Эволюция Земли

Тип работы: Материал
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 10 страниц
В избранное:

КазНУ имени аль-Фараби
Географический факультет

СРС

На тему:______________________________ _________________

Выполнила: студентка 1 курса
кафедры научной географии
Изтаева Азиза
Проверил: Науменко А. А.

Алматы 2010 год

Эволюция Земли

Вопрос ранней эволюции Земли тесно связан с теорией ее происхождения. Сегодня известно, что наша планета образовалась около 4,5 млрд. лет назад. В процессе формирования Земли из частиц протопланетного облака постепенно увеличивалась ее масса. Росли силы тяготения, а следовательно, и скорости частиц, падавших на планету. Кинетическая энергия частиц превращалась в тепло, и Земля все сильнее разогревалась. При ударах на ней возникали кратеры, причем выбрасываемое из них вещество уже не могло преодолеть земного тяготения и падало обратно.
Чем крупнее были падавшие объекты, тем сильнее они нагревали Землю. Энергия удара освобождалась не на поверхности, а на глубине, равной примерно двум поперечникам внедрившегося тела. А так как основная масса на этом этапе поставлялась планете телами размером в несколько сот километров, то энергия выделялась в слое толщиной порядка 1000 км. Она не успевала излучиться в пространство, оставаясь в недрах Земли. В результате температура на глубинах 100-1000 км могла приблизится к точке плавления. Дополнительное повышение температуры, вероятно, вызвал распад короткоживущих радиоактивных изотопов.
По-видимому, первые возникшие расплавы представляли собой смесь жидких железа, никеля и серы. Расплав накапливался, а затем вследствие более высокой плотности просачивался вниз, постепенно формируя земное ядро. Таким образом, дифференциация (расслоение) вещества Земли могла начаться еще на стадии ее формирования. Ударная переработка поверхности и начавшаяся конвекция, несомненно, препятствовали этому процессу. Но определенная часть более тяжелого вещества все же успевала опустится под перемешиваемый слой. В свою очередь дифференциация по плотности приостанавливала конвекцию и сопровождалась дополнительным выделением тепла, ускоряя процесс формирования различных зон в Земле.
Предположительно ядро образовалось за несколько сот миллионов лет. При постепенном остывании планеты богатый никелем железоникелевый сплав, имеющий высокую температуру плавления, начал кристализовываться - так (возможно) зародилось твердое внутреннее ядро. К настоящему времени оно составляет 1,7% массы Земли. В расплавленном внешнем ядре сосредоточено около 30% земной массы.
Развитие других оболочек продолжалось гораздо дольше и в некотором отношении не закончилось до сих пор.
Литосфера сразу после своего образования имела небольшую толщину и была очень неустойчивой. Она снова поглощалась мантией, разрушалась в эпоху так называемой великой бомбардировки (от 4,2 до 3,9 млрд. лет назад), когда Земля, как и Луна, подвергалась ударам очень крупных и довольно многочисленных метеоритов. На Луне и сегодня можно увидеть свидетельства метеоритной бомбардировки - многочисленные кратеры и моря (области, заполненные излившейся магмой). На нашей планете активные тектонические процессы и воздействие атмосферы и гидросферы практически стерли следы этого периода.
Около 3,8 млрд. лет назад сложилась первая легкая и, следовательно, "непотопляемая" гранитная кора. В то время планета уже имела воздушную оболочку и океаны; необходимые для их образования газы усиленно поставлялись из недр Земли в предшествующий период. Атмосфера тогда состояла в основном из углекислого газа, азота и водяных паров. Кислорода в ней было мало, но он вырабатывался в результате, во-первых, фотохимической диссоциации воды и, во-вторых, фотосинтезирующей деятельности простых организмов, таких как сине-зеленые водоросли.
600 млн лет назад на Земле было несколько подвижных континентальных плит, весьма похожих на современные. Новый сверхматерик Пангея появился значительно позже. Он существовал 300-200 млн. лет назад, а затем распался на части, которые и сформировали нынешние материки.
Что ждет Землю в будущем? На этот вопрос можно ответить лишь с большой степенью неопределенности, абстрагируясь как от возможного внешнего, космического влияния, так и от деятельности человечества, преобразующего окружающую среду, причем 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, землятрясения) постепенно ослабнут и прекратятся. Выветривание со временем сотрет неровности земной коры, и поверхность планеты скроется под водой. Дальнейшая ее судьба будет определяться среднегодовой температурой. Если она значительно понизится, то океан замерзнет и Земля покроется ледяной коркой. Если же температура повысится (а скорее всего именно к этому и приведет возрастющая светимость Солнца), то вода испарится, обнажив ровную поверхность планеты. Очевидно, ни в том, ни в другом случае жизнь человечества на Земле будет уже невозможна, по крайней мере в нашем современном представлении о ней.

