1. Термин «земля» имеет различные значения: планета, поверхность, почва, грунт, местность, территория; объект собственности, пользования, аренды; составная часть окружающей природной среды, в юридическом значении земля - это поверхность, охватывающая плодородный слой почвы. Функции земли:
- экологическая - обеспечение взаимосвязи неорганической и органической материи, поглощение углекислоты, переработка органической материи в неорганическую;
- экономическая - средство производства в сельском и лесном хозяйстве, базис для строительства зданий и сооружений;
- культурно-оздоровительная - пространство для размещения культурных и оздоровительных учреждений, источник лечебных свойств. Самыми ценными в эколого-экономическом отношении являются
сельскохозяйственные земли, предназначенные для производства сельхозпродуктов, в том числе пахотные и лесные угодья, представляющие собой плодородные слои почвы с запасом гумусного слоя.
Физико-географические комплексы.
если исходить из компонентного критерия, то в пределах биогеносферы нетрудно выделить восемь основных физикогео-графическнх комплексов. Всю Землю опоясывает климатический (тропосфера) комплекс (1); океан по вертикали подразделяется на три географических комплекса: океанический, или, точнее, биоокеанический (2), совпадающий с зоной фотосинтеза, абиссальный (3) и донно-океанический (4); на поверхности материков и островов расположен ландшафтный комплекс (5), а под ним — литосферный (6); в некоторых районах земного шара (полярных) встречается ледниковый (7) комплекс. Кроме того, вслед за Ф. Н. Мильковым и Г. Д. Рихтером (ранее мною это не делалось), я признаю необходимым выделять водно-ледовый (8) океанический комплекс — область постоянных морских льдов.
Существуют различные толкования понятия ландшафт. Один из подходов приравнивает ландшафт к окружающей среде (климатические и географические условия), которая существует независимо от проживающих в ней людей, которая не подвергалась существенным и заметным изменениям человека.. Другой подход исходит из культурологической природы ландшафта. Ландшафт — это «система способов репрезентации, структурирования и символизирования окружающей среды». Инголд трактует «ландшафт, как мир в том виде, в каком он известен и представляется его обитателям». Ландшафт — это образцы активности, трансформировавшиеся в пространственное расположение элементов, внешние формы моделей человеческой деятельности.
№13 Природные ресурсы
Природные ресурсы — совокупность объектов и систем живой и неживой природы, компоненты природной среды, окружающие человека и которые используются в процессе общественного производства для удовлетворения материальных и культурных потребностей человека и общества. По происхождению:
Ресурсы природных компонентов (минеральные, климатические, водные, растительные, почвенные, животного мира)
Ресурсы природно-территориальных комплексов (горнопромышленные, водохозяйственные, селитебные, лесохозяйственные)
По видам хозяйственного использования:
1) Ресурсы промышленного производства
2) Энергетические ресурсы (Горючие полезные ископаемые, гидроэнергоресурсы, биотопливо, ядерное сырье)
3) Неэнергетические ресурсы (минеральные, водные, земельные, лесные, рыбные ресурсы)
4) Ресурсы сельскохозяйственного производства (агроклиматические, земельно-почвенные, растительные ресурсы — кормовая база, воды орошения, водопоя и содержания)
По виду исчерпаемости:
1) Исчерпаемые
2) Невозобновляемые (минеральные, земельные ресурсы)
3) Возобновляемые (ресурсы растительного и животного мира)
Не полностью возобновляемые — скорость восстановления ниже уровня хозяйственного потребления (пахотно пригодные почвы, спеловозрастные леса, региональные водные ресурсы)
Неисчерпаемые ресурсы (водные, климатические)
По степени заменимости:
1) Незаменимые
2) Заменимые
По критерию использования:
1) Производственные (промышленные, сельскохозяйственные)
2) Потенциально-перспективные
3) Рекреационные (природные комплексы и их компоненты, культурно-исторические достопримечательности, экономический потенциал территории)
№14 Необходимость охраны природных тел, ландшафтов и природных ресурсов
Объектами охраны окружающей среды от загрязнения, истощения, деградации, порчи, уничтожения и иного негативного воздействия хозяйственной или иной деятельности являются:
1) земли, недра, почвы;
2) поверхностные и подземные воды;
3) леса и иная растительность, животные и другие организмы и их генетический фонд;
4) атмосферный воздух, озоновый слой атмосферы и околоземное космическое пространство.
