В.А. Магницкий - Общая геофизика (скан) (1119281), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Сейчас уже можно говорить, что органическая жизнь появилась на нашей планете практически одновременно с образованием земной коры, т.е, 3-3,5 млрд лет назад, и вряд ли можно сомневаться, что на ход эволюции биосферы существенное влияние оказывает характер эволюции всех трех оболочек Земли, изменения их состава, строения и взаимодействия. Нет сомнений, что все эти явления определялись жизнью, развитием всей массы планеты, процессами на всех ее глубинах. Вспомним, что такое важнейшее поле, как магнитное поле планеты, в значительной степени определяется свойствами земного ядра и процессами в нем. Таким образом, мы неизбежно приходим к выводу, что недра планеты определяют ход и направление развития ее внешних оболочек.
Без изучения глубоких частей земных недр нельзя вскрыть причины основных геотектонических и магматических процессов, процессов, определяющих лик нашей планеты и причины различий между ликом Земли и других планет земной группы. Здесь мы находимся еще в самом начале пути. Достаточно напомнить, что мы еще почти ничего не знаем о природе и причинах возникновения и исчезновения такого широко известного явления, как континентальные оледенения Земли, которые неоднократно возникали в течение геологической истории. Само образование и размещение в земной коре большинства полезных ископаемых определяется теми же глубинными процессами, без знания которых будет невозможно планировать поиски необходи- мых ресурсов. То же относится и к проблеме сейсмической опасности, к проблеме прогноза землетрясений.
Эти и многие другие проблемы и рассматриваются в настоящем пособии. Делается попытка описания способов их решения и рассмотрения методов изучения. Дается обзор вероятных путей развития Земли и ее оболочек, высказываются некоторые соображения о путях влияния человека на дальнейшие судьбы экологической обстановки на Земле. Академик В.А. Магницкий Часть 1 ФИЗИКА ТВЕРДОЙ ЗЕМЛИ Введение ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ вЂ” ЧАСТИЦА ВСЕЛЕННОЙ По современным представлениям ученых, занимающихся проблемами происхождения и эволюции Космоса, Вселенной, на ранних этапах эволюции Вселенной не было ни планет, ни звезд, ни галактик, ни их скоплений.
Была только более или менее однородная водородно-гелиевая плазма. Эти представления базируются не только на теоретических расчетах, но и на наблюдениях и анализе так называемого "реликтового" радиоизлучения Вселенной, которое представляет собой "выродившееся" по причине красного смещения излучение горячей плазмы, сохранившееся с той эпохи, когда никаких звезд и галактик не было. По интенсивности реликтовое излучение соответствует излучению абсолиино черного тела при температуре около 3 К. Красным смещением называется явление смещения спектральных линий далеких галактик в дликноволновую часть спектра.
Это явление интерпретируется как доплеровский сдвиг частоты излучения, возникающий при движении источника излучения от наблюдателя со скоростью, пропорциональной расстоянию. Отсюда возникла гипотеза о расширении Вселенной. Экстраполяция во времени назад приводит к выводу, что расширение Вселенной началось свыше 10 млрд лет назад. Начало расширения трактуется как "большой взрыв", сразу после которого и появилось то микроволновое излучение, которое теперь называется "реликтовым".
В эпоху, когда возникло наблюдаемое сейчас "реликтовое" излучение, тогдашняя Вселенная была умеренно нагретой (- 4000 К) плазмой, заключенной в небольшой области, радиус которой составлял около 15 млн световых лет. Это в несколько раз меньше современного расстояния от Солнечной системы до центра скоплений галактик в созвездии Девы, к которому принадлежит и наша Галактика. Современные расстояния до удаленнейших от нас галактик исчисляются многими миллиардами световых лет. Концентрация частиц в вышеупомянутой "первобытной" плазме была умеренной — около 3000 на 1 см~, и все пространство было заполнено равновесным излучением, соответствующим температуре — 4000 К, химический состав плазмы очень простой: смесь водорода и гелия.
Более тяжелых элементов в ней почти не содержалось. И вот из этой простейшей плазмы в процессе ее дальнейшей эволюции возникло все огромное многообразие наблюдаемой нами в настоящее время Вселенной. По-видимому, очень сложным способом, непонятным до сих пор, образовались тяжелые элементы, появились частицы сверхвысоких энергий: космические лучи, галактики, очень разнообразные по своим характеристикам звезды, планеты и на нашей планете — все многообразие природы и живых существ. Ученые предполагают, что возможно существование живых организмов и на некоторых других планетах, обращающихся вокруг других звезд.
