7 років тому
Немає коментарів

Наша Земля є однією з дев’яти планет (Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон) сонячної системи, яка входить до складу Галактики, що носить назву Молочний Шлях.

Американський астроном Едвін Хабл встановив, що Молочний Шлях є одним з мільярдів «зоряних світів», який ми спостерігаємо.

Галактика Молочний Шлях має спіральну будову. Це витягнута смуга зірок, потовщена посередині і на кінцях.

Планети сонячної системи разом із своїми супутниками рухаються навколо Сонця.

Походження Землі ще з глибокої давнини цікавило вчених, і з цього приводу було висунуто кілька гіпотез. Німецький філософ Кант (1724—1804) вважав, що Земля утворилася з туманності, яка складалася з пилуватих частинок (рис. 2). Внаслідок дії сил притягання і відштовхування утворився обертовий рух туманності.

Утворення планет за Кантом

Утворення планет за Кантом

Французький математик Лаплас (1749—1827) також твердив, що Земля утворилася з туманності, але обертання її не пояснював.

За Кантом, Земля утворилася незалежно від Сонця, а за Лапласом, вона є продуктом розвитку Сонця (утворення кілець). У XIX і XX ст. про походження Землі та інших планет було висунуто ще кілька гіпотез (Чемберлен, Мультон, Джінс та ін.), які не були науково обґрунтовані.

Великий вклад у науку про походження Землі і космосу внесли радянські вчені — акад. О. Ю. Шмідт і В. Г. Фесенков.

Акад. О. Ю. Шмідт науково довів, що планети, в тому числі і Земля, утворилися з твердих роздрібнених частинок, захоплених Сонцем при проходженні їх крізь туманність Галактики. Сонце при цьому притягувало їх, і вони починали рухатись навколо нього. Внаслідок руху частинок утворювалися згустки, які в дальшому перетворювались на планети (рис. 3). За гіпотезою О. Ю. Шмідта, Земля, як і інші планети сонячної системи, на початку свого існування була холодною. Потім в ній почали розпадатися радіоактивні елементи, внаслідок чого надра Землі розігрівалися і розтоплювалися, а її маса розшаровувалась на окремі зони, або сфери, з різними фізичними властивостями і хімічним складом.

Утворення планет за гіпотезою О.Ю. Шмідта

Утворення планет за гіпотезою О.Ю. Шмідта

Акад. В. Г. Фесенков для обґрунтування своєї гіпотези виходить з того, що Сонце і планети виникли в єдиному процесі розвитку і еволюції з величезного згустку газувато-пилуватої туманності, в центрі якої (найгустіша і найгарячіша частина) утворилося Сонце. Внаслідок руху туманності щільність її у різних частинах була неоднакова. Щільніші частини стали центрами, в яких почали формуватися майбутні дев’ять планет сонячної системи, в тому числі і Земля. З огляду на це В. Г. Фесенков зробив висновок, що Сонце і його планети утворилися майже одночасно з газувато-пилуватої з високою температурою маси.

Форму Землі та її розміри досліджували ще в давнину. Так, ще Піфагору 530 р. до н. е. дійшов висновку, що Земля має кулясту форму, а до нього вважали, що вона має вигляд плоского диска. Аристотель (384— 322 pp. до н. є.) доводив це тим, що коли морське судно наближається до берега, то воно з’являється поступово.

Довжину меридіана Землі вперше обчислив Ератосфен за 200 років до н. е.

Відомості про кулястість Землі підтвердилися також після кругосвітньої подорожі Магеллана. Відомо, що його експедиція в 1519 р відпливла із Севільї (Іспанія) на захід і через три роки повернулась в це місто зі сходу.

Наприкінці XVIII ст. Лаплас, а в кінці XIX ст. Ньютон дійшли висновку, що Земля є еліпсоїдом (неправильна куля, яка приплюснута по осі обертання). Тому меридіани Землі є еліпсами. Ще раніше за Ньютона (1672 р.) таку думку висловив французький фізик Фіше. Всі ці теоретичні висновки підтвердилися після вимірювання дуги меридіана, коли було доведено, що довжина дуги 1° меридіана збільшується від екватора до полюса.

