Вопросы для самоконтроля

11. Что изучает космология?

12. Когда появились первые космологические концепции?

13. Какие представления о происхождении и строении Вселенной были во времена Ньютона?

14. В чем суть фотометрического и гравитационного космологических парадоксов?

15. Охарактеризуйте модель стационарной Вселенной А.Эйнштейна.

16. Когда и кем была разработана модель расширяющейся Вселенной?

17. В чем суть теории Большого взрыва?

18. Какие еще концепции происхождения и эволюции Вселенной вам известны?

19. Каково строение Вселенной?

20. Что представляют собой галактики и каковы их виды?

21. Что такое звезды? Как их классифицируют?

22. Каковы современные представления о причинах и движущих силах эволюции Вселенной?

Глава 6. Современные представления о строении и образовании Земли

6.1. Образование Земли

Изучение нашей планеты как единого целого находится в ведении географических наук: геологии, географии, океанографии, сейсмологии, метеорологии и др. Согласно современным научным данным наша планета образовалась около 4,6 млрд лет назад. Ее масса 5,98·10²⁴ кг, диаметр 12 756 км, плотность 5510 кг/м³. Она имеет форму, близкую к эллипсоиду, немного сжата у полюсов и вытянута к Северному полюсу. Такая форма называется геоидом. Сжатие у полюсов объясняется вращением Земли вокруг своей оси. Вытянутость к Северному полюсу до сих пор окончательного объяснения не получила.

В настоящее время считается, что образование Земли происходило в рамках общей космогонической схемы образования планет Солнечной системы. Эта схема включает фазу аккреции (рождения), фазу расплавления внешней сферы земного шара и фазу первичной коры.

В фазе аккреции, длившейся около 17 млн лет, Земля приобрела примерно 95 % своей массы в результате непрерывного выпадения на ее поверхность различных космических тел. К концу этой фазы, когда началась очень интенсивная бомбардировка планеты крупными объектами, произошло сильное разогревание, а затем полное расплавление вещества ее поверхности.

В фазе расплавления внешней сферы Земли (около 4,6 - 4 млрд лет назад) происходила химическая дифференциация вещества, которая привела к формированию центрального ядра и окружающей его мантии. В этот период поверхность планеты представляла собой океан тяжелого расплава с вырывающимися из него газами. Над ним нависало сплошь затянутое густыми тучами небо. Позже, в процессе остывания поверхности из-за излучения тепла в космос и ослабления метеоритной бомбардировки образовалась первичная земная кора. Когда температура опустилась ниже 100º С, началась конденсация воды и образование гидросферы.

Пока остается открытым вопрос о химической дифференциации земного вещества: образовались ли ядро, мантия и кора сразу или же наша планета сначала была гомогенна, а затем подверглась дифференциации. Существует несколько версий. Согласно теории гомогенной аккумуляции Земля возникла как относительно однородный по составу шар, а расслоение планеты на геосферные оболочки произошло позже: более тяжелые металлические и сульфидно-металлические фракции стекали вглубь, образуя ядро, а более легкие выдавливались наверх, формируя мантию и земную кору. Теория гетерогенной аккумуляции, напротив, утверждает, что земные оболочки сформировались сразу, в результате первичной конденсации космического вещества. Сначала образовалось ядро планеты из наиболее тугоплавких металлов железа и никеля. При дальнейшем остывании начали конденсироваться силикаты металлов и соединения серы, присоединившиеся к ядру и ставшие впоследствии мантией. В соответствии с теорией частично гетерогенной аккумуляции первоначально не было резких границ между ядром и мантией, как сейчас. Разница в составе существовала лишь между центральными частями Земли и поверхностными слоями мантии. Окончательная дифференциация произошла позже. Ядро планеты образовалось в результате комбинации процессов гетерогенной аккреции и последующей химической дифференциации. Уровень современных знаний не позволяет точно утверждать, какая из приведенных теорий соответствует действительности. В настоящее время специалисты больше склоняются к последней версии.

Земля – самая крупная из планет земной группы. В Солнечной системе нет другой планеты, на которой мог бы выжить человек. Положение Земли относительно Солнца, ее размер, масса явились причиной образования у нее атмосферы особого типа, защищающей от космической коротковолновой радиации. Земле такая радиация не угрожает, так как она поглощается в верхнем слое атмосферы озоновым поясом. Будь масса нашей планеты больше, как у Юпитера или Сатурна, она удерживала бы часть первоначального водорода, и атмосфера ее была бы другой. При меньшей массе улетучились бы не только водород, но и другие газы. Атмосфера Земли отличается низким содержанием углекислого газа и высоким содержанием молекулярного кислорода. Этому способствуют два фактора: вода океанов и морей хорошо поглощает углекислый газ, а биосфера насыщает атмосферу кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза. Определенное расстояние Земли от Солнца позволяет создать на ее поверхности температуру, необходимую для существования белковых тел. На наших ближайших соседях температуры не столь комфортные: на Марсе, расположенном дальше от Солнца, отмечены очень холодные ночи, а на Венере, расположенной ближе, зарегистрирована температура +485º С.