О механизме грандиозного фантастического процесса эволюции Вселенной, приводящего к ее непрерывному усложнению, можно только строить те или иные предположения. Однако можно с уверенностью указать на один принципиальный фактор, с необходимостью вызывающий эволюцию вещества во Вселенной, — это так называемая "гравитационная неустойчивость", смысл которой был ясен еще Ньютону, а ее теория была создана в начале нашего века известным английским астрономом Джинсом. Сущность неустойчивости состоит в том, что по причине всемирного тяготения материя не может быть распределена с постоянной плотностью в сколь угодно большом объеме, С неизбежностью в силу взаимного притяжения она должна "разбиться" на отдельные конденсации, сгустки.
В первоначальной Вселенной почти однородная плазма должна была распасться сначала на огромные сгустки, из которых в дальнейшем образовались скопления галактик. Галактики по той же причине разбились на "протогалактики", из которых естественным образом возникли "протозвезды". Образование звезд из "диффузной" межзвездной среды, как установлено, продолжается и в настоящее время. Возможно, что кроме гравитационной неустойчивости существуют и другие фундаментальные причины, приводящие к эволюции материи во Вселенной, Эта глубокая проблема требует дальнейшего всестороннего исследования. Наша Галактика, в которой находится наша крошечная планета Земля, образует только малую часть Вселенной, Солнце и его планетная система расположены во внешней части Галактики, представляющей собой дискообразное скопление звезд и межзвездных пыли и газа, видимых нами как Млечный Путь.
Среднее расстояние Земли от Солнца 149,6 . 106 км, а средняя скорость ее движения по орбите 29,8 км/с. В табл. 1 приведены данные о Солнце и планетах 10 (.'олнечной системы. Возраст Галактики, определенныи на основе подсчета содержащихся в метеоритах радиоактивных протонов урана и тория и продуктов их распада, оценивается в 10 млрд лет. Солнечная система сформировалась приблизительно на 5 млрд лет позже образования Галактики.
Таблица 1 Физические характеристики Солнца и планет Среднее расстояние от Солнца„ Средняя плот- Наклон эква- Средний радиус, км Период вращения Небесное тело Сжатие Масса, кг ность, кг/м 3' тора к орбите вокруг оси млн км 696 10 ! 99.!Озо 7о15' 1,41 в центре 98,0 =26 земных суток Солнце 57,9! 3,304 1023 0' 5,45 0,00 2437 Меркурий 58,6 земных суток 1:3.10 108,21 4,872.1024 86о 5,25 6050 Венера 243,16 земных суток, обратное вра- щение 23о27' 24о48' 149,60 5,978 1024 227 94 6 423,10гз 778, 3 1,900 1027 23Л56 04 24 37 23 9 50 10 14 1:298,25 1:19!,1 6371 5,518 Земля 3388 3,943 Марс 3'7' 1:15,3 69720 1,34 Юпитер Сатурн 5 689.1огб 26 45' 1:10,2 57900 0,70 1429,3 10 42 обратное вращение 15 48~ 2875,03 8,72 1025 98оО 1:18 24540 1,41 Уран 4504,4 1,03 ! Ого 5900 1023 ! 024 29о 1:60 25000 Нептун Плутон 2200 6,39 земных суток 11 Существует два основных класса звезд: звезды главной последовательности и гиганты (определяются по диаграмме Герцшпрунга— Рассела).
Солнце является довольно типичной звездой главной последовательности, оно прошло стадию сжатия из межзвездного вещества свыше 4,5 млрд лет назад. По современным представлениям планеты и их спутники образовались одновременно с Солнцем при конденсации газопылевого Сол- нечного облака. Это так называемая небулярная гипотеза, высказанная еще Декартом и Кантом и вновь привлекшая внимание ученых во второй половине нашего столетия. Соперничающая с нею группа гипотез связывает образование планет с катастрофическим явлением, например с приближением к Солнцу другой звезды, "вытянувшей" из Солнца газовую струю, впоследствии сконденсировавшуюся в планеты, со взрывом сверхновой и т.п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
