Die Theorie, wie die Erde entstand. Ursprung der Erde (Vom Urknall bis zum Ursprung der Erde)

Einführung

Die Erde ist der dritte Planet im Sonnensystem, geordnet nach der Sonne. In Bezug auf Größe und Masse liegt er unter den großen Planeten an fünfter Stelle, aber von den inneren Planeten der sogenannten „terrestrischen“ Gruppe, zu der Merkur, Venus, Erde und Mars gehören, ist er der größte.

Die Zusammensetzung und Struktur der Erde ist in den letzten Jahrzehnten weiterhin eines der faszinierendsten Probleme der modernen Geologie. Das Wissen über den inneren Aufbau der Erde ist noch sehr oberflächlich, da es auf der Grundlage indirekter Beweise gewonnen wurde. Direkte Beweise beziehen sich nur auf den Oberflächenfilm des Planeten, der meist nicht mehr als eineinhalb Dutzend Kilometer beträgt. Darüber hinaus ist es wichtig, die Position des Planeten Erde zu untersuchen Weltraum. Um die Muster und Mechanismen der Entwicklung der Erde und der Erdkruste zu verstehen, muss man zunächst den Anfangszustand der Erde während ihrer Entstehung kennen. Zweitens liefert die Untersuchung anderer Planeten wertvolles Material für das Verständnis der frühen Entwicklungsstadien unseres Planeten. Und drittens ein Vergleich des Aufbaus und der Entwicklung der Erde mit anderen Planeten Sonnensystem lässt uns verstehen, warum die Erde zum Geburtsort der Menschheit wurde.

Studieren Interne Struktur Die Erde ist relevant und lebenswichtig. Damit verbunden sind die Entstehung und Lagerung vieler Arten von Mineralien, das Relief der Erdoberfläche, das Auftreten von Vulkanen und Erdbeben. Auch für die Erstellung geologischer und geografischer Vorhersagen sind Kenntnisse über den Aufbau der Erde notwendig.

Kapitel 1. Hypothesen zum Ursprung der Erde

Über viele Jahrhunderte hinweg blieb die Frage nach dem Ursprung der Erde ein Monopol der Philosophen, da Faktenmaterial zu diesem Bereich fast vollständig fehlte. Die ersten wissenschaftlichen Hypothesen über den Ursprung der Erde und des Sonnensystems, basierend auf astronomischen Beobachtungen, wurden erst im 18. Jahrhundert aufgestellt. Seitdem tauchen immer mehr neue Theorien auf, die dem Wachstum unserer kosmogonischen Ideen entsprechen.

Eine der ersten Hypothesen wurde 1745 vom französischen Naturforscher J. Buffon aufgestellt. Der Hypothese zufolge entstand unser Planet durch die Abkühlung eines der Klumpen Sonnenmaterie, die die Sonne bei einer katastrophalen Kollision mit einem großen Kometen ausschleuderte.

Buffons Idee über die Entstehung der Erde aus Sonnenplasma wurde in einer ganzen Reihe späterer und fortgeschrittenerer Hypothesen über den „heißen“ Ursprung der Erde verwendet. Den Spitzenplatz belegt neblig eine Hypothese, die der deutsche Philosoph I. Kant 1755 und der französische Mathematiker P. Laplace 1796 unabhängig voneinander entwickelten (Abb. 1). Der Hypothese zufolge entstand das Sonnensystem aus einem einzigen heißen Gasnebel. Durch die Rotation um die Achse bekam der Nebel eine scheibenförmige Form. Nachdem die Zentrifugalkraft im äquatorialen Teil des Nebels die Schwerkraft überstieg, begannen sich Gasringe entlang der gesamten Peripherie der Scheibe abzulösen. Ihre Abkühlung führte zur Bildung von Planeten und ihren Satelliten, und die Sonne trat aus dem Kern des Nebels hervor.

Reis. 1. Nebelhypothese von Laplace. Diese Abbildung zeigt deutlich die Kondensation eines rotierenden Gasnebels in der Sonne, Planeten und Asteroiden

Laplaces Hypothese war wissenschaftlich, weil sie auf den aus Erfahrung bekannten Naturgesetzen beruhte. Nach Laplace wurden jedoch neue Phänomene im Sonnensystem entdeckt, die seine Theorie nicht erklären konnte. Es stellte sich beispielsweise heraus, dass sich die Planeten Uranus und Venus in einer anderen Richtung um ihre Achse drehen als die anderen Planeten. Die Eigenschaften von Gasen und die Besonderheiten der Bewegung von Planeten und ihren Satelliten wurden besser untersucht. Diese Phänomene stimmten auch nicht mit Laplaces Hypothese überein und sie musste aufgegeben werden.

Ein bestimmtes Stadium in der Entwicklung von Ansichten über die Entstehung des Sonnensystems war die Hypothese des englischen Astrophysikers James Jeans (Abb. 2). Er glaubte, dass die Planeten als Folge einer Katastrophe entstanden seien: Ein relativ großer Stern sei sehr nahe an der bereits existierenden Sonne vorbeigekommen, was zur Emission von Gasstrahlen aus den Oberflächenschichten der Sonne geführt habe, aus denen sich anschließend die Planeten gebildet hätten. Aber die Jeans-Hypothese kann ebenso wie die Kant-Laplace-Hypothese die Diskrepanz in der Drehimpulsverteilung zwischen den Planeten und der Sonne nicht erklären.

Reis. 2. Entstehung des Sonnensystems nach Jeans

Grundsätzlich neue Idee eingebettet in die Hypothesen vom „kalten“ Ursprung der Erde. Am tiefsten entwickelt Meteorit eine Hypothese, die 1944 vom sowjetischen Wissenschaftler O. Yu. Schmidt aufgestellt wurde (Abb. 3). Der Hypothese zufolge stieß „unsere“ Sonne vor mehreren Milliarden Jahren bei ihrer Bewegung im Universum auf einen großen Gas- und Staubnebel. Ein erheblicher Teil des Nebels folgte der Sonne und begann, sich um sie zu drehen. Einzelne kleine Partikel verklumpten zu großen Klumpen. Während sich die Gerinnsel bewegten, kollidierten sie auch miteinander und überwucherten mit neuem Material, wodurch dichte Klumpen entstanden – die Embryonen zukünftiger Planeten.

Reis. 3. Entstehung des Sonnensystems gemäß der Meteoritenhypothese

O. Yu. Schmidt

Laut O. Yu. Schmidt blieb seine Oberfläche während der Entstehung der Erde kalt, die Klumpen wurden komprimiert, dadurch begann der Prozess der Selbstgravitation der Substanz, der innere Teil erwärmte sich allmählich durch die dabei freigesetzte Wärme Verfall radioaktive Elemente. Im Laufe der Jahre hat Schmidts Hypothese viel gewonnen Schwächen Eine davon ist die Annahme, dass die Sonne einen Teil der angetroffenen Gas- und Staubwolke einfängt. Basierend auf dem Gesetz der Mechanik war es, damit die Sonne Materie einfangen konnte, notwendig, diese Materie vollständig zu stoppen, und die Sonne musste über eine enorme Gravitationskraft verfügen, die in der Lage war, diese Wolke zu stoppen und anzuziehen. Zu den Nachteilen der Meteoritenhypothese gehören die geringe Wahrscheinlichkeit, dass die Sonne eine Gasstaubwolke (Meteoritenwolke) einfängt, und das Fehlen einer Erklärung für die konzentrische innere Struktur der Erde.

Im Laufe der Zeit sind viele weitere Theorien über den Ursprung der Erde und des Sonnensystems als Ganzes entstanden. Basierend auf den Ansichten von O.Yu. Schmidt (1944), V. Ambartsumyan (1947), B.C. Safronov (1969) und andere Wissenschaftler gegründet moderne Theorie Planetenbildung der Erde und anderer Planeten des Sonnensystems (Abb. 4). Die Ursache für das Erscheinen der Planeten in unserem System war eine Explosion Supernova. Die Schockwelle der Explosion vor etwa 5 Milliarden Jahren komprimierte den Gas- und Staubnebel stark. Die Konzentration materieller Materie (Staub, Gasgemische, Wasserstoff, Helium, Kohlenstoff, Schwermetalle, Sulfide) erwies sich als so bedeutend, dass sie zum Beginn der Kernfusion, einem Anstieg der Temperatur, des Drucks und der Entstehung von Selbst führte -Schwerkraft in der Primärsonne und die Geburt von Protoplaneten.

Reis. 4. Entstehung des Sonnensystems (moderne Theorie)

1 – eine Supernova-Explosion erzeugt Stoßwellen, die sich auf die Gas- und Staubwolke auswirken; 2 – die Gas- und Staubwolke beginnt zu fragmentieren und abzuflachen, während sie sich verdreht; 3 – primärer Sonnennebel (Nebel); 4 – Entstehung der Sonne und riesiger gasreicher Planeten – Jupiter und Saturn; 5 – ionisiertes Gas – der Sonnenwind bläst Gas aus der inneren Zone des Systems und aus kleine Planeten esimale; 6 – Entstehung der inneren Planeten aus Planetesimalen über 100 Millionen Jahre und Entstehung der aus Kometen bestehenden Oortschen Wolken

Es stellte sich heraus, dass die Urerde durch Gezeitenwechselwirkungen mit dem Mond verbunden war. Der Mond bestimmte mit seiner Umlaufbahn und Masse die Neigung seiner Rotationsachse und bestimmte die Klimazonierung der Erde, die Entstehung elektrischer und magnetischer Felder.

Nach der Bildung des Erdkerns (an der Grenze zwischen Archaikum und Proterozoikum), der etwa 63 % der modernen Masse enthielt, verlief das weitere Wachstum der Erde entlang tektonomagmatischer Zyklen ruhiger und gleichmäßiger. Tektoniker haben etwa 14 solcher Zyklen gezählt. Vor etwa 2,6 Milliarden Jahren wurde eine erhebliche tektonische Aktivität auf der Erde beobachtet; die Bewegung der Lithosphärenplatten erfolgte damals mit einer Geschwindigkeit von 2-3 m pro Jahr. Die Erdoberfläche war von einer dichten Kohlenstoff-Stickstoff-Atmosphäre mit einem Druck von bis zu 4-5 atm umgeben. und Temperaturen bis +30…+100 °C. Es entstand der erste flache Weltozean, dessen Boden mit Basalten und Serpentinit bedeckt war.

Im frühen Proterozoikum war die dritte (Serpentinit-)Schicht der ozeanischen Kruste mit Primärwasser gesättigt. Dies hatte sofort eine blutdrucksenkende Wirkung Kohlendioxid in der Primäratmosphäre. Der Rückgang des Kohlendioxids in der Atmosphäre führte wiederum zu einem starken Rückgang der Temperatur auf der Erdoberfläche. Das Auftreten von Sauerstoff und der Ozonschicht in der Atmosphäre trug zur Bildung der Biosphäre bei geografische Hülle.

Der Prozess der Schichtung und Differenzierung des Erdinneren ist immer noch im Gange und stellt die Existenz eines flüssigen Außenkerns und Konvektion im Erdmantel sicher. Atmosphäre und Hydrosphäre entstanden durch die Kondensation von Gasen, die in einem frühen Stadium der Planetenentwicklung freigesetzt wurden.