Результат эволюции

В процессе эволюции возникли атмосфера и гидросфера Земли.
Атмосфера Земли: в настоящее время Земля обладает атмосферой массой примерно 5,15*10[18] кг, т.е. менее милионной доли массы планеты. Вблизи поверхности она содержит 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,94% инертных газов, 0,03% углекислого газа и в незначительных количествах другие газы. Давление и плотность в атмосфере убывают с высотой. Половина воздуха содержится в нижних 5,6 км, а почти вся вторая половина сосредоточена до высоты 11,3 км. На высоте 95 км плотность воздуха в миллион раз ниже, чем у поверхности. На этом уровне и химический состав атмосферы уже иной. Растет доля легких газов, и преобладающими становятся водород и гелий. Часть молекул разлагается на ионы, образуя ионосферу. Выше 1000 км находятся радиационные пояса. Их тоже можно рассматривать как часть атмосферы, заполненную очень энергичными ядрами атомов водорода и электронами, захваченными магнитным полем планеты.
Гидросфера Земли: вода покрывает более 70% поверхности земного шара, а средняя глубина Мирового океана около 4 км. Масса гидросферы примерно 1,46*10[21] кг. Это в 275 раз больше массы атмосферы, но лишь 14000 от массы всей Земли. Гидросферу на 94% составляют воды Мирового океана, в которых растворены соли (в среднем 3,5%), а также ряд газов. Верхний слой океана содержит 140 трлн тонн углекислого газа, а растворенного кислорода - 8 трлн тонн.

Земля в Солнечной системе
Земля - третья от Солнца планета Солнечной системы и самая крупная планета земной группы. Вместе с Луной Земля образует двойную планету.
Вокруг Солнца Земля вращается по орбите, эллиптичность которой выражена довольно слабо (эксцентриситет орбиты 0,0167). Средний радиус орбиты 149,6 млн км. Скорость орбитального движения составляет 29,765 кмс, период обращения - 365,24 средних солнечных суток.
Луна находится от Земли на среднем расстоянии 384 400 тыс. км. Земля и Луна совершают совместное движение вокруг общего центра системы по орбитам, радиусы которых обратно пропорциональны массам этих тел.
По форме Земля представляет собой тело, мало отличающееся от шара, со средним радиусом 6371,032 км.
В отличие от других планет земной группы, большая часть земной поверхности покрыта водой, образующей Мировой океан. Наличие Мирового океана имеет фундаментальное значение, так как с ним связан целый ряд особенностей планеты, начиная от формы (поверхность Мирового океана отвечает гидростатическому равновесию, а суши - нет), термодинамики (выравнивание термических контрастов, свойственных различным широтам) и кончая условиями жизни организмов (которые в безводной среде если и существовали бы, то совершенно на иных принципах организации жизни).
Положение Земли в пространстве, физические поля, строение поверхности, форма и размеры небесного тела оказывают существенное влияние на ее взаимодействие с космосом, в котором одной из составляющих является воздействие Космоса на Землю.

