Поява землі як планети. походження планет
Питання походження Землі, планет і Сонячної системи в цілому хвилювало людей ще з глибокої давнини. Міфи про походження Землі простежуються у багатьох стародавніх народів. Китайці, єгиптяни, шумери, греки мали своє уявлення про формування світу. На початку нашої ери їх наївні уявлення замінили релігійні догмати, що не терплять заперечень. У середньовічній Європі спроби пошуку істини іноді закінчувалися багаттям інквізиції. Перші наукові пояснення проблеми відносяться тільки до XVIII в. Навіть зараз немає єдиної гіпотези походження Землі, що дає простір для нових відкриттів і їжу для допитливого розуму.
міфологія древніх
Людина - істота допитливе. З давніх-давен люди відрізнялися від тварин не тільки бажанням вижити в суворому дикому світі, але і спробою зрозуміти його. Визнаючи тотальна перевага сил природи над собою, люди стали обожнювати перебіг передвиборних процесів. Найчастіше саме небожителям приписується заслуга створення світу.
Міфи про походження Землі в різних куточках планети значно відрізнялися один від одного. За уявленнями древніх єгиптян, вона вилупилася з священного яйця, зібраного богом Хнума зі звичайної глини. За віруваннями острівних народів, землю вивудили боги з океану.
Теорія хаосу
Ближче всіх до наукової теорії підійшли стародавні греки. За їхніми поняттями, народження Землі сталося з первородного Хаосу, наповненого сумішшю з води, землі, вогню і повітря. Це стикується з науковими постулатами теорії походження Землі. Гримуча суміш елементів хаотично оберталася, заповнюючи все суще. Але в якийсь момент з надр первородного Хаосу народилася Земля - \u200b\u200bбогиня Гея, і її вічний супутник, Небо, - бог Уран. Спільними зусиллями вони наповнили мляві простори різноманітністю життя.
Схожий міф сформувався і в Китаї. Хаос Хунь-тунь, наповнений п'ятьма елементами - деревом, металом, землею, вогнем і водою - кружляв у формі яйця по безмежного Всесвіту, поки в ньому не зародився бог Пань-Гу. Прокинувшись, він виявив навколо себе лише мляву темряву. І цей факт його сильно засмутив. Зібравшись з силами, божество Пань-Гу розломило шкаралупу яйця-хаосу, вивільнивши два начала: Інь і Ян. Важкий Інь опустився вниз, сформувавши землю, світлий і легкий Ян злетів вгору, утворивши небо.
Класова теорія формування Землі
Походження планет, і зокрема Землі, сучасними вченими достатньо вивчене. Але є ряд принципових питань (наприклад, звідки взялася вода), що викликають палкі суперечки. Тому наука про Всесвіт розвивається, кожне нове відкриття стає цеглинкою у фундаменті гіпотези походження Землі.
Знаменитий радянський вчений більше відомий за полярним дослідженням, згрупував всі запропоновані гіпотези і об'єднав їх в три класи. До першого належать теорії, які виходять з постулату про утворення Сонця, планет, лун і комет з єдиного матеріалу (туманності). Це відомі гіпотези Войткевича, Лапласа, Канта, Фесенкова, недавно перероблені Рудником, Соботович та іншими вченими.
Другий клас об'єднує уявлення, згідно з якими планети формувалися безпосередньо з речовини Сонця. Це гіпотези походження Землі вчених Джинса, Джеффріса, Мультона і Чемберлина, Бюффона та інших.
І, нарешті, до третього класу належать теорії, які не об'єднують Сонце і планети спільністю походження. Найбільш відома гіпотеза Шмідта. Зупинимося на характеристиці кожного класу.
гіпотеза Канта
У 1755 році німецький філософ Кант походження Землі коротко описав наступним чином: первісна Всесвіт складався з нерухомих пилоподібних частинок різної щільності. Сили гравітації привели їх рух. Відбувалося налипання їх один на одного (ефект акреції), в кінцевому підсумку призвело до утворення центрального розпеченого згустку - Сонця. Подальші зіткнення частинок призвели до обертання Сонця, а разом з ним і пилової хмари.
В останньому поступово утворювалися окремі згустки речовини - зародки майбутніх планет, навколо яких за подібною схемою сформувалися супутники. Утворена таким шляхом Земля на початку свого існування представлялася холодної.