Verwandte Informationen.

Form, Größe und Struktur des Globus

Die Erde hat eine komplexe Konfiguration. Seine Form entspricht keiner der richtigen geometrische Formen. Wenn man über die Form des Globus spricht, wird angenommen, dass die Figur der Erde durch eine imaginäre Oberfläche begrenzt wird, die mit der Wasseroberfläche im Weltozean übereinstimmt und sich bedingt unter den Kontinenten so erstreckt, dass eine Lotlinie bei Jeder Punkt auf dem Globus steht senkrecht auf dieser Oberfläche. Diese Form wird Geoid genannt, d.h. eine auf der Erde einzigartige Form.

Das Studium der Form der Erde hat einiges zu bieten lange Geschichte. Die ersten Annahmen über die Kugelform der Erde gehen auf den antiken griechischen Wissenschaftler Pythagoras (571-497 v. Chr.) zurück. Den wissenschaftlichen Beweis für die Sphärizität des Planeten lieferte jedoch Aristoteles (384-322 v. Chr.), der als Erster die Natur erklärte Mondfinsternisse wie der Schatten der Erde.

Im 18. Jahrhundert berechnete I. Newton (1643-1727), dass die Rotation der Erde dazu führt, dass ihre Form von einer exakten Kugel abweicht und sie an den Polen etwas abflacht. Der Grund dafür ist die Zentrifugalkraft.

Auch die Bestimmung der Größe der Erde beschäftigt die Menschheit seit langem. Die Größe des Planeten wurde erstmals vom alexandrinischen Wissenschaftler Eratosthenes von Kyrene (ca. 276-194 v. Chr.) berechnet: Nach seinen Angaben beträgt der Erdradius etwa 6290 km. In den Jahren 1024-1039 ANZEIGE Abu Reyhan Biruni berechnete den Erdradius, der 6340 km betrug.

Zum ersten Mal wurde 1940 von A.A. Izotov eine genaue Berechnung der Form und Größe des Geoids durchgeführt. Die von ihm berechnete Zahl wurde nach dem berühmten russischen Landvermesser F.N. Krasovsky, dem Krasovsky-Ellipsoid, benannt. Diese Berechnungen zeigten, dass die Figur der Erde ein dreiachsiges Ellipsoid ist und sich von einem Rotationsellipsoid unterscheidet.

Messungen zufolge ist die Erde eine an den Polen abgeflachte Kugel. Der Äquatorradius (große Halbachse des Ellipslides - a) beträgt 6378 km 245 m, der Polarradius (kleine Halbachse - b) beträgt 6356 km 863 m. Die Differenz zwischen Äquator- und Polarradius beträgt 21 km 382 m. Die Kompression der Erde (Verhältnis der Differenz zwischen a und b zu a) beträgt (a-b)/a=1/298,3. In Fällen, in denen keine höhere Genauigkeit erforderlich ist, wird der durchschnittliche Erdradius mit 6371 km angenommen.

Moderne Messungen zeigen, dass die Oberfläche des Geoids etwas mehr als 510 Millionen km beträgt und das Volumen der Erde etwa 1,083 Milliarden km beträgt. Die Bestimmung weiterer Eigenschaften der Erde – Masse und Dichte – erfolgt auf Basis der Grundgesetze der Physik. Somit beträgt die Masse der Erde 5,98 * 10 Tonnen. Der durchschnittliche Dichtewert betrug 5,517 g/ cm.

Allgemeine Struktur der Erde

Seismologischen Daten zufolge wurden bisher etwa zehn Grenzflächen in der Erde identifiziert, was auf die konzentrische Natur ihrer inneren Struktur hinweist. Die wichtigsten dieser Grenzen sind: die Mohorovicic-Oberfläche in Tiefen von 30–70 km auf den Kontinenten und in Tiefen von 5–10 km unter dem Meeresboden; Wiechert-Gutenberg-Oberfläche in einer Tiefe von 2900 km. Diese Hauptgrenzen teilen unseren Planeten in drei konzentrische Schalen – die Geosphäre:

Die Erdkruste ist die äußere Hülle der Erde, die sich über der Oberfläche von Mohorovicic befindet;

Der Erdmantel ist eine Zwischenhülle, die durch die Mohorovicic- und Wiechert-Gutenberg-Oberfläche begrenzt wird;

Der Erdkern ist der Zentralkörper unseres Planeten, der tiefer liegt als die Wiechert-Gutenberg-Oberfläche.

Zusätzlich zu den Hauptgrenzen werden eine Reihe sekundärer Oberflächen innerhalb der Geosphären unterschieden.

Erdkruste. Diese Geosphäre stellt einen kleinen Teil der Gesamtmasse der Erde dar. Aufgrund ihrer Dicke und Zusammensetzung werden drei Arten der Erdkruste unterschieden:

Die kontinentale Kruste zeichnet sich durch eine maximale Dicke von 70 km aus. Es besteht aus magmatischen, metamorphen und sedimentären Gesteinen, die drei Schichten bilden. Die Dicke der oberen Schicht (Sediment) beträgt normalerweise nicht mehr als 10-15 km. Darunter liegt eine 10-20 km dicke Granit-Gneis-Schicht. Im unteren Teil der Kruste liegt eine bis zu 40 km dicke Balsatschicht.

Die ozeanische Kruste zeichnet sich durch eine geringe Dicke aus, die auf 10–15 km abnimmt. Es besteht ebenfalls aus 3 Schichten. Der obere, sedimentäre Bereich überschreitet nicht mehrere hundert Meter. Das zweite ist Balsat mit einer Gesamtdicke von 1,5 bis 2 km. Die untere Schicht der ozeanischen Kruste erreicht eine Dicke von 3–5 km. Diese Art der Erdkruste enthält keine Granit-Gneis-Schicht.

Die Kruste von Übergangsregionen ist normalerweise charakteristisch für die Peripherie großer Kontinente, wo sich Randmeere entwickeln und es Inselarchipele gibt. Hier wird die kontinentale Kruste durch die ozeanische Kruste ersetzt und natürlich nimmt die Kruste der Übergangsbereiche hinsichtlich Struktur, Dicke und Dichte der Gesteine ​​​​eine Zwischenstellung zwischen den beiden oben genannten Krustentypen ein.

Erdmantel. Diese Geosphäre ist das größte Element der Erde – sie nimmt 83 % ihres Volumens ein und macht etwa 66 % ihrer Masse aus. Der Mantel enthält eine Reihe von Grenzflächen, von denen die wichtigsten Oberflächen in Tiefen von 410, 950 und 2700 km sind. Entsprechend den Werten der physikalischen Parameter wird diese Geosphäre in zwei Unterschalen unterteilt:

Oberer Mantel (von der Mohorovicic-Oberfläche bis zu einer Tiefe von 950 km).

Unterer Mantel (von einer Tiefe von 950 km bis zur Wiechert-Gutenberg-Oberfläche).

Der obere Mantel wiederum ist in Schichten unterteilt. Die obere Schicht, die von der Mohorovicic-Oberfläche bis zu einer Tiefe von 410 km reicht, wird Gutenberg-Schicht genannt. Innerhalb dieser Schicht werden eine harte Schicht und eine Asthenosphäre unterschieden. Die Erdkruste bildet zusammen mit dem festen Teil der Gutenberg-Schicht eine einzige harte Schicht, die auf der Asthenosphäre liegt, die Lithosphäre genannt wird.

Unterhalb der Gutenberg-Schicht liegt die Golitsin-Schicht. Der manchmal als mittlerer Mantel bezeichnet wird.

Der untere Mantel hat eine beträchtliche Dicke von fast 2.000 km und besteht aus zwei Schichten.

Der Kern der Erde. Die zentrale Geosphäre der Erde nimmt etwa 17 % ihres Volumens ein und macht 34 % ihrer Masse aus. Im Abschnitt des Kerns werden zwei Grenzen unterschieden – in Tiefen von 4980 und 5120 km. Daher ist es in drei Elemente unterteilt:

Äußerer Kern – von der Wiechert-Gutenberg-Oberfläche bis 4980 km. Dieser unter hohem Druck und hoher Temperatur stehende Stoff ist keine Flüssigkeit im üblichen Sinne. Aber es hat einige seiner Eigenschaften.

Die Übergangsschale liegt im Intervall 4980-5120 km.

Subcore - unter 5120 km. Möglicherweise in festem Zustand.

Chemische Zusammensetzung Die Zusammensetzung der Erde ähnelt der anderer terrestrischer Planeten<#"justify">· Lithosphäre (Kruste und oberster Teil des Erdmantels)

· Hydrosphäre (flüssige Hülle)

· Atmosphäre (Gashülle)

Etwa 71 % der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt, die durchschnittliche Tiefe beträgt etwa 4 km.

Erdatmosphäre:

mehr als 3/4 ist Stickstoff (N2);

Etwa 1/5 davon ist Sauerstoff (O2).

Wolken, bestehend aus winzigen Wassertröpfchen, bedecken etwa 50 % der Erdoberfläche.

Die Atmosphäre unseres Planeten lässt sich, ebenso wie sein Inneres, in mehrere Schichten einteilen.

· Die unterste und dichteste Schicht wird Troposphäre genannt. Hier sind Wolken.

· Meteore zünden in der Mesosphäre.

· Polarlichter und viele Umlaufbahnen künstlicher Satelliten sind Bewohner der Thermosphäre. Dort schweben gespenstische silberne Wolken.

Hypothesen zur Entstehung der Erde. Erste kosmogonische Hypothesen

Wissenschaftliche Herangehensweise Die Frage nach dem Ursprung der Erde und des Sonnensystems wurde möglich, nachdem die Idee der materiellen Einheit im Universum in der Wissenschaft gestärkt wurde. Es entsteht die Wissenschaft vom Ursprung und der Entwicklung der Himmelskörper – die Kosmogonie.

Erste Versuche zu geben wissenschaftliche Basis Fragen zum Ursprung und zur Entwicklung des Sonnensystems wurden bereits vor 200 Jahren gestellt.

Alle Hypothesen über den Ursprung der Erde lassen sich in zwei Hauptgruppen einteilen: nebulös (lateinisch „Nebel“ – Nebel, Gas) und katastrophal. Die erste Gruppe basiert auf dem Prinzip der Entstehung von Planeten aus Gas, aus Staubnebeln. Die zweite Gruppe basiert auf verschiedenen katastrophalen Phänomenen (Kollisionen von Himmelskörpern, enger Vorbeiflug von Sternen usw.).

Eine der ersten Hypothesen wurde 1745 vom französischen Naturforscher J. Buffon aufgestellt. Dieser Hypothese zufolge entstand unser Planet durch die Abkühlung eines der Klumpen Sonnenmaterie, die von der Sonne während einer katastrophalen Kollision mit einem großen Kometen ausgestoßen wurden. J. Buffons Idee über die Entstehung der Erde (und anderer Planeten) aus Plasma wurde in einer ganzen Reihe späterer und fortgeschrittenerer Hypothesen über den „heißen“ Ursprung unseres Planeten verwendet.

