Современные модели образования Солнечной системы и планет

ОМСКАЯ АКАДЕМИЯ МВД РОССИИ

КЕМЕРОВСКИЙ ФИЛИАЛ ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

Концепции современного естествознания.

 

 

Тема:№14. Современные модели образования Солнечной системы и планет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                    Выполнил: Магайский

                                                                    Сергей  Михайлович

                                                                    2 курс, 2 группа

                                                                    № 5919

 

 

 

 

 

                                Кемерово-2007 г.

 

План

Введение

Модели образования Солнечной системы и планет.

Геохронология.

История климата.

Заключение……………………………………………………………

Литература…………………………………………………………….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Тема контрольной работы чрезвычайно актуальна, так как сведения по истории Солнечной системы и Земли служат одной из основ нашего мировоззрения, входят в число главных доказательств материальности мира, объективности законов его развития. Поэтому знания накопленные наукой по истории Солнечной системы и нашей планеты - Земли, необходимы каждому образованному человеку.

В контрольной работе рассматриваются основные гипотезы образования Солнечной системы, геохронология и история климата Земли на базе использованных источников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Модели образования Солнечной системы и планет.

Первой моделью образования Солнечной системы была гипотеза Канта - Лапласа, выдвинутая в конце 18 века.

Кант и Лаплас считали, что Солнце и планеты образовались вместе из одной первичной туманности за счет конденсации и сжатия в силу ньютоновской гравитации отдельных частиц. При этом частицы такого газообразного облака с меньшими угловыми скоростями будут падать на центр и образуют тело - Солнце, остальные же частицы образуют Вращающийся диск, постепенно разбивающийся на отдельные конденсированные тела, образующие потом планеты.

Модель Канта - Лапласа потом критиковались Максвеллом, который изучая кольца Сатурна, пришел к выводу, что диск так и должен остаться диском подобно кольцам Сатурна.

Учитывая критические замечания Максвелла возникла гипотеза столкновения Джинса, согласно которой планеты должны были образоваться при прохождении около Солнца или столкновения другой звезды. Однако гипотеза Джинса не могла объяснить, почему планетные орбиты столь близки к круговым.¹

Советский ученый Отто Юльевич Шмидт предложил гипотезу образования планет Солнечной системы из холодного газового облака, которое медленно вращалось. Примерно таких же взглядов на образование Солнечной системы придерживался в своей модели и советский астроном В.Г. Фесенков.

В настоящее время, оценив модели Джинса, Шмидта и Фесенкова, ученые вновь обратились к гипотезе Канта - Лапласа. Критика Максвелла этой модели образования Солнечной системы перестала быть актуальной в связи с новым знанием о химическом составе материи во Вселенной. В отличие от кислорода, кремния и железа, составляющих Землю, Вселенная в основном состоит из других элементов. Так, Солнце в основном на 99% состоит из водорода и гелия².

Большие планеты Юпитер и Сатурн также содержат много водорода и гелия и в этом смысл ближе к Солнцу и другим звездам, чем Земля. Поэтому первоначальный диск был смесью гелия и водорода, а также космической пыли. Конденсации пыли могли образовать протопланеты.

Первоначальная Солнечная система выглядела как множество гигантских комет, вращающихся вокруг Солнца. Затем, по мере разогревания Солнца, оно за счет радиационного

Давления «сдуль» многие эти газообразования. Часть этого газа осталась как атмосфера планет.³

Из гипотез происхождения Солнечной системы наиболее известна электромагнитная гипотеза шведского астронома Х.Альвена, усовершенствованная Ф. Хайлом. Альвен исходил из того, что некогда Солнце обладало очень сильным электромагнитным полем. Туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных атомов. Под действием излучений и столкновений атомов, они ионизировались. Ионы попадали в «ловушки» из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постоянно Солнце теряло свой вращательный момент, передавая его газовому облаку.

