Molto probabilmente anche gli organelli come i mitocondri e i flagelli sono sorti durante il processo di fagocitosi. I predecessori delle cellule moderne, che assorbono il cibo, acquisirono simbionti, microrganismi amichevoli. Usando i nutrienti che entrano nel citoplasma, hanno iniziato a svolgere le funzioni di regolazione di vari processi intracellulari. Secondo il concetto di simbiogenesi, in questo modo nella cellula apparivano i già nominati mitocondri e flagelli. Molti studi moderni confermano la validità dell’ipotesi.
Alternative
Il mondo dell’RNA, in quanto predecessore di tutti gli esseri viventi, ha “concorrenti”. Tra questi ci sono teorie creazioniste, e ipotesi scientifiche. Per molti secoli si è ipotizzato la generazione spontanea della vita: mosche e vermi compaiono nei rifiuti in decomposizione, topi nei vecchi stracci. Confutata dai pensatori dei secoli XVII-XVIII, ha ricevuto una rinascita nel secolo scorso nella teoria di Oparin-Haldane. Secondo esso, la vita è nata come risultato dell'interazione di molecole organiche nel brodo primordiale. Le ipotesi degli scienziati furono indirettamente confermate nel famoso esperimento di Stanley Miller. Fu questa teoria che all'inizio del nostro secolo fu sostituita dall'ipotesi del mondo a RNA.
Parallelamente, si ritiene che la vita sia originariamente di origine extraterrestre. Secondo la teoria della Panspermia, è stato portato sul nostro pianeta dagli stessi asteroidi e comete che “si sono presi cura” della formazione degli oceani e dei mari. Questa ipotesi, infatti, non spiega l'emergere della vita, ma la afferma come un fatto, una proprietà integrale della materia.
Se riassumiamo tutto quanto sopra, diventa chiaro che l'origine della Terra e della vita su di essa oggi è ancora domande aperte. Gli scienziati moderni, ovviamente, sono molto più vicini a svelare tutti i segreti del nostro pianeta rispetto ai pensatori dell'antichità o del Medioevo. Tuttavia, molto necessita ancora di chiarimenti. Varie ipotesi sull'origine della Terra si sono sostituite in quei momenti in cui sono state scoperte nuove informazioni che non rientravano nel vecchio quadro. È del tutto possibile che ciò possa accadere in un futuro non troppo lontano, e quindi le teorie consolidate verranno sostituite da nuove.
Fino ad ora, la teoria principale è considerata l'origine della culla dell'umanità Big Bang. Secondo gli astronomi, infinitamente per molto tempo fa, nello spazio esisteva un'enorme palla calda, la cui temperatura era di milioni di gradi. Come risultato delle reazioni chimiche che si verificano all'interno della sfera infuocata, si verificò un'esplosione che si disperse quantità enorme minuscole particelle di materia ed energia. Inizialmente lo erano anche queste particelle alta temperatura. Quindi l'Universo si è raffreddato, le particelle sono state attratte l'una dall'altra, accumulandosi nello stesso spazio. Gli elementi più leggeri furono attratti da quelli più pesanti, che sorsero a seguito del graduale raffreddamento dell'Universo. Ecco come si sono formate le galassie, le stelle e i pianeti.
Per supportare questa teoria, gli scienziati citano la struttura della Terra, di cui parte interna, chiamato nucleo, è costituito da elementi pesanti: nichel e ferro. Il nucleo, a sua volta, è ricoperto da uno spesso manto caldo rocce, che sono più leggeri. La superficie del pianeta, cioè la crosta terrestre, sembra galleggiare sulla superficie di masse fuse, risultato del loro raffreddamento.
Creazione di condizioni di vita
A poco a poco, il globo si raffreddò, creando aree di suolo sempre più dense sulla sua superficie. L'attività vulcanica del pianeta a quei tempi era piuttosto attiva. Come risultato delle eruzioni del magma, un'enorme quantità di gas diversi fu rilasciata nello spazio. Quelli più leggeri, come l'elio e l'idrogeno, evaporarono istantaneamente. Le molecole più pesanti rimasero sopra la superficie del pianeta, attratte dai suoi campi gravitazionali. Sotto l'influenza di fattori esterni ed interni, i vapori dei gas emessi sono diventati una fonte di umidità e sono apparse le prime precipitazioni, che hanno svolto un ruolo chiave nell'emergere della vita sul pianeta.
A poco a poco, le metamorfosi interne ed esterne hanno portato alla diversità del paesaggio a cui l'umanità è da tempo abituata:
- si formarono montagne e valli;
- apparvero mari, oceani e fiumi;
- In ogni area si è sviluppato un certo clima, che ha dato impulso allo sviluppo dell'una o dell'altra forma di vita sul pianeta.
L'opinione che il pianeta sia calmo e che si sia finalmente formato non è corretta. Sotto l'influenza di processi endogeni ed esogeni, la superficie del pianeta è ancora in formazione. Attraverso la sua gestione distruttiva, l’uomo contribuisce all’accelerazione di questi processi, che portano alle conseguenze più catastrofiche.
Introduzione
La Terra è il terzo pianeta in ordine a partire dal Sole sistema solare. Si colloca al quinto posto per dimensioni e peso pianeti maggiori, ma dei pianeti interni del cosiddetto gruppo “terrestre”, che comprende Mercurio, Venere, Terra e Marte, è il più grande.
La composizione e la struttura della Terra negli ultimi decenni continua ad essere uno dei problemi più intriganti della geologia moderna. La conoscenza della struttura interna della Terra è ancora molto superficiale, poiché ottenuta sulla base di prove indirette. Le prove dirette si riferiscono solo alla pellicola superficiale del pianeta, che molto spesso non supera una decina di chilometri e mezza. Inoltre, è importante studiare la posizione del pianeta Terra nello spazio. In primo luogo, per comprendere i modelli e i meccanismi di sviluppo della Terra e della crosta terrestre, è necessario conoscere lo stato iniziale della Terra durante la sua formazione. In secondo luogo, lo studio degli altri pianeti fornisce materiale prezioso per comprendere le prime fasi dello sviluppo del nostro pianeta. E in terzo luogo, il confronto tra la struttura e l'evoluzione della Terra con altri pianeti del sistema solare ci consente di capire perché la Terra è diventata il luogo di nascita dell'umanità.
