Teoria da origem da Terra O. Yu

Um lugar especial No sistema solar, a Terra é o único planeta onde várias formas de vida se desenvolveram ao longo de milhares de milhões de anos.

Em todos os momentos, as pessoas queriam saber de onde e como veio o mundo em que vivemos. Quando as ideias mitológicas dominaram a cultura, a origem do mundo foi explicada, como, digamos, nos Vedas, pela desintegração do primeiro homem, Purusha. O fato de que este era um esquema mitológico geral é confirmado pelos apócrifos russos, por exemplo, o “Livro dos Pombos”. A vitória do Cristianismo confirmou as ideias religiosas sobre a criação do mundo por Deus a partir do nada.

Com o advento da ciência em seu entendimento moderno, as ideias mitológicas e religiosas são substituídas por ideias científicas sobre a origem do mundo. A ciência difere da mitologia porque se esforça não para explicar o mundo como um todo, mas para formular leis de desenvolvimento natural que possam ser verificadas empiricamente. A razão e a confiança na realidade sensorial são mais importantes na ciência do que na fé. A ciência é, até certo ponto, uma síntese de filosofia e religião, que é uma exploração teórica da realidade.

2. Origem da Terra.

Vivemos no Universo e nosso planeta Terra é o seu menor elo. Portanto, a história da origem da Terra está intimamente ligada à história da origem do Universo. A propósito, como isso aconteceu? Que forças influenciaram o processo de formação do Universo e, consequentemente, do nosso planeta? Hoje em dia, existem muitas teorias e hipóteses diferentes sobre este problema. As maiores mentes da humanidade dão a sua opinião sobre este assunto.

O significado do termo Universo nas ciências naturais é mais restrito e adquiriu um significado especificamente científico. O Universo é um lugar de habitação humana, acessível à observação empírica e verificável pelos modernos métodos científicos. O universo como um todo é estudado por uma ciência chamada cosmologia, ou seja, a ciência do espaço. Esta palavra não é acidental. Embora agora tudo fora da atmosfera da Terra seja chamado de espaço, não era assim em Grécia Antiga, onde o espaço era aceito como “ordem”, “harmonia”, em oposição ao “caos” - “desordem”. Assim, a cosmologia, em sua essência, como convém à ciência, revela a ordem do nosso mundo e visa encontrar as leis do seu funcionamento. A descoberta dessas leis é o objetivo de estudar o Universo como um todo único e ordenado.

Atualmente, a origem do Universo baseia-se em dois modelos:

a) Modelo do Universo em expansão. O modelo mais geralmente aceito em cosmologia é o modelo de um Universo em expansão quente, homogêneo, isotrópico, não estacionário, construído com base na teoria geral da relatividade e na teoria relativística da gravidade, criada por Albert Einstein em 1916. Este modelo é baseado em duas suposições:

1) as propriedades do Universo são iguais em todos os seus pontos (homogeneidade) e direções (isotropia);

2) o melhor descrição famosa campo gravitacional são as equações de Einstein. Disto segue a chamada curvatura do espaço e a conexão entre curvatura e densidade de massa (energia). A cosmologia baseada nesses postulados é relativista.

Um ponto importante deste modelo é a sua não estacionariedade. Isso é determinado por dois postulados da teoria da relatividade:

1) o princípio da relatividade, que afirma que em todos os sistemas inerciais todas as leis são preservadas independentemente da velocidade com que esses sistemas se movem de maneira uniforme e retilínea entre si;

2) constância da velocidade da luz confirmada experimentalmente.

Redshift é uma diminuição nas frequências radiação eletromagnética: Na parte visível do espectro, as linhas são deslocadas em direção à extremidade vermelha. O efeito Doppler descoberto anteriormente afirmava que quando qualquer fonte de oscilação se afasta de nós, a frequência de oscilação que percebemos diminui e o comprimento de onda aumenta de acordo. Quando emitido, ocorre “vermelhidão”, ou seja, as linhas do espectro mudam para comprimentos de onda vermelhos mais longos.

Assim, para todas as fontes de luz distantes, o desvio para o vermelho foi registrado, e quanto mais longe a fonte estava, mais em maior medida. O desvio para o vermelho revelou-se proporcional à distância à fonte, o que confirmou a hipótese sobre o seu afastamento, ou seja, sobre a expansão da Megagaláxia - a parte visível do Universo.

O desvio para o vermelho confirma de forma confiável a conclusão teórica sobre a não estacionariedade da região do nosso Universo com dimensões lineares na ordem de vários bilhões de parsecs ao longo de pelo menos vários bilhões de anos. Ao mesmo tempo, a curvatura do espaço não pode ser medida, permanecendo uma hipótese teórica.

b) Modelo do Big Bang. O Universo que observamos, segundo dados ciência moderna, surgiu como resultado do Big Bang há cerca de 15-20 bilhões de anos. A ideia do Big Bang é parte integrante do modelo do Universo em expansão.

Toda a matéria do Universo no estado inicial estava em um ponto singular: densidade de massa infinita, curvatura infinita do espaço e expansão explosiva que desacelera com o tempo em altas temperaturas, nas quais apenas uma mistura de partículas elementares poderia existir. Então veio uma explosão. “No início houve uma explosão. Não o tipo de explosão que conhecemos na Terra, que começa em um determinado centro e depois se espalha, capturando cada vez mais espaço, mas uma explosão que aconteceu em todos os lugares ao mesmo tempo, preenchendo todo o espaço desde o início, com cada partícula de matéria afastando-se de todas as outras partículas”, escreveu S. Weinberg em seu trabalho.

O que aconteceu depois do Big Bang? Formou-se um coágulo de plasma - estado em que se localizam as partículas elementares - algo entre o estado sólido e o líquido, que começou a se expandir cada vez mais sob a influência da onda de choque. 0,01 segundos após o início Big Bang uma mistura de núcleos leves apareceu no Universo. Foi assim que surgiram não só a matéria e muitos elementos químicos, mas também o espaço e o tempo.

Esses modelos ajudam a apresentar hipóteses sobre a origem da Terra:

1. O cientista francês Georges Buffon (1707-1788) sugeriu que o globo surgiu como resultado de uma catástrofe. Em uma época muito distante, algum corpo celeste (Buffon acreditava que fosse um cometa) colidiu com o Sol. A colisão produziu muitos “respingos”. O maior deles, esfriando gradativamente, deu origem aos planetas.