концепція Лапласа
Французький астроном і математик П. Лаплас запропонував дещо відмінний варіант, що пояснює походження планети Земля і інших планет. Сонячна система, на його думку, утворилася з розпеченої газової туманності зі згустком частинок в центрі. Вона оберталася і стискалася під дією всесвітнього тяжіння. При подальшому охолодженні швидкість обертання туманності росла, по периферії від неї відшаровувалися кільця, які розпадалися на прообрази майбутніх планет. Останні на початковій стадії представляли собою розпечені газові кулі, які поступово охолоджувалися і затвердевали.
Недолік гіпотез Канта і Лапласа
Гіпотези Канта і Лапласа, що пояснюють походження планети Земля, були панівними в космогонії аж до початку ХХ століття. І зіграли прогресивну роль, слугуючи основою природничих наук, особливо геології. Головним недоліком гіпотези є нездатність пояснити розподіл всередині Сонячної системи моменту кількості руху (МКР).
МКР визначається як добуток маси тіла на відстань від центру системи і швидкість його обертання. Дійсно, виходячи з факту, що Сонце має більш ніж 90% всієї маси системи, воно повинно мати і високий МКР. Насправді ж Сонце має лише 2% загального МКР, планети ж, особливо гіганти, наділені іншими 98%.
теорія Фесенкова
Зазначене протиріччя в 1960 спробував пояснити радянський вчений Фесенков. Згідно його версії походження Землі, Сонце з планетами утворилися в результаті ущільнення гігантської туманності - «глобули». Туманність володіла дуже розрідженій матерією, складеної в основному з водню, гелію і невеликої кількості важких елементів. Під дією сили гравітації в центральній частині глобули виникло звездообразное згущення - Сонце. Воно швидко оберталося. В результаті речовини в навколишнє його газово-пилову середу час від часу здійснювалися викиди матерії. Це призводило до втрати Сонцем своєї маси і передачі створюваним планетам значної частини МКР. Формування планет проходило шляхом акреції речовини туманності.
Теорії Мультона і Чемберлина
Американські дослідники астроном Мультон і геолог Чемберлін запропонували схожі гіпотези походження Землі і Сонячної системи, згідно з якими планети утворилися з речовини газових гілок спіралей, «витягнутих» з Сонця невідомої зіркою, яка пройшла на досить близькій відстані від нього.
Вченими було введено в космогонію поняття «планетезималь» - це згустки, сконденсовані з газів початкового речовини, які стали ембріонами планет і астероїдів.
судження Джинса
Англійський астроном і фізик Д. Джинс (1919) припустив, що при зближенні з Сонцем іншої зірки з останньої відірвався сигароподібний виступ, який в подальшому розпався на окремі згустки. Причому з середньої потовщеною частини «сигари» утворилися великі планети, а по її краях - дрібні.
гіпотеза Шмідта
У питаннях теорії походження Землі оригінальну точку зору в 1944 році висловив Шмідт. Це так звана метеоритна гіпотеза, згодом фізико-математично обґрунтована учнями відомого вченого. До речі, в гіпотезі проблема освіти Сонця не розглядається.
Відповідно до теорії, Сонце на одній зі стадій свого розвитку захопило (притягнуло до себе) холодну газово-пилові метеоритне хмара. До цього воно володіло дуже малим МКР, хмара ж оберталося зі значною швидкістю. У сильному Сонця почалася диференціація метеоритного хмари по масі, щільності і розмірів. Частина метеоритного матеріалу потрапила на світило, інша, в результаті процесів акреції, утворювала згустки-зародки планет і їх супутників.
У цій гіпотезі походження і розвиток Землі залежно від впливу «сонячного вітру» - тиску сонячного випромінювання, яке відштовхувало легкі газові компоненти на периферію Сонячної системи. Утворена таким чином Земля була холодним тілом. Подальший розігрів зв'язується з радіогенним теплом, гравітаційної диференціацією і іншими джерелами внутрішньої енергії планети. Великим недоліком гіпотези дослідники вважають дуже низьку ймовірність захоплення Сонцем подібного метеоритного хмари.
Припущення Рудника і Соботович
Історія походження Землі до сих пір хвилює вчених. Відносно недавно (в 1984 році) В. Рудник і Е. Соботович представили власну версію походження планет і Сонця. Згідно з їхніми уявленнями, ініціатором процесів в газово-пилової туманності міг послужити близький вибух наднової зірки. Подальші події, на думку дослідників, виглядали так:
- Під дією вибуху почалося стиснення туманності і освіту центрального згустку - Сонця.
- Від формується Сонця МРК передавався планетам електромагнітним або турбулентному-конвективним шляхом.
- Стали утворюватися гігантські кільця, що нагадують кільця Сатурна.
- В результаті акреції матеріалу кілець спочатку з'явилися планетезимали, згодом сформувалися в сучасні планети.