Studiando struttura interna La terra è rilevante e vitale. È associato alla formazione e al posizionamento di molti tipi di minerali, sollievo superficie terrestre, il verificarsi di vulcani e terremoti. La conoscenza della struttura della Terra è necessaria anche per effettuare previsioni geologiche e geografiche.
Capitolo 1. Ipotesi sull'origine della Terra
Per molti secoli la questione dell'origine della Terra rimase monopolio dei filosofi, poiché il materiale fattuale in quest'area era quasi completamente assente. Le prime ipotesi scientifiche sull'origine della Terra e del sistema solare, basate su osservazioni astronomiche, furono avanzate solo nel XVIII secolo. Da allora non hanno cessato di apparire sempre più nuove teorie, corrispondenti alla crescita delle nostre idee cosmogoniche.
Una delle prime ipotesi fu espressa nel 1745 dal naturalista francese J. Buffon. Secondo l'ipotesi, il nostro pianeta si è formato a seguito del raffreddamento di uno dei grumi di materia solare espulsi dal Sole durante una collisione catastrofica con una grande cometa.
L'idea di Buffon sulla formazione della Terra dal plasma solare fu utilizzata in tutta una serie di ipotesi successive e più avanzate sull'origine “calda” della Terra. Il posto di primo piano è occupato da nebulare ipotesi sviluppata Filosofo tedesco I. Kant nel 1755 e il matematico francese P. Laplace nel 1796 indipendentemente l'uno dall'altro (Fig. 1). Secondo l'ipotesi, il sistema solare era formato da un'unica nebulosa di gas caldo. La rotazione attorno all'asse fece sì che la nebulosa avesse una forma a forma di disco. Dopo che la forza centrifuga nella parte equatoriale della nebulosa ha superato la forza di gravità, gli anelli di gas hanno iniziato a separarsi lungo l'intera periferia del disco. Il loro raffreddamento portò alla formazione dei pianeti e dei loro satelliti e il Sole emerse dal nucleo della nebulosa.
Riso. 1. Ipotesi nebulare di Laplace. Questa figura mostra chiaramente la condensazione di una nebulosa di gas rotante nel Sole, nei pianeti e negli asteroidi
L'ipotesi di Laplace era scientifica perché basata sulle leggi della natura conosciute per esperienza. Tuttavia, dopo Laplace, furono scoperti nuovi fenomeni nel sistema solare, che la sua teoria non poteva spiegare. Ad esempio, si è scoperto che i pianeti Urano e Venere ruotano attorno al proprio asse in una direzione diversa rispetto a quella degli altri pianeti. Le proprietà dei gas e le peculiarità del movimento dei pianeti e dei loro satelliti furono studiate meglio. Anche questi fenomeni non concordavano con l'ipotesi di Laplace e dovettero essere abbandonati.
Una certa fase nello sviluppo delle opinioni sulla formazione del sistema solare fu l'ipotesi dell'astrofisico inglese James Jeans (Fig. 2). Credeva che i pianeti si fossero formati a seguito di una catastrofe: una stella relativamente grande passò molto vicino al Sole già esistente, provocando l'emissione di getti di gas dagli strati superficiali del Sole, da cui successivamente si formarono i pianeti. Ma l’ipotesi Jeans, come l’ipotesi Kant-Laplace, non può spiegare la discrepanza nella distribuzione del momento angolare tra i pianeti e il Sole.
Riso. 2. Formazione del sistema solare secondo Jeans
Fondamentalmente nuova idea incastonato nelle ipotesi dell’origine “fredda” della Terra. Più profondamente sviluppato meteorite un'ipotesi proposta dallo scienziato sovietico O. Yu Schmidt nel 1944 (Fig. 3). Secondo l'ipotesi, diversi miliardi di anni fa, il “nostro” Sole incontrò una grande nebulosa di gas e polvere durante il suo movimento nell'Universo. Una parte significativa della nebulosa seguì il Sole e cominciò a ruotare attorno ad esso. Piccole particelle individuali si uniscono in grandi grumi. Mentre i coaguli si muovevano, entravano in collisione tra loro e si ricoprivano di nuovo materiale, formando grumi densi: gli embrioni dei futuri pianeti.
Riso. 3. Formazione del sistema solare secondo l'ipotesi meteoritica
O. Yu
Secondo O. Yu Schmidt, durante la formazione della Terra, la sua superficie è rimasta fredda, i grumi sono stati compressi, a causa di ciò è iniziato il processo di autogravità della sostanza, la parte interna si è gradualmente riscaldata dal calore rilasciato. durante il decadimento degli elementi radioattivi. Nel corso degli anni l'ipotesi di Schmidt ha guadagnato molti punti deboli, uno di questi è l'ipotesi che il Sole catturi parte della nube di gas e polvere incontrata. Secondo la legge della meccanica, affinché il Sole catturasse la materia, era necessario fermarla completamente, e il Sole doveva avere un'enorme forza gravitazionale in grado di fermare questa nuvola e attirarla a sé. Gli svantaggi dell’ipotesi del meteorite includono la bassa probabilità che il Sole catturi una nube di gas e polvere (meteorite) e la mancanza di spiegazione per la struttura interna concentrica della Terra.
Nel corso del tempo sono emerse molte altre teorie sull’origine della Terra e del sistema solare nel suo complesso. Sulla base delle opinioni di O.Yu. Schmidt (1944), V. Ambartsumyan (1947), a.C. Si formarono Safronov (1969) e altri scienziati teoria moderna formazione planetaria della Terra e di altri pianeti del sistema solare (Fig. 4). La causa della comparsa dei pianeti nel nostro sistema è stata l'esplosione di una supernova. L'onda d'urto dell'esplosione avvenuta circa 5 miliardi di anni fa comprime notevolmente la nebulosa di gas e polvere. La concentrazione della materia materiale (polveri, miscele di gas, idrogeno, elio, carbonio, metalli pesanti, solfuri) si è rivelata così significativa da portare all'inizio della fusione termonucleare, all'aumento della temperatura, della pressione, alla comparsa di auto -gravità nel Sole primario e nascita dei protopianeti.
