Эволюционные процессы в микромире (Земля)

 

Псковский государственный политехнический институт.

Финансово-экономический  факультет.

Кафедра «финансы и кредит».

 

 

 

 

 

Реферат

По курсу «Концепции современного естествознания».

 

Эволюционные  процессы в микромире (Земля).

 

 

 

 

 

 

071-1101 «Финансы и кредит»

Морозова  М.П.

Преподаватель: Однобоков В.В.

 

Псков 2010

 

 

Содержание.

Введение……………………………………………...........3 стр.

1.Гипотезы происхождения Земли………………………...4 стр.

1.1.Модель расширяющейся Вселенной……………5 стр.

2. Основные этапы эволюции Земли………………………6стр.

3. Строение Земли  и физико-химические свойства 

ее структурных компонентов…………………………….10 стр.

4. Литература……………………………………………...24 стр.

 

Введение.

 

Во все времена  люди хотели знать, откуда и каким образом произошел мир, в котором мы живем. Существует множество легенд и мифов, пришедших из древних времен. Победа христианства утвердила религиозные представления о сотворении Богом мира из ничего.

С появлением науки  в ее современном понимании на смену мифологическим и религиозным приходят научные представления о происхождении мира. Наука отличается от мифологии тем, что стремится не к объяснению мира в целом, а к формулированию законов развития природы, допускающих эмпирическую проверку. Разум и опора на чувственную реальность имеют в науке большее значение, чем вера. Наука - это, в определенной степени, синтез философии и религии, представляющее собой теоретическое освоение действительности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Гипотезы происхождения Земли.

 

Мы живем  во Вселенной, а наша планета Земля  является ее мельчайшим звеном. Поэтому, история возникновения Земли тесно связана с историей возникновения Вселенной. Кстати, а как она возникла? Какие силы повлияли на процесс становления Вселенной и, соответственно, нашей планеты? В наше время существует множество различных теорий и гипотез относительно этой проблемы. Величайшие умы человечества дают свои взгляды по этому поводу.

Значение термина  Вселенная в естествознании более  узкое и приобрело специфически научное звучание. Вселенная - место  вселения человека, доступное эмпирическому наблюдению и проверяемое современными научными методами. Вселенную в целом изучает наука, называемая космологией, то есть наукой о космосе. Слово это не случайно. Хотя сейчас космосом называют все находящееся за пределами атмосферы Земли, не так было в Древней Греции, где космос принимался как «порядок», «гармония», в противоположность «хаосу» - «беспорядку». Таким образом, космология, в основе своей, как и подобает науке, открывает упорядоченность нашего мира и нацелена на поиск законов его функционирования. Открытие этих законов и представляет собой цель изучения Вселенной как единого упорядоченного целого.

 

 

 

 

 

 

1.2. Модель Большого Взрыва

 

Наблюдаемая нами Вселенная, по данным современной науки, возникла в результате Большого взрыва около 15-20 млрд. лет назад.

Все вещество Вселенной  в начальном состоянии находилось в сингулярной точке: бесконечная плотность массы, бесконечная кривизна пространства и взрывное, замедляющееся со временем расширение при высокой температуре, при которой могла существовать только смесь элементарных частиц. Затем последовал взрыв. «Вначале был взрыв. Не такой взрыв, который был знаком нам на Земле и который начинается из определенного центра и затем распространяется, захватывая все больше и больше пространства, а взрыв, который произошел одновременно везде, заполнив с самого начала все пространство, причем каждая частица материи устремилась прочь от любой другой частицы», - писал в своей работе С. Вейнберг.

Что же было после  Большого взрыва? Образовался сгусток  плазмы - состояние, в котором находятся элементарные частицы - нечто среднее между твердым и жидким состоянием, который и начал расширяться все больше и больше под действием взрывной волны. Через 0,01 сек после начала Большого Взрыва во Вселенной появилась смесь легких ядер. Так появились не только материя и многие химические элементы, но и пространство и время.     

 

2.Основные этапы эволюции Земли.

