Лекция 10. Геохронологические концепции естествознания

1.Планетная космогония.Возникновение Солнечной системы и Земли.

2. Современные концепции строения Земли и геодинамики.

3. Строение Земли.

4.Геодинамические процессы.

Планетная космогония. Как ни странно, происхождение Солнца и планет мы сегодня представляем себе менее подробно, чем происхождение Вселенной. Формирование Солнечной системы было сложным комплексом механических, тепловых, электромагнитных, оптических, ядерных, химических процессов, каждый из которых играл ключевую роль в свой черед. Учение об эволюции Солнца и планет солнечной системы прошло сложный путь формирования через разнообразные гипотезы: вихревую (Р.Декарта), приливную (Бюффона, 1745; Джинса 1916) и др.

Планеты не могли образоваться из вещества Солнца или других звезд: у них слишком разный химический и изотопный состав со звездами. Кроме того, звезды находятся в слишком хрупком равновесии: попытка быстро изъять из звезды сколько-нибудь значительное количество вещества приведет к ее быстрому расширению, препятствующему формированию планет или их зародышей. Поэтому теории, согласно которым планетная система образуется из газов, выброшенных Солнцем, проходящей звездой или сталкивающимися звездами, можно исключить из рассмотрения. Такой была, например, первая (1749 г.) космогоническая теория Ж. де Бюффона, который полагал, что Земля и планеты сформировались из куска солнечного вещества, вырванного из нашего светила скользящим ударом огромной кометы.

Более правдоподобными представляются небулярные модели формирования Солнца и планет путем сжатия газовой или пылевой туманности (небулы). Первые такие модели были предложены в XVIII веке математиком и механиком П.С. Лапласом и философом И. Кантом, которые являются предшественниками современного подхода. Гипотеза И.Канта-П.Лапласа о происхождении Солнца и планет из единого холодного газово-пылевого облака получила развитие в трудах О.Ю.Шмидта, О.Хойла и др. и утвердилась в современной космогонии.

Лаплас начал с предположения о том, что некогда существовала горячая, медленно вращавшаяся газовая туманность. По мере остывания она сжималась. При этом скорость вращения туманности, в соответствии с законом сохранения момента импульса, возросла, и центробежные силы оторвали от нее ряд колец. Вещество колец под действием гравитационных сил собралось в компактные планеты, а из центральной части туманности сформировалось Солнце. Этот процесс, по мысли Лапласа, мог повторяться в меньших масштабах, приводя к образованию спутников планет и кольца Сатурна.

Кант, в отличие от Лапласа, полагал первичную туманность холодным облаком пыли. Его рассуждения отличались умозрительностью: он был философ, а не механик. Однако и Лаплас избегал подробных расчетов, может быть, потому, что понимал проблемы своей космогонии. К середине XIX века две довольно разные модели слились в представлении ученых в «небулярную гипотезу Канта–Лапласа».

Сведения до Лапласа	Современные уточнения
Подавляющая часть массы Солнечной системы сосредоточена в Солнце	Солнце содержит 99,87% полной массы Солнечной системы
Плоскости орбит всех планет и всех спутников почти совпадают друг с другом и с плоскостью солнечного экватора	Орбиты спутников лежат в плоскости экватора планеты-хозяина, и могут быть сильно наклонены к плоскости планетной орбиты
Все планеты обращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении — прямом, в котором. Солнце вращается вокруг собственной оси.	Не изменилось
Все спутники обращаются вокруг своих планет также в прямом направлении	Некоторые спутники обращаются в обратном направлении (Феба у Сатурна, Тритон у Нептуна и др.)
Планеты вращаются вокруг своих осей в прямом направлении	Две из девяти планет вращаются в обратном направлении (Венера и Уран); о вращении Плутона точных данных нет
Эллиптические орбиты большинства планет и спутников близки к окружностям	Не изменилось
Вокруг Сатурна имеется тонкое широкое кольцо, состоящее из ряда узких колец	Кольца имеются у всех планет гигантов
(Не обращалось внимания)	99,5% вращательного движе- ния несут планеты, а не Солн- це

В 40-х годах академик О.Ю.Шмидт выдвинул ставшую общепринятой гипотезу об образовании Земли и других планет из холодных твердых допланетных тел - планетезималей.

Планетезималь (от англ. planet - планета и infinitesimal - бесконечно малый) - тело, представляющее собой промежуточную ступень формирования планеты из протопланетного газово-пылевого облака. Допланетный рой представлял собой сложную систему большого числа тел-планетезималей. Суммарная масса их не превышает 0,001 массы Земли, поэтому из них никогда не сможет сформироваться планета.

Шмидт полагал, что метеоритный рой был захвачен Солнцем при прохождении через одно из газопылевых облаков Галактики. Однако вероятность такого события весьма мала, поэтому требовался более убедительный вариант появления в окрестности Солнца множества твердых тел. Выход был найден в представлениях о том, что газ, по мере остывания, конденсировался в твердые частички вроде снега, которые затем могли по тому же механизму расти. Ввиду торможения твердых пылинок окружающим газом, они должны были очень быстро собраться в тонком слое вблизи экваториальной плоскости туманности. Это, в свою очередь, способствует дальнейшему росту и слипанию пылинок и образованию планетезималей — первичных твердых фрагментов, которые затем объединялись в протопланеты.

Тем временем начались термоядерные реакции в молодом Солнце. Солнечное тепло испарило легкие летучие компоненты из ближайших окрестностей нашей звезды, благодаря чему четыре ближайшие к Солнцу планеты, в том числе наша Земля, состоят из плотных скальных пород. Четыре более удаленные планеты представляют собой гигантские шары из водорода, гелия, метана и аммиака. Состав девятой планеты, далекого Плутона, пока остается загадкой.

Дата добавления: 2014-01-05