За постановою уряду, з 1946 р. для проведення різних геофізичних робіт в СРСР прийняті такі розміри еліпсоїда Красовського:

Sh_001

За цими даними, поверхня всієї Землі становить 510083000 км2, а об’єм— 1083320000000 км3. Середню величину градуса меридіана беруть за 111,2 км, а середній радіус Землі — за 6371117,7 м.

Поділ Землі на геосфери. Земля складається з окремих оболонок, які названо геосферами (рис. 4). Розрізняють такі геосфери Землі: літосферу, проміжну геосферу, ядро, а крім того, атмосферу, гідросферу та біосферу.

Геосфери Землі

Геосфери Землі

Геосфери Землі різняться між собою хімічним складом і фізичними властивостями (температура, тиск, щільність) .

Літосфера, або земна кора, має товщину від 5 до 60 км — від 5—10 під океанами до 5—60 км під континентами. Серед хімічних елементів переважають кисень, кремній, залізо, магній, кальцій, хром, алюміній, ванадій. Земна кора в різних частинах Землі має неоднакову будову і склад.

У товщі земної кори виділяють ще три оболонки: осадову, гранітну і базальтову.

Кора вивітрювання — це верхня частина земної кори. За даними О. Е. Ферсмана, товщина її становить близько 800 м. Температура в земній корі не вища за 90°, а тиск — 250 атм.

У цій зоні безперервно відбуваються процеси фізичного та хімічного вивітрювання порід і мінералів, внаслідок чого утворюються різні осадові породи, які складають осадову оболонку.

Осадова оболонка залягає з самої поверхні земної пісок, пісковики, галечники, гіпси, вапняки та ін.). Товщина осадових порід змінюється від нуля до 15 км і більше. Наприклад, під Москвою товщина їх становить 1670 м, у Києві — до 400 м, у Дніпровсько-Донецькій западині — 3 000 м, а в гірських країнах — 40—70 км. Температура осадових порід менша за 100°, середня щільність 2,5 г/см3, а тиск більший за 1 000 атм. В нижній частині осадової оболонки під впливом високих температур і тиску породи змінилися і перетворились на метаморфічні, утворюючи зону метаморфічних порід. З пухких порід осадової оболонки на поверхні утворилися ґрунти. Метаморфічні породи залягають між виверженими та осадовими породами несуцільним шаром на гранітах та базальтах на глибині 20—25 км і ближче від поверхні. Під впливом високої температури та тиску осадові та вивержені породи перетворюються на гнейси, сланці, мармури та кварцити. Питома вага метаморфічних порід становить 2,7. З хімічних елементів у складі їх •найбільше кисню, водню, кремнію, алюмінію, вуглецю та ін.

В цій зоні відбувається перекристалізація гірських порід і змінюється їх хімічний склад.

Гранітна оболонка залягає несуцільним шаром під осадовою. Товщина її неоднакова. Наприклад, під північною частиною Льодовитого океану вона становить близько 8 км, під Атлантичним — близько 16, а під Тянь-Шанем — 84 км. Найбільш поширеними хімічними елементами є кисень, кремній, калій, натрій, залізо, кальцій, магній, водень. Оскільки найбільше в гранітній оболонці кремнію і алюмінію, її часто називають сіаль.

Базальтова оболонка має товщину 70—85 км (під океанами товща). Питома вага її становить 2,1 — 3,3 г/см3, тиск — до 20 000 атм., температура біля нижньої межі — до 1 000°. Базальтова оболонка складається з плагіоклазів, авгіту, олівіну та магнітного залізняку. З хімічних елементів у ній найбільше кисню, кремнію, алюмінію, магнію і кальцію.

Біосфера — частини літосфери, гідросфери і атмосфери, заселені живими організмами. За В. І. Вернадським, біосфера — це зона життя.

Протягом всіх геологічних періодів біосфера розвивалась і змінювалась. Жива субстанція біосфери містить до 75% води, 25% сухої органічної речовини, з них до 2% зольних елементів. Виняткову роль у біосфері відіграє людина, яка, використовуючи природні багатства, змінює і поліпшує її.

