Organelas como mitocôndrias e flagelos provavelmente também surgiram durante o processo de fagocitose. Os predecessores das células modernas, absorvendo alimentos, adquiriram simbiontes, microorganismos amigáveis. Eles, utilizando nutrientes que entram no citoplasma, passaram a desempenhar as funções de regulação de diversos processos intracelulares. De acordo com o conceito de simbiogênese, assim surgiram na célula as já nomeadas mitocôndrias e flagelos. Muitos estudos modernos confirmam a validade da hipótese.
Alternativas
O mundo do RNA, como antecessor de todos os seres vivos, tem “concorrentes”. Entre elas estão as teorias criacionistas, e hipóteses científicas. Durante muitos séculos, houve uma suposição sobre a geração espontânea de vida: moscas e vermes aparecem em resíduos apodrecidos, ratos em trapos velhos. Refutado por pensadores dos séculos XVII-XVIII, renasceu no século passado na teoria de Oparin-Haldane. Segundo ele, a vida surgiu como resultado da interação de moléculas orgânicas na sopa primordial. As suposições dos cientistas foram indiretamente confirmadas no famoso experimento de Stanley Miller. Foi esta teoria que foi substituída no início do nosso século pela hipótese do mundo do RNA.
Paralelamente, existe a opinião de que a vida é originalmente de origem extraterrestre. Segundo a teoria da Panspermia, ela foi trazida ao nosso planeta pelos mesmos asteroides e cometas que “cuidaram” da formação dos oceanos e mares. Na verdade, esta hipótese não explica o surgimento da vida, mas a afirma como um fato, uma propriedade integrante da matéria.
Se resumirmos tudo o que foi dito acima, fica claro que a origem da Terra e da vida nela hoje ainda é perguntas abertas. Os cientistas modernos, é claro, estão muito mais perto de desvendar todos os segredos do nosso planeta do que os pensadores da Antiguidade ou da Idade Média. Contudo, muito ainda precisa de esclarecimentos. Várias hipóteses sobre a origem da Terra substituíram-se nos momentos em que foram descobertas novas informações que não se enquadravam no quadro antigo. É bem possível que isso aconteça num futuro não muito distante, e então as teorias estabelecidas serão substituídas por novas.
Até agora, a principal teoria da origem do berço da humanidade é considerada a teoria Big Bang. Segundo os astrônomos, infinitamente por muito tempo atrás, no espaço sideral, existia uma enorme bola quente, cuja temperatura era de milhões de graus. Como resultado de reações químicas que ocorreram dentro da esfera de fogo, ocorreu uma explosão que espalhou quantidade enorme minúsculas partículas de matéria e energia. Inicialmente, essas partículas eram muito alta temperatura. Então o Universo esfriou, as partículas foram atraídas umas pelas outras, acumulando-se em um espaço. Os elementos mais leves foram atraídos pelos mais pesados, que surgiram como resultado do resfriamento gradual do Universo. Foi assim que as galáxias, estrelas e planetas foram formados.
Para apoiar esta teoria, os cientistas citam a estrutura da Terra, cuja parte interna, chamado de núcleo, consiste em elementos pesados - níquel e ferro. O núcleo, por sua vez, é coberto por um espesso manto de calor pedras, que são mais leves. A superfície do planeta, ou seja, a crosta terrestre, parece flutuar na superfície das massas derretidas, sendo resultado do seu resfriamento.
Criação de condições de vida
Gradualmente, o globo esfriou, criando áreas de solo cada vez mais densas em sua superfície. A atividade vulcânica do planeta naquela época era bastante ativa. Como resultado das erupções de magma, uma enorme quantidade de vários gases foi liberada no espaço. Os mais leves, como o hélio e o hidrogênio, evaporaram instantaneamente. Moléculas mais pesadas permaneceram acima da superfície do planeta, atraídas por seus campos gravitacionais. Sob a influência de fatores externos e internos, os vapores dos gases emitidos tornaram-se fonte de umidade e surgiram as primeiras precipitações, que tiveram papel fundamental no surgimento da vida no planeta.
Gradualmente, as metamorfoses internas e externas levaram à diversidade da paisagem a que a humanidade está acostumada:
- formaram-se montanhas e vales;
- surgiram mares, oceanos e rios;
- Em cada região desenvolveu-se um determinado clima, o que impulsionou o desenvolvimento de uma ou outra forma de vida no planeta.
A opinião de que o planeta está calmo e finalmente formado é incorreta. Sob a influência de processos endógenos e exógenos, a superfície do planeta ainda está em formação. Através da sua gestão destrutiva, o homem contribui para a aceleração destes processos, o que leva às consequências mais catastróficas.
Introdução
A Terra é o terceiro planeta em ordem a partir do Sol sistema solar. Ocupa o quinto lugar em tamanho e peso entre planetas principais, mas dos planetas internos do chamado grupo “terrestre”, que inclui Mercúrio, Vênus, Terra e Marte, é o maior.
A composição e estrutura da Terra nas últimas décadas continua a ser um dos problemas mais intrigantes da geologia moderna. O conhecimento sobre a estrutura interna da Terra ainda é muito superficial, pois foi obtido com base em evidências indiretas. A evidência direta refere-se apenas à película superficial do planeta, na maioria das vezes não excedendo uma dúzia e meia de quilômetros. Além disso, é importante estudar a posição do planeta Terra no espaço sideral. Em primeiro lugar, para compreender os padrões e mecanismo de desenvolvimento da Terra e da crosta terrestre, é necessário conhecer o estado inicial da Terra durante a sua formação. Em segundo lugar, o estudo de outros planetas fornece material valioso para a compreensão dos estágios iniciais do desenvolvimento do nosso planeta. E em terceiro lugar, uma comparação da estrutura e evolução da Terra com outros planetas do sistema solar permite-nos compreender porque é que a Terra se tornou o berço da humanidade.