Вся еволюція проходила дуже швидко - протягом близько 600 млн років.
Формування складу Землі
Існує різне розуміння послідовності формування внутрішніх частин нашої планети. Згідно з однією з них, протоземля представляла собою невідсортоване конгломерат залізо-силікатного речовини. Надалі в результаті гравітації відбувся поділ на залізне ядро \u200b\u200bі силікатну мантію - явище гомогенної акреції. Прихильники гетерогенної акреції вважають, що спочатку акумулювалось тугоплавке залізне ядро, потім на нього налипали більш легкоплавкі силікатні частинки.
Залежно від вирішення цього питання може йтися і про ступінь первісного розігріву Землі. Дійсно, відразу ж після свого утворення планета почала розігріватися внаслідок спільних дій декількох факторів:
- Бомбардування її поверхні планетезималями, що супроводжувалося виділенням тепла.
- ізотопів, в тому числі короткоживучих ізотопів алюмінію, йоду, плутонію та ін.
- Гравітаційна диференціація надр (якщо прийняти гомогенну акреції).
На думку ряду дослідників, на цій ранній стадії формування планети зовнішні частини могли перебувати в стані, близькому до розплаву. На фото планета Земля виглядала б розпеченим кулею.
Контракційна теорія освіти материків
Однією з перших гіпотез походження материків була контракційна, по якій горотворення пов'язувалося з охолодженням Землі і скороченням її радіусу. Саме вона служила фундаментом ранніх геологічних досліджень. На її підставі австрійський геолог Е. Зюсс синтезував всі існуючі на той час знання про структуру земної кори в монографії «Лик Землі». Але вже в кінці XIX ст. з'явилися дані, що свідчать, що в одній частині земної кори відбувається стиснення, в іншій - розтягнення. Остаточно звалилася контракційна теорія після відкриття радіоактивності і наявності в корі Землі великих запасів радіоактивних елементів.
дрейф материків
На початку ХХ ст. зароджується гіпотеза дрейфу материків. Вчені давно помітили схожість берегових ліній Південної Америки і та Аравійського півострова, Африки та Індостану і ін. Першим зіставив дані Піллігріні (1858 г.), пізніше Біханов. Сама ідея дрейфу материків була сформульована американськими геологами Тейлором і Бейкером (1910) і німецьким метеорологом і геофізиком Вегенером (1912). Останній обґрунтував цю гіпотезу в своїй монографії «Походження материків і океанів», яка вийшла в світ у 1915 році. Аргументи, які наводились в захист цієї гіпотези:
- Подібність обрисів материків по обидві сторони Атлантики, а також материків, що оздоблюють Індійський океан.
- Подібність будови на суміжних материках позднепалеозойских і раннемезозойских порід.
- Скам'янілі останки тварин і рослин, які свідчать, що древня флора і фауна південних материків утворювала єдину угруповання: особливо про це свідчать скам'янілі останки динозаврів роду лістрозавров, знайдені в Африці, Індії і Антарктиді.
- Палеокліматичні дані: наприклад, наявність слідів позднепалеозойского покривного заледеніння.
Формування земної кори
Походження і розвиток Землі нерозривно пов'язане з горотворенням. А. Вегенер стверджував, що материки, що складаються з досить легких мінеральних мас, як би плавають на підстильному їх важкому пластичному речовині базальтового ложа. Передбачається, що спочатку тонкий шар гранітного матеріалу нібито покривав всю Землю. Поступово цілісність його була порушена приливними силами тяжіння Місяця і Сонця, які впливають на поверхню планети зі сходу на захід, а також відцентровими силами від обертання Землі, які впливають від полюсів до екватора.
З граніту (імовірно) складався єдиний суперматерик Пангея. Він проіснував до середини і розпався в юрському періоді. Прихильником цієї гіпотези походження Землі був учений Штауб. Потім виникло об'єднання материків північної півкулі - Лавразия, і об'єднання материків південної півкулі - Гондвана. Між ними виявилися затиснуті породи дна Тихого океану. Під материками залягало море магми, по якому вони рухалися. Лавразия і Гондвана ритмічно переміщувалися то до екватора, то до полюсів. При зміщенні до екватора суперматерик фронтально стискалися, при цьому флангами натискаючи на тихоокеанську масу. Ці геологічні процеси багато хто вважає основними чинниками утворення великих гірських масивів. Рух до екватора відбувалося тричі: під час каледонского, герцинского і альпійського горотворення.
