приповерхностные части планеты
(верхняя часть литосферы, гидросфера,
нижние слои атмосферы) в целом называются географичес
Рельеф Земли очень
В течение геологических
При перемещении континентальных
плит по планете, океаническое дно погружается под их надвигающиеся края. В то же время,
поднимающееся из глубин вещество мантии,
создаёт дивергентную границу на срединно-
Континентальные плиты состоят
из материала с низкой плотностью,
такого как вулканические гранит и анд
Педосфера представляет собой самый верхний слой литосферы, включает почву и процессы почвообразования. Она находится на границе между литосферой, атмосферой, гидросферой. На сегодня общая площадь культивируемых земель составляет 13,31 % поверхности суши, из которых лишь 4,71 % постоянно заняты сельскохозяйственными культурами. Примерно 40 % земной суши сегодня используется для пахотных угодье и пастбищ, это примерно 1,3×107 км² пахотных земель и 3,4×107 км² пастбищ.
Гидросфера
Гидросфера — совокупность всех водных запасов Земли. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше — в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова, и в вечной мерзлоте, слагая криосферу.
Атмосфера
Атмосфера — газовая оболочка, окружающая
планету Земля. Совокупность разделов физики и химии,
изучающих атмосферу, принято называть физикой атмосферы.
Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, изучением погоды
занимается метеорология, а длительными вариациями климата — климатоло
Биосфера
Биосфера — это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосфера), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности.
IV.Вывод
Что ждёт Землю
в будущем? На этот вопрос можно ответить
лишь с большой степенью неопределённости,
абстрагируя как от возможного внешнего,
космического влияния, так и от деятельности
человечества, преобразующего окружающую
среду, причём не всегда в лучшую сторону.
В конце концов недра Земли остынут до
такой степени, что конвекция в мантии
и, следовательно, движение материков
(а значит, и горообразование, извержение
вулканов, землетрясения) постепенно ослабнут
и прекратятся. Выветривание со временем
сотрёт неровности земной коры, и поверхность
планеты скроется под водой. Дальнейшая
её судьба будет определятся среднегодовой
температурой. Если она значительно понизится,
то океан замёрзнет и Земля покроется
ледяной коркой. Если же температура повысится
(а скорее к этому и приведёт возрастающая
светимость Солнца), то вода испарится,
обнажив равную поверхность планеты. Очевидно,
ни в том, ни в другом случае жизнь человечества
на Земле будет уже не возможна, по крайней
мере в нашем современном представлении
о ней.
Литература
- Джеффрис Г. Земля, ее происхождение, история и строение. – М., 1999.
- Магницкий В.А. Внутреннее строение и физика Земли. – М., 2002.
- Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.) — СПб., 1890—1907.

- Планета земної групи
- Планеталардың түрлеріне жалпы сипаттама. Плутон
- Планета Марс
- Планета Меркурий
- Планета Меркурій
- Планета Нептун
- Планета Нептун
- Планета Земля
- Планета Земля
- Планета Земля
- Планета Земля
- Планета Земля: ее образование и развитие
- Планета Земля и её сходства и различия с другими планетами земной группы
- Планета земля: образование и развитие