Слабость предложенной модели образования Солнечной системы заключалась в том, что атомы наиболее легких элементов должны были концентрироваться ближе к Солнцу, атомы тяжелых элементов - дальше. Значит, ближайшие к Солнцу планеты должны были бы состоять из наилегчайших элементов - водорода и гелия, а более отдаленные - из железа и никеля. Но данные научных наблюдений говорят об обратном.

Чтобы преодолеть эту трудность, английский астроном Ф.Хойл предложил новый вариант гипотезы. Солнце зародилось в недрах туманности. Они быстро вращалось и туманность становилась все более плоской, превращаясь в диск. Затем в нем образовались планеты. Это произошло потому, что диск тоже начал разогреваться, а Солнце тормозилось. Момент количества движения переходил к диску и в нем образовались планеты. Если предположить, что первоначальная туманность уже обладала магнитным полем, то вполне могло произойти перераспределение углового момента.

Следует отметить, что до сих пор наукой не найдено окончательное решение проблемы происхождения Солнечной системы и Земли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Геохронология

Историческая летопись Земли насчитывает 4,5 млрд лет. В настоящее время почти на всех материках установлены породы с возрастом более 3,5 млрд. лет, абсолютный возраст некоторых пород Гренландии составляет 3,98 млрд. лет. Несомненно, что это не первичное вещество Земли.⁴

Совокупность определения возрастов изверженных пород показывает, что у этих возрастов имеется тенденция группировать по сравнительно коротким этапом длительностью в миллионы лет, отделенным друг от друга гораздо более длинными эрами до 150 - 500 млн. лет.⁵

Современная геология выделяет в эволюции Земли три начальных этапа, которые занимают 7/8 всей геологической истории.

Первый этап - этап формирования нашей планеты, который занимает промежуток от 3,9 до 4,5 млрд. лет. Этот этап можно назвать периодом возникновения Земли. В этот период возникли первичная гидросфера, атмосфера, литосфера. Земная атмосфера появилась в процессе вулканической деятельности, а водяные пары конденсировались в океане. Возраст земной коры - 3,9 млрд. лет. Границей этого этапа можно считать появление живых организмов на Земле⁶.

Второй этап - этап формирования современного лика Земпли и появления первых живых организмов вплоть до фотосинтезирующих. Он занимает время от 3,8 до 2 млрд. лет. Этот этап можно назвать этапом возникновения жизни на Земле. Его границей является фотосинтез. Резкое изменение состава атмосферы, превращение её в кислородную произошло примерно 2 млрд. лет назад и связано с эволюцией жизни.

Третий этап характеризуется широким распространение жизни на Земле. Этот этап продолжался от 2 млрд. лет до периода, названного кембрием (около 570 млн. лет назад). На этом этапе возникли континенты, сохранились ледниковые отложения этого времени. В атмосфере появляется свободный кислород. Это этап возникновения современной биосферы.

Три последующие этапа «явной жизни», так называемый фанерозой, делятся соответственно на палеозой, продолжавшийся 340 млн. лет, мезозой, продолжившийся 160 млн. лет, и кайнозой продолжительностью примерно 70 млн. лет.

В палеозое, особенно в каменноугольном периоде, накапливались огромные запасы угля, которые обеспечили энергией промышленную революцию 18 века и служат до сих пор энергетической базой человечества.⁷

В мезозое возникли огромные травоядные ящеры и питающимися ими хищные динозавры. Их массовая и безвозвратная гибель примерно 65 млн. лет назад, а также гибель обильной растительности, существовавшей в то время - древовидных папоротников, плаунов и хвощей - знаменовали переход в кайнозой, в котором расцвели млекопитающие и другие дошедшие до наших дней виды жизни.

Последний период развития Земли в несколько миллионов лет связан с появлением человека и называется антропогеном, что в переводе с греческого означает «породивший человека».