висновок
На тему формування Сонячної системи випущено багато науково-популярної літератури, дитячих книг, спеціалізованих публікацій. Походження Землі для дітей в доступній формі викладено в шкільних підручниках. Але якщо взяти літературу 50-річної давності, видно, що на деякі проблеми сучасні вчені дивляться вже по-іншому. Космологія, геологія і суміжні науки не стоять на місці. Завдяки підкорення навколоземного простору люди вже знають, якою бачиться на фото планета Земля з космосу. Нове знання формує нове уявлення про закони Всесвіту.
Очевидно, що для створення з первородного хаосу Землі, планет і Сонця були задіяні могутні сили природи. Не дивно, що стародавні предки зіставляли їх зі звершеннями Богів. Навіть образно неможливо уявити походження Землі, картинки реальності напевно перевершили б найсміливіші фантазії. Але по крупицях знань, зібраних вченими, поступово вибудовується цілісна картина навколишнього світу.
В одній галактиці налічується близько 100 млрд зірок, а всього в нашому Всесвіті існує 100 млрд галактик. Якби вам заманулося відправитися в подорож з Землі до самого краю Всесвіту, то це зайняло б у вас більше 15 млрд років за умови, що ви будете пересуватися зі швидкістю світла - 300 000 км в секунду. Але звідки ж з'явилася космічна матерія? Як виник Всесвіт? Історія Землі нараховує близько 4,6 млрд років. За цей час на ній виникали і вимирали не один мільйон видів рослин і тварин; виростали і зверталися в прах найвищі гірські хребти; величезні материки то розколювалися на частини і розбігалися в різні боки, то стикалися один з одним, утворюючи нові гігантські масиви суші. Звідки ж ми все це знаємо? Справа в тому, що, незважаючи на всі катастрофи і катаклізми, які така багата історія нашої планети, на подив багато з її бурхливого минулого закарбовується в гірських породах, що існують і понині, в скам'янілостях, які в них знаходять, а також в організмах живих істот , що мешкають на Землі в наші дні. Зрозуміло, цей літопис неповна. Нам трапляються лише її фрагменти, між ними зяють порожнечі, з оповідання випадають цілі розділи, вкрай важливі для розуміння того, що відбувалося насправді. І все-таки навіть у настільки урізаному вигляді історія нашої Землі не поступиться в захопливості будь-якому детективного роману.
Астрономи вважають, що наш світ виник в результаті Великого Вибуху. Вибухнувши, гігантська вогненна куля розметав по простору матерію і енергію, які згодом згустилися, утворивши мільярди зірок, а ті, в свою чергу, об'єдналися в численні галактики.
Теорія великого вибуху.
Теорія, якої дотримується більшість сучасних вчених, стверджує, що Всесвіт утворився в результаті так званого Великого Вибуху. Неймовірно гарячий вогненна куля, температура якого досягала мільярдів градусів, в якийсь момент вибухнув і розкидав у всіх напрямках потоки енергії і часток матерії, надавши їм колосальне прискорення.
Будь-яка речовина складається з крихітних часток - атомів. Атоми - це дрібні матеріальні частинки, здатні брати участь в хімічних реакціях. Однак вони, в свою чергу, складаються з ще більш дрібних, елементарних, часток. У світі існує безліч різновидів атомів, які називаються хімічними елементами. Кожен хімічний елемент включає в себе атоми певних розмірів і ваги і відрізняється від інших хімічних елементів. Тому в ході хімічних реакцій кожен хімічний елемент поводиться тільки йому одному властивим чином. Усе, що існує у Всесвіті, від найбільших галактик до найдрібніших живих організмів, складається з хімічних елементів.
Після Великого Вибуху.
Оскільки вогненна куля, розлетівся на частини в результаті Великого Вибуху, мав колосальну температуру, крихітні частинки матерії володіли спочатку занадто великою енергією і не могли з'єднатися один з одним, щоб утворити атоми. Однак через приблизно мільйон років температура Всесвіту знизилася до 4000 "З, і з елементарних частинок стали формуватися різні атоми. Спочатку виникли найлегші хімічні елементи - гелій і водень. Поступово Всесвіт охолоджувалася все сильніше і утворювалися більш важкі елементи. Процес утворення нових атомів і елементів триває і донині в надрах таких зірок, як, наприклад, наше Сонце. Їх температура надзвичайно висока.
Всесвіт остигала. Новостворені атоми збиралися в гігантські хмари пилу і газу. Частинки пилу стикалися один з одним, зливалися в єдине ціле. Гравітаційні сили притягували маленькі об'єкти до більших. В результаті у Всесвіті згодом сформувалися галактики, зірки, планети.
