1 Общая характеристика солнечной системы. Гипотезы – происхождении Земли.
Солнечная система, в состав которой входит Земля, является частью Галактики, или Млечного Пути, - гигантской звездной системы.. В Галактике насчитывается более 150 млрд. звезд. Строение Галактики сложное: если смотреть «сбоку»; она имеет форму двояковыпуклой чечевицы с большим диаметром (80 тыс. световых лет), в плане - напоминает спираль. Галактика распадается на подсистемы, различающиеся формой и типом входящих в нее звезд. Таким образом, Галактика - это исполинская звездная система. Толщина галактики- около 10 тыс. световых лет. Солнечная система располагается в одной из спиральных ветвей нашей Галактики, причем не в центре ее, а ближе к концу. Солнечная система совершает один оборот вокруг центра Галактики за 180 млн. земных лет со скоростью 250 км/с. Земля обращается вокруг Солнца со скоростью 28 км/с.Звезды являются шарами, состоящими из раскаленного газа. Они подобны нашему Солнцу, но в миллионы и миллиарды раз превышают его по объему. Солнце - рядовая звезда, являющаяся центральным телом Солнечной системы. Оно имеет температуру 6000 °С. По диаметру Солнце в 109 раз больше Земли, а по объему - в 1 млн. 300 тыс. раз. В Солнечной системе выделяют две группы планет: планеты земной группы и планеты-гиганты. К первой группе относятся Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон, а ко второй - Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Как и Земля, все планеты вращаются вокруг своих осей и обращаются вокруг Солнца. Некоторые планеты имеют спутники: Земля - Луну, Марс два спутника (Фобос и Деймос), у Урана известны 7 спутников, у Сатурна - 16, у Юпитера - 17. Всего у планет Солнечной системы известно 46 спутников.
К Солнечной системе относится множество комет, движущихся по очень вытянутым орбитам. Главная их особенность - наличие хвоста, состоящего из сильно разреженных газов и пыли, тянущегося нередко на миллионы километров и появляющегося под действием солнечных лучей. В состав Солнечной системы входят также бесчисленное множество метеоритов - каменных и металлических глыб и более мелких тел.
Метеориты делятся на три основных класса:
1) железные - сидериты, состоящие главным образом из никелистого железа;
2) железо-каменные - сидеролиты, содержащие примерно в одинаковых количествах железо и силикатные минералы;
3) каменные - аэролиты, представленные силикатными минералами с включением никелистого железа.
Многие ученые полагают, что метеориты и астероиды связаны единством происхождения и что большинство их возникло при распаде планеты, располагавшейся между орбитами Марса и Юпитера, где сейчас находится пояс астероидов. В состав метеоритов входят более 60 химических элементов, слагающих различные минералы: оливин, пироксены, никелистое железо, графит, алмазы, углеродистые соединения железа и др. Все гипотезы о происхождении Земли можно разбить на две основные группы: небулярные и катастрофические. В основе первой группы лежит принцип образования планет из газа, из пылевых туманностей. В основе второй группы - различные катастрофические явления (столкновение небесных тел, близкое прохождение друг от друга звезд и т.д.).
Гипотеза Канта и Лапласа. Первой научной гипотезой о происхождении Солнечной системы была гипотеза И. Канта (1755). Независимо от него другой ученый П. Лаплас - пришел к тем же выводам, но разработал гипотезу более глубоко (1797). Согласно их концепции, на месте Солнечной системы располагалась ранее огромная газо-пылевая туманность. Туманность была раскаленной и вращалась. Под действием законов тяготения материя ее постепенно уплотнялась, сплющивалась, образуя в центре ядро. Так образовалось первичное Солнце. И. Кант и П. Лаплас верно подметили основные и характерные черты строения Солнечной системы:
1) подавляющая часть массы (99,86%) системы сосредоточена в Солнце;
2) планеты обращаются почти по круговым орбитам и почти в одной и той же плоскости.
3) все планеты и почти все их спутники вращаются в одну и ту же сторону, все планеты вращаются вокруг своей оси в ту же сторону.
Гипотеза Канта - Лапласа существовала в течение почти двух сотен лет. Впоследствии была доказана ее несостоятельность. Так, стало известно, что спутники некоторых планет, например Урана п Юпитера, вращаются в ином направлении, чем сами планеты.
