Гипотезы о происхождении Земли и планет

Содержание 

1. Введение
2. Гипотезы о происхождении Земли и планет:

- Гипотеза Ж. Бюффона

- Гипотеза Канта-Лапласса

- Гипотеза В.  Томсона

- Идеи Чемберлена  и Мультона

- Идеи Дж. Джинса  и Г. Джеффриса

- Гипотеза О.Ю. Шмидта

- Гипотеза Левина

- Последние гипотезы  происхождения Земли

3) Развитие  Земли

4) Заключение

5) Список литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение: 

Земля

Диаметр: 12756 км

Масса: 5,98∙10·24кг

Плотность: 5510 кг/м³

Период вращения: 23 ч 56 мин 4,1с

Период  обращения: 365,26 суток

Образование Земли потребовало около 50 млн. лет.

  Проблема  происхождения Земли относится  к важнейшим и старейшим проблемам  науки. Во все времена люди хотели знать, откуда и каким образом произошел мир, в котором мы живем. Вопрос о том, как возникла Земля, занимает умы людей уже не одно тысячелетие. Ответ на него всегда зависел от уровня знаний людей. Первоначально существовали наивные легенды о сотворении мира некоей божественной силой. Затем Земля в работах ученых приобрела очертания шара, который являлся центром Вселенной. В XVI веке появилось учение Н.Коперника, которое поместило Землю в ряд планет, вращающихся вокруг Солнца. Победа гелиоцентрической системы Коперника нанесла непоправимый удар господству церкви в области естественных наук и подготовила почву для возникновения научных гипотез о происхождении нашей планеты, что, естественно предполагало единство вещества Земли и Космоса. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Гипотезы  о происхождении  Земли и планет

  В истории планетной космогонии издавна  наметились два пути объяснения происхождения планет. Эта двойственность существует и сегодня.

  Планетарная система возникла в результате сгущения первичной туманности, когда-то окружавшей Солнце. Это был процесс длительный, постепенный, решающую роль в которой  играло гравитационное поле Солнца. Такова суть всех «небулярных» (туманных) гипотез, начиная со знаменитой и безнадежно устаревшей гипотезы Канта-Лапласа. Гипотезы второго типа – «катастрофические». Они ведут свое начало от гипотезы Бюффона, современника Канта, полагавшего, что планеты возникли как «брызги» при катастрофическом падении на солнце исполинской кометы. Во всех последующих, более правдоподобных гипотезах сохранилась первичная идея: планетная система есть плод какой-то космической катастрофы.

Гипотеза  Ж. Бюффона

  Далеко  не все были согласны с эволюционным сценарием происхождения планет вокруг Солнца. Тогда в XVIII веке французский естествоиспытатель Жорж Бюффон высказал предположение, поддержанное и развитое американскими физиками Чемберленом и Мультоном. Бюффон  выдвинул гипотезу, которая утверждала, что Земля является обломком Солнца, который был от него оторван ударом гигантской кометы. Таким образом, согласно выдвинутым предположениям, первоначально наша Земля находилась в раскаленном состоянии, а затем медленно остывала. Основные идеи Ж.Л Бюффона были изложены в популярной форме в книге «Теория Земли» (1749 г). Далее он опубликовал большое сочинение под названием  «Эпохи природы», в которой история Земли была подразделена на семь эпох общей  продолжительностью 75000 лет. Эта величина значительно превышала библейское летоисчисление в интерпретации отцов церкви. За эти идеи Бюффон подвергался нападкам со стороны духовенства. 

Гипотеза  Канта-Лапласа

  Далее знаменитый французский математик, оставивший после себя обобщающие труды  в области механики, Пьер Лаплас независимо от Канта и не зная о его космогонических построениях(хотя их идею практически полностью совпадают) , предложил свою космогоническую гипотезу.

  Согласно  его гипотезе, первоначально существовала раскаленная вращающаяся газовая  туманность, по своим размерам превышающая современную планетарную систему. Допускалось, что туманность имела сплюснутую форму. С течением времени под влиянием охлаждения и притяжения к центру эта туманность сжималась. При сжатии туманности повышалась ее температура, и в результате увеличения центробежной силы от нее оторвались отдельные газовые кольца, которые при сгущении  превращались в планеты. Первоначально, все планеты представляли собой раскаленные газовые тела, которые медленно остывали. Аналогичным образом и Земля возникла в расплавленном состоянии и затем остыла, покрывшись корой. Основная часть туманности осталась в центре, до сих пор не остыла и стала Солнцем. Уже в XIX веке обнаружилась недостаточность этой гипотезы, так как она не всегда могла объяснить новые данные в науке, но ценность ее все еще велика.