2. O cientista alemão Immanuel Kant (1724-1804) explicou de forma diferente a possibilidade de formação de corpos celestes. Ele sugeriu que o sistema solar se originou de uma nuvem gigante e fria de poeira. As partículas desta nuvem estavam em constante movimento aleatório, atraíam-se mutuamente, colidiam, grudavam-se, formando condensações que começaram a crescer e eventualmente deram origem ao Sol e aos planetas.

3. Pierre Laplace (1749-1827), astrônomo e matemático francês, propôs sua hipótese explicando a formação e o desenvolvimento do Sistema Solar. Na sua opinião, o Sol e os planetas surgiram de uma nuvem rotativa de gás quente. Gradualmente, à medida que esfriava, contraía-se, formando numerosos anéis, que, à medida que se tornavam mais densos, criaram planetas, e o coágulo central transformou-se no Sol.

No início deste século, o cientista inglês James Genet (1877-1946) apresentou uma hipótese que explicava a formação do sistema planetário: era uma vez outra estrela que voava perto do Sol, que, com sua gravidade, arrancou parte do assunto a partir dele. Tendo se condensado, deu origem aos planetas.

4. Nosso compatriota, o famoso cientista Otto Yulievich Schmidt (1891-1956) em 1944 propôs sua hipótese sobre a formação de planetas. Ele acreditava que há bilhões de anos o Sol estava cercado por uma nuvem gigante que consistia em partículas de poeira fria e gás congelado. Todos eles giravam em torno do Sol. Estando em constante movimento, colidindo, atraindo-se mutuamente, eles pareciam ficar juntos, formando aglomerados. Gradualmente, a nuvem de gás e poeira se achatou e os aglomerados começaram a se mover em órbitas circulares. Com o tempo, os planetas do nosso sistema solar foram formados a partir desses aglomerados.

É fácil ver que as hipóteses de Kant, Laplace e Schmidt estão próximas em muitos aspectos. Muitos dos pensamentos desses cientistas formaram a base da compreensão moderna da origem da Terra e de todo o sistema solar.

Hoje os cientistas sugerem que

3. Desenvolvimento da Terra.

A antiga Terra tinha muito pouca semelhança com o planeta em que vivemos agora. Sua atmosfera consistia em vapor d'água, dióxido de carbono e, em alguns casos, nitrogênio, em outros - metano e amônia. Não havia oxigênio no ar do planeta sem vida, tempestades trovejaram na atmosfera da antiga Terra, ela foi penetrada pela forte radiação ultravioleta do Sol e vulcões surgiram no planeta. A pesquisa mostra que os pólos da Terra mudaram e a Antártica já foi perene. O permafrost formou-se há 100 mil anos, após a grande glaciação.

No século 19, dois conceitos do desenvolvimento da Terra foram formados na geologia:

1) através de saltos (“teoria da catástrofe” de Georges Cuvier);

2) através de pequenas mas constantes mudanças na mesma direção ao longo de milhões de anos, que, quando somadas, levam a enormes resultados (“o princípio do uniformitarismo” de Charles Lyell).

Os avanços da física do século XX contribuíram para avanços significativos no conhecimento da história da Terra. Em 1908, o cientista irlandês D. Joly fez um relatório sensacional sobre o significado geológico da radioatividade: a quantidade de calor emitida pelos elementos radioativos é suficiente para explicar a existência de magma derretido e erupções vulcânicas, bem como o deslocamento de continentes e construção de montanha. Do seu ponto de vista, o elemento da matéria - o átomo - tem uma duração de existência estritamente definida e decai inevitavelmente. No ano seguinte, 1909, o cientista russo V.I. Vernadsky fundou a geoquímica - a ciência da história dos átomos da Terra e sua evolução química e física.

Existem dois pontos de vista mais comuns sobre este assunto. Os primeiros deles acreditavam que a Terra original, formada imediatamente após a acreção de planetesimais constituídos por níquel, ferro e silicatos, era homogênea e só então sofreu diferenciação em um núcleo de ferro-níquel e um manto de silicato. Esta hipótese é chamada de acreção homogênea. Uma hipótese posterior de acreção heterogênea é que os planetesimais mais refratários, consistindo de ferro e níquel, acumularam-se primeiro, e só então a substância silicatada, que agora compõe o manto da Terra a partir de um nível de 2.900 km, entrou em acreção. Este ponto de vista é agora talvez o mais popular, embora também aqui surja a questão de isolar o núcleo externo, que tem as propriedades de um líquido. Surgiu após a formação de um núcleo interno sólido ou os núcleos externo e interno se separaram durante o processo de diferenciação? Mas esta questão não tem uma resposta clara, mas a suposição é dada à segunda opção.

O processo de acreção, colisão de planetesimais de até 1000 km de tamanho, foi acompanhado por uma grande liberação de energia, com forte aquecimento do planeta em formação, sua desgaseificação, ou seja, pela liberação de componentes voláteis contidos em planetesimais caídos. A maioria das substâncias voláteis foram irremediavelmente perdidas no espaço interplanetário, como evidenciado por uma comparação das composições de voláteis em meteoritos e rochas terrestres. Segundo dados modernos, o processo de formação do nosso planeta durou cerca de 500 milhões de anos e ocorreu em 3 fases de acreção. Durante a primeira e principal fase, a Terra foi formada radialmente em 93-95% e esta fase terminou na virada de 4,4-4,5 bilhões de anos, ou seja, durou cerca de 100 milhões de anos.

A segunda fase, marcada pelo fim do crescimento, também durou cerca de 200 milhões de anos. Finalmente, a terceira fase, que durou até 400 milhões de anos (3,8-3,9 bilhões de anos terminaram), foi acompanhada por um poderoso bombardeio de meteoritos, o mesmo que na Lua. A questão da temperatura da Terra primordial é de fundamental importância para os geólogos. Mesmo no início do século XX, os cientistas falavam sobre o “líquido ígneo” primário da Terra. No entanto, esta visão era completamente contrária à vida geológica moderna do planeta. Se a Terra estivesse derretida para começar, já teria se transformado há muito tempo em um planeta morto.

