Строение Солнечной системы и Вселенной

Введение

Геология — это наука, изучающая состав и строение земной коры, процессы, изменяющие их, историю Земли, а также историю развития населяющего ее органического мира.

Земля состоит из нескольких оболочек — газовой, или атмо­сферы, водной, или гидросферы, и каменной, или литосферы. Основ­ным объектом изучения геологии является литосфера. Изучением же гидросферы и атмосферы геология непосредственно не занимается. Гидросферу изучают такие науки, как гидрология, океанография, гидрография, а атмосферу — метеорология, климатология. Однако литосфера, гидросфера и атмосфера находятся в тесной взаимосвязи и оказывают друг на друга большое влияние, поэтому геология, хотя сама и не занимается изучением гидросферы и атмосферы, но прибегает к выводам тех научных дисциплин, которые изучают эти оболочки Земли.

Геология занимается изучением состава, строения и изменения вещества земной коры. Связана геология с физикой, химией и с геодезией, изучающей форму и раз­меры Земли. В процессах изменения состава и строения земной коры значительная роль принадлежит особенностям физико-географической обстановки, поэтому геология тесно связана с физической географией.

Одной из важнейших задач геологии является выяснение вопроса о происхождении и развитии жизни на Земле; поэтому геология связана и с биологией.

Для разрешения проблем происхождения Земли, ее положения в мировом пространстве, взаимосвязи с другими телами Вселенной геология прибегает к выводам астрономии.

Круг вопросов, которыми занимается геология, очень обширен и разнообразен, поэтому она подразделяется на целый ряд научных дисциплин, к числу которых относятся:

Минералогия — наука, изучающая химический состав, свой­ства и происхождение минералов, т. е. природных химических соединений и простых веществ, из которых состоят горные породы.

Петрография — наука о строении, составе, происхождении и закономерностях распространения горных пород, т. о. самостоя­тельных минеральных агрегатов, слагающих земную кору.

Динамическая геология, занимающаяся изучением геологи­ческих процессов, т. е. процессов, вызывающих изменения в составе и строении земной коры.

Историческая геология, в задачи которой входит изучение истории развития земной коры и органического

мира.

Палеонтология, занимающаяся изучением вымерших живот­ных и растений.

Стратиграфия — наука о последовательности напластования слоев, слагающих толщи земной коры, и устанавливающая их воз­раст.

Геотектоника, занимающаяся выяснением условий залегания горных пород, движений земной коры и деформаций, возникающих при этом.

Гидрогеология, изучающая подземные воды, их происхождение, условия залегания, свойства и законы движения.

Инженерная геология — наука о свойствах грунтов и условиях строительства сооружений в данной геологической обстановке.

Учение о полезных ископаемых, выясняющее условия образо­вания и закономерности распределения в земной коре месторождений различных полезных ископаемых.

Рудничная, или шахтная, геология, разрабатывающая методы геологического обслуживания рудников и шахт в процессе их экс­плуатации.

Геология как наука имеет большое познавательное и практи­ческое значение. Выдающийся советский геолог академик В. А. Об­ручев так оценивает ее значение: «Человек, не знающий основ гео­логии, подобен слепому. Важно, чтобы каждый образованный гражданин был знаком с основами геологии и понимал ее роль и значение в строительстве и культурном раз­витии нашей Родины».

Научные геологические знания способствуют материалистиче­скому пониманию природы, что вытекает из самого содержания геологии как науки.

Современная геология — это обширная об­ласть научных знаний о нашей планете — ее внутреннем строе­нии; условиях формирования, строении и составе земной коры, слагающих ее минералах и горных породах; истории развития жизни на Земле; закономерностях формирования и размещения месторождений полезных ископаемых.

Геологическая наука со времени своего зарождения пре­терпела длительную эволюцию. Корни геологии уходят в дале­кое прошлое. Человек начал изучать Землю на заре своей соз­нательной жизни. Древнейшим разделом геологии считается учение о полезных ископаемых. О времени зарождения этой науки говорят находки медных изделий, появившихся в Егип­те и Передней Азии в IV тысячелетии до н.э. А золото появи­лось еще раньше. С разработкой руд возникла необходимость распознавания и изучения рудных минералов и полезных кам­ней. Так зарождается минералогия (лат. «минера» — руда).

Становление научной геологии началось с середины XVIII в. Одним из первых М. В. Ломоносов (1711—1765) ввел принцип актуализма: изучение геологических процессов прошлого путем познания современных явлений. Его выска­зывания о геологических процессах до настоящего времени поражают глубиной мысли и правильностью представлений о природе. М.В. Ломоносов по праву считается одним из ос­новоположников научной геологии. Широко известны его ра­боты: «О слоях земных», «Слово о рождении металлов от трясения земли», «Первые основы металлургии или рудных тел».