Estudo estrutura interna A terra é relevante e vital. Está associada à formação e colocação de diversos tipos de minerais, relevo superfície da terra, a ocorrência de vulcões e terremotos. O conhecimento sobre a estrutura da Terra também é necessário para fazer previsões geológicas e geográficas.
Capítulo 1. Hipóteses sobre a origem da Terra
Durante muitos séculos, a questão da origem da Terra permaneceu monopólio dos filósofos, uma vez que o material factual nesta área estava quase completamente ausente. As primeiras hipóteses científicas sobre a origem da Terra e do sistema solar, baseadas em observações astronômicas, foram apresentadas apenas no século XVIII. Desde então, cada vez mais novas teorias não param de aparecer, correspondendo ao crescimento das nossas ideias cosmogónicas.
Uma das primeiras hipóteses foi expressa em 1745 pelo naturalista francês J. Buffon. Segundo a hipótese, nosso planeta foi formado a partir do resfriamento de um dos aglomerados de matéria solar ejetados pelo Sol durante uma colisão catastrófica com um grande cometa.
A ideia de Buffon sobre a formação da Terra a partir do plasma solar foi usada em toda uma série de hipóteses posteriores e mais avançadas sobre a origem “quente” da Terra. O lugar de destaque é ocupado por nebuloso hipótese desenvolvida Filósofo alemão I. Kant em 1755 e o matemático francês P. Laplace em 1796 independentemente um do outro (Fig. 1). Segundo a hipótese, o sistema solar foi formado a partir de uma única nebulosa de gás quente. A rotação em torno do eixo fez com que a nebulosa tivesse um formato de disco. Depois que a força centrífuga na parte equatorial da nebulosa excedeu a força da gravidade, os anéis de gás começaram a se separar ao longo de toda a periferia do disco. Seu resfriamento levou à formação de planetas e seus satélites, e o Sol emergiu do núcleo da nebulosa.
Arroz. 1. Hipótese nebular de Laplace. Esta figura mostra claramente a condensação de uma nebulosa de gás em rotação no Sol, planetas e asteróides
A hipótese de Laplace era científica porque se baseava nas leis da natureza conhecidas pela experiência. Porém, depois de Laplace, novos fenômenos foram descobertos no sistema solar, que sua teoria não conseguia explicar. Por exemplo, descobriu-se que os planetas Urano e Vênus giram em torno de seu eixo em uma direção diferente da dos outros planetas. As propriedades dos gases e as peculiaridades do movimento dos planetas e seus satélites foram mais bem estudadas. Esses fenômenos também não concordaram com a hipótese de Laplace e esta teve que ser abandonada.
Uma certa etapa no desenvolvimento de visões sobre a formação do sistema solar foi a hipótese do astrofísico inglês James Jeans (Fig. 2). Ele acreditava que os planetas foram formados como resultado de uma catástrofe: alguma estrela relativamente grande passou muito perto do Sol já existente, o que resultou na emissão de jatos de gás das camadas superficiais do Sol, a partir das quais os planetas se formaram posteriormente. Mas a hipótese de Jeans, tal como a hipótese de Kant-Laplace, não pode explicar a discrepância na distribuição do momento angular entre os planetas e o Sol.
Arroz. 2. Formação do sistema solar segundo Jeans
Fundamentalmente nova ideia embutido nas hipóteses da origem “fria” da Terra. Mais profundamente desenvolvido meteorito uma hipótese proposta pelo cientista soviético O. Yu Schmidt em 1944 (Fig. 3). De acordo com a hipótese, há vários bilhões de anos, “nosso” Sol encontrou uma grande nebulosa de gás e poeira durante seu movimento no Universo. Uma parte significativa da nebulosa seguiu o Sol e começou a girar em torno dele. Pequenas partículas individuais unidas em grandes aglomerados. À medida que os coágulos se moviam, eles também colidiam uns com os outros e ficavam cobertos de novo material, formando pedaços densos - os embriões de futuros planetas.
Arroz. 3. Formação do sistema solar segundo a hipótese do meteorito
O. Yu.
Segundo O. Yu. Schmidt, durante a formação da Terra, sua superfície permaneceu fria, os aglomerados foram comprimidos, por isso iniciou-se o processo de autogravidade da substância, a parte interna aqueceu gradativamente com o calor liberado durante. a decadência de elementos radioativos. Ao longo dos anos, a hipótese de Schmidt ganhou muitos fraquezas, uma delas é a suposição de que o Sol captura parte da nuvem de gás e poeira encontrada. Com base na lei da mecânica, para que o Sol capturasse matéria, era necessário parar completamente esta matéria, e o Sol tinha que ter uma enorme força gravitacional capaz de parar esta nuvem e atraí-la para si. As desvantagens da hipótese do meteorito incluem a baixa probabilidade de o Sol capturar uma nuvem de gás-poeira (meteorito) e a falta de explicação para a estrutura interna concêntrica da Terra.
Com o tempo, muitas outras teorias surgiram sobre a origem da Terra e do sistema solar como um todo. Com base nas opiniões de O.Yu. Schmidt (1944), V. Ambartsumyan (1947), B.C. Safronov (1969) e outros cientistas formaram teoria moderna formação planetária da Terra e de outros planetas do sistema solar (Fig. 4). A causa do aparecimento dos planetas em nosso sistema foi a explosão de uma supernova. A onda de choque da explosão de há cerca de 5 mil milhões de anos comprimiu fortemente a nebulosa de gás e poeira. A concentração de matéria material (poeira, misturas de gases, hidrogênio, hélio, carbono, metais pesados, sulfetos) revelou-se tão significativa que levou ao início da fusão termonuclear, ao aumento da temperatura, da pressão, ao aparecimento do próprio -gravidade no Sol primário e o nascimento dos protoplanetas.