В первую очередь охране подлежат естественные экологические системы, природные ландшафты и природные комплексы, которые не были подвержены антропогенному воздействию.
Естественная экологическая система представляет собой объективно существующую часть природной среды, имеющую пространственно—территориальные границы и в которой живые (растения, животные и другие организмы) и неживые ее элементы взаимодействуют как единое функциональное целое и связаны между собой обменом вещества и энергии.
Природный ландшафт – территория, не подверженная изменению в результате хозяйственной и иной деятельности и характеризующаяся сочетанием определенных типов рельефа местности, почв, растительности, которые сформированы в единых климатических условиях.
Природный комплекс – это комплекс функционально и естественно связанных между собой природных объектов, которые объединены географическими и иными соответствующими признаками.
Особой охране подлежат:
1) объекты, включенные в Список всемирного культурного наследия и Список всемирного природного наследия;
2) государственные природные заповедники, в том числе биосферные, государственные природные заказники, памятники природы, национальные, природные и дендрологические парки, ботанические сады, лечебно—оздоровительные местности и курорты, иные природные комплексы;
3) исконная среда обитания, места традиционного проживания и хозяйственной деятельности коренных малочисленных народов РФ;
4) объекты, имеющие особое природоохранное, научное, историко—культурное, эстетическое, рекреационное, оздоровительное и иное ценное значение;
5) континентальный шельф и исключительная экономическая зона РФ;
6) редкие или находящиеся под угрозой исчезновения почвы, леса и иная растительность, животные и другие организмы и места их обитания.
Для обеспечения охраны указанных природных объектов вводится особый правовой режим и создаются особо охраняемые природные территории. Запрещается хозяйственная и иная деятельность, которая оказывает негативное воздействие на окружающую среду и ведет к деградации и (или) уничтожению природных объектов, имеющих особое природоохранное, научное, историко—культурное, эстетическое, рекреационное, оздоровительное и иное ценное значение и находящихся под особой охраной.
№15 Научный вклад И.В.Вернадского в развитие землеведения; учение А.А. Григорьева и СВ. Колесника о географической оболочке
Заинтересовавшись историей минералов, изучая превращения химических соединений на Земле, ученый совершенно естественно продолжил свои исследования вглубь, перейдя к познанию истории атомов Земли. Это, по Вернадскому, и есть главная задача, геохимии — изучение истории атомов земной коры и другие сфер планеты. Если минералы в геологической истории рождаются и умирают, изменяются, то атомы — неизменные «кирпичики» мироздания (кроме радиоактивных, которые распадаются, хотя в конце концов все равно образуют устойчивые группы более легких атомов).
Первые геохимические работы Вернадского, посвященные истории отдельных химических элементов в земной коре, их взаимосвязям, особенностям распространения радиоактивных и редких химических элементов.
От исследования судеб конкретных минералов и химических элементов на Земле Вернадский переходил к обоб-щениям. Он охватывал мыслью всю земную кору и область жизни, геологическую деятельность живых организмов и человеческого общества.
К этому времени в основе геохимии лежало великое эмпирическое обобщение Менделеева — Периодическая система химических элементов. Это естественно: прежде всего надо учитывать свойства атомов. Но Вернадский не удо-влетворился только этим. Ведь требуется учесть особенности земной природы, где существуют постоянные круговороты веществ. Эти быстрые или чрезвычайно медленные вихри атомов определяют геохимическую жизнь планеты. По-этому Вернадский разделил химические элементы по особенностям их поведения в земных условиях. Наиболее крупную преобладающую группу составили циклические элементы, активно участвующие в круговоротах. В число их входят атомы, слагающие живые организмы. На долю элементов всех остальных групп остается всего лишь 0,3% от массы земной коры. Казалось бы, ничтожная часть. Однако значение некоторых редких для Земли элементов может быть огромным. Так, радиоактивные вещества, непрерывно излучающие энергию, производят значительную геохимическую работу.
ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО
В 1978 г., была опубликована книга В. И. Вернадского — «Живое вещество». Новая, потому что эта рукопись никогда еще не издавалась. Но не только поэтому. Многие идеи Вернадского оказались вполне современными. А ведь они были высказаны 50—60 лет назад!