Всі моря, океани, озера, ріки, підземні води, льодовики і снігові покриви складають гідросферу, яка займає до 71% всієї поверхні Землі. До складу гідросфери входить близько 40 хімічних елементів, серед яких 85,45% кисню, 10,63% водню, 2,06% хлору, 1,14% натрію та 0,72% інших. Гідросфера найактивніше впливає на перерозподіл хімічних сполук у природі.

Площа під океанами і морями становить 361, а площа континентів — 149 млн. км2.

Під земною корою залягає верхня і нижня мантія. Оскільки в ній, крім кремнію, є багато магнію, її називають сима (Sima). З глибиною вміст кремнію зменшується і збільшується вміст заліза, нікелю, хрому та кобальту. В зв’язку з цим цю частину нижньої мантії називають ніфесима (Nifesima).

Центральну частину Землі називають ядром. Залежно від хімічного складу і густини речовин розрізняють зовнішнє і внутрішнє ядро. Вважають, що в зовнішньому ядрі порівняно з нижньою мантією збільшується вміст важких металів, серед яких найбільше заліза і нікелю, в зв’язку з чим зовнішнє ядро називають ніфе II (Nife II). Внутрішнє ядро складається із заліза (вважають, що, його там близько 90% всієї маси), нікелю (до 9%) та кобальту, хрому, міді, фосфору, вуглецю, сірки та інших важких металів (платина). Проте вміст всіх цих речовин разом становить близько 1 % всієї маси. Оскільки тут, як і в верхньому ядрі, найбільше заліза і нікелю, внутрішнє ядро називають ніфе І (Nife І). Фізичний стан ядра ще мало вивчений. Деякі вчені вважають, що воно тверде, а інші обстоюють думку про рідинний (плазмовий) стан його.

Тропосфера, біосфера і кора вивітрювання мають прямий або побічний вплив на кругообіг речовин у природі, на ґрунтотворні породи, ґрунти, які вкривають значну частину континентів Землі, на розвиток рослин, тварин і діяльність людини.

Атмосфера оточує Землю газовою оболонкою висотою до 3 000 км, яку залежно від хімічного складу поділяють на тропосферу, стратосферу та іоносферу.

Нижній шар атмосфери 10—15 км завтовшки називають тропосферою, або азотно-кисневою оболонкою (78% її складає азот, 21% — кисень і тільки 1% — інші елементи). У тропосфері виникають повітряні течії, утворюються хмари тощо. Тропосфера характеризується тим, що із збільшенням висоти тиск повітря зменшується, а температура знижується. Стратосфера розміщується на висоті 50—100 км і характеризується розрідженим повітрям. Іоносфера розташована вище від стратосфери. В ній також дуже розріджене повітря і під впливом ультрафіолетового випромінювання Сонця утворюються іони, які розсіюються в космосі.

Утворення земної кори. Верхня частина літосфери під впливом різних геологічних процесів з початку її виникнення зазнавала і зазнає безперервних змін, у процесі яких утворюються гори, пониження і глибокі западини, змінюються межі морів і океанів, морське дно перетворюється на гори і суходоли тощо. Такі зміни іноді відбуваються швидко, катастрофічно (виникнення вулканів, землетрусів), а іноді дуже повільно і малопомітно (вікові коливання земної кори).

Всі процеси, внаслідок яких змінюється земна кора та утворюються різні породи і мінерали, поділяють на внутрішні, або ендогенні, та зовнішні, або екзогенні.

Ендогенні процеси відбуваються під впливом внутрішньої енергії Землі, а екзогенні є наслідком дії енергії Сонця.

До ендогенних процесів належать вікові коливальні рухи земної кори, які називають епейрогенічними, та горотворення, або орогенез, а також вулканізм і землетруси.

При епейрогенезі піднімаються або опускаються певні території суходолу і морського дна, внаслідок чого поширюються морські межі (трансгресія) або море відступає (регресія).