Arroz. 4. Formação do sistema solar (teoria moderna)
1 – uma explosão de supernova gera ondas de choque que afetam a nuvem de gás e poeira; 2 – a nuvem de gás e poeira começa a se fragmentar e achatar, enquanto se torce; 3 – nebulosa solar primária (nebulosa); 4 – formação do Sol e de planetas gigantes ricos em gás – Júpiter e Saturno; 5 – gás ionizado – o vento solar sopra gás da zona interna do sistema e de pequenos planetesimais; 6 – formação dos planetas internos a partir de planetesimais ao longo de 100 milhões de anos e formação de nuvens de Oort constituídas por cometas
A Terra primordial acabou por estar conectada à Lua por interações de marés. A Lua determinou a inclinação do seu eixo de rotação com sua órbita e massa e determinou o zoneamento climático da Terra, o surgimento de campos elétricos e magnéticos.
Após a formação do núcleo terrestre (na fronteira do Arqueano e Proterozóico), contendo cerca de 63% massas modernas, o crescimento adicional da Terra ocorreu de forma mais calma e uniforme de acordo com os ciclos tectonomagmáticos. Os tectonistas contaram cerca de 14 desses ciclos. A atividade tectônica significativa na Terra foi observada há cerca de 2,6 bilhões de anos. placas litosféricas naquela época ocorria a uma taxa de 2-3 m por ano. A superfície da Terra estava envolta em uma densa atmosfera de carbono-nitrogênio com uma pressão de até 4-5 atm. e temperaturas até +30…+100 °C. Surgiu o primeiro oceano mundial raso, cujo fundo era coberto por basaltos e serpentinitos.
No início do Proterozóico, a terceira camada (serpentinita) da crosta oceânica estava saturada com água primária. Isso teve um efeito imediato na redução da pressão arterial dióxido de carbono na atmosfera primária. Por sua vez, a diminuição do dióxido de carbono na atmosfera levou a uma diminuição acentuada da temperatura na superfície da Terra. O aparecimento do oxigênio e da camada de ozônio na atmosfera contribuiu para a formação da biosfera e envelope geográfico.
O processo de estratificação e diferenciação do interior da Terra ainda está em andamento, garantindo a existência de um núcleo externo líquido e convecção no manto. A atmosfera e a hidrosfera surgiram como resultado da condensação de gases liberados numa fase inicial do desenvolvimento do planeta.
Informações relacionadas.
Atualmente, existem várias hipóteses, cada uma das quais descreve à sua maneira os períodos de formação do Universo e a posição da Terra no sistema solar.
· Hipótese de Kant-Laplace
Pierre Laplace e Immanuel Kant acreditavam que o progenitor do sistema solar era uma nebulosa quente de gás e poeira, girando lentamente em torno de um núcleo denso no centro. Sob a influência das forças de atração mútua, a nebulosa começou a se achatar nos pólos e a se transformar em um enorme disco. Sua densidade não era uniforme, então a separação em anéis de gás separados ocorreu no disco. Posteriormente, cada anel começou a engrossar e a se transformar em um único aglomerado de gás girando em torno de seu eixo. Posteriormente, os aglomerados esfriaram e se transformaram em planetas, e os anéis ao seu redor em satélites. A parte principal da nebulosa permaneceu no centro, ainda não esfriou e se tornou o Sol.
· Hipótese de O.Yu.Schmidt
Segundo a hipótese de O.Yu. Schmidt, o Sol, viajando pela Galáxia, passou por uma nuvem de gás e poeira e carregou parte dela consigo. Posteriormente, as partículas sólidas da nuvem se fundiram e se transformaram em planetas, inicialmente frios. O aquecimento desses planetas ocorreu posteriormente em decorrência da compressão, bem como da entrada energia solar. O aquecimento da Terra foi acompanhado por enormes derramamentos de lava na superfície como resultado da atividade vulcânica. Graças a esse derramamento, formaram-se as primeiras coberturas da Terra. Gases foram liberados das lavas. Eles formaram a atmosfera primária livre de oxigênio. Mais de metade do volume da atmosfera primária consistia em vapor de água e a sua temperatura ultrapassava os 100°C. Com o resfriamento gradual da atmosfera, ocorreu a condensação do vapor d'água, o que levou às chuvas e à formação do oceano primário. Mais tarde, começou a formação de terras, que são partes espessadas e relativamente leves das placas litosféricas que se elevam acima do nível do oceano.
· Hipótese de J. Buffon
O naturalista francês Georges Buffon sugeriu que outra estrela brilhou nas proximidades do Sol. Sua gravidade causou um enorme maremoto no Sol, estendendo-se no espaço por centenas de milhões de quilômetros. Tendo se rompido, essa onda começou a girar em torno do Sol e se desintegrar em aglomerados, cada um formando seu próprio planeta.
· Hipótese de F. Hoyle (século XX)
O astrofísico inglês Fred Hoyle propôs sua própria hipótese. Segundo ele, o Sol tinha uma estrela gêmea que explodiu. Maioria fragmentos voaram para o espaço sideral, o menor permaneceu na órbita do Sol e formou planetas.
Todas as hipóteses interpretam de forma diferente a origem do sistema solar e as conexões familiares entre a Terra e o Sol, mas estão unidas no fato de que todos os planetas se originaram de uma única nuvem de gás-poeira, e então o destino de cada um deles foi decidiu à sua maneira.