Возникает вполне оправданный вопрос: что может внести представитель наук о Земле в познание жизни? Эта задача стоит перед другими специалистами — биологами. Они очень долго, сотни лет, исследовали строение, жизнедеятельность, взаимосвязи, эволюцию организмов, применяли для этого различные приборы, химические анализы, ставили эксперименты, вели долгие наблюдения за животными и растениями. Разве Вернадский как биолог превзошел в чем-нибудь профессиональных биологов?
Нет, пожалуй. Он и не собирался соревноваться со специалистами в знании биологии. Он просто взглянул на проблему жизни с других позиций — с точки зрения наук о Земле. Ведь один и тот же сложный объект выглядит по-разному, если рассматривать его с разных точек зрения.
И до Вернадского немало ученых рассматривали деятельность живых организмов на планете. Географы достаточно давно поняли и признали великую роль растений и животных на земной поверхности, а геологи — в создании некоторых горных пород и минералов. Оформилась наука о следах древней жизни — палеонтология. Да и сам Владимир Иванович, исследуя историю минералов, писал о геологической и почвообразующей роли живых организмов. Что же нового, оригинального внесло в науку учение Вернадского о живом веществе?
Да, Владимир Иванович первым в мире приступил к планомерному изучению всех организмов Земли вместе и некоторых отдельных видов как особых геологических агентов, как необычайную геологическую силу, стремясь выразить показатели ее активности числом и мерой.
Один из таких показателей — химический состав организмов. Живое вещество Земли в целом подобно особой распы-ленной повсюду рассеянной горной породе. А у каждой горной породы — свой особенный состав. Прежде ученые принимали во внимание только главнейшие составляющие организмов: углерод, кислород, водород, железо и т. д. Вернадский постарался выяснить полный химический состав живого вещества и отдельных видов. Во-первых, потому, что роль даже редких химических элементов бывает очень важной. Скажем, ничтожные доли радиоактивных элементов дают большой энергетический эффект; незначительные доли некоторых элементов смертельны для организмов. Во-вторых, живое вещество, в отличие от инертных горных пород, постоянно обновляется. Оно может накапливать редкие химические элементы в немалом количестве, извлекая их из окружающей среды.
Но если так, то следует учесть еще два показателя: общую массу и геологическую активность живого вещества (и его частей). Вернадскому удалось выяснить и то, и другое. Приблизительно подсчитать биомассу живого вещества — за-дача не слишком сложная, хотя и можно ошибиться в десятки раз. Прикидки Вернадского дали цифру 1020—1021 г, или 1011—1012 т (т. е. 100—1000 млрд. т).
Много это или мало? В сравнении с массой земной коры очень мало Но будем помнить: живые Организмы производят постоянный обмен веществ с окружающей средой.
Некогда Ж. Кювье называл организмы «вихрями атомов». Вот этот постоянный ток атомов через живое вещество и делает его могучей геологической силой. Оно способно улавливать и задерживать, накапливать редчайшие химические элементы.
Андрей Александрович Григорьев (1883 - 1968) - один из крупнейших теоретиков географии, создатель и руководитель Института географии Академии наук СССР, прошел сложный путь в науке и оставил в ней яркий след. О жизни и творчестве Григорьева заслуживающую внимание работу написал И.М. Забелин (1976).
В Петербургский университет Григорьев поступил в 1901 г. на естественное отделение, специализировался по биологии. Со второго курса он начал давать частные уроки, ассистировал проф. Н.М. Книповичу в его лекциях для взрослых слушателей, выполнял кое-какие подпольные поручения «железной» революционерки Л.М. Книпович и попал под надзор полиции.
В 1904 г. Григорьев принял участие в студенческой экспедиции в Большеземельскую тундру, выполнял обязанности орнитолога. Его дипломная работа, содержавшая физико-географический обзор тундровой территории, была опубликована и удостоена Малой серебряной медали Географического общества.
Окончил университет Григорьев в 1907 г., некоторое время вел уроки по естественным дисциплинам и географии в женской гимназии. В 1908 г. по совету родственников Григорьев отправился в Германию для совершенствования образования. В Берлинском университете слушал лекции У. Дэвиса по геоморфологии, а также по антропологии и статистике; в Гейдельбергском работал в семинаре А. Геттнера, занимался ботаникой, картографией, социальными проблемами. В 1910 г. в журнале «Землеведение» была напечатана статья Григорьева «Методика конструкции карт плотности населения».
