16262-1 (590957), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

На стадии быстрой аккреции освобождалось огромное количество энергии, и верхние слои планет сильно нагревались. Максимальная температура поверхности Юпитера и Сатурна, по-видимому, составляла несколько тысяч градусов - почти как у звёзд. В диске Юпитера, где формировались его спутники, на близких расстояниях от планеты температура была выше точки конденсации водяного пара, а на более далёких - ниже. И действительно, ближние спутники Юпитера, включая Ио и Европу, состоят из каменистых веществ, а более отдалённые - Ганимед и Калли-сто - наполовину из водяного льда. У Сатурна в диске температура была ниже, поэтому лёд там конденсировался на всех расстояниях (частицы колец Сатурна и все его близкие спутники - ледяные).

Образование астероидов и комет

Общая масса всех астероидов, заполняющих зону на расстоянии 2 - 4 а. е. от Солнца, не превышает массы Луны. Если вещество в допланетном диске распределялось достаточно равномерно, то первоначально в зоне астероидов могло содержаться в 100- 1000 раз больше вещества, чем в настоящее время.

Пояс астероидов - это несостоявшаяся планета. Такое определение впервые дал О. Ю. Шмидт, предположивший, что процессу аккумуляции планеты помешало соседство массивного Юпитера. Сегодня ясно, что дело обстояло сложнее.

Высокие хаотические скорости астероидов (5 км/с) не могли быть порождены современными возмущениями Юпитера даже за весьма длительные промежутки времени. Сами астероиды совершенно неспособны совершить подобную "раскачку" (гравитационные возмущения для этого слишком малы). Следовательно, искать причину больших хаотических скоростей, а заодно и "опустошения" астероидного пояса нужно в прошлом, в процессе аккумуляции планет. В нём скрыт ответ на вопрос, почему именно рост Юпитера мог обогнать образование планеты, более близкой к Солнцу.

При одинаковой плотности конденсированного вещества в зоне "питания" планета формируется тем быстрее, чем короче её период обращения вокруг Солнца. У астероидов период обращения составляет 3- 6 лет, а у Юпитера - около 12 лет. Во всех моделях допланетного диска плотность с увеличением расстояния от Солнца убывает. Как же объяснить преимущество Юпитера?

Учёные доказали, что в пределах зоны астероидов летучие вещества присутствовали в газообразном состоянии, тогда как на расстоянии Юпитера проходила граница конденсации паров воды. Это привело к тому, что рост допланетных тел в зоне Юпитера ускорился: гравитационная неустойчивость проявилась раньше; сгущения (в основном ледяные) были больше, чем в зоне астероидов; твёрдые тела, в которые они превращались, росли намного стремительнее.

Гравитационные возмущения Юпитера особенно сильно действуют на астероиды, периоды обращения которых вокруг Солнца соизмеримы с периодом Юпитера. Их орбиты становятся вытянутыми, они могут пересекать орбиту Марса и даже Земли. Их осколками являются метеориты, выпадающие на Землю. Вещественный состав метеоритов свидетельствует о том, что астероиды сформировались как отдельные тела 4,6 млрд лет назад, т. е. в ту же эпоху, что и планеты.

Кометы представляют собой небольшие тела поперечником 5-10 км. Состоят они в основном из водяного льда с вкраплениями льдов летучих соединений, способных конденсироваться лишь при очень низких температурах.

Рассматривались два варианта происхождения комет: в межзвёздном пространстве и на периферии Солнечной системы. Кометные орбиты - не параболы, а скорее очень вытянутые эллипсы с большими полуосями порядка 100 тыс. астрономических единиц (кроме короткопериодиче-ских комет с небольшими размерами орбит). Поэтому кометы должны принадлежать Солнечной системе.

По современным представлениям, кометы - побочный продукт образования планет-гигантов. Это ледяные планетезимали, заброшенные формировавшимися планетами - Юпитером, Сатурном, Ураном и Нептуном - на очень далёкую периферию нашей системы. Там кометы образуют гигантское разреженное облако, так называемое облако Оорта.

Начальное состояние Земли

Начало геологической эволюции Земли тесно связано с процессом её образования. Если бы наша планета образовалась "огненно-жидким" способом, как представлялось ещё в начале XX в., она бы сразу расслоилась на оболочки по химическому составу и стала "тектонически мёртвой". Против такого взгляда выступали Владимир Иванович Вернадский и другие известные учёные. Концепция О. Ю. Шмидта о первоначально холодной Земле родилась именно из-за противоречий между нынешней тектонической жизнью Земли и той моделью, которая следовала из горячего, расплавленного начального состояния.

Современные расчёты показали, что рождающаяся Земля не была ни расплавленной, ни холодной. Гравитационная энергия могла нагреть Землю до 40 тыс. Кельвинов, если бы она мгновенно собралась из кусков в одно тело. Но рост Земли продолжался 100 млн лет, так что температура поверхности даже на стадии активного роста не превышала 350-400 К Небольшая часть гравитационной энергии перешла в тепловую энергию земных глубин. Её недра прогрелись до 1000-2000 К благодаря тому, что в аккумуляции участвовали очень крупные тела (радиусами до сотен километров). Падение таких тел вызывало образование огромных ударных кратеров, под которыми до глубин 1-2 тыс. километров создавались области повышенной температуры. Иногда температура достигала точки плавления горных пород. Тогда они разделялись по составу: тяжёлые элементы (железо и другие металлы) опускались к центру, а лёгкие всплывали. Дополнительное нагревание произошло в недрах Земли от сжатия её пород вышележащими слоями.

Но основной источник нагревания недр Земли - тепло, выделяемое при распаде радиоактивных элементов: урана, тория и калия с атомным весом 40, которые в малых количествах присутствуют в каменистом веществе планеты. В настоящее время в центре Земли температура достигает по меньшей мере 5000 К, т. е. она намного выше, чем в конце аккумуляции.

Вследствие высоких давлений в недрах Земли большая часть её массы находится в твёрдом состоянии, лишь внешняя область железного ядра расплавлена. В земной коре также обнаружены вкрапления расплавленной магмы - вулканические очаги. Из-за убывания температуры от центра планеты к поверхности в мантии Земли возникает тепловая конвекция. Поскольку вещество мантии в основном твердое и неоднородно по составу, конвективные движения происходят очень медленно, создавая большие напряжения на границе с корой. Горообразование, землетрясения, перемещения континентов и отдельных блоков земной коры - результаты внутренних процессов в мантии.

Атмосфера и гидросфера постепенно выделились из недр нашей планеты, поскольку газы и вода входили в состав земных пород. Вначале, в процессе соударений, из твёрдых планетезималей высвобождались летучие соединения. На последующем этапе летучие соединения связывались в породах. Расслоение Земли на железное ядро, силикатную мантию и кору из изверженных пород началось ещё при аккумуляции и продолжается в течение всей геологической истории планеты.

Сегодня благодаря данным, полученным космическими аппаратами, можно узнать геологическую историю не только Земли, но и других планет и их спутников.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.astrolab.ru/

Характеристики

Список файлов ВКР