Земля має розплавлене ядро, багате залізом і нікелем. Земна кора складається з більш легких елементів і як би плаває на поверхні частково розплавлених гірських порід, що утворюють мантію Землі.
Розширюється Всесвіт.
Великий Вибух виявився настільки потужним, що вся матерія Всесвіту з величезною швидкістю розлетілася по космічному простору. Більш того, Всесвіт продовжує розширюватися і до цього дня. Ми можемо з упевненістю стверджувати це тому, що віддалені галактики все ще відсуваються від нас, а відстані між ними постійно збільшуються. Значить, колись галактики розташовувалися набагато ближче один до Друга, ніж в наші дні.
Ніхто точно не знає, як саме утворилася Сонячна система. Основна теорія говорить, що Сонце і планети сформувалися з завихрюватися хмари космічного газу і пилу. Більш щільні частини цієї хмари за допомогою гравітаційних сил притягували до себе ззовні все більшу кількість речовини. В результаті з нього виникли Сонце і всі його планети.
Мікрохвилі з минулого.
Виходячи з припущення, що Всесвіт сформувалася в результаті "гарячого" Великого Вибуху, тобто виникла з гігантського вогненної кулі, вчені спробували підрахувати, до якої міри вона повинна була охолонути до теперішнього часу. Вони прийшли до висновку, що температура міжгалактичного простору повинна складати близько -270 ° С. Температуру Всесвіту вчені визначають і за інтенсивністю мікрохвильового (теплового) випромінювання, що йде з глибин космосу. Проведені виміри підтвердили, що вона справді становить приблизно -270 "С.
Який вік Всесвіту?
Щоб дізнатися відстань до тієї чи іншої галактики, астрономи визначають її розміри, яскравість і колір випромінюваного нею світла. Якщо теорія Великого Вибуху вірна, то, значить, всі існуючі нині галактики спочатку були стиснуті в один надщільний і гарячий вогненна куля. Вам достатньо поділити відстань від однієї галактики до іншої на швидкість, з якою вони віддаляються один від одного, щоб встановити, як давно вони становили єдине ціле. Це і буде віком Всесвіту. Зрозуміло, цей метод не дозволяє отримати точні дані, але все ж він дає підстави вважати, що вік Всесвіту -від 12 до 20 млрд років.
Потік лави випливає з кратера вулкана Кілауеа, розташованого на острові Гаваї. Коли лава виходить на поверхню Землі, вона застигає, утворюючи нові гірські породи.
Освіта Сонячної системи.
Галактики сформувалися, цілком ймовірно, через приблизно 1 - 2 млрд років після Великого Вибуху, а Сонячна система виникла приблизно на 8 млрд років пізніше. Адже матерія розподілялася по простору аж ніяк не рівномірно. Більш щільні області, завдяки гравітаційним силам, притягували до себе все більше пилу і газу. Розміри цих областей стрімко збільшувалися. Вони перетворювалися в гігантські завихрюватися хмари пилу і газу - так звані туманності.
Одна така туманність - а саме сонячна туманність - згустилися, утворила наше Сонце. З інших частин хмари виникли згустки речовини, що стали планетами, в тому числі Землею. Вони утримувалися на своїх навколосонячних орбітах потужним гравітаційним полем Сонця. У міру того як гравітаційні сили притягували частинки сонячного речовини все ближче і ближче один до одного, Сонце ставало все менше і щільніше. При цьому в сонячному ядрі виникло жахливий тиск. Воно перетворювалося в колосальну теплову енергію, а це, в свою чергу, прискорювало хід термоядерних реакцій всередині Сонця. В (внаслідок утворювалися нові атоми і виділялося ще більше тепла.
Виникнення умов для життя.
Приблизно ті ж процеси, хоча і в значно менших масштабах, відбувалися і на Землі. Земне ядро \u200b\u200bстрімко стискалося. Через ядерних реакцій і розпаду радіоактивних елементів в надрах Землі виділялося так багато тепла, що утворюють її гірські породи розплавилися. Більш легкі речовини, багаті кремнієм - схожим на скло мінералом, - відокремились в земному ядрі від більш щільних заліза і нікелю і утворили першу земну кору. Через приблизно мільярд років, коли Земля істотно охолола, земна кора затверділа і перетворилася в міцну зовнішню оболонку нашої планети, що складається з твердих гірських порід.
Остигаючи, Земля викидала зі свого ядра безліч різних газів. Зазвичай це відбувалося при виверженні вулканів. Легкі гази, такі, як водень або гелій, здебільшого зникали в космічний простір. Однак сила тяжіння Землі була досить велика, щоб утримувати у її поверхні більш важкі гази. Вони-то і склали основу земної атмосфери. Частина водяної пари з атмосфери сконденсувалася, і на Землі виникли океани. Тепер наша планета була повністю готова до того, щоб стати колискою життя.