По возвращению в Петербург в 1910 г. • попытка заняться педагогической деятельностью не удалась «из-за политической неблагонадежности», и Григорьев поступил в редакцию «Энциклопедического словаря» Брокгауза и Ефрона и написал несколько десятков статей по географической тематике. Вскоре Григорьев заболел скарлатиной, потерял слух и в 1911 г. вновь уехал за рубеж на лечение. Побывал в Австрии, Италии, Швейцарии, в Гейдельбергском университете занимался проблемами экономической географии, изучал концепцию Геттнера, подготовил диссертацию и получил ученую степень доктора философии. Осенью 1914 г. Григорьев с семьей через Данию, Швецию и Финляндию возвратился на родину.
В период мировой войны Григорьев опубликовал три статьи о германских колониях в Африке, читал лекции на Географических курсах, подавал записки о необходимости
Подготовки географов. В организованном в 1918 г. Географическом институте Григорьев заведовал кафедрой страноведения, был деканом общегеографического факультета. Преподавательской работой Григорьев занимался и в Ленинградском университете.
В 1918 г. Григорьев подал в Академию наук записку о промышленно-географическом изучении страны. Промышленно-географический отдел был создан в составе КЕПС, а Григорьев был назначен его ученым секретарем. С 1923 г. Григорьев руководил отделом и возникшими на его базе последовательно сменявшими друг друга институтами геоморфологии, физической географии и географии вплоть до 1951 г. В 1938 г. Григорьев был избран действительным членом Академии наук. Григорьев был участником и руководителем экспедиций: в 1917 и 1923 г. на Южном Урале, в 1921 г. - снова в Большеземельской тундре, в 1925- 1926 гг. - в Центральной Якутии.
В 1922 г. Григорьев опубликовал статью «Экономическая география как географическая дисциплина и вопросы районирования», в 1925 г. другую- «Задачи и методы экономической географии». Центральное место в экономической географии, по Григорьеву, должно занимать выявление экономических районов. Экономическая география есть наука об экономических районах и об их взаимодействии. Основным объектом географии названа «географическая среда», в том числе преобразуемая деятельностью человека. Географическая среда, по мысли Григорьева, - объединяющее начало и для физической и для экономической географии. Позже Григорьев считал возможным выделение отдельно физико-географической и экономико-географической сред.
Занимаясь вопросами экономической географии, Григорьев подошел к проблеме объекта физической географии. Формальным поводом для этого послужило утверждение Л.С. Берга о том, что география - это учение о ландшафтах, или страноведение. Что же касается планетарных процессов в атмосфере, гидросфере, земной коре, то это должно входить в круг исследований космической физики. Григорьев стал восстанавливать географию в правах общепланетарной дисциплины. В 1926 г. он опубликовал статью «Задачи комплексного исследования территорий», в которой обосновал понятия «географическая среда» и «географический комплекс». В статье «О задачах физико-географического изучения Союза» (1931) Григорьев говорил о кризисе описательного периода и призывал к выявлению процессов динамики развития географической среды на основе использования количественных методов исследования. Григорьев ратовал за применение в географии методов балансов, приемов физики и химии.