Portanto, deve-se dar preferência à Terra primitiva, não muito fria, mas não derretida. Houve muitos fatores para o aquecimento do planeta. Esta é a energia gravitacional; e colisão de planetesimais; e a queda de meteoritos muito grandes, após o impacto dos quais o aumento da temperatura se espalhou a profundidades de 1 a 2 mil km. Se, no entanto, a temperatura ultrapassasse o ponto de fusão da substância, ocorria a diferenciação - elementos mais pesados, por exemplo, ferro, níquel, afundavam, e os mais leves, ao contrário, flutuavam.

Mas a principal contribuição para o aumento do calor seria dada pela decomposição de elementos radioativos - plutônio, tório, potássio, alumínio, iodo. Outra fonte de calor são as marés sólidas associadas à localização próxima do satélite da Terra, a Lua. Todos esses fatores, agindo em conjunto, poderiam aumentar a temperatura até o ponto de fusão das rochas, por exemplo, no manto poderia atingir +1500 °C. Mas a pressão em grandes profundidades impediu o derretimento, especialmente no núcleo interno. O processo de diferenciação interna do nosso planeta ocorreu ao longo de sua história geológica e continua até hoje. No entanto, já há 3,5-3,7 mil milhões de anos, quando a Terra tinha 4,6 mil milhões de anos, a Terra tinha um núcleo interno sólido, um núcleo externo líquido e um manto sólido, ou seja, já foi diferenciado em sua forma moderna. Isto é evidenciado pela magnetização de tais antigos pedras, e, como se sabe, o campo magnético é causado pela interação do núcleo externo líquido e do núcleo externo sólido. O processo de estratificação e diferenciação do interior ocorreu em todos os planetas, mas na Terra ainda está acontecendo, garantindo a existência de um núcleo externo líquido e convecção no manto.

Em 1915, o geofísico alemão A. Wegener sugeriu, com base nos contornos dos continentes, que no Carbonífero (período geológico) existia uma única massa de terra, que chamou de Pangea (do grego “toda a terra”). A Pangeia dividiu-se em Laurásia e Gondwana. Há 135 milhões de anos, a África separou-se da América do Sul e há 85 milhões de anos América do Norte– da Europa; Há 40 milhões de anos, o continente indiano colidiu com a Ásia e o Tibete e surgiu o Himalaia.

O argumento decisivo a favor da adoção deste conceito por A. Wegener foi a descoberta empírica, no final dos anos 50, da expansão do fundo oceânico, que serviu de ponto de partida para a criação das placas tectónicas litosféricas. Atualmente, acredita-se que os continentes estão se afastando sob a influência de profundas correntes convectivas direcionadas para cima e para os lados e puxando as placas sobre as quais os continentes flutuam. Esta teoria também é confirmada por dados biológicos sobre a distribuição dos animais em nosso planeta. A teoria da deriva continental, baseada nas placas tectônicas, é agora geralmente aceita em geologia.

4. Tectónica global.

Há muitos anos, um pai geólogo levou seu filho a um mapa-múndi e perguntou o que aconteceria se litoral América se mudará para a costa da Europa e da África? O menino não teve preguiça e, tendo recortado as partes correspondentes do atlas físico-geográfico, ficou surpreso ao descobrir que a costa ocidental do Atlântico coincidia com a oriental dentro, por assim dizer, de um erro experimental.

Essa história não passou despercebida para o menino; ele se tornou geólogo e admirador de Alfred Wegener, oficial aposentado do exército alemão, além de meteorologista, explorador polar e geólogo, que em 1915 criou o conceito de deriva continental.

A alta tecnologia também contribuiu para o renascimento do conceito de deriva: foi a modelagem computacional em meados da década de 1960 que mostrou uma boa coincidência dos limites das massas continentais não apenas para o Circum-Atlântico, mas também para vários outros continentes - Leste África e Hindustão, Austrália e Antártica. Como resultado, o conceito de placas tectônicas, ou nova tectônica global, surgiu no final da década de 1960.

Proposto inicialmente de forma puramente especulativa para resolver um problema particular - a distribuição de terremotos de várias profundidades na superfície da Terra - fundiu-se com ideias sobre a deriva continental e recebeu instantaneamente reconhecimento universal. Por volta de 1980 – centenário do nascimento de Alfred Wegener – tornou-se comum falar na formação de um novo paradigma na geologia. E mesmo sobre a revolução científica, comparável à revolução da física no início do século XX...

De acordo com este conceito, a crosta terrestre está dividida em várias enormes placas litosféricas, que se movem constantemente e produzem terremotos. Inicialmente, foram identificadas diversas placas litosféricas: Eurasiática, Africana, Norte e Sul-Americana, Australiana, Antártica e Pacífico. Todos eles, exceto o Pacífico, que é puramente oceânico, incluem partes com crosta continental e oceânica. E a deriva continental, no quadro deste conceito, nada mais é do que o seu movimento passivo junto com as placas litosféricas.

A tectônica global é baseada no conceito de placas litosféricas, fragmentos superfície da terra, considerados corpos absolutamente rígidos movendo-se como se estivessem ao longo almofada de ar ao longo da camada do manto descomprimido - a astenosfera, a uma velocidade de 1-2 a 10-12 cm por ano. Em sua maioria, incluem tanto massas continentais com crosta convencionalmente chamada de “granito” quanto áreas com crosta oceânica convencionalmente chamada de “basáltica” e formadas por rochas com baixo teor de sílica.

Não está nada claro para os cientistas para onde os continentes estão se movendo e alguns deles não concordam que a crosta terrestre esteja se movendo e, se estiver se movendo, será devido à ação de quais forças e fontes de energia. A suposição generalizada de que a convecção térmica é a causa do movimento da crosta terrestre não é, de fato, convincente, porque descobriu-se que tais suposições contradizem as disposições básicas de muitas leis físicas, dados experimentais e numerosas observações, incluindo dados de pesquisas espaciais sobre tectônica e estruturar outros planetas. Esquemas reais de convecção térmica que não contradizem as leis da física, e um único mecanismo logicamente fundamentado para o movimento da matéria, igualmente aceitável para as condições do interior das estrelas, planetas e seus satélites, ainda não foram encontrados.