De acordo com as ideias modernas, a Terra foi formada a partir de uma nuvem de gás e poeira há cerca de 4 bilhões e meio de anos. O sol estava muito quente, então todas as substâncias voláteis (gases) evaporaram da região onde a Terra se formou. As forças gravitacionais contribuíram para que a matéria da nuvem de gás e poeira se acumulasse na Terra, que estava em fase de origem. No início, a temperatura na Terra era muito alta, então toda a matéria estava no estado líquido. Devido à diferenciação gravitacional, os elementos densos afundaram mais perto do centro do planeta, enquanto os elementos mais leves permaneceram na superfície. Depois de algum tempo, a temperatura na Terra caiu, iniciou-se o processo de solidificação, enquanto a água permaneceu no estado líquido.
O cientista inglês James Hopwood Jeans baseou sua hipótese na suposição de que os planetas surgiram de uma corrente de matéria quente arrancada do Sol como resultado da atração de outra estrela próxima. Este jato permaneceu na esfera de gravidade do Sol e começou a girar em torno dele. Graças à atração do Sol e ao movimento que a estrela errante lhe confere, formou uma espécie de nebulosa, em forma de charuto alongado, que com o tempo se desfez em vários aglomerados de onde surgiram os planetas.
Forma, tamanho e estrutura do globo
A Terra tem uma configuração complexa. Sua forma não corresponde a nenhuma das formas geométricas regulares. Falando sobre o formato do globo, acredita-se que a figura da Terra seja limitada por uma superfície imaginária que coincide com a superfície da água do Oceano Mundial, estendida condicionalmente sob os continentes de tal forma que um fio de prumo em qualquer ponto do globo é perpendicular a esta superfície. Esta forma é chamada de geóide, ou seja, uma forma única na Terra.
O estudo da forma da Terra tem uma história bastante longa. As primeiras suposições sobre a forma esférica da Terra pertencem ao antigo cientista grego Pitágoras (571-497 aC). No entanto evidência científica A esfericidade do planeta foi dada por Aristóteles (384-322 aC), que foi o primeiro a explicar a natureza dos eclipses lunares como a sombra da Terra.
No século XVIII, I. Newton (1643-1727) calculou que a rotação da Terra faz com que a sua forma se desvie de uma esfera exacta e lhe confere algum achatamento nos pólos. A razão para isso é a força centrífuga.
Determinar o tamanho da Terra também ocupa a mente da humanidade há muito tempo. Pela primeira vez, o tamanho do planeta foi calculado pelo cientista alexandrino Eratóstenes de Cirene (cerca de 276-194 aC): segundo seus dados, o raio da Terra é de cerca de 6.290 km. Em 1024-1039 ANÚNCIO Abu Reyhan Biruni calculou o raio da Terra, que acabou sendo igual a 6.340 km.
Pela primeira vez, um cálculo preciso da forma e do tamanho do geóide foi feito em 1940 por A.A. O número que ele calculou recebeu o nome do famoso agrimensor russo F.N. Esses cálculos mostraram que a figura da Terra é um elipsóide triaxial e difere de um elipsóide de revolução.
Segundo as medições, a Terra é uma bola achatada nos pólos. O raio equatorial (semi-eixo maior do elipslide - a) é igual a 6.378 km 245 m, o raio polar (semi-eixo maior - b) é 6.356 km 863 m. A diferença entre os raios equatorial e polar é de 21 km. 382 m. A compressão da Terra (proporção da diferença entre aeb e a) é (ab)/a=1/298,3. Nos casos em que não é necessária maior precisão, o raio médio da Terra é considerado de 6.371 km.
Medições modernas mostram que a superfície do geóide ultrapassa ligeiramente 510 milhões de km e o volume da Terra é de aproximadamente 1,083 bilhão de km. A determinação de outras características da Terra - massa e densidade - é feita com base nas leis fundamentais da física. Portanto, a massa da Terra é 5,98 * 10 toneladas. densidade média acabou sendo igual a 5,517 g/cm.
Estrutura geral Terra
Até o momento, de acordo com dados sismológicos, foram identificadas cerca de dez interfaces na Terra, indicando a natureza concêntrica de sua estrutura interna. Os principais desses limites são: a superfície de Mohorovicic em profundidades de 30 a 70 km nos continentes e em profundidades de 5 a 10 km no fundo do oceano; Superfície de Wiechert-Gutenberg a uma profundidade de 2.900 km. Essas fronteiras principais dividem nosso planeta em três camadas concêntricas - a geosfera:
A crosta terrestre é a camada externa da Terra localizada acima da superfície de Mohorovicic;
O manto terrestre é uma concha intermediária limitada pelas superfícies Mohorovicic e Wiechert-Gutenberg;
O núcleo da Terra é o corpo central do nosso planeta, localizado mais profundamente que a superfície de Wiechert-Gutenberg.
Além dos limites principais, existem várias superfícies secundárias dentro das geosferas.
Crosta terrestre. Esta geosfera constitui uma pequena fração da massa total da Terra. Com base na espessura e na composição, distinguem-se três tipos de crosta terrestre:
A crosta continental é caracterizada por uma espessura máxima que chega a 70 km. É composto por rochas ígneas, metamórficas e sedimentares, que formam três camadas. A espessura da camada superior (sedimentar) geralmente não excede 10-15 km. Abaixo encontra-se uma camada de granito-gnaisse com 10-20 km de espessura. Na parte inferior da crosta encontra-se uma camada de balsato com até 40 km de espessura.
A crosta oceânica é caracterizada por baixa espessura - diminuindo para 10-15 km. Também consiste em 3 camadas. A parte superior, sedimentar, não ultrapassa várias centenas de metros. O segundo, balsato, com espessura total de 1,5-2 km. A camada inferior da crosta oceânica atinge uma espessura de 3-5 km. Incluído deste tipo Não existe camada de granito-gnaisse na crosta terrestre.
