Pământul ca pe o planetă - trecut, prezent, viitor
Știm totul despre Pământ? Să încercăm să răspundem la această întrebare simplă, dar, pe de altă parte, complexă. Obiectul investigării acestei lucrări este Pământul solid și procesele care apar pe acesta, Pământul în sistemul solar și în spațiul cosmic. Surveyorii, geodezii astronomici, geofiziciștii se ocupă în primul rând de un Pământ solid, însă își schimbă mereu fața. Cu toate acestea, unele fenomene naturale (geologice, geofizice și altele) sunt asociate cu multe corpuri cosmice care există împreună cu Pământul în spațiul mondial. Prin urmare, este important să luăm în considerare poziția astronomică a planetei noastre pentru a înțelege cum afectează diferitele procese care au loc în Univers.
Pământul - cea mai mare dintre cele patru planete de piatră din apropierea Soarelui - orbitează soarele într-o orbită eliptică, cu o excentricitate de 0,017; Astfel, orbita Pământului în formă este foarte aproape de cerc. Distanța medie de la Pământ la Soare este de aproximativ 150 de milioane de km. Viteza mișcării Pământului de-a lungul orbitei este de 29,7 km / s, face o întoarcere completă de 365,26 zile. Perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale este de 23 ore și 56 de minute. Ca urmare a acestei rotații, există o ușoară umflare ecuatorie și, prin urmare, o compresiune polară, astfel încât diametrul pământului în secțiunea ecuatorial este de 43 km mai mare decât diametrul care leagă stâlpii de rotație. Masa Pământului este de aproximativ 6 · 1024 kg, densitatea medie a substanței este de 5500 kg / m3. raza unei sfere de dimensiuni egale cu Pamantul (adica o sfera cu acelasi volum ca Pamantul) este egala cu 6371 km.
Pământul este, fără îndoială, singura planetă din Sistemul Solar în care există o viață foarte dezvoltată în forma în care o cunoaștem. Pentru ca viața să apară, sunt necesare anumite condiții. Probabil singurul element chimic ale cărui proprietăți fac posibilă formarea de molecule "lungi" capabile de auto-reproducere este de carbon. Dioxidul de carbon (dioxidul de carbon) și vaporii de apă sunt componente esențiale ale atmosferei în care plantele pot produce fotosinteza. Proprietățile chimice ale carbonului, starea lichidă a apei și emisiile stabile de energie solară au făcut posibilă existența și dezvoltarea pe termen lung a vieții pe Pământ. Viața de pe Pământ poate exista și persistă în intervalul de temperatură de numai aproximativ 100 ° C. Dovada temperaturii constante a Soarelui pentru o lungă perioadă de timp este existența unei serii continue de forme fosile de viață, urmărite de fosile timp de aproape 3 miliarde de ani.
Soarele este o stea de dimensiuni medii (diametrul Soarelui este de 1,39 × 106 km), care este doar unul din trilioanele de stele care alcătuiesc galaxia Calea Lactee. Pentru o lungă perioadă de timp, întrebarea naturală a fost intrigantă: alte stele au propriile lor planete? Acum, astfel de sisteme planetare s-au găsit deja în zeci de stele. În plus, din câte trei milioane de stele, putem fi însoțite de un sistem planetar cu o civilizație rezonabilă (Shapley, 1962). Energia eliberată de Soare este de aproximativ 1027 J pe secundă - o figură de neînțeles pentru majoritatea dintre noi ca, de exemplu, un miliard de ani lumină. Energia solară ajunge pe Pământ sub formă de radiații electromagnetice, care include raze X și raze ultraviolete, lumină vizibilă, radiații termice și unde radio. Atmosfera pământului este opacă pentru unele lungimi de undă, dar radiația termică și lumina vizibilă pătrund în mod liber prin ea. Sursa energiei solare este fuziunea nucleară. Nucleii hidrogenului (protoni) sunt uniți, formând nuclee de heliu. În timpul transformărilor nucleare, diametrul Soarelui practic nu se schimbă. Tendința spre expansiunea explozivă este echilibrată de atracția gravitațională a părților componente ale Soarelui, care trage gazele într-un corp compact sferic. Energia eliberată de lumina noastră rămâne practic neschimbată de mult timp.
