Концепции современного естествознания: Шпаргалка

1) планеты земного типа – Меркурий, Венера, Земля и Марс; имеют сравнительно небольшие размеры

и относительно высокую среднюю плотность образующего их вещества (около 5 г/см³);

2) планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун; имеют большие массы и низкую среднюю плотность вещества (примерно 1,4 г/см³). Эти планеты состоят в основном из водорода и гелия.

В космическом пространстве, разделяющем рассматриваемые две группы планет, а именно между орбитами Марса и Юпитера, находится так называемый пояс, или кольцо, астероидов – малых планет с диаметром от 1 до 1000 км. Общая масса астероидов составляет около 10^-3 массы Земли.

Центр массы Солнечной системы практически совпадает с центром массы Солнца, так как масса Солнца составляет 99,87 % от массы всей Солнечной системы. Солнце по сравнению с Землей имеет в 333 тыс. раз большую массу и в 109 раз больший диаметр. Среднее расстояние Земли от центра Солнца равно примерно 149,6 млн км. Это расстояние принято называть астрономической единицей длины (а.е.д.).

42. ВНУТРЕННЯЯ СТРУКТУРА ЗЕМЛИ: ЗЕМНАЯ КОРА, МАНТИЯ

Внутренняя структура Земли неоднородна. В ней выделяют следующие концентрические зоны:

1) земная кора средней толщины около 50 км;

2) мантия, простирающаяся до глубины приблизительно 2900 км;

3) ядро радиусом около 3500 км.

Земную кору покрывают гидросфера – жидкая оболочка, которая не является сплошной, и атмосфера – газовая оболочка планеты. Земная кора, масса которой составляет около 1 % от массы Земли, подразделяется на материковую (толщина 35–45 км на равнинной части планеты и 70–80 км в области гор) и океаническую (толщина 8-10 км). Плотность земной коры увеличивается с глубиной в среднем от 2,7 до 3,0 г/см³, увеличивается и температура примерно по 3 градуса на каждые 100 м. Более сложной считается материковая кора, которая состоит из трех слоев: верхнего – осадочного, среднего – гранитного и нижнего – базальтового. Осадочный слой, содержащий основные запасы угля, нефти и газа, по толщине неодинаков в различных районах суши. Гранитный слой, толщина которого составляет примерно 15–20 км, содержит большую часть рудных запасов земной коры. Наконец, базальтовый слой, в котором находятся основные запасы тяжелых металлов, имеет толщину около 20 км.

Океаническая кора имеет толщину 8-10 км и состоит из рыхлого осадочного слоя, лежащего на тонком базальтовом основании. Переход от материковой коры к океанической происходит постепенно с увеличением глубины океанического дна. На глубине океана свыше 3,5 км земная кора уже имеет океанический тип.

Ниже базальтового слоя начинается мантия Земли, состоящая из верхней мантии толщиной 800850 км и нижней мантии, толщина которой около 2000 км. Плотность вещества к границе мантии с ядром достигает значения 5,5 г/см³, давление – 1,3 млн атмосфер, температура 2000–250 °C. Мантия состоит преимущественно из тяжелых минералов, богатых кремнием и железом. Под действием высокого давления мантия Земли, несмотря на высокую температуру, находится, вероятно, в кристаллическом состоянии, за исключением нижней части верхней мантии, где влияние температуры сказывается сильнее, чем действие давления. Эту область, находящуюся либо в расплавленном, либо в аморфном состоянии, называют астеносферой. Внешний слой твердой Земли, включающий земную кору и часть верхней мантии, носит название литосферы. Литосфера лежит на астеносфере и расколота примерно на 10 больших плит, по границам которых расположено подавляющее число очагов землетрясений. При появлении трещин в литосфере магма астеносферы изливается под действием высокого давления на поверхность Земли, сопровождая мощные извержения вулканов.