A crosta das regiões de transição é geralmente característica da periferia dos grandes continentes, onde se desenvolvem mares marginais e existem arquipélagos de ilhas. Aqui, a crosta continental é substituída pela oceânica e, naturalmente, em termos de estrutura, espessura e densidade das rochas, a crosta das zonas de transição ocupa um lugar intermédio entre os dois tipos de crosta indicados acima.
Manto da Terra. Esta geosfera é o maior elemento da Terra - ocupa 83% do seu volume e representa cerca de 66% da sua massa. O manto contém uma série de interfaces, sendo as principais superfícies localizadas em profundidades de 410, 950 e 2.700 km. De acordo com os valores dos parâmetros físicos, esta geosfera é dividida em duas subcamadas:
Manto superior (da superfície de Mohorovicic até uma profundidade de 950 km).
Manto inferior (de uma profundidade de 950 km até a superfície de Wiechert-Gutenberg).
O manto superior, por sua vez, é dividido em camadas. A camada superior, que se estende desde a superfície de Mohorovicic até uma profundidade de 410 km, é chamada de camada de Gutenberg. Dentro desta camada, distinguem-se uma camada dura e uma astenosfera. A crosta terrestre, juntamente com a parte sólida da camada de Gutenberg, forma uma única camada dura situada na astenosfera, chamada litosfera.
Abaixo da camada de Gutenberg encontra-se a camada de Golitsin. Que às vezes é chamado de manto intermediário.
O manto inferior tem espessura significativa, quase 2 mil km, e é composto por duas camadas.
Núcleo da Terra. A geosfera central da Terra ocupa cerca de 17% do seu volume e é responsável por 34% da sua massa. Na seção do núcleo, dois limites são distinguidos - nas profundidades de 4.980 e 5.120 km. Portanto, está dividido em três elementos:
Núcleo externo - da superfície de Wiechert-Gutenberg até 4.980 km. Esta substância está localizada altas pressões e temperaturas, não é um líquido no sentido usual. Mas tem algumas de suas propriedades.
O shell de transição está no intervalo 4980-5120 km.
Subnúcleo - abaixo de 5.120 km. Possivelmente em estado sólido.
Composição química A composição da Terra é semelhante à de outros planetas terrestres<#"justify">· litosfera (crosta e a maior parte parte superior manto) · hidrosfera (concha líquida) · atmosfera (concha de gás) Cerca de 71% da superfície terrestre é coberta por água, sua profundidade média é de aproximadamente 4 km. Atmosfera da Terra: mais de 3/4 é nitrogênio (N2); aproximadamente 1/5 é oxigênio (O2). As nuvens, constituídas por minúsculas gotículas de água, cobrem aproximadamente 50% da superfície do planeta. A atmosfera do nosso planeta, assim como o seu interior, pode ser dividida em várias camadas. · A camada mais baixa e densa é chamada de troposfera. Há nuvens aqui. · Meteoros entram em ignição na mesosfera. · Luzes polares e muitas órbitas satélites artificiais- habitantes da termosfera. Há nuvens prateadas fantasmagóricas pairando ali. Hipóteses sobre a origem da Terra. Primeiras hipóteses cosmogônicas Uma abordagem científica da questão da origem da Terra e do sistema Solar tornou-se possível após o fortalecimento na ciência da ideia de unidade material no Universo. Surge a ciência da origem e desenvolvimento dos corpos celestes - cosmogonia. As primeiras tentativas de fornecer uma base científica para a questão da origem e do desenvolvimento do sistema solar foram feitas há 200 anos. Todas as hipóteses sobre a origem da Terra podem ser divididas em dois grupos principais: nebulosas (latim “nebulosa” - neblina, gás) e catastróficas. O primeiro grupo baseia-se no princípio da formação de planetas a partir de gás, a partir de nebulosas de poeira. O segundo grupo é baseado em vários fenômenos catastróficos (colisões de corpos celestes, passagem próxima de estrelas umas das outras, etc.). Uma das primeiras hipóteses foi expressa em 1745 pelo naturalista francês J. Buffon. Segundo esta hipótese, nosso planeta foi formado como resultado do resfriamento de um dos aglomerados de matéria solar ejetados pelo Sol durante uma colisão catastrófica com um grande cometa. A ideia de J. Buffon sobre a formação da Terra (e de outros planetas) a partir do plasma foi usada em toda uma série de hipóteses posteriores e mais avançadas sobre a origem “quente” do nosso planeta. Teorias nebulares. Hipótese de Kant e Laplace Entre eles, é claro, o lugar de destaque é ocupado pela hipótese desenvolvida pelo filósofo alemão I. Kant (1755). Independentemente dele, outro cientista - o matemático e astrônomo francês P. Laplace - chegou às mesmas conclusões, mas desenvolveu a hipótese mais profundamente (1797). Ambas as hipóteses são semelhantes em essência e muitas vezes são consideradas uma só, e seus autores são considerados os fundadores da cosmogonia científica. A hipótese de Kant-Laplace pertence ao grupo das hipóteses nebulares. De acordo com seu conceito, no lugar do sistema Solar existia anteriormente uma enorme nebulosa de gás-poeira (nebulosa de poeira feita de partículas sólidas, segundo I. Kant; nebulosa de gás, segundo P. Laplace). A nebulosa estava quente e girando. Sob a influência das leis da gravidade, sua matéria tornou-se gradativamente mais densa, achatada, formando um núcleo no centro. Foi assim que o sol primário foi formado. O resfriamento e a compactação adicionais da nebulosa levaram a um aumento na velocidade angular de rotação, como resultado, no equador, a parte externa da nebulosa se separou da massa principal na forma de anéis girando no plano equatorial: vários dos eles foram formados. Laplace citou os anéis de Saturno como exemplo. Resfriando de forma desigual, os anéis se romperam e, devido à atração entre as partículas, ocorreu a formação de planetas orbitando