Nebeltheorien. Kant- und Laplace-Hypothese

Unter ihnen nimmt natürlich die Hypothese des deutschen Philosophen I. Kant (1755) den Spitzenplatz ein. Unabhängig von ihm kam ein anderer Wissenschaftler – der französische Mathematiker und Astronom P. Laplace – zu den gleichen Schlussfolgerungen, entwickelte die Hypothese jedoch tiefer (1797). Beide Hypothesen sind im Wesentlichen ähnlich und werden oft als eine betrachtet, und ihre Autoren gelten als Begründer der wissenschaftlichen Kosmogonie.

Die Kant-Laplace-Hypothese gehört zur Gruppe der Nebelhypothesen. Nach ihrem Konzept befand sich an der Stelle des Sonnensystems früher ein riesiger Gas-Staub-Nebel (Staubnebel aus festen Teilchen nach I. Kant; Gasnebel nach P. Laplace). Der Nebel war heiß und rotierte. Unter dem Einfluss der Schwerkraftgesetze wurde seine Materie allmählich dichter, flacher und bildete im Zentrum einen Kern. So entstand die Primärsonne. Eine weitere Abkühlung und Verdichtung des Nebels führte zu einer Erhöhung der Rotationswinkelgeschwindigkeit, wodurch sich am Äquator der äußere Teil des Nebels in Form von in der Äquatorialebene rotierenden Ringen von der Hauptmasse trennte: mehrere von sie wurden gebildet. Als Beispiel nannte Laplace die Ringe des Saturn.

Bei ungleichmäßiger Abkühlung platzten die Ringe und aufgrund der Anziehung zwischen den Teilchen kam es zur Bildung von Planeten, die die Sonne umkreisen. Die abkühlenden Planeten waren mit einer harten Kruste bedeckt, auf deren Oberfläche sich geologische Prozesse zu entwickeln begannen.

I. Kant und P. Laplace haben die Haupt- und Charaktereigenschaften Strukturen des Sonnensystems:

) der überwiegende Teil der Masse (99,86 %) des Systems ist in der Sonne konzentriert;

) die Planeten drehen sich auf nahezu kreisförmigen Bahnen und in nahezu derselben Ebene;

) Alle Planeten und fast alle ihre Satelliten drehen sich in die gleiche Richtung, alle Planeten drehen sich in die gleiche Richtung um ihre Achse.

Eine bedeutende Leistung von I. Kant und P. Laplace war die Aufstellung einer Hypothese, die auf der Idee der Entwicklung der Materie basierte. Beide Wissenschaftler gingen davon aus, dass der Nebel eine Rotationsbewegung ausübte, wodurch sich die Partikel verdichteten und es zur Bildung von Planeten und der Sonne kam. Sie glaubten, dass Bewegung untrennbar mit der Materie verbunden und so ewig sei wie die Materie selbst.

Die Kant-Laplace-Hypothese existiert seit fast zweihundert Jahren. Anschließend wurde die Inkonsistenz nachgewiesen. So wurde bekannt, dass sich die Satelliten einiger Planeten, beispielsweise Uranus und Jupiter, in eine andere Richtung drehen als die Planeten selbst. Der modernen Physik zufolge muss sich das vom Zentralkörper abgetrennte Gas auflösen und darf sich nicht zu Gasringen und später zu Planeten formen. Weitere wesentliche Mängel der Kant-Laplace-Hypothese sind die folgenden:

Es ist bekannt, dass der Drehimpuls in einem rotierenden Körper stets konstant bleibt und sich im Verhältnis zur Masse, Entfernung und Winkelgeschwindigkeit des entsprechenden Körperteils gleichmäßig im Körper verteilt. Dieses Gesetz gilt auch für den Nebel, aus dem die Sonne und die Planeten entstanden sind. Im Sonnensystem entspricht die Bewegungsmenge nicht dem Gesetz der Verteilung der Bewegungsmenge in der Masse, die von einem Körper ausgeht. Die Planeten des Sonnensystems konzentrieren 98 % des Drehimpulses des Systems, und die Sonne hat nur 2 %, während die Sonne 99,86 % der Gesamtmasse des Sonnensystems ausmacht.

Addiert man die Rotationsmomente der Sonne und anderer Planeten, so stellt sich bei Berechnungen heraus, dass sich die Primärsonne mit der gleichen Geschwindigkeit drehte, mit der sich Jupiter jetzt dreht. In dieser Hinsicht hätte die Sonne die gleiche Kompression wie Jupiter haben müssen. Und dies reicht, wie Berechnungen zeigen, nicht aus, um eine Fragmentierung der rotierenden Sonne zu verursachen, die, wie Kant und Laplace glaubten, aufgrund übermäßiger Rotation zerfiel.

Es ist nun bewiesen, dass ein Stern mit übermäßiger Rotation eher in Stücke zerfällt als eine Planetenfamilie zu bilden. Ein Beispiel sind spektrale Binär- und Mehrfachsysteme.

Katastrophale Theorien. Jeans-Vermutung

Erde kosmogonischer konzentrischer Ursprung

Nach der Kant-Laplace-Hypothese in der Kosmogonie wurden mehrere weitere Hypothesen zur Entstehung des Sonnensystems aufgestellt.

Es treten die sogenannten Katastrophalen auf, die auf einem Element des Zufalls, einem Element eines glücklichen Zufalls beruhen:

Im Gegensatz zu Kant und Laplace, die von J. Buffon nur die Idee der „heißen“ Entstehung der Erde „entlehnt“ haben, entwickelten die Anhänger dieser Bewegung auch die Hypothese der Katastrophe selbst. Buffon glaubte, dass die Erde und die Planeten durch die Kollision der Sonne mit einem Kometen entstanden seien; Chamberlain und Multon – die Entstehung von Planeten ist mit dem Gezeiteneinfluss eines anderen Sterns verbunden, der an der Sonne vorbeizieht.

Betrachten Sie als Beispiel für eine Katastrophenhypothese das Konzept des englischen Astronomen Jeans (1919). Seine Hypothese basiert auf der Möglichkeit, dass ein weiterer Stern in der Nähe der Sonne vorbeizieht. Unter dem Einfluss ihrer Schwerkraft entwich ein Gasstrom aus der Sonne, der sich im weiteren Verlauf in die Planeten des Sonnensystems verwandelte. Der Gasstrom hatte die Form einer Zigarre. Im zentralen Teil bildete sich dieser um die Sonne rotierende Körper große Planeten- Jupiter und Saturn, und am Ende der „Zigarre“ befinden sich die Erdplaneten: Merkur, Venus, Erde, Mars, Pluto.

Jeans glaubte, dass der Vorbeiflug eines Sterns an der Sonne, der zur Entstehung der Planeten des Sonnensystems führte, die Diskrepanz in der Verteilung von Masse und Drehimpuls im Sonnensystem erklärt. Der Stern, der der Sonne einen Gasstrom entriss, verlieh der rotierenden „Zigarre“ einen Überschuss an Drehimpuls. Damit wurde einer der Hauptmängel der Kant-Laplace-Hypothese beseitigt.

Im Jahr 1943 berechnete der russische Astronom N. I. Pariysky, dass bei einer hohen Geschwindigkeit eines Sterns, der an der Sonne vorbeizieht, der Gasvorsprung zusammen mit dem Stern hätte verschwinden müssen. Bei der geringen Geschwindigkeit des Sterns hätte der Gasstrahl auf die Sonne fallen sollen. Nur bei einer genau definierten Geschwindigkeit des Sterns könnte aus einem Gasvorsprung ein Satellit der Sonne werden. In diesem Fall sollte seine Umlaufbahn siebenmal kleiner sein als die Umlaufbahn des sonnennächsten Planeten Merkur.

Daher konnte die Jeans-Hypothese ebenso wie die Kant-Laplace-Hypothese keine korrekte Erklärung für die unverhältnismäßige Verteilung des Drehimpulses im Sonnensystem liefern

Darüber hinaus haben Berechnungen gezeigt, dass die Konvergenz von Sternen im kosmischen Raum praktisch unmöglich ist, und selbst wenn dies geschehen würde, könnte ein vorbeiziehender Stern den Planeten keine Bewegung auf Kreisbahnen ermöglichen.

Moderne Hypothesen

Eine grundlegend neue Idee liegt in den Hypothesen vom „kalten“ Ursprung der Erde. Die am weitesten entwickelte Meteoritenhypothese wurde 1944 vom sowjetischen Wissenschaftler O. Yu. Schmidt aufgestellt. Weitere Hypothesen „kalten“ Ursprungs sind die Hypothesen von K. Weizsäcker (1944) und J. Kuiper (1951), die in vielerlei Hinsicht der Theorie von O. Yu. Schmidt, F. Foyle (England), A. Cameron (USA) und E. Schatzman (Frankreich).

Am beliebtesten sind die von O.Yu aufgestellten Hypothesen über den Ursprung des Sonnensystems. Schmidt und V. G. Fesenkov. Beide Wissenschaftler gingen bei der Entwicklung ihrer Hypothesen von Vorstellungen über die Einheit der Materie im Universum, über die kontinuierliche Bewegung und Entwicklung der Materie, die ihre Haupteigenschaften sind, über die Vielfalt der Welt aufgrund verschiedener Existenzformen der Materie aus .

Hypothese O.Yu. Schmidt

Nach dem Konzept von O. Yu. Schmidt entstand das Sonnensystem aus einer Ansammlung interstellarer Materie, die von der Sonne bei ihrer Bewegung im Weltraum eingefangen wurde. Die Sonne bewegt sich um das Zentrum der Galaxie und vollzieht alle 180 Millionen Jahre eine vollständige Umdrehung. Unter den Sternen der Galaxie gibt es große Ansammlungen von Gasstaubnebeln. Basierend darauf glaubte O. Yu. Schmidt, dass die Sonne bei ihrer Bewegung in eine dieser Wolken eindrang und sie mitnahm. Die Rotation der Wolke im starken Gravitationsfeld der Sonne führte zu einer komplexen Umverteilung der Meteoritenpartikel nach Masse, Dichte und Größe, wodurch einige der Meteoriten, deren Zentrifugalkraft sich als schwächer herausstellte als die Die Schwerkraft wurde von der Sonne absorbiert. Schmidt glaubte, dass die ursprüngliche Wolke interstellarer Materie eine gewisse Rotation aufwies, sonst wären ihre Teilchen in die Sonne gefallen.

Die Wolke verwandelte sich in eine flache, verdichtete rotierende Scheibe, in der es aufgrund der zunehmenden gegenseitigen Anziehung der Partikel zu Kondensation kam. Die entstandenen Kondensationskörper wuchsen durch die Zugabe von Feinpartikel wie ein Schneeball. Während des Prozesses der Wolkenzirkulation, wenn Partikel kollidierten, begannen sie zusammenzukleben, größere Aggregate zu bilden und diese zu verbinden – eine Ansammlung kleinerer Partikel, die in den Bereich ihres gravitativen Einflusses fielen. Auf diese Weise entstanden Planeten und sie umkreisende Satelliten. Aufgrund der Mittelung der Umlaufbahnen kleiner Teilchen begannen die Planeten, sich auf Kreisbahnen zu drehen.

Auch die Erde sei laut O. Yu. Schmidt aus einem Schwarm kalter Feststoffpartikel entstanden. Durch die Energie des radioaktiven Zerfalls kam es zu einer allmählichen Erwärmung des Erdinneren, die zur Freisetzung von Wasser und Gas führte, die in geringen Mengen in der Zusammensetzung fester Partikel enthalten waren. Dadurch entstanden Ozeane und eine Atmosphäre, die zur Entstehung des Lebens auf der Erde führten.

