Естествознание
10 класс

§ 76. Эволюция планеты земля

Я — сын Земли, дитя планеты малой,
Затерянной в пространстве мировом...
В. Брюсов

Каково строение Земли? Почему недра Земли разогретые и плотные? Как возникли на Земле гидросфера и атмосфера?

Урок-лекция

ВОЗРАСТ И СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ. Возраст Земли, который определяется методами радиоактивного анализа, оценивается в 4,55 ± 0,07 млрд лет. В процессе формирования Земля нагревалась, в результате чего появлялись расплавленные породы. При этом тяжелые породы, содержащие железо и никель, осаждались в центральной области Земли, а легкие (силикаты) всплывали к поверхности. Так происходило гравитационное дифференцирование вещества Земли. Этот процесс (хотя и не так интенсивно), продолжающийся и в наше время, служит одним из источников внутреннего тепла Земли. Другим важным источником является распад радиоактивных изотопов — урана (U), тория (Th) и калия (К). В настоящее время все внутренние источники выделяют намного меньшую энергию, чем та, которая приходит от Солнца, но тем не менее именно они определяют такие процессы, как вулканизм и движение литосферных плит.

В центре Земли (во внутреннем ядре) сконцентрировались железо, никель. Температура ядра достигает 6000°С. Внешнее ядро жидкое и менее плотное. Температура мантии достигает 2000°С. При таких высоких температурах вещество мантии должно находиться в расплавленном состоянии, но из-за огромного давления (на границе с ядром до 130 ГПа) оно обладает свойствами и твердого тела, и жидкости. Земная кора на 80% сложена из пород, содержащих кислород, кремний и алюминий, 18% приходится на железо, магний, кальций, натрий и калий. Различают континентальную (материковую) кору толщиной 30—40 км, а под горами — до 70 км и океаническую кору, толщина которой 6—8 км (рис. 96).

Рис. 96. Строение Земли

Внутренние области Земли исследуют исключительно методами сейсмологии, анализиря прохождение через них волн, вызванных либо естественными землетрясениями, либо искусственными, возникающими при подрыве на поверхности Земли небольших зарядов. Внешние области — это литосфера, атмосфера и гидросфера. Эти оболочки не являются неизменными. Так, литосфера состоит из литосферных плит, которые движутся друг относительно друга со скоростью от 0,5 до 10 см в год. Эти движения, незаметные для глаза, постепенно меняют рельеф Земли. Известен суперконтинентальный цикл продолжительностью около 500 млн лет, в течение которого континенты сливаются в суперконтиненты (Пангея I, II, III), а затем снова разламываются.

ЭВОЛЮЦИЯ ГИДРОСФЕРЫ И АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ. Гидросфера, водная оболочка Земли, сформировалась за счет выхода воды из внутренних областей Земли, уже имеющей атмосферу. Когда появились первые моря и океаны, точно неизвестно. Но уже 3,8—3,9 млрд лет тому назад жидкая вода присутствовала на Земле в значительном количестве. В настоящее время Мировой океан покрывает 71% поверхности Земли. Общее количество свободной воды составляет 1,6x108 т. Считается, что за счет дегазации из внутренних областей Земли вышло от 50 до 70% содержащейся там воды. Этот процесс будет продолжаться еще достаточно долго.

В истории Земли выявлено три типа атмосфер. Первичная атмосфера состояла, по-видимому, из водорода и гелия, которые достаточно быстро оторвались от Земли и рассеялись. Вторичная атмосфера была сформирована за счет выбросов вулканических газов и состояла из углекислого газа, аммиака, метана, а также оксидов азота, серы и др. Наконец, современная атмосфера, содержащая свободный кислород, начала формироваться около 2 млрд лет тому назад за счет жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов. Современная атмосфера Земли содержит 78% азота, 21% кислорода, 1% аргона и сотые доли процента других газов, среди которых — углекислый газ, неон и др.

Основные процессы, которые определяли эволюцию Земли как планеты, — это гравитационная дифференциация и дегазация недр. Разогревает недра также энергия, выделяющаяся при распаде радиоактивных элементов. Атмосфера Земли не была неизменной. Первичная и вторичная атмосферы — результат дегазации недр. На современную атмосферу оказала воздействие и биосфера Земли.

  • Почему внутренние слои Земли разогреты?
  • Какой физический закон лежит в основе гравитационной дифференциации недр Земли?
  • На каких планетах атмосфера по химическому составу похожа на вторичную атмосферу Земли?
  • Оцените по глобусу или географической карте расстояние между Африкой и Южной Америкой. Рассчитайте, сколько лет прошло с тех пор, как они перестали быть единым материком, если скорость дрейфа составила 1 см/год.

Рейтинг@Mail.ru