Эон (эонотема)		Эра  (эратема)	Период  (система)	Эпоха  (отдел)	Завершение,  лет назад[1]	Основные  события
Фанерозой		Кайнозой	Четвертичный  (антропогеновый)	Голецен	наши дни	Конец Ледникового Периода. Возникновение цивилизаций
				Плейстоцен	11 700	Вымирание многих крупных млекопитающих. Появление современного человека
			Неогеновый	Плиоцен	2,588 млн
				Миоцен	5,33 млн
			Палеогеновый	Олигоцен	23,0 млн	Появление первых человекообразных обезьян.
				Эоцен	33,9 млн	Появление первых «современных» млекопитающих.
				Палеоцен	55,8 млн
		Мезозой	Меловой		65,5 млн	Первые плацентарные млекопитающие. Вымирание динозавров.
			Юрский		146 млн	Появление сумчатых млекопитающих и первых птиц. Расцвет динозавров.
			Триасовый		200 млн	Первые динозавры и яйцекладущие млекопитающие.
		Палеозой	Пермский		251 млн	Вымерло около 95 % всех существовавших видов (Массовое пермское вымирание).
			Каменноугольный		299 млн	Появление деревьев и пресмыкающихся.
			Девонский		359 млн	Появление земноводных и споровых растений.
			Силурийский		416 млн	Выход жизни на сушу: скорпионы ; появление челюстноротых
			Ордовикский		444 млн	Богатая морская фауна: ракоскорпионы, кальмары, первые сосудистые растения.
			Кембрийский		488 млн	Появление большого количества новых групп организмов («Кембрийский взрыв»).
Докембрий	Протерозой	Неопротерозой	Эдиакарий		542 млн	Первые многоклеточные животные.
			Криогений		~635 млн	Одно из самых масштабных оледенений Земли
			Тоний		850 млн	Начало распада суперконтинента Родиния
		Мезопротерозой	Стений		1,0 млрд	Суперконтинент Родиния, суперокеан Мировия
			Эктазий		1,2 млрд	Первые многоклеточные растения (красные водоросли)
			Калимий		1,4 млрд
		Палеопротерозой	Статерий		1,6 млрд
			Орозирий		1,8 млрд
			Риасий		2,05 млрд
			Сидерий		2,3 млрд	Кислородная катастрофа
	Архей	Неоархей			2,5 млрд
		Мезоархей			2,8 млрд
		Палеоархей			3,2 млрд
		Эоархей			3,6 млрд	Появление примитивных одноклеточных организмов
	Катархей (Гадей)				4 млрд	4,57 млрд лет назад — формирование Земли.

 

Эон-от греч. «aion»-век, эпоха-отрезок времени геологической истории,измеряемый сотнями миллионов и миллиардами лет. 

3.Строение Земли и  физико-химические свойства ее  структурных компонентов.

Внутреннее строение Земли.

 

Наша планета  относится к планетам земной группы. Это означает, что поверхность Земли твёрдая. Земля - крупнейшая из четырёх планет солнечной системы, которые относятся к земной группе. Из всей этой группы планет именно Земля имеет наибольший размер, массу, плотность, наибольшую поверхностную гравитацию и сильнейшее магнитное поле. Строение Земли и поверхность Земли таковы, что её форма близка к вытянутому эллипсоиду — это шарообразная форма с утолщениями на экваторе — и отличается от него на величину до 100 метров. Таким образом, по сравнению с идеальным эллипсоидом, планета Земля имеет допуск в пределах 0,17 %. Средний диаметр Земли равен 12 742 км.

Как известно, вращение Земли создаёт экваториальную выпуклость. То есть экваториальный диаметр на 43 км больше, чем диаметр между полюсами планеты. Именно вследствие этой выпуклости экватора, самой удалённой точкой поверхности Земли от её центра считается вулкан Чимборасо в Эквадоре, точнее – его вершина. Самой высшей точкой поверхности планеты Земля принято считать гору Эверест (её высота - 8 848 м над уровнем моря), а самой глубокой точкой — Марианская впадина (её глубина - 10 911 м под уровнем моря).  

 

 

 

 

 

 

Схема строения Земли:

 

I.Атмосфера-воздушная оболочка Земли, состоящая в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения), количество которых непостоянно.

 

Физческме свойства: Толщина атмосферы 1500 км от поверхности Земли. Суммарная масса воздуха — (5,1—5,3)×10¹⁵ т. Молекулярная масса чистого сухого воздуха составляет 28,966. Растворимость воздуха в воде при 0°С 0,036%, при 25°С — 0,22%.

Химические свойства: Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H₂O) и углекислого газа (CO₂).

Строение атмосферы и характеристика ее отдельных оболочек: Физическое состояние атмосферы определяется погодой и климатом. Основные параметры атмосферы: плотность воздуха, давление, температура и состав. С увеличением высоты плотность воздуха и атмосферное давление уменьшаются. Температура меняется также в зависимости от изменения высоты. Вертикальное строение атмосферы характеризуется различными температурными и электрическими свойствами, разным состоянием воздуха. В зависимости от температуры в атмосфере различают следующие основные слои: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу (сферу рассеяния). Переходные области атмосферы между соседними оболочками называют соответственно тропопауза, стратопауза и т. п.

