|
|
ОглавлениеГлава 1.3. Основные исторические этапы развития естествознания Раздел 2. Концепции классической науки. Глава 2.1. Механическая физическая картина мира Глава 2.2. Электромагнитная картина мира Глава 2.3. Классические концепции энергии и времени Раздел 3. Концепции неклассической науки. Глава 3.1. Теория относительности Глава 3.2. Современное естествознание о физической реальности и силах взаимодействия в природе Глава 3.3. Современные концепции происхождения Вселенной Глава 4.2. Биосфера, климат и строение Земли Глава 4.3. Живые системы и их особенности Глава 4.4. Основные концепции происхождения жизни и человека Глава 4.5. Человек, его будущее в свете достижений современного естествознания Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГлава 4.2. БИОСФЕРА, КЛИМАТ И СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИОсновные понятия: внутреннее строение Земли, теория движения литосферных плит, биосфера и климат Земли 4.2.1. Планета Земля — третья планета Солнечной системыСреднее расстояние от Земли до Солнца составляет 149,6 млн км. Земля имеет форму сфероида — сжатый силами тяготения эллипсоид. Масса Земли — 6 • 1024 кг. Средняя плотность — 5,5 г/см3. Средний радиус Земли приблизительно равен 6371 км (на экваторе — 6378 км, полярный полюс — 6356 км). Ускорение свободного падения на Земле (среднее значение) приблизительно равно 9,8 м/с2. Объем Земли, без учета атмосферы и магнитосферы, составляет 1,083 • 1012 км3. Площадь поверхности — 510,2 млн км2. Динамика обращения Земли вокруг Солнца, вращения вокруг собственной оси, гравитационное взаимодействие со своим спутником Луной приводят к механизму взаимодействия между слоями Земли, порождая эффекты физического согласования, саморегуляции. Исследователи выделяют следующие сферы Земли: геологическая (внутреннее строение Земли), гидросфера, атмосфера, гляциосфера (лат. glacios —лед), биосфера (сфера жизни), антропосфера (жизнедеятельность человека), магнитосфера. Большую роль в изучении геологической оболочки Земли сыграла сейсмология (греч. seismos — землетрясение, logos — наука). Сейсмология изучает такие явления, как землетрясения и деятельность вулканов. Сейсмологические наблюдения за поверхностью Земли имеют глубокие исторические корни. По старинным летописям было установлено, что первый сейсмоскоп был создан еще во втором столетии нашей эры в Китае. М. В. Ломоносов в своем трактате «Слово о рождении металлов от трясения Земли» (1757) сформулировал ряд идей о физической природе землетрясения. Каждую минуту на Земле происходят поверхностные и глубинные землетрясения (700 км вглубь от поверхности Земли), которые сопровождаются сейсмическими волнами двух видов: продольные и поперечные. При распространении продольных волн вещества, через которые они проходят, смещаются в направлении движения волны. Продольные волны распространяются в твердых телах и жидкостях, но поперечные волны — только в твердых. Связано это с тем, что эти волны вызывают смещение частиц вещества, где происходит их распространение, под прямым углом относительно направления их движения. Сейсмические волны как бы освещают процессы, происходящие внутри Земли. Для изучения внутреннего строения Земли используются и глубокие бурения (самая глубокая скважина находится на Кольском полуострове глубиной в 12,2 км, бурение ее было начато в СССР). Геологическая сфера Земли ее внутреннее строение. В прошлом веке австралийский сейсмолог К. Буллен на основании измерения скорости сейсмических волн предложил разделить строение Земли на три области или сферы: ядро, мантия и земная кора. При этом Земля условно рассматривались как шар с радиусом 6370 км, т. е. 6370 км условно рассматривались как самая глубокая точка Земли. Этот метод исследования внутреннего строения Земли в некоторых усредненных значениях используется и сегодня с определенными уточнениями. Ядро Земли делится на внешнее ядро и внутреннее. Внутреннее ядро находится на расстоянии от 6370 до 5120 км, температура более 4000° С, состоит, как полагают, из никеля и железа, плотность 13 г/см3. Оно является твердым. Внешнее ядро занимает область глубиной от 5120 до 2900 км, температура, приблизительно 3500° С. На глубине 2900 км плотность его составляет 9,9 г/см3, состоит из железа, никеля и примесей более легких химических элементов. Железо, как полагают исследователи, составляет приблизительно 35% от всей массы Земли. Во внешнем ядре поперечные волны исчезают и снова возникают в области внутреннего ядра, следовательно, оно находится в жидком состоянии. Ядро (внешнее и внутреннее) составляет 33% массы Земли. Мантия. Следующей геологической оболочкой Земли является мантия (в буквальном переводе с