O. Yu. Schmidt und später seine Schüler lieferten eine ernsthafte physikalische und mathematische Begründung für das Meteoritenmodell der Entstehung der Planeten des Sonnensystems. Die moderne Meteoritenhypothese erklärt nicht nur die Besonderheiten der Bewegung von Planeten (Form der Umlaufbahnen, unterschiedliche Rotationsrichtungen usw.), sondern auch ihre tatsächlich beobachtete Verteilung von Masse und Dichte sowie das Verhältnis des Planetendrehimpulses zum Solar eins. Der Wissenschaftler glaubte, dass die bestehenden Diskrepanzen in der Drehimpulsverteilung der Sonne und der Planeten durch unterschiedliche Anfangsdrehimpulse der Sonne und des Gasstaubnebels erklärt werden. Schmidt berechnete und mathematisch begründete die Abstände der Planeten von der Sonne und untereinander und fand die Gründe für die Entstehung großer und kleiner Planeten heraus verschiedene Teile Sonnensystem und der Unterschied in ihrer Zusammensetzung. Die Gründe werden durch Berechnungen belegt Rotationsbewegung Planeten in eine Richtung.

Der Nachteil der Hypothese besteht darin, dass sie den Ursprung der Planeten isoliert von der Entstehung der Sonne, dem bestimmenden Mitglied des Systems, betrachtet. Das Konzept ist nicht ohne Zufall: das Einfangen interstellarer Materie durch die Sonne. Tatsächlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Sonne eine ausreichend große Meteoritenwolke einfängt, sehr gering. Darüber hinaus ist eine solche Erfassung Berechnungen zufolge nur mit der Gravitationsunterstützung eines nahegelegenen Sterns möglich. Die Wahrscheinlichkeit einer Kombination solcher Bedingungen ist so unbedeutend, dass die Möglichkeit, dass die Sonne interstellare Materie einfängt, zu einem außergewöhnlichen Ereignis wird.

Hypothese V.G. Fesenkowa

Die Arbeit des Astronomen V. A. Ambartsumyan, der die Kontinuität der Sternentstehung als Ergebnis der Kondensation von Materie aus verdünnten Gasstaubnebeln bewies, ermöglichte es dem Akademiker V. G. Fesenkov, eine neue Hypothese aufzustellen (1960), die den Ursprung des Sonnensystems mit dem verbindet Allgemeine Gesetze der Materiebildung im Weltraum. Fesenkov glaubte, dass der Prozess der Planetenentstehung im Universum weit verbreitet ist, wo es viele Planetensysteme gibt. Seiner Meinung nach ist die Entstehung von Planeten mit der Entstehung neuer Sterne verbunden, die durch die Kondensation zunächst verdünnter Materie innerhalb eines der Riesennebel („Globuli“) entstehen. Diese Nebel waren sehr verdünnte Materie (Dichte in der Größenordnung von 10 g/cm) und bestanden aus Wasserstoff, Helium und einer kleinen Menge Schwermetalle. Zunächst bildete sich im Kern der „Kugel“ die Sonne, ein heißer, massereicherer und schneller rotierender Stern als heute. Die Entwicklung der Sonne ging mit wiederholten Auswürfen von Materie in die protoplanetare Wolke einher, wodurch sie einen Teil ihrer Masse verlor und einen erheblichen Teil ihres Drehimpulses auf die sich bildenden Planeten übertrug. Berechnungen zeigen, dass sich bei instationären Materieauswürfen aus den Tiefen der Sonne das tatsächlich beobachtete Verhältnis der Impulsmomente der Sonne und der protoplanetaren Wolke (und damit der Planeten) entwickelt haben könnte. Die gleichzeitige Entstehung der Sonne und Planeten werden durch das gleiche Alter der Erde und der Sonne bewiesen.

Durch die Verdichtung der Gas-Staub-Wolke entstand eine sternförmige Kondensation. Unter dem Einfluss der schnellen Rotation des Nebels bewegte sich ein erheblicher Teil der Gas-Staub-Materie entlang der Äquatorialebene zunehmend vom Zentrum des Nebels weg und bildete so etwas wie eine Scheibe. Allmählich führte die Verdichtung des Gas-Staub-Nebels zur Bildung planetarischer Konzentrationen, aus denen später die modernen Planeten des Sonnensystems entstanden. Im Gegensatz zu Schmidt glaubt Fesenkov, dass sich der Gasstaubnebel in einem heißen Zustand befand. Sein großes Verdienst ist die Begründung des Gesetzes der Planetenabstände in Abhängigkeit von der Dichte des Mediums. V. G. Fesenkov begründete mathematisch die Gründe für die Stabilität des Drehimpulses im Sonnensystem durch den Verlust von Materie der Sonne bei der Auswahl von Materie, wodurch sich ihre Rotation verlangsamte. V. G. Fesenkov argumentiert auch für die Rückwärtsbewegung einiger Satelliten von Jupiter und Saturn und erklärt dies mit dem Einfangen von Asteroiden durch die Planeten.

Fesenkov legte großen Wert auf die Prozesse des radioaktiven Zerfalls der Isotope K, U, Th und anderer, deren Gehalt damals viel höher war.

Bisher wurden theoretisch eine Reihe von Möglichkeiten zur radioaktiven Erwärmung des Untergrunds berechnet, von denen die detaillierteste von E.A. Lyubimova (1958) vorgeschlagen wurde. Nach diesen Berechnungen erreichte die Temperatur im Erdinneren in mehreren hundert Kilometern Tiefe nach einer Milliarde Jahren den Schmelzpunkt von Eisen. Anscheinend markiert diese Zeit den Beginn der Bildung des Erdkerns, dargestellt durch die Metalle, die in sein Zentrum herabstiegen – Eisen und Nickel. Später, mit einem weiteren Temperaturanstieg, begannen die schmelzbarsten Silikate aus dem Erdmantel zu schmelzen, die aufgrund ihrer geringen Dichte nach oben stiegen. Dieser von A.P. Vinogradov theoretisch und experimentell untersuchte Prozess erklärt die Bildung der Erdkruste.

Erwähnenswert sind auch zwei Hypothesen, die gegen Ende des 20. Jahrhunderts entwickelt wurden. Sie betrachteten die Entwicklung der Erde, ohne die Entwicklung des Sonnensystems als Ganzes zu beeinflussen.

Die Erde war vollständig geschmolzen und begann im Zuge der Erschöpfung der inneren Wärmeressourcen (radioaktive Elemente) allmählich abzukühlen. Im oberen Teil hat sich eine harte Kruste gebildet. Und als das Volumen des abgekühlten Planeten abnahm, brach diese Kruste auf und es bildeten sich Falten und andere Reliefformen.

Es gab kein vollständiges Schmelzen der Materie auf der Erde. In einem relativ lockeren Protoplaneten bildeten sich in einer Tiefe von etwa 100 km lokale Schmelzzentren (dieser Begriff wurde vom Akademiemitglied Winogradow eingeführt).

Allmählich nahm die Menge radioaktiver Elemente ab und die Temperatur des LOP sank. Die ersten Hochtemperaturmineralien kristallisierten aus dem Magma und fielen zu Boden. Die chemische Zusammensetzung dieser Mineralien unterschied sich von der Zusammensetzung des Magmas. Aus Magma wurden schwere Elemente gewonnen. Und die Restschmelze war relativ angereichert mit Licht. Nach Phase 1 und einem weiteren Temperaturabfall kristallisierte die nächste Phase von Mineralien aus der Lösung, die ebenfalls schwerere Elemente enthielt. Auf diese Weise kam es zur allmählichen Abkühlung und Kristallisation der LOPs. Aus der anfänglichen ultramafischen Zusammensetzung des Magmas entstand Magma mit basischer balsischer Zusammensetzung.

Im oberen Teil des LOP bildete sich eine Flüssigkeitskappe (Gas-Flüssigkeit). Balsatmagma war mobil und flüssig. Es durchbrach die LOPs und ergoss sich auf die Oberfläche des Planeten, wobei sich die erste harte Basaltkruste bildete. Die Flüssigkeitskappe durchbrach auch die Oberfläche und bildete, vermischt mit den Resten der Primärgase, die erste Atmosphäre des Planeten. Die Primäratmosphäre enthielt Stickoxide. H, He, Inertgase, CO, CO, HS, HCl, HF, CH, Wasserdampf. Es gab fast keinen freien Sauerstoff. Die Temperatur der Erdoberfläche betrug etwa 100 °C, es gab keine flüssige Phase. Das Innere des eher lockeren Protoplaneten hatte eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt. Unter diesen Bedingungen verliefen die Wärme- und Stoffübertragungsprozesse im Erdinneren intensiv. Sie traten in Form von thermischen Konvektionsströmen (TCFs) auf. Besonders wichtig sind TCPs, die in den Oberflächenschichten entstehen. Dort entstanden zelluläre thermische Strukturen, die zeitweise zu einer einzelligen Struktur umgebaut wurden. Die aufsteigenden TCPs übertrugen den Bewegungsimpuls auf die Oberfläche des Planeten (Balsatkruste), und darauf entstand eine Dehnungszone. Durch die Dehnung entsteht in der TKP-Hebungszone eine mächtige ausgedehnte Verwerfung mit einer Länge von 100 bis 1000 km. Sie wurden Rift-Störungen genannt.

Die Temperatur der Planetenoberfläche und seiner Atmosphäre sinkt auf unter 100 °C. Wasser kondensiert aus der Primäratmosphäre und es entsteht die primäre Hydrosphäre. Die Erdlandschaft ist ein flacher Ozean mit einer Tiefe von bis zu 10 m, wobei bei Ebbe einzelne vulkanische Pseudoinseln freigelegt werden. Es gab kein dauerhaftes Sushi.

Bei einem weiteren Temperaturabfall kristallisierten die LOPs vollständig aus und verwandelten sich in harte kristalline Kerne im Inneren eines eher lockeren Planeten.

Die Oberflächenbedeckung des Planeten wurde durch aggressive Atmosphäre und Hydrosphäre zerstört.

Als Ergebnis all dieser Prozesse kam es zur Bildung von magmatischen, sedimentären und metamorphen Gesteinen.

So erklären moderne Daten zu seiner Struktur und Position im Sonnensystem Hypothesen über die Entstehung unseres Planeten. Und die Erforschung des Weltraums, der Start von Satelliten und Weltraumraketen liefern viele neue Fakten für die praktische Überprüfung von Hypothesen und weitere Verbesserungen.

Literatur

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Safronov V.S., Evolution der präplanetaren Wolke und die Entstehung der Erde und der Planeten, M., 1969; .

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Arkady Leokum, Moskau, „Julia“, 1992

Organellen wie Mitochondrien und Flagellen sind höchstwahrscheinlich auch während des Prozesses der Phagozytose entstanden. Vorgänger moderne Zellen, Nahrungsaufnahme, erworbene Symbionten, freundliche Mikroorganismen. Sie benutzen Nährstoffe, das in das Zytoplasma eindringt, begann Funktionen zur Regulierung verschiedener intrazellulärer Prozesse zu erfüllen. Nach dem Konzept der Symbiogenese entstanden auf diese Weise die bereits genannten Mitochondrien und Flagellen in der Zelle. Viele moderne Forschung bestätigen die Gültigkeit der Hypothese.