Народження і загибель гірських порід.
Земна суша утворюється твердими гірськими породами, часто покритими шаром грунту і рослинністю. Але звідки ці гірські породи беруться? Нові гірські породи формуються з речовини, що народжується глибоко в надрах Землі. У нижніх шарах земної кори температура набагато вище, ніж па поверхні, а складові їх гірські породи перебувають під величезним тиском. Під впливом жару і тиску гірські породи прогинаються і розм'якшуються, а то і зовсім плавляться. Як тільки в земній корі утворюється слабке місце, розплавлені гірські породи - їх називають магмою - прориваються на поверхню Землі. Магма випливає з жерла вулканів у вигляді лави і поширюється на великій площі. Застигаючи, лава перетворюється у тверду гірську породу.
Вибухи і вогненні фонтани.
В одних випадках народження гірських порід супроводжується грандіозними катаклізмами, в інших проходить тихо і непомітно. Існує безліч різновидів магми, і з них утворюються різні типи гірських порід. Наприклад, базальтова магма дуже текуча, легко виходить на поверхню, розтікається широкими потоками і швидко застигає. Іноді вона виривається з жерла вулкана яскравим "вогненним фонтаном" - таке відбувається, коли земна кора не витримує її тиску.
Інші види магми набагато гущі: їх густота, або консистенція, більше схожа на чорну патоку. Вміщені в такий магмі гази з великими труднощами пробиваються на поверхню крізь її щільну масу. Згадайте, як легко бульбашки повітря вириваються з киплячої води і наскільки повільніше це відбувається, коли ви нагріваєте що-небудь більш густе, наприклад кисіль. Коли більш щільна магма піднімається ближче до поверхні, тиск на неї зменшується. Розчинені в пий гази прагнуть розширитися, але не можуть. Коли ж магма нарешті виривається назовні, гази розширюються настільки стрімко, що відбувається грандіозний вибух. Лава, уламки гірських порід і попіл розлітаються в усі сторони, як снаряди, випущені з гармати. Подібне виверження сталося в 1902 р на о-ві Мартініка в Карибському морі. Катастрофічне виверження вулкана Моптапь-Пеле повністю зруйнувало порт Сеп-П'єр. Загинуло близько 30 000 чоловік.
Утворення кристалів.
Гірські породи, що формуються з остигає лави, називають вулканічними, або виверженими, гірськими породами. Поки лава остигає, мінерали, що містяться в розплавлених породах, поступово перетворюються в тверді кристали. Якщо лава остигає швидко, кристали не встигають вирости і залишаються дуже маленькими. Подібне відбувається при утворенні базальту. Іноді лава охолоджується настільки швидко, що з неї виходить гладка склоподібна порода, взагалі не містить кристалів, така, як обсидіан (вулканічне скло). Подібне, як правило, трапляється при підводному виверженні або коли маленькі частинки лави викидаються з жерла вулкана високо в холодне повітря.
Ерозія і вивітрювання гірських порід в каньйонах Сідар-Брейкс, штат Юта, США. Ці каньйони утворилися в результаті ерозійного впливу річки, що проклала своє русло через шари осадових порід, "видавлених" догори рухами земної кори. Оголилися гірські схили поступово вивітрилися, і уламки порід утворили на них кам'янисті осипи. Серед цих осипів стирчать виступи все ще твердих скель, які і утворюють краю каньйонів.
Свідоцтва минулого.
Розміри кристалів, що містяться в вулканічних породах, дозволяють нам судити, наскільки швидко остигала лава і на якій відстані від поверхні Землі вона залягала. Перед вами шматок граніту, як він виглядає в поляризованому світлі під мікроскопом. Різні кристали мають на цьому зображенні різний колір.
Гнейс - метаморфічна гірська порода, що утворилася з осадової породи під впливом тепла і тиску. Малюнок з різнокольорових смуг, які ви бачите на цьому шматку гнейсу, дозволяє визначити напрямок, в якому земна кора, рухаючись, давила на шари гірських порід. Так ми отримуємо уявлення про події, що відбувалися 3,5 млрд років тому.
За складкам і розломів (розривів) в гірських породах ми можемо судити, в якому напрямку діяли колосальні напруги в земній корі в давно минулі геологічні епохи. Ці складки виникли в результаті горообразующіх рухів земної кори, що почалися 26 млн років тому. У цих місцях жахливі сили здавили шари осадових гірських порід - і утворилися складки.