В 1932 г. появилась статья Григорьева, а потом и книга под названием «Опыт аналитической характеристики состава и строения физико-географической оболочки земного шара». Григорьев развил в учение представление о том, что Варен назвал земноводным шаром, а Броунов - поверхностной оболочкой. Странно, но с «Курсом физической географии» Броунова, во введении которого было дано толкование поверхностной оболочки в качестве предмета физической географии, Григорьев познакомился лишь в 1952 г.! В качестве объекта физической географии Григорьев предложил физико-географическую оболочку (с 1940 г. - географическую оболочку), то есть зону взаимопроникновения и взаимодействия атмосферы, гидросферы и литосферы. «...Именно здесь возник и развился органический мир, чего не было и не могло быть ни в верхних слоях атмосферы, ни внутри Земли. Возникнув внутри физико-географической оболочки, органический мир с его новыми, сравнительно с неживой природой, качествами, самим своим существованием или, лучше сказать, процессом своего развития придал физико-географической оболочке новые качества, видоизменив и усложнив общий характер структуры физико-географического процесса... Указанный процесс развития физико-географической оболочки земного шара, помимо всего прочего, характеризуется все большим и большим усложнением строения органического мира. В конце концов, он привел к возникновению здесь человека и зачатков человеческого общества, которое, диалектически развиваясь, само превратилось в первостепенный фактор дальнейшего развития физико-географической оболочки земного шара». «...Краеугольным камнем физико-географического исследования должно быть изучение особенностей структуры физико-географической оболочки и свойственного ей физико-географического процесса с характерными для них качественными и количественными показателями»
По А.А. Григорьевым (1963 p.), Верхняя граница географической оболочки проходит в стратосфере на высоте 20-25 км, несколько ниже слоя максимальной концентрации озона. Дело в том, что озоновый слой задерживает вредные для организмов дозы ультрафиолетового излучения, поэтому именно здесь появляются благоприятные условия для существования живых существ, в первую очередь микроорганизмов. Нижняя граница находится под земной корой. Вся земная кора относится к географической оболочки, поскольку в ней постоянно происходят процессы рельефообразования различной активности.
По С.В. Колесником (1955 p.), Верхняя граница географической оболочки лежит в тропопаузе (т.е. в среднем на расстоянии 10-12 км от поверхности Земли), поскольку вся тропосфера особенно тесно взаимодействует с остальными компонентами природы. Нижняя граница находится в земной коре на глубине 4-5 км и соответствует средней толщи осадочных пород, образовавшихся в результате взаимодействия всех геосфер.
Впоследствии С.В. Колесник признал более обоснованной мнению Н.Н. Ермолаева (1969 г.) о распространении верхней границы географической оболочки до стратопаузе - переходного слоя от стратосферы до мезосферы, поскольку именно к этому рубежу возможна жизнь и проявляется тепловое воздействие земной поверхности на атмосферные процессы. Нижнюю же границу оболочки целесообразнее связывать не со всей толщей земной коры, а лишь с той поверхностной частью, которая наиболее активно взаимодействует в настоящее время с экзогенными и эндогенными процессами. Толщина этого слоя на суше не превышает 600-800 м. В океанах географическая оболочка пронизывает всю водную толщу, а также поверхностные слои донных отложений.
Таким образом, географическая оболочка включает в себя всю гидросферу и биосферу, а также нижнюю часть атмосферы (в ней, правда, сосредоточено около 80% массы воздуха) и поверхностные слои литосферы. Что касается горизонтальных границ географической оболочки, то они определяются размерами Земли, по своей форме является замкнутой сферой.
№16 Географическая оболочка Земли, её структура и основные свойства
Географическая оболочка Земли - целостная материальная среда, образованная при взаимодействии и взаимопроникновении атмосферы,гидросферы, литосферы и живого вещества.
В этом случае уделяется внимание деятельности человека и социуму. Положение верхней и нижней границы географической оболочки,разными авторами оценивается по-разному.
Верхняя граница(уровень озонового слоя) 22-25км т.к в этом слою атмосферы в результате взаимодействия формируются воздушные массы и до этой границы возможно существование живого существа.
Нижняя граница(на границе зоны формирования коры выветривания) 500-800м.Здесь происходит круговорот веществ и энергии.Таким образом в географическую оболочку включается вся гидросфера,часть атмосферы и часть литосферы.
Мощность географической оболочки составляет 23-26 км.
Географическое пространство- форма существования географических объектов и явлений в пределах географической оболочки; совокупность отношений между географическими объектами,расположенными на конкретной территории и развивающиеся во времени:1.Ближний космос.2.высокая атмосфера.3.географическая оболочка.4.подстилающая кора снизу.
№17 Гипотезы о происхождении Земли и Солнечной системы
Полноценной теории образования Солнечной системы до сих пор не существует. Все гипотезы, начиная с Р. Декарта (1644), существовали определённое время, и когда они не могли объяснить некоторые явления, происходящие в Солнечной системе то, либо отвергались полностью, либо развивались и дополнялись другими учеными.