Alternativen

Die RNA-Welt als Vorläufer aller Lebewesen hat „Konkurrenten“. Darunter sind sowohl kreationistische Theorien als auch wissenschaftliche Hypothesen. Seit vielen Jahrhunderten gibt es eine Annahme über die spontane Entstehung von Leben: Fliegen und Würmer tauchen in verrottenden Abfällen auf, Mäuse in alten Lumpen. Von Denkern des 17. und 18. Jahrhunderts widerlegt, erlebte es im letzten Jahrhundert in der Theorie von Oparin-Haldane eine Wiedergeburt. Demnach entstand das Leben durch das Zusammenspiel organischer Moleküle in der Ursuppe. Die Annahmen der Wissenschaftler wurden indirekt durch das berühmte Experiment von Stanley Miller bestätigt. Diese Theorie wurde zu Beginn unseres Jahrhunderts durch die RNA-Welthypothese ersetzt.

Parallel dazu gibt es die Meinung, dass das Leben ursprünglich außerirdischen Ursprungs ist. Der Panspermia-Theorie zufolge wurde es von denselben Asteroiden und Kometen auf unseren Planeten gebracht, die für die Entstehung von Ozeanen und Meeren „geachtet“ haben. Tatsächlich erklärt diese Hypothese nicht die Entstehung des Lebens, sondern stellt sie als eine Tatsache dar, eine integrale Eigenschaft der Materie.

Wenn wir all das zusammenfassen, wird deutlich, dass die Entstehung der Erde und des Lebens auf ihr heute noch offene Fragen sind. Moderne Wissenschaftler sind der Entschlüsselung aller Geheimnisse unseres Planeten natürlich viel näher als die Denker der Antike oder des Mittelalters. Allerdings gibt es noch viel Klärungsbedarf. Verschiedene Hypothesen Die Ursprünge der Erde ersetzten sich in den Momenten, in denen neue Informationen entdeckt wurden, die nicht in das alte Bild passten. Es ist durchaus möglich, dass dies in nicht allzu ferner Zukunft geschieht und dann etablierte Theorien durch neue ersetzt werden.

Zum ersten Mal wurde die mit modernen Ansichten und Errungenschaften der Wissenschaft am besten übereinstimmende Hypothese über den Ursprung unseres Planeten vom berühmten sowjetischen Wissenschaftler, Akademiker O. Yu. Schmidt, vorgeschlagen und von seinen Studenten entwickelt. Nach dieser Theorie entstand es durch die Verbindung fester Partikel und durchlief nie die „Feuer-Flüssigkeit“-Stufe. Die große Tiefe des Erdinneren erklärt sich durch die Ansammlung von Wärme, die beim Zerfall radioaktiver Stoffe freigesetzt wird, und nur zu einem geringen Teil durch die Wärme, die bei ihrer Entstehung freigesetzt wird.

Nach der Hypothese von O. Yu. Schmidt erfolgte das Wachstum der Erde durch auf ihre Oberfläche fallende Partikel. In diesem Fall verwandelten sich die kinetischen Teilchen in thermische. Da die Wärmeabgabe an der Oberfläche erfolgte, wurde der größte Teil davon in den Weltraum abgestrahlt und ein kleiner Teil zur Erwärmung der Oberflächenschicht der Substanz verwendet. Zunächst nahm die Erwärmung zu, da die Massenzunahme und gleichzeitig die Schwerkraft der Erde die Wucht der Einschläge erhöhten. Dann, als die Substanz aufgebraucht war, verlangsamte sich der Wachstumsprozess und die Erwärmung begann nachzulassen. Nach Berechnungen des sowjetischen Wissenschaftlers V. S. Safronov sollten die Schichten, die sich heute in einer Tiefe von etwa 2500 Kilometern befinden, die höchste Temperatur erreicht haben. Ihre Temperatur könnte 1000° überschreiten. Aber die zentralen und äußeren Teile der Erde waren zunächst kalt.

Die Erwärmung der Erde ist, wie der Akademiker V. I. Vernadsky und seine Anhänger glauben, ausschließlich auf die Einwirkung radioaktiver Elemente zurückzuführen. Die Substanz der Erde enthält eine kleine Beimischung radioaktiver Elemente: Uran, Thorium, Radium. Die Kerne dieser Elemente zerfallen kontinuierlich und verwandeln sich in Kerne anderer chemischer Elemente. Jedes zerfallende Uran- und Thoriumatom verwandelt sich relativ schnell in ganze Zeile Zwischen radioaktive Atome (insbesondere in ein Radiumatom) und schließlich in ein stabiles Atom des einen oder anderen Bleiisotops und mehrerer Heliumatome. Bei der Zersetzung von Kalium entstehen Kalzium und Argon. Beim Zerfall radioaktiver Elemente wird Wärme freigesetzt. Von einzelnen Partikeln entwich diese Wärme leicht nach außen und wurde im Weltraum verteilt. Doch als die Erde entstand – ein Körper von enormer Größe – begann sich in ihren Tiefen Wärme anzusammeln. Obwohl jedes Gramm irdischer Materie pro Zeiteinheit (z. B. pro Jahr) nur sehr wenig Wärme abgibt, hat sich im Laufe der Milliarden Jahre, in denen unser Planet existiert, so viel Wärme angesammelt, dass die Temperatur in den Herden des Erdinneren erreicht ist sein Maximum. hohes Level. Berechnungen zufolge haben die Oberflächenteile des Planeten, aus denen weiterhin langsam Wärme entweicht, wahrscheinlich bereits die Phase der größten Erwärmung durchlaufen und beginnen sich abzukühlen, allerdings in der Tiefe Innenteile Das Aufwärmen geht offenbar noch weiter.

Allerdings ist zu beachten, dass wir laut Vulkanologie und Petrographie in der Erdkruste keine Gesteine ​​finden, die sich bei Temperaturen über 1200° gebildet hätten. Und in einiger Tiefe ist ihre Temperatur meist niedriger, denn Beobachtungen zeigen, dass ihre Temperatur an der Luft bei der Oxidation von Bestandteilen, zum Beispiel Eisen, um etwa 50° ansteigt. Tiefe Gesteine ​​enthalten ungefähr die gleichen Mineralien und daher ist ihre Bildungstemperatur nicht höher. Darüber hinaus deuten eine Reihe anderer Mineralien und Kohlefragmente, die in tief liegenden Gesteinen enthalten sind, sowie Einschlüsse in Mineralien darauf hin, dass tief liegendes Magma eine niedrigere Temperatur hat als Lava. Diese Erwärmung des Inneren hat keinerlei Auswirkungen auf die Erdoberfläche und die Lebensbedingungen auf ihr, da die Oberflächentemperatur nicht durch die innere Wärme, sondern durch die von der Sonne aufgenommene Wärme bestimmt wird. Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit der Erde ist der Wärmefluss aus dem Erdinneren an die Oberfläche 5000-mal geringer als der von der Sonne empfangene Wärmefluss.

Die Substanz der Sonne enthält auch eine gewisse Menge radioaktiver Elemente, aber die von ihnen freigesetzte Energie spielt für die Aufrechterhaltung ihrer starken Strahlung eine vernachlässigbare Rolle. Im Inneren der Sonne sind Druck und Temperatur so hoch, dass Kernreaktionen-Kombination der Atomkerne einiger chemischer Elemente zu komplexeren Atomkernen anderer Elemente; Dabei wird eine enorme Energiemenge freigesetzt, die die Strahlung der Sonne über viele Milliarden Jahre aufrechterhält.

Die Entstehung der Hydrosphäre hängt offenbar eng mit der Erwärmung der Erde zusammen. und die Gase fielen zusammen mit den festen Partikeln und Körpern, aus denen sie entstand, auf die Erde. Obwohl die Temperatur der Partikel in der Zone der erdähnlichen Planeten zu hoch war, als dass es zum Gefrieren von Gasen gekommen wäre, „haften“ selbst unter diesen Bedingungen reichlich Gasmoleküle an der Oberfläche der Partikel. Zusammen mit diesen Teilchen wurden sie Teil größerer Körper und dann Teil der Erde. Darüber hinaus könnten, wie O. Yu. Schmidt feststellte, eisige Körper aus der Zone der Riesenplaneten in die Zone der terrestrischen Planeten fliegen. Ohne Zeit zum Aufwärmen und Verdampfen könnten sie auf die Erde fallen und ihr Wasser und Gase zuführen.

Erhitzen ist die beste Möglichkeit, die in einem Feststoff enthaltenen Gase auszutreiben. Daher ging die Erwärmung der Erde mit der Freisetzung von in der Erde enthaltenen Gasen und Wasserdampf einher. große Mengen in terrestrischen Gesteinssubstanzen. Nach dem Durchbruch an die Oberfläche kondensierte Wasserdampf im Wasser der Meere und Ozeane und die Gase bildeten eine Atmosphäre, deren Zusammensetzung sich zunächst deutlich von der modernen unterschied. Die derzeitige Zusammensetzung der Erdatmosphäre ist größtenteils auf die Existenz pflanzlicher und tierischer Lebensformen auf der Erdoberfläche zurückzuführen.

Die Freisetzung von Gasen und Wasserdampf aus dem Erdinneren dauert bis heute an. Bei Vulkanausbrüchen werden große Mengen Wasserdampf und Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt, und an verschiedenen Orten der Erde werden aus ihren Tiefen brennbare Gase freigesetzt.

Nach neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen besteht die Erde aus:

1. Kerne, die in ihren Eigenschaften (Dichte) Eisen-Nickel-Verbindungen ähneln und Eisen-Silikat-Substanzen oder metallisierten Silikaten am nächsten kommen;
2. Mantel, bestehend aus Materie physikalische Eigenschaften nähernde Gesteine ​​aus Granatperidotiten und Eklogiten
3. die Erdkruste, also ein Film aus Gesteinen - Basalten und Graniten sowie ihnen in ihren physikalischen Eigenschaften ähnlichen Gesteinen.

Von großem Interesse ist die Frage, wie sich die Theorie von O. Yu. Schmidt auf die vom Akademiemitglied A. I. Oparin entwickelte Theorie über den Ursprung des Lebens auf der Erde auswirkte. Nach der Theorie von A. I. Oparin entstand lebende Materie, indem die Komplexität ihrer Zusammensetzung von der einfachen allmählich zunahm organische Verbindungen(wie Methan, Formaldehyd), gelöst im Wasser auf der Erdoberfläche.

Bei der Erstellung seiner Theorie ging A. I. Oparin von der damals weit verbreiteten Idee aus, dass die Erde aus heißen Gasen entstanden sei und sich nach dem Durchlaufen einer „feurigen Flüssigkeit“ verfestigt habe. Aber im Stadium eines heißen Gasgerinnsels konnte Methan nicht existieren. Bei seiner Suche nach Möglichkeiten zur Bildung von Methan stützte sich A. I. Oparin auf das Schema seiner Entstehung durch die Einwirkung von heißem Wasserdampf auf Karbide (Verbindungen von Kohlenstoff mit Metallen). Er glaubte, dass Methan mit Wasserdampf durch Risse an die Erdoberfläche aufstieg und so in einer wässrigen Lösung landete. Es ist zu beachten, dass bei hohen Temperaturen nur die Bildung von Methan stattfand und der weitere Prozess, der zur Entstehung von Leben führte, im Wasser stattfand, d. h. bei Temperaturen unter 100°.