Магма далеко не завжди досягає поверхні Землі. Вона може затримуватися в нижніх шарах земної кори і тоді остигає набагато повільніше, утворюючи чудові великі кристали. Саме так виникає граніт. Величина кристалів в деяких голяка дозволяє встановити, яким чином багато мільйонів років тому сформувалася дана порода.
Худуз, провінція Альберта, Канада. Дощі і піщані бурі руйнують м'які гірські породи швидше, ніж тверді, і в результаті виникають останці (виступи) з химерними обрисами.
Осадові "бутерброди".
Не всі гірські породи схожі на вулканічні, такі, як граніт або базальт. Багато з них складаються з безлічі шарів і схожі на величезну стопку бутербродів. Вони утворилися колись із зруйнованих вітром, дощами і ріками інших гірських порід, уламки яких змило в озера або моря, і вони осіли на дні під товщею води. Поступово таких опадів скупчується величезна кількість. Вони нагромаджуються один на одного, утворюючи шари товщиною в сотні і навіть тисячі метрів. Вода озера або моря тисне на ці відкладення з колосальною силою. Що знаходиться всередині них вода видавлюється, і вони спресовуються в щільну масу. У той же час мінеральні речовини, перш розчинені в видавлюваної воді, як би цементують всю цю масу, і в підсумку з неї формується нова гірська порода, яку називають осадової.
І вулканічні, і осадові породи можуть під впливом рухів земної кори виштовхувати догори, утворюючи нові гірські системи. В освіті гір беруть участь колосальні сили. Під їх впливом гірські породи або дуже сильно нагріваються, або жахливо стискаються. При цьому вони перетворюються - трансформуються: один мінерал може перетворитися в інший, кристали розплющуються і приймають інше розташування. В результаті па місці однієї гірської породи виникає інша. Гірські породи, що сформувалися при трансформації інших гірських порід під впливом вищезгаданих сил, називаються метаморфічними.
Ніщо не вічне, навіть гори.
На перший погляд нічого не може бути міцніше і довговічніше, ніж величезна гора. На жаль, це всього-на-всього ілюзія. Якщо грунтуватися на геологічній шкалі часу, де рахунок йде на мільйони і навіть сотні мільйонів років, то гори виявляються настільки ж минущим, як і все інше, включаючи нас з вами.
Будь-яка гірська порода, як тільки почне піддаватися впливу атмосфери, моментально буде руйнуватися. Якщо ви поглянете на свіжий уламок скелі або розколотий голяк, то побачите, що знову утворилася поверхню породи найчастіше зовсім іншого кольору, ніж стара, довго пробула па повітрі. Це пояснюється впливом кисню, що міститься в атмосфері, а в багатьох випадках - і дощової води. Через них на поверхні гірської породи відбуваються різні хімічні реакції, поступово змінюють її властивості.
Згодом ці реакції призводять до вивільнення мінералів, що скріплюють породу, і вона починає розсипатися. У породі утворюються крихітні тріщинки, в які проникає вода. Замерзаючи, ця вода розширюється і розриває породу зсередини. Коли лід розтане, така порода просто розвалиться на шматки. Дуже скоро відвалилися шматки породи змиють дощі. Цей процес називається ерозією.
Льодовик Мюїр на Алясці. Руйнівний вплив льодовика і каменів, вмерзнули в нього знизу і з боків, поступово викликає ерозію стін і дна долини, по якій він рухається. В результаті на льоду утворюються довгі смуги уламків гірських порід - так звані морени. При злитті двох сусідніх льодовиків з'єднуються і їх морени.
Вода-руйнівник.
Шматки зруйнованої породи в кінцевому підсумку потрапляють в річки. Перебіг тягне їх по річковому руслу і сточує ними породу, яка утворює саме русло, поки вцілілі уламки не знайдуть нарешті тихе притулок на дні озера або моря. Замерзла вода (лід) має ще більшою руйнівною силою. Льодовики і льодовикові покриви тягнуть за собою безліч великих і дрібних уламків гірських порід, вмерзнули в їх крижані боки і черева. Ці уламки проробляють глибокі борозни в породах, по яких рухаються льодовики. Льодовик може переносити уламки скель, що впали на нього зверху, на багато сотень кілометрів.
Скульптури, створені вітром
Вітер теж руйнує гірські породи. Особливо часто таке трапляється в пустелях, де вітер переносить мільйони найдрібніших піщинок. Піщинки здебільшого складаються з кварцу, надзвичайно міцного мінералу. Вихор піщинок вдаряється об скелі, вибиваючи з них все нові і нові піщинки.