М.В. Ломоносов впервые правильно определил роль двух факторов, действующих на Земле: сил внешних (ветер, вода, лед) — извне рожденных, и сил внутренних, связанных с теплотой земного шара, — изнутри рожденных. Оценивая ра­боту внешних и внутренних геологических факторов, создаю­щих и изменяющих формы земной поверхности, М.В. Ломоно­сов на первое место ставит внутренние силы Земли, которым обязаны своим происхождением не только высокие горы, но и целые материки и глубины морских пучин.

В 1882 г. в Петербурге был создан Геологический комитет — руководящий центр по изучению геологии России в дореволюционное время.

Среди русских ученых, внесших большой вклад в развитие геологии, в первую очередь следует назвать А. П. Карпинского, которого по праву считают отцом русской геологии. Им написано около 500 научных работ по различным во­просам геологии, палеонтологии, тектоники, стратиграфии, петрографии и другим разделам. И. В. Мушкетов положил начало сейсмотектоническим исследованиям. В. А. Обручев разработал многие важные вопросы: геологии рудных место­рождений, неотектоники, четвертичных отложений, геоморфологии и географии. Он считается крупным исследова­телем Сибири и Центральной Азии. А. П. Павлов является ос­новоположником учения о четвертичных отложениях, вид­ным палеонтологом и основателем московской школы геоло­гов. Е. С. Федоров — известный кристаллограф, создатель кристаллохимического анализа и теодолитного гониометра для измерения гранных углов кристаллов. Труды В. И. Вер­надского по геохимии, биогеохимии и радиогеологии всемир­но известны.

Имена А. Е. Ферсмана, В. О. Ковалевского, А. Д. Архан­гельского, В. М. Севергина, Н. И. Кокшарова, П. В. Еремеева, Ф. Ю. Левинсона-Лессинга, А. Н. Заварицкого и многих дру­гих вошли в историю как имена основоположников современ­ной геологии.

В нашей стране были открыты крупнейшие месторождения калийных солей (Соликамск), апатито-нефелиновых, медно-никелевых и железных руд (Кольский п-ов, Карелия), алмазов (Сибирь и Архангельская обл.), железорудные залежи Курской магнитной аномалии, крупнейшие месторождения нефти и газа (Западная Сибирь) и ряд других полезных ископаемых. К числу их следует отне­сти уникальное медно-никелевое месторождение с платинои­дами в районе г. Норильска.

К настоящему времени в России создана мощная минерально-сырьевая база, обеспечивающая главнейшими по­лезными ископаемыми хозяйство страны.

Строение Солнечной системы и Вселенной

Вселенная образована скоплением огромного числа разнове­ликих раскаленных звезд, подобных Солнцу, планет, астероидов, метеоритов, комет, скоплений космической пыли и разряженных газов, образующих газопылевые туманности, а также Потоков разреженного газа — плазмы.

Все космические тела Вселенной группируются в многочис­ленные системы, связанные друг с другом силами взаимного притяжения. Одной из таких систем является Солнечная.

Солнечная система. В состав Солнечной системы входят:

Солнце, обращающиеся вокруг него девять планет со спутни­ками, астероиды, кометы, метеориты, пыль и разреженный газ. Кроме того, в Солнечной системе вокруг Солнца, Земли и Луны вращаются различные искусственные небесные тела (спутники планет, межпланетные станции), созданные за по­следние годы человеком. Диаметр Солнечной системы — прибли­зительно 12 млрд. км.

Солнце — ближайшая к Земле звезда, источник света, тепла и жизни в Солнечной системе. Масса Солнечной системы сосредоточена практически в Солнце — 99,86%. Масса Солнца в 333 000 раз больше массы Земли. Солнце имеет наибольшую силу притяжения и управляет движением всех членов Солнеч­ной системы.

Солнце — это раскаленная водородно-гелиевая газовая среда с небольшим содержанием всех остальных химических элемен­тов. Температура на его поверхности составляет 6000° С, в нед­рах— 15 000 000° С. Источником энергии Солнца служат по­стоянно протекающие ядерные реакции. Солнце излучает ог­ромное количество энергии, однако до планет доходит лишь часть ее. Так, Земля получает менее одной двухмиллиардной доли солнечной энергии.

Вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, близким к ок­ружностям, вращаются девять планет. В порядке удаления от Солнца расположены орбиты Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона.