Untersuchungen zeigen, dass mit Wasserdampf vermischtes Methan in Gasemissionen nur bei Temperaturen unter 100 °C vorhanden ist. Bei hohen Temperaturen auf heißer Lava wird Methan in den Emissionen nicht nachgewiesen.

Nach der Theorie von O. Yu. Schmidt gelangten Gase und Wasserdampf in geringen Mengen von Anfang an in die Zusammensetzung der Erde. Daher könnte bereits Wasser auf der Erdoberfläche erscheinen frühe Stufen Entwicklung unseres Planeten. Von Anfang an lagen Kohlenhydrate und andere Verbindungen in Lösung vor. Somit belegen die Schlussfolgerungen der neuen kosmogonischen Theorie, dass auf der Erde seit Beginn ihrer Existenz genau die Bedingungen vorhanden sind, die nach der Theorie von A. I. Oparin für den Entstehungsprozess des Lebens notwendig sind.

Studien zur Ausbreitung von Erdbebenwellen, die an der Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert durchgeführt wurden, zeigten, dass die Dichte der Erdsubstanz zunächst gleichmäßig und dann schlagartig zunimmt. Dies bestätigte die bisherige Meinung, dass es im Erdinneren eine scharfe Trennung von Gestein und Eisen gibt.

Wie nun festgestellt wurde, liegt die Grenze des dichten Erdkerns in einer Tiefe von 2900 Kilometern unter der Oberfläche. Der Durchmesser des Kerns übersteigt die Hälfte des Durchmessers unseres Planeten und die Masse beträgt ein Drittel der Masse der gesamten Erde.

Vor einigen Jahren gingen die meisten Geologen, Geophysiker und Geochemiker davon aus, dass der dichte Kern der Erde aus Nickeleisen besteht, ähnlich wie in Meteoriten. Es wurde angenommen, dass es dem Eisen gelang, zum Zentrum zu fließen, während die Erde feurig flüssig war. Bereits 1939 stellte der Geologe V. N. Lodochnikov jedoch die Unbegründetheit dieser Hypothese fest und wies darauf hin, dass wir das Verhalten der Materie unter den enormen Drücken, die im Inneren der Erde herrschen, aufgrund des enormen Gewichts der darüber liegenden Schichten kaum kennen. Er sagte voraus, dass es neben einer sanften Änderung der Dichte bei steigendem Druck auch abrupte Änderungen geben sollte.

Entwicklung neue Theorie Schmidt stellte die Hypothese auf, dass die Bildung des Eisenkerns durch die Trennung der Erdmaterie unter dem Einfluss der Schwerkraft erfolgte. Dieser Prozess begann, nachdem es im Erdinneren zu einer Erwärmung kam. Doch bald verschwand die Notwendigkeit, die Entstehung des Eisenkerns zu erklären, da die Ansichten von V. I. Lodochnikov in Form der Lodochnikov-Ramsey-Hypothese weiterentwickelt wurden. Eine abrupte Änderung der Eigenschaften eines Stoffes hohe Drücke wurde durch theoretische Berechnungen bestätigt.

Berechnungen zeigen, dass der Druck in der Erde bereits in einer Tiefe von etwa 250 Kilometern 100.000 Atmosphären erreicht, im Zentrum sogar über 3 Millionen Atmosphären. Selbst bei einer Temperatur von mehreren tausend Grad ist die Substanz der Erde daher möglicherweise nicht flüssig im üblichen Sinne des Wortes, sondern ähnlich wie Pech oder Harz. Unter dem Einfluss lang wirkender Kräfte ist es zu langsamen Bewegungen und Verformungen fähig. Beispielsweise nahm die Erde, die sich um ihre Achse drehte, unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft eine abgeflachte Form an, als wäre sie flüssig. Gleichzeitig verhält es sich gegenüber kurzzeitigen Kräften wie ein fester Körper mit einer Elastizität, die die Elastizität von Stahl übersteigt. Dies äußert sich beispielsweise bei der Ausbreitung von Erdbebenwellen.

Aufgrund der Biegsamkeit des Erdinneren kommt es in ihnen unter dem Einfluss der Schwerkraft zu langsamen Stoffbewegungen. Schwere Stoffe sinken, leichtere steigen auf. Diese Bewegungen sind so langsam, dass, obwohl sie Milliarden von Jahren andauern, nur eine geringe Konzentration schwererer Substanzen in der Nähe des Erdmittelpunkts entstanden ist. Man könnte sagen, der Prozess der Schichtung des tiefen Erdinneren hat gerade erst begonnen und findet immer noch statt.

Die Erde nimmt im Sonnensystem eine besondere Stellung ein – der einzige Planet, auf dem sich über Milliarden von Jahren verschiedene Lebensformen entwickelt haben.

Schon immer wollten die Menschen wissen, wo und wie die Welt, in der wir leben, herkommt. Als mythologische Vorstellungen die Kultur dominierten, wurde der Ursprung der Welt, etwa in den Veden, mit dem Zerfall des ersten Menschen Purusha erklärt. Dass es sich hierbei um ein allgemeines mythologisches Schema handelte, wird durch russische Apokryphen, beispielsweise das „Taubenbuch“, bestätigt. Der Sieg des Christentums bestätigte religiöse Vorstellungen über die Erschaffung der Welt durch Gott aus dem Nichts.

Mit dem Aufkommen der Wissenschaft in seinem modernes Verständnis Mythologische und religiöse werden durch wissenschaftliche Vorstellungen über den Ursprung der Welt ersetzt. Die Wissenschaft unterscheidet sich von der Mythologie dadurch, dass sie nicht danach strebt, die Welt als Ganzes zu erklären, sondern empirisch überprüfbare Gesetze der natürlichen Entwicklung zu formulieren. Vernunft und das Vertrauen auf die sinnliche Realität haben in der Wissenschaft einen hohen Stellenwert höherer Wert als der Glaube. Wissenschaft ist gewissermaßen eine Synthese von Philosophie und Religion, die eine theoretische Erforschung der Realität darstellt.

2. Ursprung der Erde.

Wir leben im Universum und unser Planet Erde ist sein kleinstes Glied. Daher ist die Entstehungsgeschichte der Erde eng mit der Entstehungsgeschichte des Universums verbunden. Übrigens, wie kam es dazu? Welche Kräfte beeinflussten den Entstehungsprozess des Universums und damit unseres Planeten? Heutzutage gibt es viele verschiedene Theorien und Hypothesen zu diesem Problem. Die größten Köpfe der Menschheit äußern ihre Ansichten zu diesem Thema.

Die Bedeutung des Begriffs Universum in der Naturwissenschaft ist enger gefasst und hat eine spezifisch wissenschaftliche Bedeutung erhalten. Das Universum ist ein Ort menschlichen Lebensraums, der empirischen Beobachtungen zugänglich und durch moderne Methoden überprüfbar ist wissenschaftliche Methoden. Das Universum als Ganzes wird von einer Wissenschaft untersucht, die Kosmologie genannt wird, also die Wissenschaft des Weltraums. Dieses Wort ist kein Zufall. Obwohl heute alles außerhalb der Erdatmosphäre als Weltraum bezeichnet wird, war dies innerhalb der Erdatmosphäre nicht der Fall Antikes Griechenland, wo Raum als „Ordnung“, „Harmonie“ im Gegensatz zu „Chaos“ – „Unordnung“ akzeptiert wurde. Somit offenbart die Kosmologie im Kern, wie es sich für die Wissenschaft gehört, die Ordnung unserer Welt und zielt darauf ab, die Gesetze ihres Funktionierens zu finden. Die Entdeckung dieser Gesetze ist das Ziel, das Universum als ein einziges geordnetes Ganzes zu untersuchen.

Derzeit basiert die Entstehung des Universums auf zwei Modellen:

a) Modell des expandierenden Universums. Das am weitesten verbreitete Modell in der Kosmologie ist das Modell eines homogenen, isotropen, instationären, heiß expandierenden Universums, das auf der Grundlage der Allgemeinen Relativitätstheorie und der relativistischen Gravitationstheorie von Albert Einstein im Jahr 1916 erstellt wurde. Dieses Modell basiert auf zwei Annahmen:

1) die Eigenschaften des Universums sind an allen seinen Punkten (Homogenität) und Richtungen (Isotropie) gleich;

2) das Beste berühmte Beschreibung Gravitationsfeld sind Einsteins Gleichungen. Daraus folgt die sogenannte Raumkrümmung und der Zusammenhang zwischen Krümmung und Massen(energie)dichte. Die auf diesen Postulaten basierende Kosmologie ist relativistisch.

Ein wichtiger Punkt dieses Modells ist seine Nichtstationarität. Dies wird durch zwei Postulate der Relativitätstheorie bestimmt:

1) das Relativitätsprinzip, das besagt, dass in allen Inertialsystemen alle Gesetze erhalten bleiben, unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der sich diese Systeme gleichmäßig und geradlinig relativ zueinander bewegen;

2) experimentell bestätigte Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.

Unter Rotverschiebung versteht man eine Abnahme der Frequenzen elektromagnetische Strahlung: Im sichtbaren Teil des Spektrums sind die Linien zum roten Ende hin verschoben. Der zuvor entdeckte Doppler-Effekt besagte, dass, wenn sich eine Schwingungsquelle von uns entfernt, die von uns wahrgenommene Schwingungsfrequenz abnimmt und die Wellenlänge entsprechend zunimmt. Bei der Emission kommt es zu einer „Rötung“, das heißt, die Linien des Spektrums verschieben sich zu längeren roten Wellenlängen.

Für alle entfernten Lichtquellen wurde also die Rotverschiebung aufgezeichnet, und je weiter die Quelle entfernt war, desto größer war der Grad. Es stellte sich heraus, dass die Rotverschiebung proportional zur Entfernung zur Quelle war, was die Hypothese über ihre Entfernung, also über die Expansion der Megagalaxie – des sichtbaren Teils des Universums – bestätigte.

Die Rotverschiebung bestätigt zuverlässig die theoretische Schlussfolgerung, dass die Region unseres Universums mit linearen Abmessungen in der Größenordnung von mehreren Milliarden Parsec über mindestens mehrere Milliarden Jahre instationär ist. Gleichzeitig kann die Raumkrümmung nicht gemessen werden und bleibt eine theoretische Hypothese.

b) Urknallmodell. Das Universum beobachten wir laut Daten moderne Wissenschaft, entstand durch den Urknall vor etwa 15 bis 20 Milliarden Jahren. Die Idee des Urknalls ist ein integraler Bestandteil des Modells des expandierenden Universums.

Die gesamte Materie des Universums befand sich im Anfangszustand an einem singulären Punkt: unendliche Massendichte, unendliche Raumkrümmung und explosive Expansion, die sich mit der Zeit bei einer hohen Temperatur verlangsamte, bei der nur eine Mischung existieren konnte Elementarteilchen. Dann kam es zu einer Explosion. „Zuerst gab es eine Explosion. Nicht die Art von Explosion, die wir auf der Erde kennen, die von einem bestimmten Zentrum ausgeht und sich dann ausbreitet und immer mehr erfasst mehr Platz, sondern eine Explosion, die überall gleichzeitig stattfand und von Anfang an den gesamten Raum erfüllte, wobei jedes Teilchen der Materie von jedem anderen Teilchen wegstürmte“, schrieb S. Weinberg in seinem Werk.