Часто вітер нагромаджує пісок в великі піщані пагорби, або дюни. Кожен порив вітру завдає на дюни новий шар піщинок. Розташування схилів і крутизна цих піщаних пагорбів дозволяють судити про направлення і силі вітру, що їх створив.
Льодовики проробляють на своєму шляху глибокі U-подібні долини. У Нантфранконе, Уельс, льодовики зникли ще в доісторичні часи, залишивши після себе широку долину, яка явно велика для невеликої річки, що протікає по ній нині. Маленьке озеро на передньому плані перегороджено смугою особливо міцної гірської породи.
Так приємно усвідомлювати, що планета Земля виявилася найбільш придатною для різних форм життя. Тут ідеальні температурні умови, досить повітря, кисню і безпечного світу. Важко повірити, що колись нічого цього не було. Або майже нічого, крім розплавленої космічної маси невизначеної форми, плаваючою в умовах невагомості. Але про все по порядку.
Вибух вселенського масштабу
Ранні теорії походження Всесвіту
Вчені висували різні гіпотези, що пояснюють народження Землі. У 18 столітті французи стверджували, що причиною виявилася космічна катастрофа в результаті зіткнення Сонця з кометою. Англійці запевняли, що пролітає повз світила астероїд відсік його частина, з якої надалі з'явився цілий ряд небесних тіл.
Німецькі уми просунулися далі. Прототипом утворення планет Сонячної системи вони вважали холодну пилова хмара неймовірних розмірів. Пізніше вирішили, що пил була розпеченій. Зрозумілим є одне: освіту Землі нерозривно пов'язане з формуванням всіх планет і зірок, що входять до складу системи Сонця.
Матеріали по темі:
З якою швидкістю рухається Земля навколо своєї осі і Сонця?
Сьогодні астрономи і фізики одностайні в думці, що Всесвіт утворився після Великого Вибуху. Мільярди років тому гігантський вогненна куля розлетівся на шматки в космічному просторі. Це викликало гігантський викид матерії, частинки якої володіли колосальною енергією. Саме потужність останньої заважала елементів створити атоми, змушуючи відштовхуватися один від одного. Цьому сприяла і висока температура (приблизно в мільярд градусів). Але через мільйон років простір охололо приблизно до позначки 4000º. З цього моменту почалося тяжіння і освіту атомів легких газоподібних речовин (водню і гелію).
Згодом вони згрупувалися в скупчення, званими туманностями. Такими були прототипи майбутніх небесних тіл. Поступово частинки всередині оберталися все швидше, нарощуючи температуру і енергію, змушуючи туманність стискатися. Досягши критичної точки, в певний момент запустилася термоядерна реакція, яка сприяє формуванню ядра. Так народилося яскраве Сонце.
Поява Землі - від газу до твердого тіла
Молоде світило мало потужними силами гравітації. Їх вплив послужило причиною формування на різних відстанях інших планет з скупчень космічного пилу і газів, в тому числі і Землі. Якщо порівняти склад різних небесних тіл сонячної системи, стане помітно, що вони не однакові.
Матеріали по темі:
Чому нахилена вісь Землі?
Меркурій в основному складається з металу, найбільш стійкого до впливу сонячного світла. Венера, Земля мають скельної поверхнею. А Сатурн і Юпітер залишаються газовими гігантами через найбільшої віддаленості. До речі, вони захищають інші планети від метеоритів, відштовхуючи їх від своїх орбіт.
формування Землі
Формування Землі почалося за тим же принципом, який лежав в основі появи самого Сонця. Відбувалося це приблизно 4,6 мільярда років тому. Важкі метали (залізо, нікель) в результаті гравітації і стиснення проникали в центр молодої планети, утворюючи ядро. Висока температура створювала всі умови для низки ядерних реакцій. Відбувся поділ мантії і ядра.
Виділення тепла плавило і викидало на поверхню легкий кремній. Він став прототипом першої кори. У міру остигання планети летючі гази проривалися назовні з надр. Це супроводжувалося виверженнями вулканів. Розплавлена \u200b\u200bлава формувала надалі гірські породи.
Газові суміші утримувалися на відстані навколо Землі силою тяжіння. Вони склали атмосферу, спочатку без кисню. Зустрічі з крижаними кометами, метеоритами привели до появи океанів з конденсату парів і розтопленого льоду. Материки роз'єднувались, знову з'єднувалися, плаваючи в гарячій мантії. Це повторювалося багаторазово майже 4 мільярди років.
Завантаження ...