Тропосфера

Тропосфера — нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8—10 км, в умеренных широтах до 10—12 км, на экваторе — 16—18 км. В тропосфере сосредоточено примерно 80—90% всей массы атмосферы и почти все водяные пары. При подъёме через каждые 100 м температура в тропосфере понижается в среднем на 0,65° и достигает 220 К (−53°C) в верхней части. Этот верхний слой тропосферы называют тропопаузой.

Стратосфера

Стратосфера — слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до 0,8°С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (около 0°С), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.

Именно в стратосфере  располагается слой озоносферы («озоновый слой») (на высоте от 15—20 до 55—60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере. Важный компонент стратосферы и мезосферы — О₃, образующийся в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте ~ 30 км. Общая масса О₃ составила бы при нормальном давлении слой толщиной 1,7—4,0 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни УФ-излучения Солнца. Разрушение О₃ происходит при его взаимодействии со свободными радикалами.

В стратосфере и более  высоких слоях под воздействия  солнечной радиации молекулы газов диссоциируют — на атомы (выше 80 км диссоциируют СО₂ и Н₂, выше 150 км — О₂, выше 300 км — Н₂). На высоте 100—400 км в ионосфере происходит также ионизация газов, на высоте 320 км концентрация заряженных частиц (О⁺₂, О⁻₂, N⁺₂) составляет ~ 1/300 от концентрации нейтральных частиц. В верхних слоях атмосферы присутствуют свободные радикалы — ОН•, НО•₂ и др.

В стратосфере  почти нет водяного пара.

Мезосфера

Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80—90 км. Температура воздуха до высоты 75—85 км понижается до −88°С. Верхней границей мезосферы является мезопауза.

Термосфера

Термосфера (другое название — ионосфера) — слой атмосферы, следующий за мезосферой, — начинается на высоте 80—90 км и простирается до 800 км. Температура воздуха в термосфере быстро и неуклонно возрастает и достигает нескольких сотен и даже тысяч градусов.

Экзосфера

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 800 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация).

До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0°С в стратосфере до −110°С в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует температуре ~1500°С.

На высоте около 2000—3000 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные частицы кометного и метеорного происхождения.

На долю тропосферы приходится около 80% массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20%; масса мезосферы — не более 0,3%, термосферы — менее 0,05% от общей массы атмосферы. На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают, что атмосфера простирается до высоты 2000—3000 км.

Свойства  атмосферы.

Уже на высоте 5 км над уровнем моря у человека появляется кислородное голодание и без адаптации работоспособность человека значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы. Дыхание человека становится невозможным на высоте 15 км, хотя примерно до 115 км атмосфера содержит кислород.

Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания  кислородом. Однако вследствие падения общего давления атмосферы по мере подъёма на высоту соответственно снижается и парциальное давление кислорода.

На высоте около 19—20 км давление атмосферы снижается до 47 мм рт. ст. Поэтому на данной высоте начинается кипение воды и межтканевой жидкости в организме человека. Вне герметической кабины на этих высотах смерть наступает почти мгновенно. Таким образом, с точки зрения физиологии человека «космос» начинается уже на высоте 15—19 км.

Плотные слои воздуха  — тропосфера и стратосфера —  защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая радиация — первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра.

По мере подъёма  на все большую высоту над поверхностью Земли постепенно ослабляются, а затем и полностью исчезают такие привычные для нас явления, наблюдаемые в нижних слоях атмосферы, как распространение звука, возникновение аэродинамической подъёмной силы и сопротивления, передача тепла конвекцией и др.

В разреженных  слоях воздуха распространение звука оказывается невозможным. До высот 60—90 км ещё возможно использование сопротивления и подъёмной силы воздуха для управляемого аэродинамического полёта. Но начиная с высот 100—130 км знакомые каждому лётчику понятия числа М ' и звукового барьера теряют свой смысл, хотя при больших скоростях полёта там ещё можно применить аэродинамическое крыло.

На высотах  же 180—200 км начинается сфера чисто баллистического полёта, управлять которым можно, лишь используя реактивные силы. Если при таком полёте развивается центробежная сила, равная силе тяжести на данной высоте, то летательный аппарат становится искусственным спутником Земли.