Таке підняття або опускання вимірюється кількома міліметрами, подекуди сантиметрами за рік. Це явище спостерігається на території Естонії, Латвії, Литви, Білорусії, на Правобережжі УРСР, а також на Скандинавському півострові та в інших районах. Опускання спостерігається біля Сухумі, на північному узбережжі Чорного моря, в пониззі р. Кубані. На Україні деяке піднімання помітне також на Поліссі.

Горотворення, як і епейрогенез характеризується повільним переміщенням окремих ділянок земної кори. Проте під час горотворних рухів земної кори порушується залягання шарів різних порід, які при цьому вигинаються або розриваються, міняючи своє положення (рис. 5).

Порушення пластів гірських порід

Порушення пластів гірських порід

При такому зрушенні пластів змінюється рельєф територій, утворюються навіть складчасті гори, наприклад Карпати, Альпи, Гімалаї та ін.

Вигинання пластів супроводжується утворенням складок, розриви і переміщення — скида’ми, утворенням горстів (виступів суходолу) і грабенів (западин).

Вулканізм — це всі ті явища, які виникають під час піднімання магми в земній корі або при виливанні лави на земну поверхню. Отже, вулканізм буває надземним і підземним.

Вулкан має канал, кратер і конус. Під час виверження на поверхню викидаються гази, тверді продукти і рідинні маси — лава.

Якщо лава виливається крізь кратер вулкана, то в результаті її охолодження утворюються породи, які називаються виливними, або ефузивними, наприклад ліпарит, трахіт, андезит, діабаз, базальт.

Якщо магма не виливається на поверхню, а викристалізовується на певній глибині, то утворюються глибинні, або інтрузивні, породи (граніт, сієніт, діорит, габро та ін.).

Виливні і глибинні породи називають первинними кристалічними породами.

До твердих вулканічних продуктів належить попіл, пісок, каміння, а до газових — сірководень, вуглекислий газ, азот, водень, окис вуглецю, кисень, хлористий водень та ін.

Вулкани залежно від дії їх на поверхні Землі поділяють на везувійські, гавайські, вулкани типу Маор та ін. Крім того, їх поділяють на діючі і недіючі, тобто такі, які потухли багато років тому.

В СРСР діючі вулкани є на Камчатці, Курильських островах, а недіючі — на Кавказі (Ельбрус, Казбек та ін.).

Причиною вулканізму вважають зменшення тиску пластів порід на розплавлену магму в надрах земної кори при розривах найтоншої земної кори. Це трапляється під час горотворних процесів.

Землетруси — це такі рухи земної кори, які зумовлюються поштовхами під дією внутрішніх сил. Поштовхи бувають різної сили. Виникають вони в разі порушення рівноваги в земній корі, внаслідок чого в масі кори Землі виникає певне напруження, яке виявляється в механічних поштовхах, розривах, терті. Ці поштовхи передаються по пластах порід на поверхню Землі. Дія землетрусів певною мірою пов’язана з вулканізмом, горотворенням та тектонічними процесами.

Інтенсивність прояву цих коливань різна. Наприклад, в Токіо під час землетрусу в 1923 р. загинуло 100 тис. чоловік.

Місце в надрах Землі (найбільше на глибині 20— 100 км), де переміщуються маси в літосфері, називають гіпоцентром. Найближча відстань від гіпоцентру до поверхні може становити 1,5 км.

Епіцентром називають частину поверхні Землі, де з найбільшою силою виявляються коливальні рухи. Вона фактично є вертикальною проекцією гіпоцентру на поверхні Землі.

Силу землетрусів вимірюють у балах.

В СРСР землетруси відбуваються в районах Кишинева, Тбілісі, Єревана, Баку, Ашхабада, Душанбе, Ташкента, Фрунзе, Алма-Ати, Іркутська, Петропавловська-Камчатського. Землетруси силою до 9 балів найчастіше спостерігаються в районах Душанбе, Фрунзе, Алма-Ати та Іркутська.

Отже, внаслідок дії всіх вищезгаданих факторів, зумовлених внутрішніми силами Землі, безперервно змінюється будова, хімічний і мінералогічний склад, а також рельєф поверхні земної кори.