Первая серьезная космогоническая гипотеза о происхождении Солнечной системы была создана и опубликована в 1755 г. немецким философом Иммануилом Кантом (1724–1804), считавшим, что Солнце и планеты сформировались из твердых частиц огромного облака, которые сближались и слипались между собой под действием взаимного тяготения.
Вторая космогоническая гипотеза была выдвинута в 1796 г. французским физиком и астрономом Пьером Симоном Лапласом (1749–1827). Принимая кольцо Сатурна за газовое, отделившееся от планеты при ее вращении вокруг оси, Лаплас полагал, что Солнце возникло из газовой туманности, скорость вращения которой увеличивалась при ее сжатии, и из-за этого от Солнца отделялись кольца газового вещества (похожие на кольца Сатурна), породившие планеты.
Эта гипотеза просуществовала более 100 лет. Однако, подобно гипотезе Канта, она была отвергнута, так как не объясняла закономерностей Солнечной системы. А достоверная гипотеза должна объяснить следующие основные закономерности Солнечной системы:
1) планеты обращаются вокруг Солнца по почти круговым орбитам, мало наклоненным к плоскости земной орбиты, составляющей с плоскостью солнечного экватора угол в 7° (исключение — [карликовая] планета Плутон, орбита которой наклонена к плоскости земной орбиты на 17°);
2) планеты обращаются вокруг Солнца в направлении его вращения вокруг оси (с запада к востоку), и в этом же направлении вращается большинство планет (исключение — Венера, Уран и Плутон, вращающиеся с востока к западу);
3) масса Солнца составляет 99,87% массы всей Солнечной системы;
4) произведение массы каждой планеты на ее расстояние от Солнца и ее орбитальную скорость называется моментом импульса этой планеты; произведение массы Солнца на его радиус и линейную скорость вращения представляет собой момент импульса Солнца. В общей сумме эти произведения дают момент импульса Солнечной системы, из которого 98% сосредоточено в планетах, а на долю Солнца приходится лишь 2%, т.е. Солнце вращается очень медленно (линейная скорость его экватора равна 2 км/с);
5) физические свойства планет земной группы и планет-гигантов различны.
Гипотезы Канта и Лапласа не смогли объяснить всех этих закономерностей и поэтому были отвергнуты.
Так, например, Нептун удален от Солнца на среднее расстояние d = 30 а.е. и его линейная скорость по орбите v = 5,5 км/с. Следовательно, при отделении породившего его кольца Солнце должно было иметь такой же радиус и такую же линейную скорость своего экватора.
Сжимаясь далее, Солнце последовательно порождало другие планеты, и в настоящее время имеет радиус R≈0,01 а.е.
т.е. во много превосходить действительную скорость 2 км/с. Уже этот пример показывает несостоятельность гипотезы Лапласа.
В начале XX в. были выдвинуты и другие гипотезы, но все они оказались несостоятельными, так как не смогли объяснить всех основных закономерностей Солнечной системы.
По современным представлениям, образование Солнечной системы связано с формированием Солнца из газопылевой среды. Считается, что газопылевое облако, из которого около 5 млрд. лет назад образовалось Солнце, медленно вращалось. По мере сжатия скорость вращения облака увеличивалась, и оно приняло форму диска. Центральная часть диска дала начало Солнцу, а его внешние области — планетам. Этой схемой вполне объясняется различие в химическом составе и массах планет земной группы и планет-гигантов.
Действительно, по мере разгорания Солнца легкие химические элементы (водород, гелий) под действием давления излучения покидали центральные области облака, уходя к его периферии. Поэтому планеты земной группы сформировались из тяжелых химических элементов с малыми примесями легких и получились небольших размеров.
Из-за большой плотности газа и пыли излучение Солнца слабо проникало к периферии протопланетного облака, где царила низкая температура и пришедшие газы намерзали на твердые частицы. Поэтому далекие планеты-гиганты сформировались крупными и в основном из легких химических элементов.
Эта космогоническая гипотеза объясняет и ряд других закономерностей Солнечной системы, в частности распределение ее массы между Солнцем (99,87%) и всеми планетами (0,13%), современные расстояния планет от Солнца, их вращение и др.
Она разработана в 1944–1949 гг. советским академиком Отто Юльевичем Шмидтом (1891–1956) и впоследствии развита его сотрудниками и последователями.