Vârsta soarelui este de aproape 5 miliarde de ani. La determinarea vârstei Soarelui, ca și a altor corpuri celeste, se folosește următorul fapt: decăderea radioactivă a uraniului conduce la transformarea lentă în unul dintre izotopii plumbului. Raportul dintre cantitățile de uraniu rămas și izotopul de plumb format în acest fel permite măsurarea vârstei corpurilor celeste. Cele mai vechi roci de pe pământ au o vârstă de 3,5-4 miliarde de ani, pe Lună au fost găsite pietre cu vârsta de 4,7 miliarde de ani, iar unii meteoriți au o vârstă de 4,6 miliarde de ani.
Combustibilul atomic va fi suficient pentru lumina noastră cel puțin încă 5 miliarde de ani. Care este viitorul Soarelui? Atunci când rezervele de combustibil pe bază de hidrogen se epuizează, nucleul de heliu al Soarelui începe să se contracteze, iar straturile exterioare, care se extind, formează o stea complet diferită - "gigantul roșu". După ce a pierdut o mică parte din materialul său de suprafață, după scena "gigantului roșu", Soarele va intra în scenă "pitic alb"; atunci radiația va crește semnificativ. Acest lucru va fi suficient pentru a cvadruma temperatura absolută a suprafeței pământului de la 300 ° peste zero absolută (temperatura curentă) la aproximativ 1200 ° peste zero absolută.
Razele raze, ale căror surse sunt în primul rând Soarele, sunt particule încărcate, nucleele atomilor de elemente chimice având o masă de 1 până la 50 amu. (unitate de masă atomică - amu - aproximativ egală cu masa protonică): hidrogen, heliu, beriliu, bor, siliciu. fier, nichel. Particulele cosmice din părțile superioare ale atmosferei se confruntă cu coliziuni inelastice cu atomii de aer. Sub 20 km în atmosferă nu există particule primare cu o energie de ordinul a 2,103 eV. Atmosfera terestră servește ca un fel de ecran de la particulele primare cosmice.
Câmpul magnetic al pământului
Printre cele mai interesante subiecte din studiul istoriei Pământului se numără problema câmpului său magnetic. Despre existența magnetismului terestru, omenirea a devenit conștientă despre 800 î.en. Câmpul geomagnetic este dipol, dar polii magnetici ai Pământului nu coincid cu polii de rotație; adevărații poli de nord și de sud ai Pământului. Unghiul dintre axa magnetică și axa de rotație este de aproximativ 11,5. Caracteristica fundamentală a câmpului magnetic al Pământului este așa-numita inversiune; ele pot fi găsite în studiul perioadelor din istoria Pământului cu o scală de timp de câteva zeci de milioane de ani.
Câmpul magnetic al Pământului observat astăzi este creat de un magnet tijă uriaș orientat de-a lungul liniei nord-sud și plasat în centrul Pământului. Mai exact, acest magnet de tijă trebuie instalat astfel încât polul său magnetic nord să fie îndreptat către polul geografic de sud al Pământului și polul magnetic sudic către polul geografic nordic. Sa dovedit că aceasta nu este o proprietate invariabilă a câmpului magnetic al Pământului. După cum a fost posibil să se stabilească, polaritatea câmpului geomagnetic sa schimbat în timp.
Rolul câmpului magnetic al pământului în viața umană și în procesele biosferei este cunoscut, deci caracteristicile schimbării stării câmpului geomagnetic sunt de interes. Recent, geofizicii au observat mișcarea polului magnetic nordic situat în emisfera sudică. Se constată că în ultimii 100 de ani polul magnetic nordic sa mutat cu aproape 900 km și este situat în Oceanul Indian. Circuitul polului magnetic Arctic (sudic) a fost de 270 km în ultimii 20 de ani. Există o tendință de a accelera mișcarea polilor. Toate acestea indică faptul că este posibilă o inversare (inversiune) a câmpului magnetic al Pământului și acest lucru se poate întâmpla mult mai repede decât a prezis mulți cercetători.
Ideile moderne despre modelul stratificat al Pământului sunt următoarele. Pământ - un sferoid, constând dintr-o coajă masivă solidă, cu o grosime de aproximativ 2900 km. Cochilia este acoperită cu o hidrosferă, care reacționează atât la efectele de maree ale Soarelui și la Lună, cât și la redistribuirea maselor în corpul Pământului. Sub cochilie - un lichid vâscos (miezul exterior), în centrul căruia există un sferoid solid (miez interior) cu o rază de aproximativ 1200 km, densitate de 12,4 g / cm3. Toate aceste seturi se rotesc cu frecvența rotației diurne a Pământului.