Nas dorsais meso-oceânicas, forma-se uma nova crosta oceânica aquecida que, ao ser resfriada, afunda novamente nas profundezas do manto e dissipa a energia térmica usada para mover as placas crustais.

Processos geológicos gigantescos, como a elevação de cadeias de montanhas, terremotos poderosos, a formação de trincheiras em águas profundas, erupções vulcânicas - todos eles são gerados em última análise pelo movimento das placas da crosta terrestre, durante as quais o manto do nosso planeta esfria gradualmente .

A massa terrestre da Terra é formada por rochas sólidas, muitas vezes cobertas por uma camada de solo e vegetação. Mas de onde vêm essas rochas? Novas rochas são formadas a partir de material nascido nas profundezas da Terra. Nas camadas inferiores da crosta terrestre, a temperatura é muito mais elevada do que na superfície e as rochas que as constituem estão sob enorme pressão. Sob a influência do calor e da pressão, as rochas dobram-se e amolecem, ou mesmo derretem completamente. Assim que crosta terrestre um ponto fraco é formado, rochas derretidas - são chamadas de magma - irrompem na superfície da Terra. O magma flui das aberturas vulcânicas na forma de lava e se espalha por uma grande área. Quando a lava endurece, ela se transforma em rocha sólida.

Em alguns casos, o nascimento das rochas é acompanhado por cataclismos grandiosos, em outros ocorre de forma silenciosa e imperceptível. Existem muitos tipos de magma, e a partir deles são formados vários tipos rochas. Por exemplo, o magma basáltico é muito fluido, vem facilmente à superfície, espalha-se em grandes fluxos e endurece rapidamente. Às vezes, ele irrompe da cratera de um vulcão como uma “fonte de fogo” brilhante - isso acontece quando a crosta terrestre não consegue suportar sua pressão.

Outros tipos de magma são muito mais espessos: sua densidade, ou consistência, é mais parecida com o melaço preto. Os gases contidos nesse magma têm grande dificuldade em chegar à superfície através de sua massa densa. Lembre-se de como as bolhas de ar escapam facilmente da água fervente e de como isso acontece mais lentamente quando você aquece algo mais espesso, como uma geleia. À medida que o magma mais denso se aproxima da superfície, a pressão sobre ele diminui. Os gases nele dissolvidos tendem a se expandir, mas não podem. Quando o magma finalmente irrompe, os gases se expandem tão rapidamente que ocorre uma enorme explosão. Lava, detritos rochosos e cinzas voam em todas as direções como projéteis disparados de um canhão. Uma erupção semelhante ocorreu em 1902 na ilha da Martinica, no Mar do Caribe. A erupção catastrófica do vulcão Moptap-Pelé destruiu completamente o porto de Sept-Pierre. Cerca de 30.000 pessoas morreram

A geologia deu à humanidade a oportunidade de utilizar recursos geológicos para o desenvolvimento de todos os ramos da engenharia e tecnologia. Ao mesmo tempo, a intensa actividade tecnogénica levou a uma acentuada deterioração da situação ambiental global, tão forte e rápida que a existência da humanidade é frequentemente posta em causa. Consumimos muito mais do que a natureza é capaz de regenerar. Portanto, o problema do desenvolvimento sustentável hoje é um problema verdadeiramente global e mundial que diz respeito a todos os estados.

Apesar do aumento do potencial científico e tecnológico da humanidade, o nível de nosso desconhecimento sobre o planeta Terra ainda é muito elevado. E à medida que o nosso conhecimento sobre o assunto avança, o número de questões que permanecem sem solução não diminui. Começamos a entender que os processos que ocorrem na Terra são influenciados pela Lua, pelo Sol e por outros planetas, tudo está interligado, e até a vida, cujo surgimento é um dos problemas científicos cardeais, pode ter sido trazida até nós do espaço sideral. Os geólogos ainda são impotentes para prever terremotos, embora as erupções vulcânicas possam agora ser previstas com um alto grau de probabilidade. Muitos processos geológicos ainda são difíceis de explicar, e muito menos de prever. Portanto, a evolução intelectual da humanidade está em grande parte ligada aos sucessos da ciência geológica, que um dia permitirá ao homem resolver as questões que o preocupam sobre a origem do Universo, a origem da vida e da mente.

6. Lista de literatura utilizada

1. Gorelov A. A. Conceitos de ciências naturais modernas. - M.: Centro, 1997.

2. Lavrinenko V.N., Ratnikov V.P. - M.: Cultura e Esporte, 1997.

3. Naydysh V. M. Conceitos de ciências naturais modernas: livro didático. mesada. – M.: Gardariki, 1999.

4. Levitan E. P. Astronomia: livro didático para o 11º ano. Ensino Médio. – M.: Educação, 1994.

5. Surdin V. G. Dinâmica de sistemas estelares. – M.: Editora do Centro de Educação Continuada de Moscou, 2001.

6. Novikov I. D. Evolução do Universo. – M., 1990.

7. Karapenkov S. Kh. Conceitos de ciências naturais modernas. – M.: Avenida Acadêmica, 2003.

O homem há muito procura compreender o mundo que o rodeia e, acima de tudo, a Terra - a nossa casa. Como a Terra se originou? Esta questão preocupa a humanidade há mais de um milênio.

Numerosas lendas e mitos de vários povos sobre a origem do nosso planeta chegaram até nós. Eles estão unidos pela afirmação de que a Terra foi criada pela atividade inteligente de heróis ou deuses míticos.

As primeiras hipóteses, ou seja, suposições científicas, sobre a origem da Terra começaram a aparecer apenas no século XVIII, quando a ciência acumulou quantidade suficiente informações sobre nosso planeta e o sistema solar. Vejamos algumas dessas hipóteses.

O cientista francês Georges Buffon (1707-1788) sugeriu que o globo surgiu como resultado de uma catástrofe. Em uma época muito distante, algum corpo celeste (Buffon acreditava que fosse um cometa) colidiu com o Sol. A colisão produziu muitos “respingos”. O maior deles, esfriando gradativamente, deu origem aos planetas.

O cientista alemão Immanuel Kant (1724-1804) explicou de forma diferente a possibilidade de formação de corpos celestes. Ele sugeriu que o sistema solar se originou de uma nuvem gigante e fria de poeira. As partículas dessa nuvem estavam em constante movimento desordenado, atraíam-se mutuamente, colidiam, grudavam-se, formando condensações que começaram a crescer e eventualmente deram origem ao Sol e aos planetas.