По этой гипотезе процесс формирования планетпредставляется следующим образом.
По идее О.Ю. Шмидта, среда из которой образовались планеты, являлась фрагментом межзвездного газопылевого облака, захваченным Солнцем в Галактике.
В дискообразном газопылевом облаке вследствие взаимного столкновения его частиц возникали многочисленные сгущения. Множество мелких сгущений разрушалось от взаимных столкновений, а иные выпадали на крупные сгущения, в результате чего они увеличивались в размерах и уплотнялись, постепенно создавая зародыши планет (планетезимали). Неупругие удары при столкновениях сгущений привели к тому, что орбиты зародышей планет стали близкими к окружностям.
Со временем выжили лишь те наиболее крупные зародыши, которые располагались далеко друг от друга и не оказывали существенного взаимного гравитационного воздействия, поэтому их орбиты вокруг Солнца стали устойчивыми. Из этих зародышей на протяжении сотен миллионов лет и сформировались большие планеты.
Между орбитами Марса и Юпитера, где значительное гравитационное влияние Юпитера препятствовало росту сгущений и нарушало устойчивость их орбит, сформировались малые планеты-астероиды и метеороиды, которые и в нашу эпоху часто сталкиваются друг с другом и с планетами.
На самой периферии начального пылевого облака из остатков легких газов и незначительного количества пыли возникло множество долгопериодических комет. Проверка этой весьма правдоподобной гипотезы пока еще затруднена, так как систем, подобных нашей, мы не наблюдаем и нам не с чем ее сравнивать. Однако постоянно ведущиеся поиски вселяют надежду.
№18 Строение и свойства Солнечной системы
Возраст Солнечной системы равен 5 млрд. лет. Существует общепринятая гипотеза, в соответствии с которой, Земля и все планеты, которые ее окружают, сконденсировались из космической пыли, которая расположена, а окрестностях Солнца. Есть предположение, что частицы пыли состояли из никеля и железа, или из силикатов. Также конденсировались присутствовавшие газы, образуя при этом органические соединения, в состав которых входит углерод. После образовывались соединения азота и углеводороды.
Из известных гипотез возникновения Солнечной системы наиболее популярна электромагнитная гипотеза Х.Альвена, которая была усовершенствована Ф. Хойлом. Альвен исходил из такого предположения, что когда-то Солнце имело очень сильное электромагнитное поле. Туманность, которая окружала светило, состояла из нейтральных атомов. Под воздействием столкновений и излучений атомы ионизировались. Ионы попадали в специальные «ловушки», состоящие из магнитных силовых линий и увлекались вслед за светилом. Через некоторое время Солнце утрачивало свой вращательный момент, передавая его облаку из газа.
Маловероятность данной гипотезы заключала в следующем: атомы самых легких элементов должны были ионизироваться поближе к Солнцу, а атомы тех металлов, которые тяжелее, - дальше. А это означает, что самые близкие к Солнцу планеты должны были бы вмещать в свой состав самые легкие элементы – гелий и водород, более отдаленные – никель и железо. Однако наблюдения говорят совсем о противоположном.
Для того чтобы победить это противоречие, английский астроном В. Хойл создал новую гипотезу. Солнце образовалось в недрах туманности. Оно достаточно быстро вращалось, и туманность становилась более плоской, постепенно превращаясь в диск. Через некоторое время диск начинал разгоняться, а Солнце тормозилось. Затем в диске зарождались планеты. Если на секунду предположить, что туманность владела магнитным полем, то угловой момент мог вполне перераспределится.
Также известна гипотеза, предложенная Отто Юльевичем Шмидтом, которая гласит о том, что Солнечная система образовалась из холодного газопылевого облака, которое окружает Солнце.
В состав Солнечной системы входят девять планет: Юпитер, Марс, Сатурн, Плутон, Нептун, Меркурий, Уран, Венера, Земля. Все планеты передвигаются в одном и том же направлении, в единой плоскости практически по круговым орбитам. От центра до края Солнечной системы ровно 5,5 световых часов. А расстояние от Земли до Солнца равно 149 млн. лет.
Небольшие планеты, как и многие спутник планет, не имеют атмосферы, так как на их поверхности сила тяготения недостаточна для того, чтобы удержать газы. В атмосфере Юпитера преобладает аммиак, Венеры – углекислый газ. На Марсе и Луне есть кратеру вулканического происхождения.