o Sol. Os planetas em resfriamento foram cobertos por uma crosta dura, em cuja superfície começaram a se desenvolver processos geológicos. I. Kant e P. Laplace observaram corretamente os principais e características características estruturas do sistema solar: ) a esmagadora maioria da massa (99,86%) do sistema está concentrada no Sol; ) os planetas giram em órbitas quase circulares e quase no mesmo plano; ) todos os planetas e quase todos os seus satélites giram na mesma direção, todos os planetas giram em torno de seu eixo na mesma direção. Uma conquista significativa de I. Kant e P. Laplace foi a criação de uma hipótese baseada na ideia do desenvolvimento da matéria. Ambos os cientistas acreditavam que a nebulosa tinha um movimento rotacional, como resultado do qual as partículas se compactavam e ocorria a formação dos planetas e do Sol. Eles acreditavam que o movimento é inseparável da matéria e é tão eterno quanto a própria matéria. A hipótese Kant-Laplace existe há quase duzentos anos. Posteriormente, foi comprovada sua inconsistência. Assim, soube-se que os satélites de alguns planetas, por exemplo Urano e Júpiter, giram em uma direção diferente da dos próprios planetas. De acordo com física moderna, o gás separado do corpo central deve se dissipar e não pode formar anéis de gás e, posteriormente, planetas. Outras deficiências significativas da hipótese de Kant-Laplace são as seguintes: Sabe-se que o momento angular em um corpo em rotação permanece sempre constante e é distribuído uniformemente por todo o corpo em proporção à massa, distância e velocidade angular da parte correspondente do corpo. Esta lei também se aplica à nebulosa a partir da qual o Sol e os planetas foram formados. No Sistema Solar, a quantidade de movimento não corresponde à lei de distribuição da quantidade de movimento na massa proveniente de um corpo. Os planetas do Sistema Solar concentram 98% do momento angular do sistema, e o Sol possui apenas 2%, enquanto o Sol responde por 99,86% da massa total do Sistema Solar. Se somarmos os momentos rotacionais do Sol e de outros planetas, então nos cálculos verifica-se que o Sol primário girou na mesma velocidade que Júpiter gira agora. A este respeito, o Sol deveria ter a mesma compressão que Júpiter. E isso, como mostram os cálculos, não é suficiente para causar a fragmentação do Sol em rotação, que, como acreditavam Kant e Laplace, se desintegrou devido ao excesso de rotação. Está agora provado que uma estrela com rotação excessiva se desfaz em pedaços em vez de formar uma família de planetas. Um exemplo são os sistemas espectrais binários e múltiplos. Teorias catastróficas. Conjectura de jeans origem concêntrica cosmogônica da terra Após a hipótese de Kant-Laplace na cosmogonia, várias outras hipóteses para a formação do Sistema Solar foram criadas. Surgem os chamados catastróficos, que se baseiam num elemento de acaso, num elemento de feliz coincidência: Ao contrário de Kant e Laplace, que “emprestaram” de J. Buffon apenas a ideia da emergência “quente” da Terra, os seguidores deste movimento também desenvolveram a própria hipótese da catástrofe. Buffon acreditava que a Terra e os planetas foram formados devido à colisão do Sol com um cometa; Chamberlain e Multon - a formação de planetas está associada à influência das marés de outra estrela que passa pelo Sol. Como exemplo de hipótese catastrófica, consideremos o conceito do astrônomo inglês Jeans (1919). A sua hipótese baseia-se na possibilidade de outra estrela passar perto do Sol. Sob a influência de sua gravidade, uma corrente de gás escapou do Sol, que, com maior evolução, se transformou nos planetas do sistema solar. O fluxo de gás tinha o formato de um charuto. Na parte central deste corpo girando em torno do Sol, formaram-se grandes planetas - Júpiter e Saturno, e nas pontas do “charuto” - os planetas terrestres: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Plutão. Jeans acreditava que a passagem de uma estrela pelo Sol, que causou a formação dos planetas do Sistema Solar, explica a discrepância na distribuição de massa e momento angular no Sistema Solar. A estrela, que arrancou um fluxo de gás do Sol, deu ao “charuto” giratório um excesso de momento angular. Assim, uma das principais deficiências da hipótese de Kant-Laplace foi eliminada. Em 1943, o astrônomo russo N.I. Pariysky calculou que, em alta velocidade de uma estrela passando pelo Sol, a proeminência do gás deveria ter saído junto com a estrela. Na baixa velocidade da estrela, o jato de gás deveria ter caído sobre o Sol. Somente no caso de uma velocidade estritamente definida da estrela uma proeminência de gás poderia se tornar um satélite do Sol. Nesse caso, sua órbita deveria ser 7 vezes menor que a órbita do planeta mais próximo do Sol - Mercúrio. Assim, a hipótese de Jeans, assim como a hipótese de Kant-Laplace, não poderia fornecer uma explicação correta para a distribuição desproporcional do momento angular no Sistema Solar. Além disso, os cálculos mostraram que a convergência das estrelas no espaço cósmico é praticamente impossível e, mesmo que isso acontecesse, uma estrela que passasse não poderia dar movimento aos planetas em órbitas circulares. Hipóteses modernas Uma ideia fundamentalmente nova reside nas hipóteses da origem “fria” da Terra. A hipótese do meteorito mais desenvolvida foi proposta pelo cientista soviético O.Yu. Outras hipóteses de origem “fria” incluem as hipóteses de K. Weizsäcker (1944) e J. Kuiper (1951), que estão em muitos aspectos próximas da teoria de O. Yu. Cameron (EUA) e E. Schatzman (França). As mais populares são as hipóteses sobre a origem do sistema solar criadas por O.Yu. Schmidt e V.G. Ambos os cientistas, ao desenvolverem as