Was geschah nach dem Urknall? Es bildete sich ein Plasmaklumpen – ein Zustand, in dem sich Elementarteilchen befinden – irgendetwas zwischen einem festen und einem flüssigen Zustand, das sich unter dem Einfluss der Druckwelle immer mehr auszudehnen begann. 0,01 Sekunden nach Beginn des Urknalls erschien im Universum eine Mischung aus leichten Kernen. So geht es nicht nur Materie und vielen chemische Elemente, aber auch Raum und Zeit.

Diese Modelle helfen, Hypothesen über den Ursprung der Erde aufzustellen:

1. Der französische Wissenschaftler Georges Buffon (1707-1788) vermutete, dass der Globus als Folge einer Katastrophe entstanden sei. Zu einer sehr fernen Zeit kollidierte ein Himmelskörper (Buffon glaubte, dass es sich um einen Kometen handelte) mit der Sonne. Die Kollision verursachte viel „Spritzer“. Die größten von ihnen kühlten allmählich ab und ließen Planeten entstehen.

2. Der deutsche Wissenschaftler Immanuel Kant (1724-1804) erklärte die Möglichkeit der Entstehung von Himmelskörpern anders. Er vermutete, dass das Sonnensystem aus einer riesigen, kalten Staubwolke entstand. Die Teilchen dieser Wolke waren in ständiger zufälliger Bewegung, zogen sich gegenseitig an, kollidierten, klebten zusammen und bildeten Kondensationen, die zu wachsen begannen und schließlich die Sonne und die Planeten entstehen ließen.

3. Pierre Laplace (1749-1827), französischer Astronom und Mathematiker, stellte seine Hypothese auf, die die Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems erklärt. Seiner Meinung nach entstanden Sonne und Planeten aus einer rotierenden heißen Gaswolke. Als es abkühlte, zog es sich nach und nach zusammen und bildete zahlreiche Ringe, aus denen mit zunehmender Dichte Planeten entstanden, und aus dem zentralen Gerinnsel wurde die Sonne.

Zu Beginn dieses Jahrhunderts stellte der englische Wissenschaftler James Genet (1877-1946) eine Hypothese auf, die die Entstehung des Planetensystems erklärte: Es war einmal ein anderer Stern in der Nähe der Sonne, der durch seine Schwerkraft einen Teil herausriss der Sache daraus. Nach der Verdichtung entstanden Planeten.

4. Unser Landsmann, der berühmte Wissenschaftler Otto Yulievich Schmidt (1891-1956), stellte 1944 seine Hypothese über die Entstehung von Planeten auf. Er glaubte, dass die Sonne vor Milliarden von Jahren von einer riesigen Wolke umgeben war, die aus kalten Staubpartikeln und gefrorenem Gas bestand. Sie alle drehten sich um die Sonne. Sie waren in ständiger Bewegung, kollidierten, zogen sich gegenseitig an und schienen zusammenzukleben und Klumpen zu bilden. Allmählich flachte die Gas- und Staubwolke ab und die Klumpen begannen, sich auf kreisförmigen Bahnen zu bewegen. Aus diesen Ansammlungen entstanden im Laufe der Zeit die Planeten unseres Sonnensystems.

Es ist leicht zu erkennen, dass die Hypothesen von Kant, Laplace und Schmidt in vielerlei Hinsicht nahe beieinander liegen. Viele der Gedanken dieser Wissenschaftler bildeten die Grundlage des modernen Verständnisses des Ursprungs der Erde und des gesamten Sonnensystems.

Heute vermuten Wissenschaftler das

3. Entwicklung der Erde.

Die alte Erde hatte kaum Ähnlichkeit mit dem Planeten, auf dem wir heute leben. Seine Atmosphäre bestand aus Wasserdampf, Kohlendioxid und in einigen Fällen aus Stickstoff, in anderen aus Methan und Ammoniak. Es gab keinen Sauerstoff in der Luft des leblosen Planeten, in der Atmosphäre alte Erde Gewitter donnerten, die harte ultraviolette Strahlung der Sonne durchdrang ihn und auf dem Planeten brachen Vulkane aus. Untersuchungen zeigen, dass sich die Pole auf der Erde verändert haben und die Antarktis einst immergrün war. Permafrost bildete sich vor 100.000 Jahren nach der großen Eiszeit.

Im 19. Jahrhundert bildeten sich in der Geologie zwei Konzepte zur Entwicklung der Erde heraus:

1) durch Sprünge („Katastrophentheorie“ von Georges Cuvier);

2) durch kleine, aber konstante Veränderungen in die gleiche Richtung über Millionen von Jahren, die in der Summe zu enormen Ergebnissen führten („das Prinzip des Uniformitarismus“ von Charles Lyell).

Die Fortschritte in der Physik des 20. Jahrhunderts trugen zu bedeutenden Fortschritten im Wissen über die Geschichte der Erde bei. Im Jahr 1908 verfasste der irische Wissenschaftler D. Joly einen aufsehenerregenden Bericht über die geologische Bedeutung der Radioaktivität: Die von radioaktiven Elementen abgegebene Wärmemenge reicht völlig aus, um die Existenz von geschmolzenem Magma und Vulkanausbrüchen sowie die Verschiebung von Kontinenten und Kontinenten zu erklären Bergbau. Aus seiner Sicht hat das Element der Materie – das Atom – eine genau definierte Existenzdauer und zerfällt unweigerlich. Im folgenden Jahr, 1909, gründete der russische Wissenschaftler W. I. Wernadski die Geochemie – die Wissenschaft von der Geschichte der Erdatome und ihrer chemischen und physikalischen Entwicklung.

Es gibt zwei gängige Standpunkte zu diesem Thema. Die ersten von ihnen glaubten, dass die ursprüngliche Erde, die unmittelbar nach der Akkretion aus Planetesimalen bestehend aus Nickeleisen und Silikaten entstand, homogen war und sich erst dann in einen Eisen-Nickel-Kern und einen Silikatmantel differenzierte. Diese Hypothese wird als homogene Akkretion bezeichnet. Eine spätere Hypothese der heterogenen Akkretion besagt, dass sich zuerst die feuerfeststen Planetesimale, bestehend aus Eisen und Nickel, ansammelten und erst dann die Silikatsubstanz, die heute ab einer Höhe von 2900 km den Erdmantel bildet, in die Akkretion eintrat. Diese Sichtweise ist heute vielleicht die beliebteste, obwohl sich auch hier die Frage der Isolierung des äußeren Kerns stellt, der die Eigenschaften einer Flüssigkeit hat. Ist es nach der Bildung eines festen inneren Kerns entstanden oder haben sich äußerer und innerer Kern während des Differenzierungsprozesses getrennt? Auf diese Frage gibt es jedoch keine eindeutige Antwort, sondern es wird von der zweiten Option ausgegangen.

Der Akkretionsprozess, die Kollision von Planetesimalen mit einer Größe von bis zu 1000 km, ging mit einer großen Energiefreisetzung einher, mit starker Erwärmung des entstehenden Planeten, seiner Entgasung, d. h. durch die Freisetzung flüchtiger Bestandteile, die in fallenden Planetesimalen enthalten sind. Die meisten flüchtigen Stoffe gingen im interplanetaren Raum unwiederbringlich verloren, wie ein Vergleich der Zusammensetzungen flüchtiger Stoffe in Meteoriten und Erdgesteinen zeigt. Nach modernen Daten dauerte der Entstehungsprozess unseres Planeten etwa 500 Millionen Jahre und verlief in drei Akkretionsphasen. Während der ersten und Hauptphase wurde die Erde zu 93–95 % radial geformt und diese Phase endete nach 4,4–4,5 Milliarden Jahren, d. h. dauerte etwa 100 Millionen Jahre.

Die zweite Phase, die das Ende des Wachstums markierte, dauerte ebenfalls etwa 200 Millionen Jahre. Schließlich wurde die dritte Phase, die bis zu 400 Millionen Jahre dauerte (3,8 bis 3,9 Milliarden Jahre endeten), von einem starken Meteoritenbeschuss begleitet, genau wie auf dem Mond. Die Frage nach der Temperatur der Urerde ist für Geologen von grundlegender Bedeutung. Schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts sprachen Wissenschaftler von der primären „feurigen Flüssigkeit“ Erde. Diese Ansicht stand jedoch völlig im Widerspruch zum modernen geologischen Leben des Planeten. Wenn die Erde von Anfang an geschmolzen wäre, wäre sie längst zu einem toten Planeten geworden.

Daher sollte der nicht sehr kalten, aber nicht geschmolzenen frühen Erde der Vorzug gegeben werden. Es gab viele Faktoren für die Erwärmung des Planeten. Das ist Gravitationsenergie; und Kollision von Planetesimalen; und der Fall sehr großer Meteoriten, bei deren Einschlag sich die erhöhte Temperatur bis in Tiefen von 1-2.000 km ausbreitete. Überschritt die Temperatur dennoch den Schmelzpunkt des Stoffes, kam es zur Differenzierung – schwerere Elemente, zum Beispiel Eisen, Nickel, sanken, leichtere hingegen schwebten auf.

Der Hauptbeitrag zur Wärmezunahme sollte jedoch der Zerfall radioaktiver Elemente sein – Plutonium, Thorium, Kalium, Aluminium, Jod. Eine weitere Wärmequelle sind feste Gezeiten, die mit der Nähe des Erdtrabanten Mond verbunden sind. Das Zusammenwirken all dieser Faktoren könnte die Temperatur bis zum Schmelzpunkt von Gesteinen erhöhen, im Erdmantel könnte sie beispielsweise +1500 °C erreichen. Doch der Druck in großer Tiefe verhinderte ein Schmelzen, insbesondere im inneren Kern. Der Prozess der inneren Differenzierung unseres Planeten hat im Laufe seiner geologischen Geschichte stattgefunden und dauert bis heute an. Allerdings hatte die Erde bereits vor 3,5–3,7 Milliarden Jahren, als die Erde 4,6 Milliarden Jahre alt war, einen festen inneren Kern, einen flüssigen äußeren Kern und einen festen Mantel, d. h. es wurde bereits in seiner modernen Form differenziert. Dies wird durch die Magnetisierung solcher alten Gesteine ​​​​bewiesen, und bekanntlich wird das Magnetfeld durch die Wechselwirkung des flüssigen Außenkerns und des festen Außenkerns verursacht. Der Prozess der Schichtung und Differenzierung des Inneren fand auf allen Planeten statt, aber auf der Erde findet er immer noch statt und sorgt für die Existenz eines flüssigen äußeren Kerns und Konvektion im Mantel.

Im Jahr 1915 vermutete der deutsche Geophysiker A. Wegener anhand der Umrisse der Kontinente, dass es im Karbon (geologische Periode) eine einzige Landmasse gab, die er Pangäa (griechisch „die ganze Erde“) nannte. Pangäa teilte sich in Laurasia und Gondwana. Vor 135 Millionen Jahren trennte sich Afrika von Südamerika, und zwar vor 85 Millionen Jahren Nordamerika- aus Europa; Vor 40 Millionen Jahren kollidierte der indische Kontinent mit Asien und Tibet und der Himalaya entstand.