43. ВНУТРЕННЯЯ СТРУКТУРА ЗЕМЛИ: ЯДРО. ГИДРОСФЕРА И АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ

Нижние слои мантии граничат с ядром Земли, которое состоит из двух условно выделяемых частей: внешнее ядро (расположено в слое на глубине от 2900 до 5100 км) и внутреннее ядро, или так называемое субъядро (находится ниже 5100 км). Ядро по массе составляет 34 % от массы Земли. Внешнее ядро состоит из соединения железа с серой (48 %) и окиси железа (52 %) и находится в жидком состоянии с плотностью, изменяющейся с глубиной от 9,5 до 12,3 г/см³. Субъядро состоит из железо-никелевого сплава и находится в твердом состоянии с плотностью 13–14 г/см³ и температурой около 5000 °C в его центре. Несмотря на постоянный отвод тепла к внешним слоям Земли, температура ядра остается высокой. Это обусловлено действием огромных гравитационных сил, приводящих к постепенному сжатию вещества и, как следствие, постоянному выделению энергии (примерно в 4 10²⁰ Ккал/год). Благодаря большому давлению и высокой температуре внутри ядра Земли многие электроны атомов и молекул становятся свободными и, образуя гигантские вихри, формируют магнитное поле планеты.

На ранних этапах эволюции Земли гидросфера на ее поверхности отсутствовала. Вода выделилась из недр Земли в результате ее тектонической активности. Выделение воды и формирование гидросферы продолжается и в настоящее время. Объем воды на Земле 4 млрд лет назад составлял около 20 млн км³. Сейчас общий объем вод гидросферы составляет 1,4 млрд км³, объем воды в земной коре – около 1,3 млрд км³ и объем воды в мантии – около 20 млрд км³. Водные ресурсы в гидросфере распределяются следующим образом: около 94 % – океаны и моря; около 4 % – подземные воды; около 2 % – ледники и постоянные снега; около 0,4 % – поверхностные воды (реки, озера и др.).

Атмосфера в процессе эволюции Земли претерпела существенные изменения. Например, около 3,8 млрд лет назад атмосфера Земли, как предполагают ученые, состояла главным образом из углекислого газа, азота и водорода. Кислород начал появляться в атмосфере около 2,5–2,0 млрд лет назад. Его содержание тогда не превышало десятых долей процента. Сейчас атмосфера Земли состоит из азота (78 %), кислорода (21 %), аргона (0,9 %), углекислого газа (0,03 %) и из других газов в очень малых долях процента. Ее масса составляет 5,15 10¹⁸ кг. Химический состав и масса атмосферы в настоящее время во многом определяются жизнедеятельностью растений, животных и человека.

44. ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ: КРЕАЦИОНИЗМ

В настоящее время существует несколько концепций возникновения жизни на Земле, среди которых наибольший интерес представляют креационизм, панспермизм, витализм и эволюционизм. Рассмотрим кратко каждую из этих концепций.

Креационизм (от лат. creatio – создание) – биологическая концепция, трактующая многообразие форм органического мира как акт божественного творения.

Концепции креационизма придерживались и придерживаются сейчас многие видные ученые, среди которых шведский естествоиспытатель, создатель систематики растительного и животного мира К. Линней (1707–1778) и французский анатом, зоолог и палеонтолог Ж. Кювье (1769–1832). Они считали, что только с позиций креационизма можно объяснить неизменный видовой состав биологических систем и отсутствие переходных форм живых организмов от одного вида к другому. Наблюдаемая экспериментально изменчивость свойств биологических систем под действием внешних и внутренних факторов происходит только в пределах каждого конкретного вида.

Данные палеонтологии (науки о вымерших растениях и животных, сохранившихся в виде остатков, отпечатков и следов их жизнедеятельности, о смене их во времени и пространстве), основателем которой считается Кювье, свидетельствуют о том, что на Земле время от времени происходила смена видов. Для объяснения этого факта Кювье в 1812 году была разработана теория катастроф, согласно которой стихийные бедствия, происходившие на Земле, приводили к уничтожению жизни на больших территориях. После этого Творцом жизнь создавалась заново, но уже в измененном виде.