Pierre Laplace (1749-1827), astrônomo e matemático francês, propôs sua hipótese explicando a formação e o desenvolvimento do Sistema Solar. Na sua opinião, o Sol e os planetas surgiram de uma nuvem rotativa de gás quente. Ao resfriar gradativamente, ele se contraiu, formando numerosos anéis, que, à medida que se tornaram mais densos, criaram planetas, e o coágulo central se transformou no Sol.

O surgimento do sistema solar segundo a hipótese de Kant

O surgimento do sistema solar segundo a hipótese de Laplace

No início deste século, o cientista inglês James Jeans (1877-1946) apresentou uma hipótese que explicava a formação do sistema planetário: era uma vez outra estrela que voava perto do Sol, que, com sua gravidade, arrancou parte do assunto a partir dele. Tendo se condensado, deu origem aos planetas.

O surgimento dos planetas segundo a hipótese de Schmidt

Ideias modernas sobre a origem do sistema solar

Nosso compatriota, o famoso cientista Otto Yulievich Schmidt (1891-1956), propôs sua hipótese sobre a formação de planetas em 1944. Ele acreditava que há bilhões de anos o Sol estava cercado por uma nuvem gigante que consistia em partículas de poeira fria e gás congelado. Todos eles giravam em torno do Sol. Estando em constante movimento, colidindo, atraindo-se mutuamente, eles pareciam ficar juntos, formando aglomerados. Gradualmente, a nuvem de gás e poeira se achatou e os aglomerados começaram a se mover em órbitas circulares. Com o tempo, os planetas do nosso sistema solar foram formados a partir desses aglomerados.

É fácil ver que as hipóteses de Kant, Laplace e Schmidt estão próximas em muitos aspectos. Muitos dos pensamentos desses cientistas formaram a base da compreensão moderna da origem da Terra e de todo o sistema solar.

Hoje, os cientistas sugerem que o Sol e os planetas surgiram simultaneamente de matéria interestelar - partículas de poeira e gás. Essa substância fria tornou-se gradualmente mais densa, comprimida e depois se dividiu em vários aglomerados desiguais. Um deles, o maior, deu origem ao Sol. Sua substância, continuando a comprimir, aqueceu. Uma nuvem rotativa de gás e poeira se formou em torno dele, que tinha a forma de um disco. Dos densos aglomerados desta nuvem surgiram planetas, incluindo a nossa Terra.

Como você pode ver, as ideias dos cientistas sobre a origem da Terra, de outros planetas e de todo o sistema solar mudaram e se desenvolveram. E mesmo agora ainda restam muitas coisas obscuras e controversas. Os cientistas têm de resolver muitas questões antes de sabermos com certeza como a Terra surgiu.

Cientistas que explicaram a origem da Terra

Georges Louis Leclerc Buffon é um grande naturalista francês. Em sua obra principal, “História Natural”, ele expressou pensamentos sobre o desenvolvimento do globo e de sua superfície, sobre a unidade de todos os seres vivos. Em 1776 foi eleito membro estrangeiro honorário da Academia de Ciências de São Petersburgo.

Immanuel Kant - o grande Filósofo alemão, professor da Universidade de Königsberg. Em 1747-1755. desenvolveu uma hipótese sobre a origem do sistema solar, que delineou no livro “História Natural Geral e Teoria dos Céus”.

Pierre Simon Laplace nasceu na família de um fazendeiro pobre. Talento e perseverança permitiram-lhe estudar matemática, mecânica e astronomia de forma independente. Ele alcançou seu maior sucesso na astronomia. Ele estudou detalhadamente o movimento dos corpos celestes (Lua, Júpiter, Saturno) e deu-lhe explicação científica. Sua hipótese sobre a origem dos planetas existia na ciência há quase um século.

O acadêmico Otto Yulievich Schmidt nasceu em Mogilev. Graduado pela Universidade de Kyiv. Por muitos anos ele trabalhou na Universidade de Moscou. O. Yu Schmidt foi um importante matemático, geógrafo e astrônomo. Participou da organização da estação científica à deriva "North Pole-1". Uma ilha no Oceano Ártico, uma planície na Antártica e um cabo em Chukotka levam seu nome.

Teste seu conhecimento

1. Qual é a essência da hipótese de J. Buffon sobre a origem da Terra?
2. Como I. Kant explicou a formação dos corpos celestes?
3. Como P. Laplace explicou a origem do sistema solar?
4. Qual é a hipótese de D. Jeans sobre a origem dos planetas?
5. Como a hipótese de O. Yu. Schmidt explica o processo de formação dos planetas?
6. Quais são as ideias modernas sobre a origem do Sol e dos planetas?

Pensar!

1. Como os povos antigos explicaram a origem do nosso planeta?
2. Quais são as semelhanças e diferenças entre as hipóteses de J. Buffon e D. Jeans? Eles explicam como o Sol surgiu? Você acha que essas hipóteses são plausíveis?
3. Compare as hipóteses de I. Kant, P. Laplace e O. Yu. Quais são suas semelhanças e diferenças?
4. Por que você acha que foi apenas no século XVIII? surgiram as primeiras suposições científicas sobre a origem da Terra?

As primeiras suposições científicas sobre a origem da Terra surgiram apenas no século XVIII. As hipóteses de I. Kant, P. Laplace, O. Yu Schmidt e muitos outros cientistas formaram a base das ideias modernas sobre a origem da Terra e de todo o sistema solar. Os cientistas modernos sugerem que o Sol e os planetas surgiram simultaneamente da matéria interestelar - poeira e gás. Essa substância foi comprimida e depois se desfez em vários aglomerados, um dos quais deu origem ao Sol. Uma nuvem rotativa de gás e poeira surgiu ao seu redor, a partir dos aglomerados dos quais os planetas foram formados, incluindo a nossa Terra.

A história do planeta Terra, assim como a vida humana, está repleta de vários eventos importantes e os estágios de desenvolvimento que ocorreram desde seu nascimento. Antes do aparecimento do planeta Terra e de todos os outros corpos celestes: planetas e estrelas, nuvens de poeira voavam no espaço. O Planeta Azul, bem como outros objetos sistema solar, incluindo o Sol, como sugerem os cientistas, foi formado quando uma nuvem de poeira interestelar foi compactada.