№19Эволюция представления о форме и размерах Земли.
Форма и размеры Земли
Долгое время, пока господствовала мифологическая картина мира, Земля считалась плоским диском, стоящим на трех слонах, китах или черепахе и покрытым сверху полукруглым небесным сводом. Лишь в VI в. до н.э. один из основоположников античной науки – Пифагор – высказал
мысль о шарообразности Земли. Вслед за ним в IV в. до н.э. выдающийся античный философ Аристотель также предположил, что Земля является шаром. В качестве аргументов он использовал лунные затмения, которые происходят из-за того, что Земля, встав между Солнцем и Луной, отбрасывает на Луну круглую тень. Кроме того, уже тогда было известно, что в южных странах на небе появляются созвездия, невидимые на севере. Так, постепенно утвердилось представление о том, что Земля – это шар, неподвижно висящий в центре Космоса без всякой опоры, а вокруг него вращаются по идеальным круговым орбитам Луна, Солнце и пять известных тогда планет. Неподвижные звезды замыкали сложившуюся в античности геоцентрическую модель мира.
В 300 г. до н.э. географ Эратосфен достаточно точно определил размеры земного шара. Он заметил, что в день летнего солнцестояния в городе Сиене Солнце находится в зените и освещает дно самого глубокого колодца. Затем он измерил угол падения солнечных лучей в тот же день в Александрии. Зная расстояние между городами, Эратосфен вычислил длину окружности земного шара.
Тем не менее представления о шарообразности Земли во многом вытекали из чисто умозри-тельных рассуждений об идеальных телах. В античности такими телами считались шар, сфера, круг. Поэтому утвердилось убеждение, что в гармоничном, соразмерном Космосе Земля должна иметь форму самой совершенной фигуры – шара. Ничем другим она просто не могла быть.
Лишь с началом эпохи Великих географических открытий шарообразность Земли была подтверждена. В 1522 г. португальский мореплаватель Фернан Магеллан завершил первое кругосветное путешествие, в ходе которого он обогнул всю Землю и доказал наличие единого Мирового океана.
К концу XVII в. сложились две точки зрения по этому вопросу. С одной стороны, И. Ньютон считал, что Земля имеет форму сфероида, несколько сплющенного у полюсов вследствие ее вращения и действия сил притяжения составляющих ее масс (напоминает тыкву). С другой стороны, Р. Декарт, основываясь на теории вихрей, утверждал, что Земля сплющена у экватора и удлинена по направлению к полюсам (похожа на дыню).
Чтобы решить этот вопрос, надо было измерить кусочки дуг меридиана на разных широтах и посмотреть, как соотносятся расстояния, приходящиеся на один градус. В 1735 г. Парижская академия наук отправила с этой целью две экспедиции – одну в Перу, на экватор, другую – в Лапландию, к полюсу. Восемь лет потребовалось ученым, чтобы измерить с помощью сосновых жердей с выверенной длиной в десять метров дугу длиной в три градуса восемь минут. Выяснилось, что чем ближе к полюсу, тем длиннее становился градус.
С тех пор форма Земли уточнялась еще несколько раз. С большой точностью ее удалось определить лишь в XX в. с помощью приборов, установленных на искусственных спутниках Земли. Сегодня точно известно, что Земля – не вполне правильный шар. Она немного сжата у полюсов и несколько вытянута к Северному полюсу. Такая фигура называется геоид. Термин для обозначения фигуры Земли был введен в 1873 г. немецким физиком И. Листингом. Сжатие у полюсов объясняется вращением Земли вокруг своей оси. Вытянутость Земли к Северному полюсу до сих пор окончательного объяснения не получила.
Окружность Земли по экватору равна 40 075,7 км, окружность по меридиану – 40 008,5 км.
Масса Земли была вычислена на основе закона всемирного тяготения в опытах Г. Кавендиша с крутильными весами, на которых он измерял, с какой силой большой свинцовый шар притягивает к себе маленькие свинцовые шарики, а затем сравнивал эту силу с силой притяжения маленьких шариков Землей, т.е. с их весом. Этот опыт был проведен в 1798 г. Масса Земли оказалась равной 5976 • 1021 кг