Гипотеза Джинса. В основу его гипотезы положена возможность прохождения вблизи Солнца другой звезды. Под действием ее притяжения из Солнца вырвалась струя газа, которая при дальнейшей эволюции превратилась в планеты Солнечной системы. Газовая струя по своей форме напоминала сигару. В центральной части этого вращающегося вокруг Солнца тела образовались крупные планеты— Юпитер и Сатурн, а в концах «сигары» -планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон. В 1943 г. русский астроном Н. И. Парийский вычислил, что при большой скорости звезды, проходившей мимо Солнца, газовый протуберанец должен был уйти вместе со звездой. При малой скорости звезды газовая струя должна была упасть на Солнце. Только в случае строго определенной скорости звезды газовый протуберанец мог бы стать спутником Солнца. В этом случае его орбита должна быть в 7 раз меньше орбиты самой близкой к Солнцу планеты - Меркурия. Самым большим недостатком этой гипотезы является факт случайности, исключительности образования семьи планет, что противоречит материалистическому мировоззрению и имеющимся фактам, говорящим о наличии планет в других звездных мирах. Кроме того, расчеты показали, что сближение звезд в мировом пространстве практически исключено, и даже если бы это произошло, проходящая звезда не могла бы придать планетам движение по круговым орбитам.
Гипотеза О. Ю. Шмидта. Согласно концепции О.Ю. Шмидта, Солнечная система образовалась из скопления межзвездной материи, захваченной Солнцем в процессе движения в мировом пространстве. Шмидт полагал, что первоначальное облако межзвездной материи обладало некоторым вращением, в противном случае его частицы выпали бы на Солнце. Земля, по мнению О. Ю. Шмидта, образовалась из роя холодных твердых частиц. Постепенное разогревание недр Земли произошло за счет энергии радиоактивного распада, что привело к выделению воды и газа, входивших в небольших количествах в состав твердых частиц. В результате возникли океаны и атмосфера, обусловившие появление жизни на Земле. Шмидт рассчитал и математически обосновал расстояния планет от Солнца и между собой и выяснил причины образования крупных и мелких планет в разных частях Солнечной системы и разницу в их составе. Посредством расчетов обоснованы причины вращательного движения планет в одну сторону. Недостатком гипотезы является рассмотрение вопроса о происхождении планет изолированно от образования Солнца - определяющего члена системы.
Гипотеза В. Г. Фесенкова. По его мнению, формирование планет связано с образованием новых звезд, возникающих в результате сгущения первоначально разреженного вещества. Одновременное образование Солнца и планет доказывается одинаковым возрастом Земли и Солнца. В.Г. Фесенков математически обосновал причины устойчивости момента количества движения в Солнечной системе потерей вещества Солнца при выборе материи, вследствие чего произошло замедление его вращения. Из концепции гипотезы вытекает, что планетообразование является широко распространенным процессом во Вселенной. Формирование планет происходило из вещества, тесно связанного с первичным Солнцем, без вмешательства внешних сил.
2 Форма, размеры и физические поля Земли.
Земля имеет сложную конфигурацию, ее форма не соответствует ни одной из правильных геометрических фигур. Фигура Земли ограничивается воображаемой поверхностью, совпадающей с поверхностью воды в Мировом океане, условно продолженной под материками таким образом, чтобы отвесная линия в любой точке земного шара была перпендикулярна к этой поверхности. Такую форму называют геоидом.
Земля - сплюснутый с полюсов шар. Экваториальный радиус (большая полуось эллипсоида - а) равен 6878км 245 м, полярный радиус (малая полуось - б) составляет 6356 км 863 м. Сжатие Земли (отношение разности между большой и малой полуосями к большой полуоси) составляет (а - б)/а = 1/298,3. Средний радиус Земли принимают равным 6 371 км. Наиболее высокая точка на Земле (Эверест - Джомолунгма) имеет высоту 8 848 м. Наибольшая глубина океана обнаружена в Марианском желобе Тихого океана - 11 022 м. Площадь поверхности Земли составляет 510 083 000 км2, или приблизительно 5,10 • 108 км2, объем - 1,083• 1012 км3, масса - 5,976*1021т, средняя плотность - 5,52 г/см3.
Любое физическое поле Земли - это определенная область, характеризующаяся естественными физическими параметрами: температурой, силой тяжести, величиной магнитного напряжения и др. Генерация всякого физического поля создается материальными источниками, благодаря действию которых поле, приобретая физические константы, регистрируется и изучается.