Гипотеза  В. Томсона

  Во  второй половине 19 века выдающийся английский физик В.Томсон (лорд Кельвин), основываясь на теории теплопроводности, вычислил возраст Земли, как период времени ее остывания от раскаленного состояния до современной температуры. Он оказался равным 24 млн. лет. Но эта величина оказалась малой по сравнению с другими оценками геологического времени.

  Гипотеза  Лапласа получила почти всеобщее признание и до 1900 годов была господствующей в космогонии. После его гипотезы в начале 20 века были предложены гипотезы американских ученых – Чемберлена В. и Ф. Мультона и английских ученых – Дж. Джинса и Г.Джеффриса.

Идеи  Чемберлена и Мультона

  Согласно  Чемберлену и Мультону, в результате близкого прохождения или даже касательного столкновения Солнца с другой звездой образовался выброс солнечного вещества, из которого, в конце концов, образовались планеты и их спутники. Предполагалось, что выброшенное указанным способом солнечное вещество – солнечный газ – быстро остынет и затвердеет, образуя малые сгущения вещества, названные планетезималями. Их объединение приводит к формированию планет, в частности Земли.

Идеи  Дж. Джинса и Г. Джеффриса

  По  Дж. Джинсу и Г.Джеффрису, первичное  одинокое Солнце  никогда не встречалось со звездой. При этом сближении, произошедшем на расстояниях порядка величины их диаметров, под приливным воздействием Солнце выбросило огромную сигарообразную струю вещества в сторону  проходящей звезды. Из этой струи в результате ее разделения и последующей конденсации образовывались планеты. 

     Рассмотренные выше гипотезы однозначно приводили к горячему началу нашей планеты Земли, ранняя история которой представлялась как процесс остывания первоначального газового, а затем жидкого сферического тела. Однако скоро были предложены космогонические построения, допускающие относительно холодное начало Земли. 
 
 

Гипотеза  О.Ю. Шмидта

  Из современных «небулярных» гипотез наибольшей и вполне заслуженной популярностью пользуется гипотеза академика О.Ю Шмидта. Согласно его гипотезе, Солнце, путешествуя по Галактике, проходило сквозь газопылевое облако и увлекло часть его за собой. Впоследствии твердые частицы облака подверглись слипанию и превратились в планеты, изначально холодные. Разогревание этих планет произошло позже в результате сжатия, а также поступления солнечной энергии. Разогрев Земли сопровождали массовые излияния лав на поверхность в результате вулканической деятельности. Благодаря этому излиянию сформировались первые покровы Земли.

  Из  лав выделялись газы. Они образовали первичную атмосферу, которая еще не содержала кислорода. Больше половины объема первичной атмосферы составляли пары воды, а температура ее превышала 100°С. При дальнейшем постепенном остывании атмосферы произошла конденсация водяных паров, что привело к выпадению дождей и образованию первичного океана. Это произошло около 4,5-5 млрд. лет назад. Позднее началось формирование суши, которая представляет собой утолщенные, относительно легкие части литосферных плит, поднимающихся выше уровня океана.

  Идея  О.Ю. Шмидта о первоначально холодной Земле, высказанная уже в космогоническом плане, переворачивала существовавшие представления об эволюции Земли и имела исключительное значение для всех наук о Земле. Некоторые ученые сразу поняли ее перспективность, другие, наоборот, вначале считали ее подрывом всех основ геологии и геофизики и лишь постепенно переходили на эту точку зрения. За рубежом она распространилась позднее. Но уже в 1950 г. конференция геологов и геохимиков в Санта-Фе высказалась в пользу большей вероятности холодного начального состояния Земли.  
 