греческого означает покрывало, плащ). Мантия — это относительно твердый слой Земли за внешней частью ее ядра. Мантия составляет 83% объема Земли и 67% — ее общей массы. Толщина этого слоя, по-видимому, около 2900 км. Внутренняя температура Земли уменьшается от центра к ее поверхности. Средняя температура мантии оценивается в интервале от 2500 до 2000° С. Мантия, как полагают, сложена в основном из оливина. Мантию подразделяют: на нижнюю, толщиной в 2000 км, и верхнюю, толщиной в 900 км. С учетом средней плотности Земли считается, что вещество мантии находится в близком к кристаллическому состоянии. С процессами, происходящими в ядре и мантии Земли, геологии связывают такое явление, как магмообразование (магма в буквальном переводе с греческого — густая мазь): образование расплавленной массы вещества в глубинных слоях Земли. Астеносфера. Следующим слоем Земли на границе верхней мантии является астеносфера (от слов «слабый» и «сфера» греческого происхождения). Астеносфера — переходная зона от мантии Земли к земной коре. По своему физическому состоянию (твердое, жидкое, газообразное) астеносфера имеет пониженную твердость, прочность и вязкость. Полагают, что астеносфера находится на глубине 100 км под материками, 50 км — под дном океанов и имеет свою нижнюю границу на глубине 350 км верхнего слоя мантии. На границе с мантией температура астеносферы — 1500° С, а у основания земной коры (граница Мохо) — 500° С. В 1908 г. югославский сейсмолог А. Мохорович вычислил границу глубины, на которую погружается земная кора в мантию. Эту границу называют границей Moxo. По существу, астеносферу отделяют от земной коры лишь на основании вязкости вещества, из которого она состоит. Вязкость этого вещества на 2—4 порядка (1 порядок — 1000 раз) ниже вязкости вещества земной коры. Граница или линия Мохо уточняется в связи новыми исследованиями. Литосфера (греч. litos — камень) — самый тонкий слой Земли, который называют земной корой. Масса земной коры составляет всего лишь 0,5% от массы Земли и состоит в основном из 8 химических элементов: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, калий, натрий и магний. Согласно теории А. Мохоровича земная кора имеет нижнюю границу, соприкасающуюся с астеносферой, на глубине от 35 до 45 км под равнинами суши, до 70 км — в области поверхности Земли, занятой горами, и от 5 до 10 км под дном океана. Земная кора делится на материковую (континентальную) и океаническую. Термины «материк» и «континент» обозначают крупные массивы земной коры, большая часть которых выступает над уровнем Мирового океана, а периферийная часть (подводная окраина материка) покрыта водами океана и граничит с земной корой океана. Материковая кора состоит из трех геологических слоев: верхний слой (осадочный), средний слой (гранитный) и нижний слой (базальтовый). Осадочный слой — это остатки живых организмов, их деятельности, атакжетакие породы, какпесок, галькаидругие породы. Геологические породы состоят из минералов. Минералы — это природные химические соединения, которые возникли в результате физико-химических процессов в естественных условиях эволюции Земли. Граница, пролегающая между гранитным и базальтовым слоями континентальной или материковой коры на глубине от 5 до 35 км, называется границей В. Конрада (австрийский геофизик, впервые вычисливший эту границу, которая также уточняется со временем). Материковая кора занимает всего лишь 1/3 поверхности Земли. На океаническую кору приходится 2/3 поверхности Земли. Она состоит только из двух геологических слоев: верхнего (осадочного) слоя и нижнего (базальтового) слоя. Средняя толщина (мощность) всей земной коры, как полагают исследователи, — 43 км, а океанической коры под океанами не превышает 7—8 км. Местами она увеличивается до 10—12 км и практически уменьшается до нуля в рифтовых ущельях срединно-океанических хребтов. Рифт (англ. rift — расщелина) — глубокие ущелья. Срединно-океанические хребты — это система подводных гор с глубокими рифтами. Протяженность этой системы составляет, по разным оценкам, более 80 тыс. км и проходит через все океаны. Открыта в прошлом веке, высота гор колеблется от 2500 до 3000 м. Различают Срединно-Атлантический хребет, проходящий через середину Атлантического океана, и Тихоокеанское поднятие. Протяженность первой системы хребтов составляет 18 тыс. км. Тихоокеанское поднятие не занимает срединного положения в Тихом океане и находится в его юго-восточной части. Оно имеет большую ширину и в несколько раз превышает протяженность системы Срединно-Атлантического хребта. Внимание! Авторские права на книгу "Концепции современного естествознания" (Лихин А.Ф.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