Riso. 4. Formazione del sistema solare (teoria moderna)
1 – l’esplosione di una supernova genera onde d’urto che colpiscono la nube di gas e polvere; 2 – la nube di gas e polvere comincia a frammentarsi e ad appiattirsi, torcendosi; 3 – nebulosa solare primaria (nebulosa); 4 – formazione del Sole e dei pianeti giganti ricchi di gas – Giove e Saturno; 5 – gas ionizzato – il vento solare soffia gas dalla zona interna del sistema e da piccoli planetesimi; 6 – formazione dei pianeti interni da planetesimi di oltre 100 milioni di anni e formazione delle nubi di Oort costituite da comete
Si è scoperto che la Terra primordiale era collegata alla Luna tramite interazioni di marea. La Luna determinò con la sua orbita e massa l'inclinazione del suo asse di rotazione e determinò la zonazione climatica della Terra, l'emergere di campi elettrici e magnetici.
Dopo la formazione del nucleo terrestre (al confine tra l'Archeano e il Proterozoico), contenente circa il 63% masse moderne, l'ulteriore crescita della Terra è avvenuta in modo più calmo e uniforme secondo i cicli tettonomagmatici. I tettonisti hanno contato circa 14 di questi cicli. Una significativa attività tettonica sulla Terra è stata osservata circa 2,6 miliardi di anni fa, il movimento placche litosferiche a quel tempo si verificava ad una velocità di 2-3 m all'anno. La superficie terrestre era avvolta da una densa atmosfera di carbonio-azoto con una pressione fino a 4-5 atm. e temperature fino a +30…+100 °C. Sorse il primo oceano mondiale poco profondo, il cui fondo era ricoperto di basalto e serpentinite.
Nel Proterozoico inferiore, il terzo strato (serpentinite) della crosta oceanica era saturo di acqua primaria. Ciò ha avuto immediatamente un effetto sulla riduzione della pressione sanguigna anidride carbonica nell'atmosfera primaria. A sua volta, la diminuzione dell'anidride carbonica nell'atmosfera ha portato ad un forte calo della temperatura sulla superficie terrestre. La comparsa dell'ossigeno e dello strato di ozono nell'atmosfera ha contribuito alla formazione della biosfera e involucro geografico.
Il processo di stratificazione e differenziazione dell'interno della Terra è ancora in corso, garantendo l'esistenza di un nucleo esterno liquido e di convezione nel mantello. L'atmosfera e l'idrosfera sono nate come risultato della condensazione dei gas rilasciati in una fase iniziale dello sviluppo del pianeta.
Informazioni correlate.
Attualmente esistono diverse ipotesi, ognuna delle quali descrive a modo suo i periodi di formazione dell'Universo e la posizione della Terra nel Sistema Solare.
· Ipotesi di Kant-Laplace
Pierre Laplace e Immanuel Kant credevano che il progenitore del sistema solare fosse una nebulosa di gas caldo e polvere, che ruotava lentamente attorno a un nucleo denso al centro. Sotto l'influenza delle forze di reciproca attrazione, la nebulosa iniziò ad appiattirsi ai poli e a trasformarsi in un enorme disco. La sua densità non era uniforme, quindi nel disco si verificava la separazione in anelli di gas separati. Successivamente, ciascun anello cominciò ad addensarsi e trasformarsi in un unico grumo di gas rotante attorno al proprio asse. Successivamente, i grumi si raffreddarono e si trasformarono in pianeti e gli anelli attorno a loro in satelliti. La parte principale della nebulosa rimase al centro, non si raffreddò ancora e divenne il Sole.
· L'ipotesi di O.Yu.Schmidt
Secondo l'ipotesi di O.Yu Schmidt, il Sole, viaggiando intorno alla Galassia, attraversò una nuvola di gas e polvere e ne portò con sé una parte. Successivamente, le particelle solide della nube si unirono e si trasformarono in pianeti, inizialmente freddi. Il riscaldamento di questi pianeti è avvenuto successivamente a seguito della compressione, oltre che dell'ingresso energia solare. Il riscaldamento della Terra fu accompagnato da massicce effusioni di lava sulla superficie a seguito dell'attività vulcanica. Grazie a questa effusione si formarono le prime coperture della Terra. I gas furono rilasciati dalle lave. Formavano l'atmosfera primaria priva di ossigeno. Più della metà del volume dell'atmosfera primaria era costituita da vapore acqueo e la sua temperatura superava i 100°C. Con un ulteriore raffreddamento graduale dell'atmosfera, si verificò la condensazione del vapore acqueo, che portò alle precipitazioni e alla formazione dell'oceano primario. Successivamente iniziò la formazione della terra, che è una parte ispessita e relativamente leggera delle placche litosferiche che si innalzano sopra il livello dell'oceano.
· L'ipotesi di J. Buffon
Il naturalista francese Georges Buffon suggerì che un tempo un'altra stella brillava nelle vicinanze del Sole. La sua gravità ha causato un'enorme ondata di marea sul Sole, che si estende nello spazio per centinaia di milioni di chilometri. Dopo essersi staccata, quest'onda cominciò a turbinare attorno al Sole e a disintegrarsi in grumi, ognuno dei quali formava il proprio pianeta.
· Ipotesi di F. Hoyle (XX secolo)
L'astrofisico inglese Fred Hoyle ha proposto la propria ipotesi. Secondo esso, il Sole aveva una stella gemella che esplose. Maggior parte i frammenti volarono nello spazio, quello più piccolo rimase nell'orbita del Sole e formò i pianeti.
Tutte le ipotesi interpretano diversamente l'origine del Sistema Solare e i legami di parentela tra la Terra e il Sole, ma sono accomunate dal fatto che tutti i pianeti ebbero origine da un'unica nube di gas-polvere, e quindi il destino di ciascuno di essi era deciso a modo suo.
Secondo le idee moderne, la Terra si è formata da una nube di gas e polvere circa 4 miliardi e mezzo di anni fa. Il sole era molto caldo, quindi tutte le sostanze volatili (gas) evaporarono dalla regione in cui si formò la Terra. Le forze gravitazionali hanno contribuito al fatto che la materia della nuvola di gas e polvere si è accumulata sulla Terra, che era allo stadio di origine. All'inizio la temperatura sulla Terra era molto alta, quindi tutta la materia era allo stato liquido. A causa della differenziazione gravitazionale, gli elementi densi affondarono più vicino al centro del pianeta, mentre gli elementi più leggeri rimasero in superficie. Dopo qualche tempo, la temperatura sulla Terra scese, iniziò il processo di solidificazione, mentre l'acqua rimase allo stato liquido.
Lo scienziato inglese James Hopwood Jeans basò la sua ipotesi sul presupposto che i pianeti fossero nati da un flusso di materia calda strappata al Sole a seguito dell'attrazione di un'altra stella vicina. Questo getto rimase nella sfera di gravità del Sole e cominciò a ruotare attorno ad esso. Grazie all'attrazione del Sole e al movimento conferitogli dall'astro errante, si formò una sorta di nebulosa, a forma di sigaro allungato, che col tempo si divise in diversi ciuffi da cui sorsero i pianeti.
Forma, dimensione e struttura del globo
La terra ha una configurazione complessa. La sua forma non corrisponde a nessuna delle forme geometriche regolari. Parlando della forma del globo, si ritiene che la figura della Terra sia limitata da una superficie immaginaria che coincide con la superficie dell'acqua nell'Oceano Mondiale, condizionatamente estesa sotto i continenti in modo tale che un filo a piombo a qualsiasi punto del globo è perpendicolare a questa superficie. Questa forma è chiamata geoide, cioè una forma unica per la Terra.
Lo studio della forma della Terra ha una storia piuttosto lunga. Le prime ipotesi sulla forma sferica della Terra appartengono all'antico scienziato greco Pitagora (571-497 a.C.). Tuttavia prove scientifiche La sfericità del pianeta fu data da Aristotele (384-322 aC), che per primo spiegò la natura delle eclissi lunari come ombra della Terra.
Nel XVIII secolo, I. Newton (1643-1727) calcolò che la rotazione della Terra fa deviare la sua forma da una sfera esatta e le conferisce una certa planarità ai poli. La ragione di ciò è la forza centrifuga.
Anche la determinazione delle dimensioni della Terra ha occupato per molto tempo la mente dell'umanità. Per la prima volta la dimensione del pianeta fu calcolata dallo scienziato alessandrino Eratostene di Cirene (circa 276-194 a.C.): secondo i suoi dati, il raggio della Terra è di circa 6290 km. Nel 1024-1039 A.D Abu Reyhan Biruni calcolò il raggio della Terra, che risultò essere pari a 6340 km.
Per la prima volta, un calcolo accurato della forma e delle dimensioni del geoide fu effettuato nel 1940 da A.A. La figura da lui calcolata prende il nome dal famoso geometra russo F.N Krasovsky, l'ellissoide di Krasovsky. Questi calcoli hanno mostrato che la figura della Terra è un ellissoide triassiale e differisce da un ellissoide di rivoluzione.
Secondo le misurazioni, la Terra è una palla appiattita ai poli. Il raggio equatoriale (semiasse maggiore dell'ellisse - a) è pari a 6378 km 245 m, il raggio polare (semiasse minore - b) è 6356 km 863 m. La differenza tra il raggio equatoriale e quello polare è di 21 km 382 m. La compressione della Terra (rapporto tra la differenza tra a e b e a) è (a-b)/a=1/298,3. Nei casi in cui non è richiesta una maggiore precisione, il raggio medio della Terra viene considerato pari a 6371 km.
Le misurazioni moderne mostrano che la superficie del geoide supera leggermente i 510 milioni di km e il volume della Terra è di circa 1,083 miliardi di km. La determinazione delle altre caratteristiche della Terra - massa e densità - viene effettuata sulla base delle leggi fondamentali della fisica, quindi la massa della Terra è 5,98 * 10 tonnellate media densitàè risultato pari a 5,517 g/cm.
Struttura generale Terra
Ad oggi, secondo i dati sismologici, sono state identificate una decina di interfacce sulla Terra, indicando la natura concentrica della sua struttura interna. I principali di questi confini sono: la superficie di Mohorovicic ad una profondità di 30-70 km sui continenti e ad una profondità di 5-10 km sotto il fondale oceanico; Superficie Wiechert-Gutenberg a una profondità di 2900 km. Questi confini principali dividono il nostro pianeta in tre gusci concentrici: la geosfera:
La crosta terrestre è il guscio esterno della Terra situato sopra la superficie di Mohorovicic;
Il mantello terrestre è un guscio intermedio limitato dalle superfici Mohorovicic e Wiechert-Gutenberg;
Il nucleo della Terra è il corpo centrale del nostro pianeta, situato più in profondità della superficie Wiechert-Gutenberg.
Oltre ai confini principali, all'interno delle geosfere si distinguono una serie di superfici secondarie.
La crosta terrestre. Questa geosfera costituisce una piccola frazione della massa totale della Terra. In base allo spessore e alla composizione si distinguono tre tipi di crosta terrestre:
La crosta continentale è caratterizzata da uno spessore massimo che raggiunge i 70 km. È composto da rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie, che formano tre strati. Lo spessore dello strato superiore (sedimentario) solitamente non supera i 10-15 km. Al di sotto si trova uno strato di granito-gneiss spesso 10-20 km. Nella parte inferiore della crosta si trova uno strato di balsato spesso fino a 40 km.
La crosta oceanica è caratterizzata da uno spessore ridotto, che diminuisce fino a 10-15 km. Anch'esso è composto da 3 strati. Quello superiore, sedimentario, non supera diverse centinaia di metri. Il secondo, balsato, con uno spessore complessivo di 1,5-2 km. Lo strato inferiore della crosta oceanica raggiunge uno spessore di 3-5 km. Incluso di questo tipo Nella crosta terrestre non è presente uno strato di granito-gneiss.
La crosta delle regioni di transizione è solitamente caratteristica della periferia dei grandi continenti, dove si sviluppano i mari marginali e sono presenti arcipelaghi di isole. Qui la crosta continentale è sostituita da quella oceanica e, naturalmente, in termini di struttura, spessore e densità delle rocce, la crosta delle zone di transizione occupa un posto intermedio tra i due tipi di crosta sopra indicati.
Il mantello terrestre. Questa geosfera è l'elemento più grande della Terra: occupa l'83% del suo volume e costituisce circa il 66% della sua massa. Nella composizione del mantello si distinguono numerose interfacce, le principali delle quali sono superfici situate a profondità di 410, 950 e 2700 km. Secondo i valori dei parametri fisici, questa geosfera è divisa in due subshell:
Mantello superiore (dalla superficie di Mohorovicic alla profondità di 950 km).
Mantello inferiore (da una profondità di 950 km alla superficie Wiechert-Gutenberg).
Il mantello superiore, a sua volta, è suddiviso in strati. Lo strato superiore, che si trova dalla superficie di Mohorovicic fino ad una profondità di 410 km, è chiamato strato di Gutenberg. All'interno di questo strato si distinguono uno strato duro e un'astenosfera. La crosta terrestre, insieme alla parte solida dello strato di Gutenberg, forma un unico strato duro che giace sull'astenosfera, che prende il nome di litosfera.
Sotto lo strato Gutenberg si trova lo strato Golitsin. Che a volte viene chiamato mantello intermedio.
Il mantello inferiore ha uno spessore notevole, quasi 2mila km, ed è costituito da due strati.
Il nucleo della Terra. La geosfera centrale della Terra occupa circa il 17% del suo volume e rappresenta il 34% della sua massa. Nella sezione del nucleo si distinguono due confini: a una profondità di 4980 e 5120 km. Si divide quindi in tre elementi:
Nucleo esterno - dalla superficie Wiechert-Gutenberg a 4980 km. Questa sostanza si trova alte pressioni e temperature, non è un liquido nel senso comune del termine. Ma ha alcune delle sue proprietà.
Il guscio di transizione è nell'intervallo 4980-5120 km.
Sottonucleo: inferiore a 5120 km. Possibilmente allo stato solido.
Composizione chimica La composizione della Terra è simile a quella di altri pianeti terrestri<#"justify">· litosfera (crosta e la maggior parte parte superiore mantello) · idrosfera (guscio liquido) · atmosfera (involucro di gas) Circa il 71% della superficie terrestre è ricoperta d'acqua, la sua profondità media è di circa 4 km. Atmosfera terrestre: più di 3/4 è azoto (N2); circa 1/5 è ossigeno (O2). Le nuvole, costituite da minuscole goccioline d'acqua, coprono circa il 50% della superficie del pianeta. L'atmosfera del nostro pianeta, come il suo interno, può essere suddivisa in più strati. · Lo strato più basso e più denso è chiamato troposfera. Ci sono nuvole qui. · Le meteore si incendiano nella mesosfera. · Luci polari e molte orbite satelliti artificiali- abitanti della termosfera. Ci sono nuvole spettrali argentate che aleggiano lì. Ipotesi sull'origine della Terra. Prime ipotesi cosmogoniche Un approccio scientifico alla questione dell'origine della Terra e del sistema solare è diventato possibile dopo il rafforzamento nella scienza dell'idea dell'unità materiale nell'Universo. Emerge la scienza dell'origine e dello sviluppo dei corpi celesti: la cosmogonia. I primi tentativi di fornire una base scientifica alla questione dell'origine e dello sviluppo del sistema solare furono fatti 200 anni fa. Tutte le ipotesi sull'origine della Terra possono essere divise in due gruppi principali: nebulare (latino "nebulosa" - nebbia, gas) e catastrofica. Il primo gruppo si basa sul principio della formazione dei pianeti dal gas, dalle nebulose di polvere. Il secondo gruppo si basa su vari fenomeni catastrofici (collisioni di corpi celesti, passaggio ravvicinato di stelle l'una dall'altra, ecc.). Una delle prime ipotesi fu espressa nel 1745 dal naturalista francese J. Buffon. Secondo questa ipotesi, il nostro pianeta si è formato a seguito del raffreddamento di uno dei grumi di materia solare espulsi dal Sole durante una collisione catastrofica con una grande cometa. L'idea di J. Buffon sulla formazione della Terra (e di altri pianeti) dal plasma è stata utilizzata in tutta una serie di ipotesi successive e più avanzate sull'origine “calda” del nostro pianeta. Teorie nebulari. Ipotesi di Kant e Laplace Tra questi, ovviamente, il posto di primo piano è occupato dall'ipotesi sviluppata dal filosofo tedesco I. Kant (1755). Indipendentemente da lui, un altro scienziato - il matematico e astronomo francese P. Laplace - arrivò alle stesse conclusioni, ma sviluppò l'ipotesi più profondamente (1797). Entrambe le ipotesi sono sostanzialmente simili e sono spesso considerate come una, e i suoi autori sono considerati i fondatori della cosmogonia scientifica. L'ipotesi di Kant-Laplace appartiene al gruppo delle ipotesi nebulari. Secondo la loro concezione, al posto del sistema solare esisteva precedentemente un'enorme nebulosa di gas e polvere (nebulosa di polvere composta da particelle solide, secondo I. Kant; nebulosa di gas, secondo P. Laplace). La nebulosa era calda e rotante. Sotto l'influenza delle leggi di gravità, la sua materia divenne gradualmente più densa, appiattita, formando un nucleo al centro. Ecco come si è formato il sole primario. Un ulteriore raffreddamento e compattamento della nebulosa portò ad un aumento della velocità angolare di rotazione, a seguito della quale all'equatore la parte esterna della nebulosa si separò dalla massa principale sotto forma di anelli rotanti sul piano equatoriale: molti di essi si sono formati. Laplace ha citato come esempio gli anelli di Saturno. Quando si raffreddarono in modo non uniforme, gli anelli si ruppero e, a causa dell'attrazione tra le particelle, si verificò la formazione di pianeti in orbita attorno al Sole. I pianeti in raffreddamento erano ricoperti da una crosta dura, sulla cui superficie iniziarono a svilupparsi processi geologici. I. Kant e P. Laplace hanno correttamente notato l'essenziale e tratti caratteristici strutture del sistema solare: ) la stragrande maggioranza della massa (99,86%) del sistema è concentrata nel Sole; ) i pianeti ruotano su orbite quasi circolari e quasi sullo stesso piano; ) tutti i pianeti e quasi tutti i loro satelliti ruotano nella stessa direzione, tutti i pianeti ruotano attorno al proprio asse nella stessa direzione. Un risultato significativo di I. Kant e P. Laplace fu la creazione di un'ipotesi basata sull'idea dello sviluppo della materia. Entrambi gli scienziati credevano che la nebulosa avesse un movimento rotatorio, a seguito del quale le particelle si compattarono e si verificò la formazione dei pianeti e del Sole. Credevano che il movimento fosse inseparabile dalla materia ed fosse eterno come la materia stessa. L’ipotesi Kant-Laplace esiste da quasi duecento anni. Successivamente, la sua incoerenza è stata dimostrata. Pertanto, si è saputo che i satelliti di alcuni pianeti, ad esempio Urano e Giove, ruotano in una direzione diversa rispetto ai pianeti stessi. Secondo fisica moderna, il gas separato dal corpo centrale deve dissiparsi e non può formare anelli di gas e successivamente pianeti. Altri difetti significativi dell’ipotesi Kant-Laplace sono i seguenti: È noto che il momento angolare in un corpo rotante rimane sempre costante ed è distribuito uniformemente in tutto il corpo in proporzione alla massa, alla distanza e alla velocità angolare della corrispondente parte del corpo. Questa legge vale anche per la nebulosa da cui si sono formati il Sole e i pianeti. Nel Sistema Solare, la quantità di movimento non corrisponde alla legge di distribuzione della quantità di movimento nella massa derivante da un corpo. I pianeti del Sistema Solare contengono il 98% del momento angolare del sistema, e il Sole ne ha solo il 2%, mentre il Sole rappresenta il 99,86% della massa totale del Sistema Solare. Se sommiamo i momenti di rotazione del Sole e di altri pianeti, nei calcoli risulta che il Sole primario ruotava alla stessa velocità con cui ora ruota Giove. A questo proposito, il Sole avrebbe dovuto avere la stessa compressione di Giove. E questo, come mostrano i calcoli, non è sufficiente a provocare la frammentazione del Sole rotante, che, come credevano Kant e Laplace, si disintegrò a causa dell'eccessiva rotazione. È stato ormai dimostrato che una stella con rotazione eccessiva si frantuma in pezzi anziché formare una famiglia di pianeti. Un esempio è il binario spettrale e i sistemi multipli. Teorie catastrofiche. Congettura dei jeans origine concentrica cosmogonica terrestre Dopo l'ipotesi di Kant-Laplace in cosmogonia, furono create molte altre ipotesi sulla formazione del sistema solare. Appaiono quelli cosiddetti catastrofici, che si basano su un elemento di casualità, un elemento di una felice coincidenza: A differenza di Kant e Laplace, che “presero in prestito” da J. Buffon solo l’idea dell’emergenza “calda” della Terra, i seguaci di questo movimento svilupparono anche l’ipotesi della catastrofe stessa. Buffon credeva che la Terra e i pianeti si fossero formati a causa della collisione del Sole con una cometa; Chamberlain e Multon: la formazione dei pianeti è associata all'influenza delle maree di un'altra stella che passa accanto al Sole. Come esempio di ipotesi catastrofica, si consideri il concetto dell'astronomo inglese Jeans (1919). La sua ipotesi si basa sulla possibilità che un'altra stella passi vicino al Sole. Sotto l'influenza della sua gravità, un flusso di gas fuggì dal Sole, che, con ulteriore evoluzione, si trasformò nei pianeti del sistema solare. Il flusso di gas aveva la forma di un sigaro. Nella parte centrale di questo corpo che ruota attorno al Sole, si formarono grandi pianeti - Giove e Saturno, e alle estremità del "sigaro" - i pianeti terrestri: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Plutone. Jeans credeva che il passaggio di una stella davanti al Sole, che causò la formazione dei pianeti del Sistema Solare, spiegasse la discrepanza nella distribuzione della massa e del momento angolare nel Sistema Solare. La stella, che ha strappato un flusso di gas dal Sole, ha dato al "sigaro" rotante un eccesso di momento angolare. In questo modo è stato eliminato uno dei principali limiti dell’ipotesi Kant-Laplace. Nel 1943, l'astronomo russo N.I. Pariysky calcolò che ad alta velocità di una stella che passava accanto al Sole, la protuberanza del gas avrebbe dovuto andarsene insieme alla stella. Alla bassa velocità della stella, il getto di gas avrebbe dovuto cadere sul Sole. Solo nel caso di una velocità della stella rigorosamente definita una protuberanza gassosa potrebbe diventare un satellite del Sole. In questo caso, la sua orbita dovrebbe essere 7 volte più piccola dell'orbita del pianeta più vicino al Sole: Mercurio. Pertanto, l’ipotesi di Jeans, come l’ipotesi di Kant-Laplace, non potrebbe fornire una spiegazione corretta per la distribuzione sproporzionata del momento angolare nel Sistema Solare. Inoltre, i calcoli hanno dimostrato che la convergenza delle stelle nello spazio cosmico è praticamente impossibile e, anche se ciò accadesse, una stella che passa non potrebbe dare ai pianeti il movimento su orbite circolari. Ipotesi moderne Un'idea fondamentalmente nuova risiede nell'ipotesi dell'origine “fredda” della Terra. L'ipotesi del meteorite più profondamente sviluppata fu proposta dallo scienziato sovietico O.Yu Schmidt nel 1944. Altre ipotesi di origine “fredda” includono le ipotesi di K. Weizsäcker (1944) e J. Kuiper (1951), che sono per molti versi vicine alla teoria di O. Yu Schmidt, F. Foyle (Inghilterra), A. Cameron (Stati Uniti) e E. Schatzman (Francia). Le più popolari sono le ipotesi sull'origine del sistema solare creata da O.Yu. Schmidt e V.G. Entrambi gli scienziati, nello sviluppo delle loro ipotesi, sono partiti da idee sull'unità della materia nell'Universo, sul movimento continuo e sull'evoluzione della materia, che sono le sue proprietà