Опираясь на сведения о возрастах тектоно - магматических эпох, а также на материалы типовых разрезов древних осадочных телец земной коры и некоторые палеонтологические данные, ученые разработали около 50 вариантов периодизации истории Земли. Согласно одному из последних вариантов история Земли расчленяется на пять отрезков приблизительно одинаковой продолжительности: катархей, архей, афебий, рифей и фанерозой (см. таб.2).

Указанные в таблице 1 эпохи без наименований установлены О.Г. Сорохтиным и не являются общепризнанными.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

История климата

Климат - это множество состояний, которые проходит система океан - суша - атмосфера за периоды времени в несколько десятилетий.

Мгновенное состояние системы океан - суша - атмосфера называют погодой. Она характеризуется некоторым набором глобальных полей, то есть распределение по земному шару ряда характеристик морской воды, атмосферного воздуха, поверхности Земли и верхнего слоя почвы.

На формирование климата оказывают воздействие три группы факторов.

Астрономические факторы - светимость Солнца, положение и движение планеты в Солнечной системе, наклон её оси вращается к плоскости орбиты и скорость вращения, определяющие воздействие на планету других тел Солнечной системы.

Геофизические и географические факторы - ряд особенностей планеты, из которых для климата Земли наиболее важными являются свойства нижней границе атмосферы. Важное значение имеет также географическое распределение континентов и океанов.

Атмосферные факторы - масса и состав атмосферы.⁸

Температура на Земле, по-видимому, всегда осталась в среднем в пределах существования жидкой воды. В течении истории Земли масса гидросферы росла со временем, но для климата важнее не масса, а относительная площадь Мирового океана - чем она больше, тем более мягким будет климат на Земле в целом.

Согласно научным данным в катархее и архее площадь Мирового океана возрастала, а в нижнем протерозое менялась мало. Затем площадь Мирового океана могла колебаться, так как с ростом массы гидросферы нарастала и континентальная кора; в фанерозое в среднем происходила регрессия моря. Континентальность климата в течение первых двух млрд. лет существования Земли уменьшалась, в нижнем протерозое менялась мало, в среднем и верхнем протерозое колебалась, а в фанерозое нарастала. С точки зрения эволюции климата история земной атмосферы представляется как история масс четырех её составляющих частей: азота, кислорода, водяного пара и углекислого газа. Сейчас в атмосфере содержится около 0,23% водяного пара и 0,03% СО . Значительное увеличение их массы привело бы к усилению парникового эффекта и к повышению температуры воздуха в нижних слоях атмосферы. Каких либо серьезных изменений в истории Земли масс водяного пара и СО , по мнению ученых не происходило, также как и климатических катастроф. Об этом свидетельствует непрерывность жизни на Земле.⁹

Ученые установили климатические последствия приливного замедления вращения Земли. Раньше, когда Земля вращалась быстрее, суточные колебания температуры были слабее.

Исключительно большое значение для климата имеет наклон оси вращения Земли к плоскости ее орбиты. На Земле в прошлом наклон был меньше современного, так что сезонные колебания погоды оказывались слабое, а различия между экватором и полосами больше, широтная зональность выражена резче. На полосы попадало меньше солнечного тепла, что способствовало развитию оледенения в полярных районах.

Следующим по темпам изменений фактором эволюции климата является движение континентов и полюсов. Оно происходит со скоростью нескольких сантиметров в год, так что изменения глобальных масштабов, то есть смещения на тысячи километров, образуются за сотни миллионов лет. В современных около полярных районах обнаружены остатки теплолюбивых организмов: в Арктике - коралловых рифив; на Шпицбергене и в Антарктиде - каменного угля.¹⁰

Самым выдающимся событием в истории климата Земли были ледниковые периоды, характеризовавшиеся по явлением континентальных ледниковых щитов, от которых остаются обширные площади тиллитов. Геологами обнаружены многочисленные тиллиты фанерозойского и докембрийского возраста. Самые древние из них имеют возраст в 2 - 2,3 млрд. лет.