Das entscheidende Argument für die Übernahme dieses Konzepts durch A. Wegener war die empirische Entdeckung der Ausdehnung des Meeresbodens Ende der 50er Jahre, die als Ausgangspunkt für die Entstehung der lithosphärischen Plattentektonik diente. Derzeit geht man davon aus, dass sich die Kontinente unter dem Einfluss tiefer Konvektionsströme, die nach oben und zur Seite gerichtet sind und die Platten, auf denen die Kontinente schwimmen, ziehen, auseinanderbewegen. Diese Theorie wird auch durch biologische Daten zur Verbreitung von Tieren auf unserem Planeten bestätigt. Die auf der Plattentektonik basierende Theorie der Kontinentalverschiebung ist heute in der Geologie allgemein anerkannt.

4. Globale Tektonik.

Vor vielen Jahren nahm ein Vater, ein Geologe, seinen kleinen Sohn mit auf eine Weltkarte und fragte ihn, was passieren würde, wenn die Küstenlinie Amerikas näher an die Küsten Europas und Afrikas heranrücken würde. Der Junge war nicht zu faul und nachdem er die entsprechenden Teile aus dem physisch-geografischen Atlas herausgeschnitten hatte, stellte er überrascht fest, dass die Westküste des Atlantiks sozusagen innerhalb eines experimentellen Fehlers mit der Ostküste übereinstimmte.

Diese Geschichte ging für den Jungen nicht spurlos vorüber; er wurde Geologe und Bewunderer von Alfred Wegener, einem pensionierten deutschen Armeeoffizier, sowie Meteorologe, Polarforscher und Geologen, der 1915 das Konzept der Kontinentalverschiebung entwickelte.

Hochtechnologie trug auch zur Wiederbelebung des Driftkonzepts bei: Es war die Computermodellierung Mitte der 1960er Jahre, die eine gute Übereinstimmung der Grenzen der Kontinentalmassen nicht nur für den Zirkumatlantik, sondern auch für eine Reihe anderer Kontinente – den Osten – zeigte Afrika und Hindustan, Australien und Antarktis. Infolgedessen entstand Ende der 1960er Jahre das Konzept der Plattentektonik oder neuen globalen Tektonik.

Zunächst rein spekulativ vorgeschlagen, um ein bestimmtes Problem zu lösen – die Verteilung von Erdbeben unterschiedlicher Stärke auf der Erdoberfläche –, verschmolz es mit Vorstellungen über die Kontinentalverschiebung und erlangte sofort allgemeine Anerkennung. Im Jahr 1980 – dem 100. Geburtstag von Alfred Wegener – wurde es üblich, von der Bildung eines neuen Paradigmas in der Geologie zu sprechen. Und selbst über die wissenschaftliche Revolution, vergleichbar mit der Revolution in der Physik zu Beginn des 20. Jahrhunderts ...

Nach diesem Konzept gilt Erdkruste ist in mehrere riesige Lithosphärenplatten unterteilt, die sich ständig bewegen und Erdbeben verursachen. Zunächst wurden mehrere lithosphärische Platten identifiziert: eurasische, afrikanische, nord- und südamerikanische, australische, antarktische und pazifische. Alle außer dem Pazifik, der rein ozeanisch ist, umfassen Teile mit sowohl kontinentaler als auch ozeanischer Kruste. Und Kontinentaldrift ist im Rahmen dieses Konzepts nichts anderes als ihre passive Bewegung zusammen mit Lithosphärenplatten.

Die globale Tektonik basiert auf der Idee von Lithosphärenplatten, Fragmenten der Erdoberfläche, die als absolut starre Körper betrachtet werden und sich wie auf einem Luftkissen mit einer Geschwindigkeit von 1-2 durch eine Schicht aus dekomprimiertem Mantel – der Asthenosphäre – bewegen bis 10-12 cm pro Jahr. Sie umfassen zum größten Teil sowohl kontinentale Massen mit einer Kruste, die üblicherweise als „Granit“ bezeichnet wird, als auch Gebiete mit einer ozeanischen Kruste, die herkömmlicherweise als „Basalt“ bezeichnet wird und aus Gesteinen mit geringem Kieselsäuregehalt besteht.

Den Wissenschaftlern ist überhaupt nicht klar, wohin sich die Kontinente bewegen, und einige von ihnen sind sich nicht einig, dass sich die Erdkruste bewegt, und wenn sie sich bewegen, dann aufgrund der Wirkung welcher Kräfte und Energiequellen. Die weit verbreitete Annahme, dass thermische Konvektion die Ursache für die Bewegung der Erdkruste ist, ist in der Tat nicht überzeugend, da sich herausstellte, dass solche Annahmen den grundlegenden Bestimmungen vieler physikalischer Gesetze, experimenteller Daten und zahlreicher Beobachtungen, einschließlich Daten aus der Weltraumforschung, widersprechen Tektonik und Struktur anderer Planeten. Echte Schemata der thermischen Konvektion, die den Gesetzen der Physik nicht widersprechen, und ein einziger logisch begründeter Mechanismus der Materiebewegung, der für die Bedingungen im Inneren von Sternen, Planeten und ihren Satelliten gleichermaßen akzeptabel ist, wurden noch nicht gefunden.

An mittelozeanischen Rücken bildet sich neue erhitzte ozeanische Kruste, die beim Abkühlen wieder in die Tiefen des Erdmantels sinkt und die zur Bewegung der Krustenplatten aufgewendete Wärmeenergie abführt.

Riesige geologische Prozesse wie die Hebung von Gebirgszügen, starke Erdbeben, die Bildung von Tiefseegräben, Vulkanausbrüche – sie alle werden letztlich durch die Bewegung der Erdkrustenplatten erzeugt, bei der sich der Mantel unseres Planeten allmählich abkühlt .

Die Landmasse der Erde besteht aus festen Gesteinen, die oft mit einer Erd- und Vegetationsschicht bedeckt sind. Aber woher kommen diese Steine? Neue Gesteine ​​entstehen aus Material, das tief im Erdinneren entsteht. In den unteren Schichten der Erdkruste ist die Temperatur viel höher als an der Oberfläche und die Gesteine, aus denen sie bestehen, stehen unter enormem Druck. Unter dem Einfluss von Hitze und Druck verbiegen und erweichen Gesteine ​​oder schmelzen sogar vollständig. Sobald sich in der Erdkruste eine Schwachstelle bildet, bricht geschmolzenes Gestein – Magma genannt – an die Erdoberfläche aus. Magma fließt in Form von Lava aus Vulkanschloten und breitet sich über ein großes Gebiet aus. Wenn Lava aushärtet, verwandelt sie sich in festes Gestein.

In einigen Fällen geht die Geburt von Gesteinen mit grandiosen Katastrophen einher, in anderen geschieht sie still und unbemerkt. Es gibt viele Arten von Magma und aus ihnen entsteht Verschiedene Arten Felsen. Basaltisches Magma zum Beispiel ist sehr flüssig, gelangt leicht an die Oberfläche, breitet sich in breiten Strömen aus und erhärtet schnell. Manchmal bricht es als helle „feurige Fontäne“ aus dem Krater eines Vulkans – das passiert, wenn die Erdkruste seinem Druck nicht standhalten kann.

Andere Arten von Magma sind viel dicker: Ihre Dichte oder Konsistenz ähnelt eher schwarzer Melasse. Die darin enthaltenen Gase haben große Schwierigkeiten, durch ihre dichte Masse an die Oberfläche zu gelangen. Denken Sie daran, wie leicht Luftblasen aus kochendem Wasser entweichen und wie viel langsamer dies geschieht, wenn Sie etwas Dickeres wie Gelee erhitzen. Wenn dichteres Magma näher an die Oberfläche steigt, nimmt der Druck auf es ab. Darin gelöste Gase neigen dazu, sich auszudehnen, können es aber nicht. Wenn das Magma schließlich ausbricht, dehnen sich die Gase so schnell aus, dass es zu einer gewaltigen Explosion kommt. Lava, Gesteinsschutt und Asche fliegen in alle Richtungen wie aus einer Kanone abgefeuerte Granaten. Ein ähnlicher Ausbruch ereignete sich 1902 auf der Insel Martinique im Karibischen Meer. Der katastrophale Ausbruch des Vulkans Moptap-Pelé zerstörte den Hafen von Sept-Pierre vollständig. Etwa 30.000 Menschen starben

Die Geologie hat der Menschheit die Möglichkeit gegeben, geologische Ressourcen für die Entwicklung aller Bereiche des Ingenieurwesens und der Technologie zu nutzen. Gleichzeitig hat die intensive technogene Aktivität zu einer drastischen Verschlechterung der globalen Umweltsituation geführt, die so stark und schnell ist, dass die Existenz der Menschheit oft in Frage gestellt wird. Wir verbrauchen viel mehr, als die Natur regenerieren kann. Daher ist das Problem der nachhaltigen Entwicklung heute ein wirklich globales Weltproblem, das alle Staaten betrifft.

Trotz der Zunahme des wissenschaftlichen und technologischen Potenzials der Menschheit ist der Grad unserer Unwissenheit über den Planeten Erde immer noch sehr hoch. Und mit fortschreitendem Wissen darüber nimmt die Zahl der noch ungelösten Fragen nicht ab. Wir begannen zu verstehen, dass die auf der Erde ablaufenden Prozesse vom Mond, der Sonne und anderen Planeten beeinflusst werden, alles miteinander verbunden ist und sogar das Leben, dessen Entstehung eines der zentralen wissenschaftlichen Probleme ist, möglicherweise zu uns gebracht wurde aus dem Weltraum. Geologen sind immer noch nicht in der Lage, Erdbeben vorherzusagen, obwohl Vulkanausbrüche mittlerweile mit hoher Wahrscheinlichkeit vorhergesagt werden können. Viele geologische Prozesse sind immer noch schwer zu erklären, geschweige denn vorherzusagen. Daher ist die intellektuelle Entwicklung der Menschheit weitgehend mit den Erfolgen der geologischen Wissenschaft verbunden, die es dem Menschen eines Tages ermöglichen werden, die ihn beschäftigenden Fragen über den Ursprung des Universums, den Ursprung des Lebens und des Geistes zu lösen.

6. Liste der verwendeten Literatur

1. Gorelov A. A. Konzepte moderne Naturwissenschaft. - M.: Zentrum, 1997.

2. Lavrinenko V.N., Ratnikov V.P. - M.: Kultur und Sport, 1997.

3. Naydysh V. M. Konzepte der modernen Naturwissenschaft: Lehrbuch. Zuschuss. – M.: Gardariki, 1999.

4. Levitan E. P. Astronomie: Lehrbuch für die 11. Klasse. weiterführende Schule. – M.: Bildung, 1994.

5. Surdin V. G. Dynamik stellarer Systeme. – M.: Verlag des Moskauer Zentrums für Weiterbildung, 2001.

6. Novikov I. D. Evolution des Universums. – M., 1990.

7. Karapenkov S. Kh. Konzepte der modernen Naturwissenschaft. – M.: Academic Avenue, 2003.