principali, sulla diversità del mondo, dovuta alle varie forme di esistenza della materia . Ipotesi O.Yu. Schmidt Secondo il concetto di O.Yu Schmidt, il sistema Solare si è formato da un accumulo di materia interstellare catturata dal Sole nel processo di movimento nello spazio cosmico. Il Sole si muove attorno al centro della Galassia, completando una rivoluzione completa ogni 180 milioni di anni. Tra le stelle della Galassia ci sono grandi accumuli di nebulose di gas e polvere. Sulla base di ciò, O.Yu Schmidt credeva che il Sole, muovendosi, entrasse in una di queste nuvole e la portasse con sé. La rotazione della nuvola nel forte campo gravitazionale del Sole ha portato ad una complessa ridistribuzione delle particelle di meteorite in massa, densità e dimensione, a seguito della quale alcuni meteoriti, la cui forza centrifuga si è rivelata più debole di quella forza di gravità, furono assorbiti dal Sole. Schmidt credeva che la nube originale di materia interstellare avesse una certa rotazione, altrimenti le sue particelle sarebbero cadute verso il Sole. La nuvola si trasformò in un disco rotante piatto e compattato, nel quale, a causa dell'aumento dell'attrazione reciproca delle particelle, si verificò la condensazione. I corpi condensati risultanti crescevano grazie all'unione di piccole particelle, come una palla di neve. Durante il processo di circolazione delle nuvole, quando le particelle si scontrarono, iniziarono ad aderire, a formare aggregati più grandi e ad unirsi a loro - accumulo di particelle più piccole che cadono nella sfera della loro influenza gravitazionale. In questo modo si formarono i pianeti e i satelliti che orbitano attorno ad essi. I pianeti iniziarono a ruotare su orbite circolari a causa della media delle orbite di piccole particelle. Anche la terra, secondo O.Yu Schmidt, era formata da uno sciame di particelle solide fredde. Il graduale riscaldamento dell'interno della Terra si è verificato a causa dell'energia del decadimento radioattivo, che ha portato al rilascio di acqua e gas, che erano inclusi in piccole quantità nella composizione delle particelle solide. Di conseguenza, si formarono gli oceani e l'atmosfera, che portarono alla comparsa della vita sulla Terra. O.Yu. Schmidt, e in seguito i suoi studenti, diedero una seria conferma fisica e matematica del modello meteoritico della formazione dei pianeti del sistema solare. L'ipotesi moderna del meteorite spiega non solo le peculiarità del movimento planetario (forma delle orbite, direzioni diverse rotazione, ecc.), ma anche la distribuzione effettivamente osservata di massa e densità, nonché il rapporto tra il momento angolare planetario e quello solare. Lo scienziato riteneva che le discrepanze esistenti nella distribuzione del momento angolare del Sole e dei pianeti fossero spiegate dal diverso momento angolare iniziale del Sole e della nebulosa gas-polvere. Schmidt calcolò e giustificò matematicamente le distanze dei pianeti dal Sole e tra loro e scoprì le ragioni della formazione di pianeti grandi e piccoli in parti diverse Sistema solare e differenza nella loro composizione. Attraverso i calcoli vengono dimostrate le ragioni del movimento di rotazione dei pianeti in una direzione. Lo svantaggio dell'ipotesi è che considera l'origine dei pianeti separatamente dalla formazione del Sole, il membro determinante del sistema. Il concetto non è privo di un elemento di casualità: la cattura della materia interstellare da parte del Sole. In effetti, la possibilità che il Sole catturi una nube di meteoriti sufficientemente grande è molto piccola. Inoltre, secondo i calcoli, tale cattura è possibile solo con l'aiuto gravitazionale di una stella vicina. La probabilità di una combinazione di tali condizioni è così insignificante da rendere eccezionale la possibilità che il Sole catturi la materia interstellare. Ipotesi V.G. Fesenkova Il lavoro dell'astronomo V.A. Ambartsumyan, che dimostrò la continuità della formazione stellare come risultato della condensazione della materia da nebulose di gas e polvere rarefatte, permise all'accademico V.G Fesenkov di avanzare una nuova ipotesi (1960) che collegava l'origine del sistema solare con il leggi generali della formazione della materia nello spazio spazio. Fesenkov credeva che il processo di formazione dei pianeti fosse diffuso nell'Universo, dove esistono molti sistemi planetari. A suo avviso, la formazione dei pianeti è associata alla formazione di nuove stelle che sorgono a seguito della condensazione della materia inizialmente rarefatta all'interno di una delle nebulose giganti (“globuli”). Queste nebulose erano di materia molto rarefatta (densità dell'ordine di 10 g/cm) e consistevano di idrogeno, elio e una piccola quantità di metalli pesanti. Innanzitutto, il Sole si formò nel nucleo del “globulo”, che era una stella più calda, più massiccia e con una rotazione più rapida di quanto lo sia oggi. L'evoluzione del Sole è stata accompagnata da ripetute espulsioni di materia nella nube protoplanetaria, a seguito delle quali ha perso parte della sua massa e ha trasferito una parte significativa del suo momento angolare ai pianeti in formazione. I calcoli mostrano che con espulsioni non stazionarie di materia dalle profondità del Sole, il rapporto effettivamente osservato tra i momenti d'impulso del Sole e della nube protoplanetaria (e quindi dei pianeti) potrebbe essersi sviluppato pianeti è dimostrato dalla stessa età della Terra e del Sole. Come risultato della compattazione della nube di gas e polvere, si formò una condensazione a forma di stella. Sotto l'influenza della rapida rotazione della nebulosa, una parte significativa della materia gassosa-polvere si è spostata sempre più dal centro della nebulosa lungo il piano equatoriale, formando qualcosa di simile a un disco. A poco a poco, la compattazione della nebulosa di gas e polvere portò alla formazione di concentrazioni planetarie, che successivamente formarono i moderni pianeti del Sistema Solare. A differenza di Schmidt, Fesenkov