Гипотеза  Левина

  По  Б.Ю Левину (ученику Шмидта) весь процесс формирования планет можно разделить на 2 этапа. На первом этапе в облаке происходило образование роя относительно крупных тел – промежуточных между первоначальными пылевыми частицами и теперешними планетами. На втором этапе произошло объединение промежуточных тел в планеты. В этом случае Земля возникла как относительно холодное тело более-менее однородного состава. В дальнейшем началось разогревание первичной Земли от распада присутствующих в ней радиоактивных элементов. В результате разогрева появились расплавленные участки с последующей дифференциацией.

Последние гипотезы происхождения  Земли 

  Первый  шаг в познании  химической истории планет при их возникновении был сделан выдающимися американским ученым, лауреатом Нобелевской премии Гарольдом Юри. Он рассчитал ряд химических равновесий между элементами в процессе остывания газа солнечного состава. Он допустил, что Земля и планеты земной группы возникли из почти однородной смеси силикатов и металлического железа. Различный нагрев первичных планетезималей, а впоследствии и самих планет от радиогенного тепла определил различную интенсивность окисления вещества, при относительно низких температурах – ниже температур плавления  материала  этих планетемизалей.

  Далее английским астрофизиком Фредом Хойлом была предложена своя гипотеза. Согласно ей у Солнца была звезда-близнец, которая  взорвалась. Большая часть осколков унеслась в космическое пространство, меньшая — осталась на орбите Солнца и образовала планеты.

  Все гипотезы по-разному трактуют происхождение  Солнечной системы и родственные  связи между Землей и Солнцем, но они едины в том, что все  планеты произошли из единого сгустка материи, а дальше судьба каждой из них решалась по-своему. Земле предстояло пройти путь в 5 млрд. лет, испытать ряд фантастических превращений, прежде чем мы увидели ее в современном облике. Однако необходимо заметить, что гипотезы, не имеющей серьезных недостатков и отвечающей на все вопросы о происхождении Земли и других планет Солнечной системы, пока еще нет. Но можно считать установленным, что Солнце и планеты образовались одновременно (или почти одновременно) из единой материальной среды, из единого газово-пылевого облака. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Развитие  Земли

      История Земли составлена двумя последовательными событиями, двумя частями.

    Событие первое: образование тела Земли из материала взорвавшейся Звезды. Если период строительства прошел относительно быстро (5-10 млн. лет.), то на ее выход из шокового состояния после грандиозной катастрофы потребовалось 100-200 млн. лет – время вхождения в автономную стадию развития. Шла опрессовка маленькой рыхлой планеты. Накапливалось собственное тепло.

    Первоначальный  размер Земли можно представить, если собрать воедино архейские земли, разбросанные сегодня небольшими плитками по всей ее поверхности. Первоначальный вид не совсем круглой планеты определялся большими и малыми перепадами высот с пологими и крутыми переходами одна к другой без горизонтальных равнин¹.

    Первородное тело Земли было сложено раздробленным, многократно перемолотым материалом из звездного архея. Небольшая планета представляла сплошную брекчию (горная порода, сложенная из угловатых обломков), с небольшими качественными изменениями по глубине, определяемыми, в основном, все более поздним подходом материала из зон образования Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.

    Событие второе: Основной состав первичной Земли - анортозитовый, что характерно и для Луны. Мощные отложения железистых кварцитов в морях докембрия - является свидетельством богатства первичного материала соединениями железа (по всему объему Земли). Железо присутствует в виде мелких частиц и в дисперсном состоянии (как и на Луне).

    Огромное  количество железа на севере Сибири свидетельствует о большой составляющей железа в теле Земли, что не может не иметь отношения к образованию магнитного поля Земли и Сибирской магнитной аномалии. В количественном отношении железо, как и другие металлы, должно распределяться по планетам земной группы в порядке возрастания расстояний от Меркурия к поясу астероидов, что связано с ударно-скоростной дифференциацией вещества.

    Вода. Обилие воды на телах Солнечной системы  прослеживается всюду. Ею буквально залиты и планеты, и спутники. Вода найдена в атмосферах звезд. В другом случае вода обнаружена в газопылевом диске, обращающемся вокруг звезды. На телах планет земной группы воды все больше по мере удаления от Солнца. Ранняя Земля была пропитана водой от центра до поверхности. Еще больше воды на Марсе и в Поясе астероидов.

    Водная  составляющая является неотъемлемой частью всех тел Солнечной системы за исключением Меркурия и, наверное, Венеры².