Взаимодействие Земли и Луны
Воздействие Луны - спутника Земли велико. Она создает приливное торможение суточного вращение нашей планеты, которая имеет большое географическое значение, если рассматривать длительные (в сотни миллионов лет) отрезки геологического времени. Приливное торможение, вызывая замедление вращения, уменьшает полярную сплюснутость Земли и силу Кореолиса, отклоняющую движущиеся массы воздуха и воды, т.е. влияет на циркуляцию атмосферы и вод океана, от которой в свою очередь зависят условия климата. Считают, что из-за замедления суточного вращения Земли продолжительность суток за последние 1 млрд. лет возрасла на 6 часов.
Некоторые учение полагают, что взаимодействие с Луной - один из возможных факторов первичного разогрева планеты (при условии, если Луна первоначально была существенно ближе к Земле, а самые смелые гипотезы утверждают, будто расстояние между ними первоначально могло быть в 10 раз меньше современного, и тогда приливная волна была бы в 100 раз интенсивнее). Поскольку приливная волна создает в теле Земли и Мировом океане внутренне трение, то происходит энерговыделение, которого могло быть достаточно для расплавления Земли. Однако эта гипотеза не учитывает, что приливообразующая сила тем больше, чем значительнее радиус сферы, т.е. она увеличивается к поверхности планеты и, наоборот уменьшается с глубиной. А раз так, то разогрев с поверхности не может играть заметной роли в расплавлении недр (как нельзя вскипятить чайник, нагревая его сверху).
Следует заметить, что взаимодействие Земли с Луной влияет на биологические ритмы на нашей планете. Механизм этого влияния не известен.

Солнечно-земные связи
К солнечно-земным связям необходимо отнести:
- динамический фактор, т.е. совокупность явлений, обусловленных движением Земли вокруг Солнца по орбите и вековым изменениям параметров движения (прежде всего положения земной оси в пространстве). Явления такого рода представляют интерес только в масштабах длительной эволюции планеты;
- энергетический фактор, связанный с поступлением солнечной радиации. Этот фактор относительно стабилен: считается, что солнечная постоянная варьирует (на верхней границе атмосферы) всего лишь в пределах 0,1%, что существенно ниже, чем у любого термостата. На уровне земной поверхности изменчивость энергетического фактора определяется известными обстоятельствами - суточным ритмом, сменой времен года и состоянием атмосферы и земной поверхности;
- вещественный поток α- и β- частиц, т.е. протонов и электронов солнечного ветра, который участвует в материальном балансе верхней части атмосферы (экзосферы и ионосферы);
- сигнально-информационные связи - разновидность материальных воздействий, отличающихся тем, что эффект воздействия значительно превосходит по величине (массе, энергии) само воздействие. Обычно это обусловлено тем, что для сложных систем характерен целый ряд явлений, осуществление которых производит неожиданный и быстрый эффект (так называемые триггерные сигналы). Солнечно-земные связи в собственном смысле слова исследовались прежде всего в этом аспекте;
Главным аспектом влияния Солнца на Землю является поток солнечной радиации. Кроме энергетического этот поток оказывает и другие воздействия. Так, в радиодиапазоне субмиллиметровых волн, энергия которых пренебрежимо мала, возникают возмущения в верхней части атмосферы - ионосфере, которые влияют на ее состояние. Ионосфера в свою очередь служит фильтром потока космических частиц (космического и солнечного ветра), который может ощутимо влиять на процессы в географической оболочке, а также на состояние биоты.
Как теперь установлено, самая верхняя часть солнечной атмосферы (корона) находится в неустойчивом состоянии и непрерывно расширяется. На расстоянии 2-3 солнечных радиуса от поверхности Солнца (фотосферы) скорость расширения становится стационарной, в среднем составляет 320 км\с, - это так называемый солнечный ветер. Вещество солнечного ветра ионизировано, оно представляет собой плазму - смесь электронов и протонов, в эту плазму вморожено магнитное поле. Таким образом Земля оказывается в магнитосфере Солнца.
Расстояние до Земли солнечная плазма преодолевает за 4,5 суток (а солнечное электромагнитное излучение - за 8 минут). Солнце за это время успевает повернуться на 60◦, в результате силовая линия магнитного поля, не теряющая связи с Солнцем и достигшая земной магнитосферы, закручивается, образуя Архимедову спираль. Существенно, что полярность солнечного магнитного поля часто (с неправильной периодичностью около 7 земных суток) меняется. Возникает секторность межпланетного магнитного поля (секторами разной намагниченности), что влияет на состояние земной магнитосферы, а это в свою очередь сказывается на электромагнитных явлениях на Земле и состоянии организмов (в том числе и человека).

Современные представления о строении Солнечной системы
Солнечная система еще не освоен человеком даже на миллионную часть. Он скрывает в себе много не известного, интересного не познанного.
Все объекты Солнечной системы можно разделить на четыре группы: Солнце, большие планеты, спутники планет и малые тела. Мы пока ничего не говорим о спутниках малых тел, поскольку к настоящему времени таких объектов открыто всего два, ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.