A Terra foi formada cerca de 10 milhões de anos depois que a poeira interestelar começou a se compactar. O calor liberado formou um corpo celeste a partir da substância derretida. Depois que o planeta Terra apareceu. A diferenciação das camadas de seus constituintes levou ao aparecimento de um núcleo interno de elementos pesados ​​envoltos em um manto; o acúmulo de elementos leves na superfície provocou a formação de uma protocrosta; Ao mesmo tempo, a Lua também apareceu, possivelmente devido a uma forte colisão entre a Terra e um enorme asteróide.

Com o tempo, o planeta esfriou, uma concha endurecida apareceu nele - a crosta e, posteriormente, os primeiros continentes. A partir do momento em que o planeta Terra apareceu, ele foi constantemente bombardeado por meteoritos e cometas gelados, como resultado, água suficiente se acumulou na superfície para formar mares e oceanos. Graças à forte atividade vulcânica e ao vapor, foi criada uma atmosfera na qual praticamente não havia oxigênio. Ao longo da história do planeta Terra, os continentes flutuaram constantemente no manto derretido, ora conectando, ora separando, isso se repetiu muitas vezes ao longo de 4,5 bilhões de anos.

Reações químicas complexas causaram o aparecimento de moléculas orgânicas interagindo entre si e surgiram estruturas moleculares cada vez mais complexas. Como resultado, isso levou ao surgimento de moléculas capazes de se autocopiar. Estes foram os primeiros passos da Vida na Terra. Desenvolveram-se organismos vivos, surgiram bactérias e depois organismos multicelulares. Durante a vida desses organismos, a composição da atmosfera mudou. Surgiu o oxigênio, o que levou ao desenvolvimento de uma camada protetora de ozônio.

A vida evoluiu em inúmeras formas, e o número de espécies na Terra é incrível em sua diversidade. As mudanças nas condições ambientais ao longo da história do planeta levaram ao surgimento de novas espécies, muitas das quais posteriormente foram extintas, outras conseguiram se adaptar ao novo ambiente e criaram a biosfera moderna.

Cerca de 6 milhões de anos atrás, bilhões de anos após a existência da Terra, um ramo da diferenciação evolutiva dos primatas levou ao surgimento dos humanos. Capacidade de se movimentar patas traseiras, um forte aumento no tamanho do cérebro e no desenvolvimento da fala foram os principais fatores. Primeiro, o homem aprendeu a fazer fogo, depois alcançou sucesso no desenvolvimento agricultura. Isto levou a uma melhoria de vida, o que levou à formação de comunidades e depois de civilizações, com diferentes características culturais e religiosas. Graças às suas conquistas em áreas diferentes: ciência, política, escrita, transporte e comunicações, os humanos se tornaram a espécie dominante na Terra. Já não é a Terra que molda as formas de vida, é o homem quem muda ambiente no processo da vida. Pela primeira vez, a história do planeta Terra está a ser criada pelas forças das criaturas que nele vivem, e somos nós que somos forçados a resolver questões globais de clima e outros ambientes para preservar o nosso habitat.

O mundo científico moderno estuda constantemente uma questão que preocupa a mente de muitas pessoas. Existem muitos trabalhos e publicações de cientistas de diferentes épocas e povos sobre como a Terra foi criada. A princípio houve uma teoria sobre a criação do planeta por alguma força divina, após a qual a Terra começou a assumir a imagem de uma bola. Além disso, os ensinamentos de Copérnico colocaram nosso planeta em linha com outros que giram em torno do Sol e constituem o sistema solar. Assim, o conhecimento genuíno sobre o universo começou a surgir. Foi este passo o primeiro na solução científica deste problema, graças ao qual mais de um hipótese moderna da origem da terra.

Hipótese moderna da origem da Terra através dos olhos dos cientistas

A primeira teoria bastante séria foi a teoria de Kant-Laplace. Esse hipótese moderna da origem da terra disse que a princípio havia uma certa nuvem nebulosa de gás girando em torno de um determinado núcleo, graças à atração mútua, o coágulo começou a se formar em um disco e gradualmente se achatou nos pólos, devido à irregularidade da densidade do gás, anéis formados, que eventualmente se estratificou, após o que esse coágulo de gases esfriou e se tornou planetas, e os anéis separados tornaram-se satélites. No centro da nebulosa ainda existe um aglomerado descongelado que está constantemente ativo, e este é o Sol, que está localizado no centro do sistema solar. Esta teoria recebeu o nome dos dois cientistas famosos que tiveram esta ideia. No entanto, estudando constantemente o espaço, os cientistas descobrem novas nuances, por isso esta teoria tornou-se insuficientemente fundamentada, mas o seu valor ainda desempenha um papel importante no mundo da astronomia.

Outra teoria de O. Yu Schmidt é ligeiramente diferente da anterior, mas esta hipótese moderna da origem da Terra não é menos interessante. Segundo sua suposição, antes da formação do sistema solar, o próprio Sol viajava pela galáxia, atraindo partículas de gás, que posteriormente se uniram e formaram planetas, ainda frios. Graças à atividade solar, os planetas começaram a aquecer e finalmente a se formar. A Terra foi formada através de erupções vulcânicas e do lançamento de lava na superfície do planeta, que formou a cobertura primordial. Os gases que a lava liberou, evaporaram, formaram uma atmosfera para o planeta, mas ainda não havia oxigênio. Nessa atmosfera formou-se vapor d'água que, ao evaporar sob a influência de temperaturas de cem graus, caiu em grandes chuvas, formando assim o oceano primário. Devido à atividade tectônica, placas litosféricas surgiu e fez parte da terra emergindo do oceano, e foi assim que os continentes se formaram.

Esta teoria da evolução do sistema solar não agradou a todos. Mais tarde, o cientista francês J. Buffon sugeriu que a hipótese moderna da origem da Terra deveria ser a seguinte. O Sol estava sozinho no espaço, mas sob a influência de outra estrela que passou por ele, formou uma galáxia que se estendeu por muitos quilômetros. Depois disso, a estrela se despedaçou e, sob a ação magnética do Sol, entrou em sua órbita. Assim, pedaços da estrela formaram alguns aglomerados e planetas foram formados.