ritiene che la nebulosa gas-polvere fosse in uno stato caldo. Il suo grande merito è la conferma della legge delle distanze planetarie in funzione della densità del mezzo. V.G. Fesenkov ha dimostrato matematicamente le ragioni della stabilità del momento angolare nel Sistema Solare con la perdita di materia del Sole durante la selezione della materia, a seguito della quale la sua rotazione è rallentata. V.G. Fesenkov sostiene anche il movimento inverso di alcuni satelliti di Giove e Saturno, spiegandolo con la cattura degli asteroidi da parte dei pianeti. Fesenkov attribuiva grande importanza ai processi di decadimento radioattivo degli isotopi K, U, Th e altri, il cui contenuto era allora molto più elevato. Ad oggi, sono state teoricamente calcolate numerose opzioni per il riscaldamento radiotogenico del sottosuolo, la più dettagliata delle quali è stata proposta da E.A. Lyubimova (1958). Secondo questi calcoli, dopo un miliardo di anni, la temperatura dell'interno della Terra ad una profondità di diverse centinaia di chilometri ha raggiunto il punto di fusione del ferro. Apparentemente, questa volta segna l'inizio della formazione del nucleo terrestre, rappresentato dai metalli che scesero al suo centro: ferro e nichel. Successivamente, con un ulteriore aumento della temperatura, i silicati più fusibili iniziarono a sciogliersi dal mantello, che, a causa della loro bassa densità, risalì verso l'alto. Questo processo, studiato teoricamente e sperimentalmente da A.P. Vinogradov, spiega la formazione della crosta terrestre. Vale la pena notare anche due ipotesi sviluppatesi verso la fine del XX secolo. Consideravano lo sviluppo della Terra senza influenzare lo sviluppo del sistema solare nel suo insieme. La terra era completamente fusa e, nel processo di esaurimento delle risorse termiche interne (elementi radioattivi), iniziò gradualmente a raffreddarsi. Nella parte superiore si è formata una crosta dura. E quando il volume del pianeta raffreddato diminuì, questa crosta si ruppe e si formarono pieghe e altre forme di rilievo. Non vi è stata alcuna fusione completa della materia sulla Terra. In un protopianeta relativamente sciolto, si formarono centri locali di fusione (questo termine fu introdotto dall'accademico Vinogradov) a una profondità di circa 100 km. A poco a poco, la quantità di elementi radioattivi diminuì e la temperatura del LOP diminuì. I primi minerali ad alta temperatura cristallizzarono dal magma e caddero sul fondo. La composizione chimica di questi minerali era diversa dalla composizione del magma. Dal magma venivano estratti gli elementi pesanti. E la fusione residua era relativamente arricchita di luce. Dopo la fase 1 e un ulteriore abbassamento della temperatura, dalla soluzione cristallizzava la fase successiva di minerali, contenente anche elementi più pesanti. È così che si è verificato il graduale raffreddamento e cristallizzazione dei LOP. Dalla composizione ultramafica iniziale del magma si è formato un magma di composizione basica balsica. Un tappo del fluido (gas-liquido) formato nella parte superiore del LOP. Il magma balsato era mobile e fluido. Si staccò dai LOP e si riversò sulla superficie del pianeta, formando la prima crosta dura di basalto. Anche il cappuccio del fluido irruppe in superficie e, mescolandosi con i resti dei gas primari, formò la prima atmosfera del pianeta. L'atmosfera primaria conteneva ossidi di azoto. H, He, gas inerti, CO, CO, HS, HCl, HF, CH, vapore acqueo. Non c'era quasi ossigeno libero. La temperatura della superficie terrestre era di circa 100 C, non c'era fase liquida. L'interno del protopianeta piuttosto sciolto aveva una temperatura vicina al punto di fusione. In queste condizioni, i processi di trasferimento di calore e massa all'interno della Terra procedevano intensamente. Si sono verificati sotto forma di correnti di convezione termica (TCF). I TCP che si formano negli strati superficiali sono particolarmente importanti. Lì si svilupparono strutture termiche cellulari, che a volte furono ricostruite in una struttura unicellulare. I TCP ascendenti trasmettevano l'impulso del movimento alla superficie del pianeta (crosta di balsato) e su di essa veniva creata una zona di stiramento. Come risultato dello stiramento, nella zona di sollevamento del TKP si forma una potente faglia estesa con una lunghezza da 100 a 1000 km. Erano chiamati faglie di rift. La temperatura della superficie del pianeta e della sua atmosfera scende sotto i 100 C. L'acqua si condensa dall'atmosfera primaria e si forma l'idrosfera primaria. Il paesaggio terrestre è un oceano poco profondo con una profondità fino a 10 m, con singole pseudo-isole vulcaniche esposte durante la bassa marea. Non c'era sushi permanente. Con un'ulteriore diminuzione della temperatura, i LOP si cristallizzarono completamente e si trasformarono in nuclei cristallini duri nelle viscere di un pianeta piuttosto sciolto. La copertura superficiale del pianeta è stata soggetta alla distruzione dell'atmosfera aggressiva e dell'idrosfera. Come risultato di tutti questi processi, si è verificata la formazione di rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche. Pertanto, le ipotesi sull'origine del nostro pianeta spiegano i dati moderni sulla sua struttura e posizione nel sistema solare. E l'esplorazione dello spazio, i lanci di satelliti e di razzi spaziali forniscono molti nuovi fatti per la verifica pratica delle ipotesi e ulteriori miglioramenti. Letteratura 1. Domande di cosmogonia, M., 1952-64 2. Schmidt O. Yu., Quattro conferenze sulla teoria dell'origine della Terra, 3a ed., M., 1957; Levin B. Yu. "Izv. Accademia delle Scienze dell'URSS Fisica della Terra", 1972, n. 7; Safronov V.S., Evoluzione della nube preplanetaria e formazione della Terra e dei pianeti, M., 1969; . Kaplan S. A., Fisica delle stelle, 2a ed., M., 1970; Problemi della cosmogonia moderna, ed. V. A. Ambartsumyan, 2a ed., M., 1972. Arkady Leokum, Mosca, “Julia”, 1992
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