Планеты Солнечной системы не обладают способностью самосвечения из-за недостаточно высокой температуры. Они подразделяются (табл. 1) на внутренние, или планеты типа Земля (Меркурий, Венера, Земля, Марс), внешние, или пла­неты гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун), и малые (ас­тероиды). Плутон относится по размерам и массе к планетам земной группы.

Таблица1

Основные характеристики планет

Планеты Меркурий, Венера, Земля и Марс отличаются от планет гигантов меньшими размерами, меньшей массой, боль­шой плотностью (состоят из твердого материала), более мед­ленным вращением.

Планеты гиганты характеризуются значительной массой, низкой плотностью, что позволяет предполагать о их газооб­разном состоянии.

Вокруг большинства планет, за исключением Меркурия, Ве­неры и Плутона, вращаются естественные спутники, имеющие значительно меньшие размеры, чем их планеты. У Земли один естественный спутник — Луна, у Марса — два, у Юпитера — двенадцать, у Сатурна — девять и так называемые кольца Са­турна, у Урана — пять, у Нептуна — два.

Все планеты вращаются вокруг Солнца и одновременно вокруг своих осей. Спутники вращаются вокруг собственных осей, вокруг планет и вместе с планетами — вокруг Солнца.

Астероиды, или малые планеты, имеющие небольшие размеры и неправильную форму, обращаются между орбитами Марса и Юпитера, образуя пояс астероидов. К настоящему вре­мени насчитывается более 1700 астероидов. Суммарная масса их оценивается всего лишь в 0,1 массы Земли. Самый крупный астероид Церера имеет диаметр 770 км, большинство же — всего несколько километров.

Метеориты —тела космического происхождения, прони­кающие из межпланетного пространства в низшие слои атмо­сферы. Различают три вида метеоритов: каменные, железные и железокаменные. В свою очередь каменные метеориты под­разделяются на хондриты и ахондриты. Наиболее часто на Землю выпадают каменные метеориты — хондриты, состоящие из зернышек размером 1 мм и менее, называемых хондрами. Ахондритовые метеориты не имеют хондр и подобны земным изверженным породам. Метеориты состоят из химических эле­ментов, которые известны на Земле.

Возникновение астероидов и метеоритов объясняют тем, что вещество по какой-то причине не могло собраться в одно большое тело — планету, либо это осколки распавшейся пла­неты.

Кометы (хвостатые звезды) движутся вокруг Солнца по сильно вытянутым орбитам, поэтому наблюдать их можно лишь периодически. Кометы состоят из ядра, комы и хвоста. Ядро состоит из протоплазменного вещества, замерзших газов (угле­кислота, аммиак, метан), загрязненных космической пылью. Масса ядра не превышает 1/10 000 массы Земли. При приближении такого ядра к Солнцу газы испаряются и создают раз­метающуюся кому — газовую оболочку. Ядро и кома образуют головку кометы. С приближением к Солнцу у кометы возникает «пост, который состоит из газов и формируется под действием солнечного ветра. Длина хвоста кометы иногда соответствует расстоянию от Земли до Солнца.

Вселенная. Солнце с его планетами входит в систему звезд — Галактику (Галактикой называют участки наиболее плотного расположения звезд в пределах Вселенной). В состав нашей Галактики входят все звездные скопления млечного пути, а также близлежащие созвездия. Кроме того, йодные несветящиеся тела, скопления разреженных газов и космической пыли, образующих туманности. Последние встречаются и за пределами галактик, в связи с чем получили название внегалактических туманностей.

Галактика имеет форму линзы с диаметром в 80000 световых лет и толщиной в 10000 световых лет. Внутри линзы скопления звезд образуют спиральные ветви, поэтому наша Галактика относится к спиралевидной.

Звезды представляют собой тела, состоящие из раска­ленных газов. Количество их в Галактике — около 100 млрд. Звезды удалены друг от друга на расстояние 7—10 свето­вых лет. Размеры звезд, плотность слагающих их веществ и скорости собственных движений различны. Солнце — сравни­тельно небольшая звезда, его масса в 2,3 раза меньше массы средней звезды. Полагают, что около некоторых звезд также существуют планеты.

Солнечная система вместе с другими звездами вращается вокруг оси Галактики, которая проходит через центральную часть Млечного пути.

Во Вселенной число подобных галактик оценивается циф­рой 1012. Ближайшие к нам скопления галактик находятся в со­звездии Девы на расстоянии около 10 млн. пс. Галактики объ­единяются в гигантскую систему галактик, называемую Метагалактикой, границы которой пока что не из­вестны.