Existe outra hipótese moderna sobre a origem da Terra, proposta pelo físico inglês Hoyle. Ele afirmou que o Sol tinha uma estrela gêmea que, sob a influência de diferentes forças, explodiu e os fragmentos se espalharam pela órbita da estrela. Assim, os planetas restantes foram formados.

Os cientistas estão considerando mais de uma hipótese moderna sobre a origem da Terra, mas todas se baseiam no mesmo princípio.

No início houve um coágulo de energia e gases, e a formação posterior ocorreu de diferentes maneiras. A única semelhança em todas as teorias pode ser observada após cinco mil milhões de anos de formação planetária, quando a Terra que podemos ver agora foi formada. Os cientistas ainda apresentam diferentes teorias sobre a origem da galáxia, baseadas em diferentes processos físicos, mas agora não existe uma interpretação precisa da formação do sistema solar. No entanto, todos chegaram à mesma conclusão de que a formação do Sol e de outros planetas ocorreu ao mesmo tempo. Pela primeira vez o mais relevante e as conquistas da ciência, a hipótese sobre a origem do nosso planeta foi proposta pelo famoso cientista soviético, acadêmico O. Yu. Schmidt e desenvolvida por seus alunos. Segundo essa teoria, ele foi formado pela combinação de partículas sólidas e nunca passou pela fase “fogo-líquido”. A grande profundidade do interior da Terra é explicada pelo acúmulo de calor liberado durante a decomposição de materiais radioativos, e apenas em pequena medida pelo calor liberado durante sua formação.

Segundo a hipótese de O. Yu Schmidt, o crescimento da Terra ocorreu devido à queda de partículas em sua superfície. Nesse caso, as partículas cinéticas transformaram-se em térmicas. Como o calor foi gerado na superfície, maioria foi emitido para o espaço e uma pequena fração foi usada para aquecer a camada superficial da substância. A princípio, o aquecimento aumentou, pois o aumento da massa, e ao mesmo tempo da gravidade da Terra, aumentou a força dos impactos. Então, à medida que a substância se esgotava, o processo de crescimento desacelerou e o aquecimento começou a diminuir. De acordo com os cálculos do cientista soviético V.S. Safronov, as camadas que agora estão localizadas a uma profundidade de cerca de 2.500 quilômetros deveriam ter adquirido a temperatura mais alta. Sua temperatura pode exceder 1000°. Mas as partes central e externa da Terra estavam frias no início.

O aquecimento da Terra, como acreditam o acadêmico V.I. Vernadsky e seus seguidores, se deve inteiramente à ação de elementos radioativos. A substância da Terra contém uma pequena mistura de elementos radioativos: urânio, tório, rádio. Os núcleos desses elementos decaem continuamente, transformando-se nos núcleos de outros elementos químicos. Cada átomo de urânio e tório, decaindo, transforma-se relativamente rapidamente em vários átomos radioativos intermediários (em particular, em um átomo de rádio) e, finalmente, em um átomo estável de um ou outro isótopo de chumbo e vários átomos de hélio. Quando o potássio se decompõe, formam-se cálcio e argônio. A decomposição de elementos radioativos libera calor. Das partículas individuais, esse calor escapou facilmente e foi dissipado no espaço. Mas quando a Terra foi formada - um corpo de tamanho enorme, o calor começou a se acumular em suas profundezas. Embora cada grama de matéria terrestre libere muito pouco calor por unidade de tempo (por exemplo, por ano), ao longo dos bilhões de anos durante os quais nosso planeta existe, tanto calor se acumulou que a temperatura nos lares do interior da Terra atingiu seu máximo. alto nível. Pelos cálculos, as partes superficiais do planeta, de onde o calor continua a escapar lentamente, provavelmente já passaram pela fase de maior aquecimento e começaram a esfriar, mas nas profundezas peças internas o aquecimento aparentemente ainda está em andamento.

No entanto, deve-se notar que, de acordo com a vulcanologia e a petrografia, não encontramos na crosta terrestre rochas que teriam se formado sob condições mais altas temperaturas do que 1200°. E em alguma profundidade sua temperatura costuma ser mais baixa, porque as observações mostram que no ar durante a oxidação componentes, por exemplo ferro, sua temperatura aumenta aproximadamente 50°. Rochas profundas contêm aproximadamente os mesmos minerais e, portanto, sua temperatura de formação não é mais alta. Além disso, uma série de outros minerais e fragmentos de carvão incluídos em rochas profundas, bem como inclusões em minerais, indicam uma temperatura mais baixa do magma profundo do que a da lava. Este aquecimento do interior não afeta de forma alguma a superfície da Terra e as condições de vida nela, porque a temperatura da superfície não é determinada calor interno, mas pelo calor recebido do Sol. Devido à baixa condutividade térmica da Terra, o fluxo de calor vindo do seu interior para a superfície é 5.000 vezes menor que o fluxo de calor recebido do Sol.

A substância do Sol também contém uma certa quantidade de elementos radioativos, mas a energia que eles liberam desempenha um papel insignificante na manutenção de sua poderosa radiação. Nas partes internas do Sol, a pressão e a temperatura são tão altas que ali ocorrem continuamente reações nucleares - a união dos núcleos dos átomos de alguns elementos químicos em núcleos mais complexos de átomos de outros elementos; isso se destaca quantidade enorme energia, que sustenta a radiação do Sol por muitos bilhões de anos.

A origem da hidrosfera está aparentemente intimamente relacionada com o aquecimento da Terra. e os gases caíram na Terra junto com as partículas sólidas e os corpos dos quais ela foi formada. Embora a temperatura das partículas na zona dos planetas terrestres fosse demasiado elevada para que ocorresse o congelamento dos gases, mesmo nestas condições as moléculas de gás “grudam” abundantemente na superfície das partículas. Juntamente com essas partículas, elas se tornaram parte de corpos maiores e depois parte da Terra. Além disso, como observou O. Yu. Schmidt, corpos gelados da zona dos planetas gigantes poderiam voar para a zona dos planetas terrestres. Sem ter tempo de aquecer e evaporar, podem cair na Terra, dando-lhe água e gases.

Aquecimento - melhor maneira expelir os gases contidos nele de um sólido. Portanto, o aquecimento da Terra foi acompanhado pela liberação de gases e vapor d'água contidos na terra. grandes quantidades em substâncias rochosas terrestres. Tendo chegado à superfície, o vapor d'água condensou-se nas águas dos mares e oceanos, e os gases formaram uma atmosfera, cuja composição inicialmente era significativamente diferente da moderna. Composição atual atmosfera da terra em grande parte devido à existência de vida vegetal e animal na superfície da Terra.

A liberação de gases e vapor d'água das entranhas da Terra continua até hoje. Durante as erupções vulcânicas, grandes quantidades de vapor de água são liberadas na atmosfera e dióxido de carbono, e em diferentes lugares da Terra gases inflamáveis ​​​​são liberados de suas profundezas.

De acordo com os dados científicos mais recentes, a Terra consiste em:

1. núcleos, em suas propriedades (densidade) semelhantes aos compostos de ferro-níquel, e mais próximos da substância ferro-silicato ou dos silicatos metalizados;
2. manto, consistindo de matéria propriedades físicas aproximando-se de rochas de peridotitos e eclogitos granada
3. a crosta terrestre, ou seja, uma película de rochas - basaltos e granitos, bem como rochas semelhantes a eles em propriedades físicas.

De grande interesse é a questão de como a teoria de O. Yu Schmidt refletiu a teoria da origem da vida na Terra, desenvolvida pelo Acadêmico A. I. Oparin. De acordo com a teoria de A.I. Oparin, a matéria viva surgiu através de uma complicação gradual da composição a partir de compostos orgânicos simples (como metano, formaldeído) dissolvidos na água na superfície da Terra.

Ao criar sua teoria, A.I. Oparin partiu da ideia, difundida na época, de que a Terra foi formada a partir de gases quentes e, tendo passado por um estágio de “líquido ígneo”, solidificou-se. Mas na fase de coágulo de gás quente, o metano não poderia existir. Em sua busca por formas de formar metano, A.I. Oparin baseou-se no esquema de sua formação como resultado da ação do vapor de água quente sobre carbonetos (compostos de carbono com metais). Ele acreditava que o metano com o vapor d'água subia através de rachaduras até a superfície da Terra e, assim, acabava em uma solução aquosa. Deve-se notar que apenas a formação de metano ocorreu em altas temperaturas, e o processo posterior que levou ao surgimento da vida ocorreu na água, ou seja, em temperaturas abaixo de 100°.

Pesquisas mostram que o metano misturado com vapor de água está presente nas emissões de gases apenas em temperaturas abaixo de 100°. Em altas temperaturas na lava quente, o metano não é detectado nas emissões.

De acordo com a teoria de O. Yu Schmidt, gases e vapor d'água em pequenas quantidades desde o início passaram a fazer parte da Terra. Portanto, a água poderia aparecer na superfície da Terra nos estágios iniciais do desenvolvimento do nosso planeta. Desde o início, os carboidratos e outros compostos estiveram presentes em solução. Assim, as conclusões da nova teoria cosmogônica comprovam a presença na Terra, desde o início de sua existência, exatamente daquelas condições que são necessárias para o processo de surgimento da vida segundo a teoria de A.I.

Estudos sobre a propagação das ondas sísmicas, realizados na virada dos séculos XIX e XX, mostraram que a densidade da substância da Terra inicialmente aumenta suavemente e depois aumenta abruptamente. Isso confirmou a opinião previamente estabelecida de que nas entranhas da Terra há uma separação acentuada entre matéria rochosa e ferro.

Como já foi estabelecido, o limite do núcleo denso da Terra está localizado a uma profundidade de 2.900 quilômetros da superfície. O diâmetro do núcleo excede metade do diâmetro do nosso planeta e a massa é um terço da massa de toda a Terra.

Há vários anos, a maioria dos geólogos, geofísicos e geoquímicos presumiam que o núcleo denso da Terra consistia em ferro níquel, semelhante a isso, que está presente em meteoritos. Acreditava-se que o ferro conseguia fluir para o centro enquanto a Terra era um líquido ígneo. No entanto, já em 1939, o geólogo V.N. Lodochnikov notou a infundação desta hipótese e apontou que conhecemos mal o comportamento da matéria sob as enormes pressões que existem no interior da Terra devido ao enorme peso das camadas sobrejacentes. Ele previu que, juntamente com uma mudança suave na densidade à medida que a pressão aumenta, também deveria haver mudanças abruptas.

Desenvolvendo uma nova teoria, Schmidt levantou a hipótese de que a formação do núcleo de ferro ocorreu como resultado da separação da matéria terrestre sob a influência da gravidade. Este processo começou depois que ocorreu o aquecimento nas entranhas da Terra. Mas logo a necessidade de explicar a formação do núcleo de ferro desapareceu, uma vez que as opiniões de V.I. desenvolvimento adicional na forma da hipótese de Lodochnikov-Ramsey. Uma mudança abrupta nas propriedades de uma substância em níveis muito altas pressões foi confirmado por cálculos teóricos.

Os cálculos mostram que já a uma profundidade de cerca de 250 quilômetros, a pressão na Terra chega a 100.000 atmosferas, e no centro ultrapassa 3 milhões de atmosferas. Portanto, mesmo a uma temperatura de vários milhares de graus, a substância da Terra pode não ser líquida no sentido usual da palavra, mas como piche ou resina. Sob a influência por muito tempo forças ativasé capaz de movimentos lentos e deformações. Por exemplo, girando em torno de seu eixo, a Terra, sob a influência da força centrífuga, assumiu uma forma achatada, como se fosse líquida. Ao mesmo tempo, em relação às forças de curto prazo, comporta-se como um corpo sólido com elasticidade superior à elasticidade do aço. Isto se manifesta, por exemplo, durante a propagação de ondas sísmicas.

Devido à flexibilidade do interior da Terra, neles ocorrem movimentos lentos de substâncias sob a influência da gravidade. As substâncias mais pesadas descem e as substâncias mais leves sobem. Estes movimentos são tão lentos que, embora durem milhares de milhões de anos, apenas uma pequena concentração de substâncias mais pesadas foi criada adjacente ao centro da Terra. O processo de estratificação do interior profundo da Terra, pode-se dizer, apenas começou e ainda está acontecendo.