ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Происхождение Земли
Вопрос о происхождении Земли – важнейший вопрос естествознания, тесно связанный с происхождением Солнечной системы.
Существовало два принципиально отличных представления:
– Египетский ученый Птолемей считал, что в центре системы находится Земля, а Солнце и планеты вращаются вокруг нее – геоцентризм;
– Гелиоцентризм предполагает, что внутри системы находится Солнце, а планеты вращаются вокруг него (Коперник, Бруно, Галилей, Кеплер, Ньютон).
Начало научной космогонии связано с Кантом и Лапласом.
По Канту Солнечная система образовалась из первичной пылеобразной материи, накопившейся в хаотическом состоянии. В результате действия закона тяготения эти частицы, приходя в движение, образуют звездные сгустки, притягивающие более мелкие частицы.
По Лапласу прообразом Солнечной системы является раскаленная газовая туманность, которая по мере охлаждения сжималась все быстрее и быстрее. Под влиянием центробежных сил произошел отрыв частиц внешней экваториальной части по кольцу газовой туманности. В дальнейшем эти кольца разрывались и вещество их свертывалось в планеты, а центральный участок сформировался в Солнце. Гипотеза не объясняет, почему вся энергия оказалась захваченной планетами, а основная масса материи сосредоточена в Солнце.
По Д.Х. Джинсупланеты возникли из огромного сигарообразного сгустка раскаленной материи, вырванного из Солнца под действием притяжения близко проходившей звезды.
Гипотеза не объясняет, почему радиусы планетных орбит составляют сотни и тысячи солнечных радиусов вместо всего лишь нескольких. Кроме того, вырванное вещество, имея температуру порядка миллиона градусов, рассеялось бы в пространстве.
По О.Ю. Шмидту Земля и другие планеты образовались из облака межзвездной материи, захваченной Солнцем при его движении. В процессе движения мелкие частицы околосолнечного облака постепенно сосредоточились в экваториальной части, образовав плотный, плоский, вращающийся диск, в котором в результате притяжения частиц начали образовываться сгустки. Двигаясь вокруг Солнца, эти сгустки вычерпывали окружающее их вещество диска, образовав в результате зародыши планет. Современное зональное строение Земли возникло лишь в ходе эволюции и выразилось в разогревании, частичном плавлении и дифференциации земного вещества под воздействием радиоактивных источников тепла.
По В.Г. Фесенкову Солнце и планеты образовались одновременно из газово-пылевой туманности с массой в 8-10 раз больше массы современной Солнечной системы. В процессе эволюции газово-пылевая туманность прошла ряд стадий: уплотнения, конденсации и волокнистой туманности. Звездообразное сгущение, возникшее из уплотненного волокна, первоначально находилось в окружении газово-пылевой материи, которая, вращаясь вокруг сгущения, постепенно приняла форму диска. В диске формировались уплотнения, затем сгущения и, наконец, зародыши планет или протопланеты. Протопланеты обращались вокруг протосолнца (родоначального Солнца) по орбитам, близким к эллиптическим.
По Г.В. Войткевичупри взаимодействии радиации и элементарных частиц возникли легкие атомы, как наиболее устойчивые постройки вещества (господствовали водород и гелий). В дальнейшем атомы водорода объединились и сформировались в крупные космические тела, которые дали началомассивным звездам и галактикам. В одной из бесчисленных звезд плоской составляющей нашей Галактики водород, а затем гелий были вовлечены в ядерные реакции естественного синтеза, в результатекоторых возникли другие химические элементы. Образование наиболее тяжелых трансурановых элементов завершил последовательный ход формирования ядерных видов в звездных условиях. В то же время этот завершающий этап нарушил устойчивость элементообразующей системы ипроизошел выброс вещества. Первичное Солнце оказалось окутанным газовым диском, быстро охлаждающимся и рассеивающимся в мировом пространстве. Охлаждение этой дискообразной газовой туманности привело к конденсации вещества сначала в виде капелек, а затем частиц. Планеты земного типа, расположенные ближе к Солнцу, возникли путем сгущения наиболее высокотемпературной фракции с повышенным содержанием металлического железа.
На заключительных этапах остывания газовой туманности возникли многочисленные органические соединения, послужившие исходным материалом для образования первых примитивных живых организмов. Так выглядит одна из последних наиболее научно обоснованных гипотез о происхождении Солнечной системы. Строение Солнечной системы и характеристика планет Солнечной системы отражены в таблице 4.1. и на рисунке 4.1
Таблица 4.1 – Характеристика планет Солнечной системы
| Планеты | Среднее расстояние, а.е. | Период обращения по орбите в земных годах и сутках |
| Меркурий | 0,39 | 87,97 сут. |
| Венера | 0,72 | 224,70 сут. |
| Земля | 365,26 сут. | |
| Марс | 1,52 | 686,98 сут. |
| Юпитер | 5,20 | 11,86 г. |
| Сатурн | 9,54 | 29,46 г. |
| Уран | 19,2 | 84,01 г. |
| Нептун | 30,1 | 164,79 г. |
| Плутон | 39,7 | 247,69 г. |
Рисунок 4.1 – Строение Солнечной системы
Объем и плотность Земли
Объем Земли составляет 1083204 млн. км3. Средняя плотность Земли как планеты - 5,527 г/см3.
Радиоактивность Земли
Распределение и концентрация атомов радиоактивных элементов в земной коре имеют особое значение, поскольку при их распаде выделяется энергия, определяющая тепловой режим Земли.
Содержание радиоактивных элементов резко убывает с глубиной, что до сих пор не имеет достаточно удовлетворительного объяснения.
Теплота Земли
Вызывается солнечной радиацией и зарождается в недрах планеты как следствие распада радиоактивных элементов.
Среди колебаний температуры, вызванных солнечной радиацией, различают суточные, сезонные, годовые, вековые. Суточные колебания затухают на глубине около 1,5 м, а годовые – 25-30 м.
Геотермический градиент – повышение с глубиной температуры в градусах Цельсия на единицу (обычно на 100 м) глубины.
Геотермическая ступень – величина, показывающая на сколько нужно углубиться, чтобы температура повысилась на 1ºС (для Донбасса равна 30,68 м).
Магнетизм Земли
Земля представляет собой магнит, полюса которого не совпадают с географическими полюсами земного шара. При магнитных съемках этот факт вынуждает делать поправку (для Донбасса она принята равной 6º).
На расстоянии десяти земных радиусов системное магнитное поле Земли превращается в хаотическое.
Склонение –угол отклонения магнитной стрелкиот географического меридиана местности.
Наклонение –угол наклона магнитной стрелки к горизонту.
Напряженность магнитного поля увеличивается от магнитного экватора (0,4 Э) к магнитным полюсам Земли (0,7 Э).
СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ
Форма и размеры Земли
Форма Земли, близкая к шару, сплюснутому у полюсов, усложненная океаническими впадинами и горными системами на материках, носит название геоида. Наиболее точно форма и размеры геоида были вычислены А.А. Изотовым в 1940 году и по его предложению фигура геоида была названа эллипсоидом Красовского.
Самая высокая точка – г. Джомолунгма (Эверест - 8848м).
Самая глубокая точка мирового океана - Марианская впадина (точка «Витязя») - 11022 м.
Радиус экваториальный – 6378,245 км;
Радиус полярный – 6356,863 км;
радиус средний – 6371,110 км;
Полярное сжатие – 1:297,3;
Площадь – 5,1.108км2;
Объем – 1,083.1012 км3;
Площадь океанов – 3,61.108 км2;
Площадь суши – 1,49.108 км2.