suas hipóteses, partiram de ideias sobre a unidade da matéria no Universo, sobre o contínuo movimento e evolução da matéria, que são as suas principais propriedades, sobre a diversidade do mundo, devido às diversas formas de existência da matéria. . Hipótese de O.Yu. Schmidt De acordo com o conceito de O.Yu. Schmidt, o sistema Solar foi formado a partir de um acúmulo de matéria interestelar capturada pelo Sol no processo de movimento no espaço cósmico. O Sol gira em torno do centro da Galáxia, completando uma revolução completa a cada 180 milhões de anos. Entre as estrelas da Galáxia existem grandes aglomerados de nebulosas de gás e poeira. Com base nisso, O.Yu. acreditava que o Sol, ao se mover, entrava em uma dessas nuvens e a levava consigo. A rotação da nuvem no forte campo gravitacional do Sol levou a uma redistribuição complexa das partículas do meteorito em massa, densidade e tamanho, como resultado da qual alguns dos meteoritos, cuja força centrífuga se revelou mais fraca do que a força da gravidade, foram absorvidos pelo Sol. Schmidt acreditava que a nuvem original de matéria interestelar tinha alguma rotação, caso contrário suas partículas teriam caído no Sol. A nuvem se transformou em um disco rotativo plano e compactado, no qual, devido ao aumento da atração mútua das partículas, ocorreu a condensação. Os corpos condensados resultantes cresceram devido à união de pequenas partículas, como uma bola de neve. Durante o processo de circulação das nuvens, quando as partículas colidiam, elas começaram a se unir, formar agregados maiores e juntá-los - acréscimo de partículas menores caindo na esfera de sua influência gravitacional. Dessa forma, foram formados planetas e satélites orbitando ao seu redor. Os planetas começaram a girar em órbitas circulares devido à média das órbitas de pequenas partículas. A terra, segundo O.Yu. Schmidt, também foi formada por um enxame de partículas sólidas frias. O aquecimento gradativo do interior da Terra ocorreu devido à energia de decaimento radioativo, que levou à liberação de água e gás, que foram incluídos em pequenas quantidades na composição das partículas sólidas. Como resultado, surgiram oceanos e uma atmosfera, o que levou ao surgimento da vida na Terra. O.Yu. Schmidt, e mais tarde seus alunos, deram uma séria fundamentação física e matemática do modelo meteorito da formação dos planetas do Sistema Solar. A moderna hipótese do meteorito explica não apenas as peculiaridades do movimento planetário (formato das órbitas, direções diferentes rotação, etc.), mas também a distribuição de massa e densidade realmente observada, bem como a razão entre o momento angular planetário e o solar. O cientista acreditava que as discrepâncias existentes na distribuição do momento angular do Sol e dos planetas são explicadas pelos diferentes momentos angulares iniciais do Sol e da nebulosa de gás-poeira. Schmidt calculou e fundamentou matematicamente as distâncias dos planetas ao Sol e entre si e descobriu as razões para a formação de planetas grandes e pequenos em partes diferentes Sistema solar e a diferença em sua composição. Através de cálculos, as razões do movimento rotacional dos planetas em uma direção são comprovadas. A desvantagem da hipótese é que ela considera a origem dos planetas isoladamente da formação do Sol, o membro definidor do sistema. O conceito tem um elemento de acaso: a captura de matéria interestelar pelo Sol. Na verdade, a possibilidade de o Sol capturar uma nuvem de meteorito suficientemente grande é muito pequena. Além disso, segundo cálculos, tal captura só é possível com o auxílio gravitacional de uma estrela próxima. A probabilidade de uma combinação de tais condições é tão insignificante que torna a possibilidade de o Sol capturar matéria interestelar um evento excepcional. Hipótese V.G. Fesenkova O trabalho do astrônomo V.A. Ambartsumyan, que comprovou a continuidade da formação estelar como resultado da condensação de matéria de nebulosas rarefeitas de gás e poeira, permitiu ao Acadêmico V.G. leis gerais de formação de matéria no espaço espacial. Fesenkov acreditava que o processo de formação planetária é generalizado no Universo, onde existem muitos sistemas planetários. Na sua opinião, a formação de planetas está associada à formação de novas estrelas que surgem como resultado da condensação de matéria inicialmente rarefeita dentro de uma das nebulosas gigantes (“glóbulos”). Essas nebulosas eram matéria muito rarefeita (densidade da ordem de 10 g/cm3) e consistiam de hidrogênio, hélio e uma pequena quantidade de metais pesados. Primeiro, o Sol formou-se no centro do “glóbulo”, que era uma estrela mais quente, mais massiva e com rotação mais rápida do que é hoje. A evolução do Sol foi acompanhada por repetidas ejeções de matéria na nuvem protoplanetária, como resultado das quais perdeu parte de sua massa e transferiu uma parte significativa de seu momento angular para os planetas em formação. Os cálculos mostram que com ejeções não estacionárias de matéria das profundezas do Sol, a proporção realmente observada dos momentos de momento do Sol e da nuvem protoplanetária (e, portanto, dos planetas) poderia ter se desenvolvido A formação simultânea do Sol e. planetas é comprovado pela mesma idade da Terra e do Sol. Como resultado da compactação da nuvem de gás e poeira, formou-se uma condensação em forma de estrela. Sob a influência da rápida rotação da nebulosa, uma parte significativa da matéria gás-poeira afastou-se cada vez mais do centro da nebulosa ao longo do plano equatorial, formando algo semelhante a um disco. Gradualmente, a compactação da nebulosa gás-poeira levou à formação de concentrações planetárias, que posteriormente formaram os planetas modernos do Sistema Solar. Ao contrário de Schmidt, Fesenkov acredita que a nebulosa de gás e poeira estava quente. Seu grande mérito é a comprovação da lei das distâncias planetárias em função da densidade do meio. V.G. Fesenkov fundamentou matematicamente as razões para a estabilidade do momento angular no Sistema Solar pela perda de matéria do Sol durante a seleção da matéria, como resultado da desaceleração de sua rotação. V.G. Fesenkov também defende o movimento reverso de alguns satélites de Júpiter e Saturno, explicando isso pela captura de asteróides pelos planetas. Fesenkov atribuiu grande importância aos processos de decaimento radioativo dos isótopos K, U, Th e outros, cujo conteúdo era então muito maior. Até o momento, foram calculadas teoricamente uma série de opções para aquecimento radiotogênico do subsolo, a mais detalhada das quais foi proposta por E.A. De acordo com esses cálculos, após um bilhão de anos, a temperatura do interior da Terra, a uma profundidade de várias centenas de quilômetros, atingiu o ponto de fusão do ferro. Aparentemente, desta vez marca o início da formação do núcleo da Terra, representado pelos metais que desceram ao seu centro - ferro e níquel. Posteriormente, com o novo aumento da temperatura, os silicatos mais fusíveis começaram a derreter do manto, que, devido à sua baixa densidade, subiu. Este processo, estudado teórica e experimentalmente por A.P. Vinogradov, explica a formação da crosta terrestre. Vale destacar também duas hipóteses que se desenvolveram no final do século XX. Eles consideraram o desenvolvimento da Terra sem afetar o desenvolvimento do sistema Solar como um todo. A terra derreteu completamente e, no processo de esgotamento dos recursos térmicos internos (elementos radioativos), começou a esfriar gradativamente. Uma crosta dura se formou na parte superior. E à medida que o volume do planeta resfriado diminuiu, essa crosta quebrou e formaram-se dobras e outras formas de relevo. Não houve derretimento completo da matéria na Terra. Em um protoplaneta relativamente solto, formaram-se centros locais de fusão (este termo foi introduzido pelo Acadêmico Vinogradov) a uma profundidade de cerca de 100 km. Gradualmente, a quantidade de elementos radioativos diminuiu e a temperatura do LOP diminuiu. Os primeiros minerais de alta temperatura cristalizaram-se do magma e caíram no fundo. A composição química destes minerais era diferente da composição do magma. Elementos pesados foram extraídos do magma. E o fundido residual foi relativamente enriquecido em luz. Após a fase 1 e uma nova diminuição da temperatura, a próxima fase de minerais cristalizou a partir da solução, contendo também mais elementos pesados. Foi assim que ocorreu o resfriamento gradual e a cristalização dos LOPs. A partir da composição ultramáfica inicial do magma, formou-se magma de composição bálsica básica. Uma tampa fluida (gás-líquido) formada na parte superior do LOP. O magma balsato era móvel e fluido. Ele rompeu os LOPs e derramou-se na superfície do planeta, formando a primeira crosta dura de basalto. A tampa fluida também rompeu a superfície e, misturando-se com os restos dos gases primários, formou a primeira atmosfera do planeta. A atmosfera primária continha óxidos de nitrogênio. H, He, gases inertes, CO, CO, HS, HCl, HF, CH, vapor de água. Quase não havia oxigênio livre. A temperatura da superfície da Terra era de cerca de 100 C, não havia fase líquida. O interior do protoplaneta bastante solto tinha uma temperatura próxima do ponto de fusão. Nessas condições, os processos de transferência de calor e massa no interior da Terra ocorreram de forma intensa. Eles ocorreram na forma de correntes de convecção térmica (TCFs). Os TCPs que surgem nas camadas superficiais são especialmente importantes. Ali se desenvolveram estruturas térmicas celulares, que às vezes foram reconstruídas em uma estrutura unicelular. Os TCPs ascendentes transmitiram o impulso do movimento para a superfície do planeta (crosta balsat), e uma zona de estiramento foi criada nela. Como resultado do alongamento, uma poderosa falha estendida com comprimento de 100 a 1000 km é formada na zona de elevação do TKP. Eles foram chamados de falhas de fenda. A temperatura da superfície do planeta e de sua atmosfera esfria abaixo de 100 C. A água da atmosfera primária se condensa e a hidrosfera primária é formada. A paisagem da Terra é um oceano raso com profundidade de até 10 m, com pseudo-ilhas vulcânicas individuais expostas durante as marés baixas. Não havia sushi permanente. Com uma diminuição adicional na temperatura, os LOPs cristalizaram completamente e se transformaram em núcleos cristalinos duros nas entranhas de um planeta bastante solto. A cobertura superficial do planeta foi destruída pela atmosfera e hidrosfera agressivas. Como resultado de todos esses processos ocorreu a formação de rochas ígneas, sedimentares e metamórficas. Assim, hipóteses sobre a origem do nosso planeta explicam os dados modernos sobre sua estrutura e posição no sistema solar. E a exploração espacial, os lançamentos de satélites e de foguetes espaciais fornecem muitos factos novos para testes práticos de hipóteses e melhorias adicionais. Literatura 1. Questões de cosmogonia, M., 1952-64 2. Schmidt O. Yu., Quatro palestras sobre a teoria da origem da Terra, 3ª ed., M., 1957; Levin B. Yu. "Izv. Academia de Ciências da URSS Física da Terra", 1972, nº 7; Safronov V.S., Evolução da nuvem pré-planetária e a formação da Terra e dos planetas, M., 1969; . Kaplan SA, Física das Estrelas, 2ª ed., M., 1970; Problemas da cosmogonia moderna, ed. VA Ambartsumyan, 2ª ed., M., 1972. Arkady Leokum, Moscou, “Julia”, 1992
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