În prezent, există o ipoteză a unui dinamic magnetic, conform căruia câmpul magnetic al Pământului poate fi explicat prin circulația curentului electric în nucleu. Se presupune că câmpul magnetic constant al Pământului apare sub acțiunea unui sistem complex de curenți electrici care însoțesc convecția turbulentă într-un miez exterior lichid. Pământul acționează ca un dinam, în care energia mecanică a acestui sistem de convecție generează curenți electrici și magnetismul asociat.
specii de studiu paleomagnetice, vârstă instalat metoda de argon de potasiu, face posibilă scară vârstele cronologice ale câmpului magnetic polaritatea Pământului. Deoarece rocile sale de formare sunt magnetizate în direcția câmpului magnetic terestru, apoi existent, prin studierea roci magnetizare, se pot obține informații despre perioada corespunzătoare câmpului magnetic terestru, de a găsi polii magnetici și polii magnetici ai liniei derivei. Sa dovedit că în decursul timpului geologic, există o consolidare continuă și slăbire a câmpului magnetic al Pământului, care afectează absorbția Pământului vine razele cosmice. Poate că o bombardare puternică de către razele cosmice în perioadele cu intensitate scăzută a câmpului magnetic ar putea afecta dezvoltarea vieții pe Pământ.
În scoarța oceanică și în rocile sedimentare se poate urmări o cronică continuă a magnetismului terestru. În zonele vaste ale podelei oceanice, s-au descoperit anomalii magnetice care formează un sistem de benzi paralele de semne alternante orientate submeridional. Anomaliile reprezintă un fel de istorie îngropată de inversiuni ale câmpului magnetic al Pământului. Benzi de anomalii intense pozitive și negative se extind de-a lungul coastelor oceanelor medii. Ele s-au format ca urmare a apariției unei noi lave și răcirea ei într-un câmp magnetic - normal sau inversat, în funcție de ceea ce a predominat în acel moment.
Din 1838, intensitatea câmpului magnetic al Pământului a scăzut cu aproximativ 4% pe secol. Se poate presupune doar că acest proces indică și o posibilă inversare a polarității, inversiune. Pentru prima dată ipoteza despre o inversare câmpului geomagnetic a fost exprimată B.Bryunessom în 1906. De-a lungul ultimilor 4 milioane de ani care oferă 4 ere cu direcții de câmp alternativ: Bryunessa (moderne), Matuyama, Gauss, Hilbert. În plus, în timpul aceleiași ere, pot apărea așa-numitele evenimente și excursii. Eveniment - o inversare completă pe termen scurt a câmpului magnetic, care durează aproximativ 100 de mii de ani. Excursia -. Abaterea momentană a polilor geomagnetice din poziția de referință de cel puțin 60 și nu mai mult 120 cu o perioadă de cel puțin 10 de mii de ani, după care polul magnetic revine la poziția sa inițială. Ultima inversare a câmpului magnetic al Pământului a avut loc acum 700 de mii de ani.
Transformări în sistemul solar
Schimbările climatice de pe Pământ sunt asociate cu dezechilibrul regimului de temperatură și presiunii atmosferei. În ultimii ani sa înregistrat o creștere a temperaturii medii a aerului cu 0,3 ° C, iar temperatura apei a crescut cu 0,2 ° C. Modificări ireversibile ale climei pot apărea atunci când limita de temperatură este atinsă la 1 ° C.
Astfel, setul de procese de formare a planetelor se dezvoltă în prezent rapid, peste tot și în mod divers; prin urmare, problematica studierii Pământului ca planetă și impactul său asupra dezvoltării, existenței și viitorului civilizației umane este actuală.
1. Allison A. Palmer D. Geologie: Trans. cu engleza. M. Mir, 1984. 565 p.
2. Ozima M. Istoria Pământului: Trans. cu Japonia. M. Knowledge, 1983. 205 p.
5. Zharkov V.N. Structura interioară a Pământului și a planetelor. M. Nauka, 1983. 416 p.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: