lecture-13

Земля

Ранняя Земля

По современным оценкам Земля сформировалась около 5 млрд. лет назад примерно в одно и то же время с другими планетами. Процессы образования планет земной группы в целом были похожи. Их первичное вещество сжималось под действием тяготения, принимало форму шара, его недра разогревались. Происходило перемешивание пород, шли химические реакции. Более легкие силикатные породы выдавливались из глубины на поверхность и образовывали земную кору. Тяжелые (железо и никель) - оставались внутри, образовав

ядро.

Земля обладает собственными источниками тепла: распад радиоактивных элементов и гравитационная дифференциация ядра. За всю историю температура внутри Земли лишь местами могла доходить до 1600оC, в основном составляя около 1200оC. Это означает, что наша планета, вопреки бытовавшим ранее представлениям, никогда не была полностью расплавленной. Земля постоянно теряет тепловую энергию, остывая с поверхности, однако этот расход почти полностью компенсируется излучением Солнца.

Есть основания считать, что у планет земной группы сначала не было атмосфер, как на Меркурии и Луне. Однако бурная вулканическая деятельность выводила газы на поверхность, из магмы рождалась первичная атмосфера. Первичная атмосфера Земли состояла в основном из углекислого газа. В образцах пород, образовавшихся 3,5 млрд. лет назад, содержится примерно 60% СO2 и CO, а оставшиеся 40% - это соединения серы, аммиак, хлористый и сернистый водород. Совсем ничтожным было содержание азота и инертных газов.

Температурные условия на поверхности Земли весьма разнообразны. Свыше 80% ее принадлежит к постоянно холодным областям. Значительная часть поверхности суши, включающая Антарктиду, имеет низкую температуру. Средняя температура почвы в умеренной климатической зоне составляет 12оC. Примерно 75% поверхности Земли приходится на долю Мирового океана, и около 90% его объема имеет температуру ниже 5оC. Также есть много мест, резко различающихся по температурному режиму - подземные и обледенелые пещеры, глубинные слои океанов, действующие вулканы, гейзеры и т.д.

Если по химическому составу литосфера Земли практически не изменялась за свою историю, то земная атмосфера претерпела радикальные изменения несколько раз. В первый раз резкое изменение состава атмосферы произошло примерно 2 млрд лет назад, его связывают с уменьшением вулканической активности и появлением первых фотосинтезирующих живых организмов. Затем уже в каменноугольный период растения поглотили большую часть СO2 и насытили атмосферу O2. Последние 200 млн лет состав земной атмосферы практически остается неизменным.

Твердую оболочку Земли называют литосферой. Верхняя часть литосферы - это земная кора, достигающая толщины 35 — 65 км на континентах и 6 - 8 км - под дном океанов. Под корой расположена мантия. На глубине 120 - 150 км под континентом и 60 - 400 км под океаном залегает нижний слой мантии - астеносфера.

Ниже астеносферы, примерно с глубины 400 км, начинается область внешнего земного ядра, внутри которого находится внутреннее ядро радиусом 1200 км. Внешнее ядро - жидкое, так как через него не проходят поперечные сейсмические волны. С наличием жидкого ядра связывают существование магнитного поля Земли. Принято считать, что внутреннее ядро твердое. Возможно, что температура в его центре достигает 100000 К, тогда как у нижней границы мантии - не выше 5000 К.

Земная кора растрескалась на части — литосферные плиты, которые плавают в астеносфере и медленно перемещаются относительно друг друга (дрейф континентов). Теория дрейфа материков была предложена в 1921 г немецким ученым Альфредом Вегенером. Исходной посылкой к созданию теории стало совпадение очертаний западного побережья Африки и восточного Южной Америки. Если эти континенты сдвинуть, то они совпадают, как если бы образовались в результате раскола одного праматерика.