Планета Земля: феномен или аналог?

Размещено на http://www.allbest.ru/

Управление культуры администрации г. Новокузнецка

Муниципальное автономное учреждение

"Культурно-методический центр "Планетарий" им. А.А. Федорова

Реферат

Планета Земля: феномен или аналог?

Выполнила:

ученица 8 "Г" класса

МОУ СОШ № 72 г. Новокузнецка

Лапина Елизавета

Новокузнецк, 2015 г.

Содержание

• Введение
• 1. Появление Вселенной
• 1.1 Большой взрыв
• 1.2 Всё из ничего
• 2. Рождение планеты Земля
• 2.1 Гипотеза столкновения бесчисленных метеоров
• 2.2 Планета Земля - мир океанов
• 2.3 Появление континентов
• 2.4 Зарождение жизни и формирование атмосферы Земли
• 2.5 Жизнь на Земле в Кембрийский период
• 3. Характеристика и строение планеты Земля
• 3.1 Расположение планеты Земля в Галактике Млечный путь и за пределами Галактики
• 3.2 Характеристика планеты Земля
• 3.3 Строение планеты Земля
• 4. Является ли планета Земля феноменом или существуют аналогичные планеты?
• 4.1 Характеристики новой экзопланеты Kepler 452
• 5. Астрономическое будущее планеты Земля
• Заключение

Введение

Наша планета - Земля - имеет множество имен: голубая планета, Терра (лат.), третья планета, Earth (анг.). Она вращается вокруг Солнца по круговой орбите, радиусом около 1 астрономической единицы (150 млн. км). Период обращения по орбите происходит со скоростью 29,8 км/с и длится 1 год (365 суток). Ее возраст, сравним с возрастом всей солнечной системы, и насчитывает 4,5 миллиарда лет.

Земля входит в систему планет и других небесных тел, вращающихся вокруг звезды, названной Солнцем. Солнечная система - лишь одна из многих подобных систем во Вселенной.

Земля - одно из девяти небесных тел (планет), движущихся в космическом пространстве вокруг Солнца. Планеты составляют основу Солнечной системы.

Идею Солнечной системы выдвинул в 1543 году польский астроном Николай Коперник, опровергнув господствовавшее на протяжении многих веков представление, что Земля - центр Вселенной.

Планеты находятся на разных расстояниях от Солнца и вращаются вокруг него по эллиптическим орбитам с разной скоростью, в одном направлении и почти в одной плоскости. Они расположены в следующем порядке от светила: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.

1. Появление Вселенной

1.1 Большой взрыв

Никто точно не знает, как именно образовалась Вселенная и наша Солнечная система.

Попытки осмыслить, как устроен наш мир были предприняты еще народами Древнего Востока в виде различных мифов о сотворении мира, потопе и рае, которые до сих пор сохранились во многих религиях (III тысячелетие до н.э.).

Последующие шаги в создании новой картины мира были сделаны итальянским ученым, одним из основателей точного естествознания Галилео Галилеем (1564-1642 гг.). Галилей впервые использовал подзорную трубу собственной конструкции для астрономических наблюдений, он доказывает, что Млечный путь состоит из скоплений бесчисленных звезд. Эти астрономические открытия совершили подлинный переворот в астрономической науке.

8 января 1942 года, через 300 лет после смерти Галилея, в британском Оксфорде родился Стивен Уильям Хокинг. Примерно 200 тысяч других детей также появились на свет в тот день, но только один стал величайшим физиком-теоретиком и космологом.

В апреле 1988 года в свет вышла книга Хокинга "Краткая история времени", моментально ставшая бестселлером.

В его книге хоть и рассказывается о появлении Вселенной, о природе пространства и времени, черных дырах, встречается одна единственная формула - (энергия равна массе, умноженной на квадрат скорости света в свободном пространстве).

E=mcІ

До 20-х годов ХХ столетия считалось, что вселенная является по большому счету неподвижной и неизменной во времени. Затем было установлено, что вселенная расширяется. Что далекие галактики удаляются от нас. Это значит, что когда-то в прошлом они были ближе друг к другу. Из этого можно сделать вывод, что когда-то все эти галактики, должно быть, находились все в одной точке - около 15 миллиардов лет назад. Мы называем это Большим взрывом, началом вселенной.

Расширение Вселенной позволяет предположить, что у нее, в какой-то момент в прошлом, было начало. Этот момент, когда Вселенная начала свое существование, и получил название большого взрыва.

Приблизительно 13,7 млрд. лет назад Вселенная была сжата в одну невообразимо малую точку. Об этом свидетельствует не только всем известный эффект красного смещения, но и все решения уравнений Эйнштейна. Когда-то в прошлом расстояние между соседними галактиками должно было равняться нулю. Вселенная должна была быть сжата в точку нулевого размера, в сферу с нулевым радиусом. Плотность Вселенной и кривизна пространства-времени в эти славные времена должны были быть бесконечными. Они перестали быть таковыми только при Большом взрыве.

Примерно через 100 секунд после Большого взрыва Вселенная остыла до миллиарда градусов (это температура недр самых горячих звезд).

Понять это можно лишь мозгом, расчетами и уравнениями, чувствами и логикой сделать это практически невозможно. В нашей обыденной жизни чашечка кофе по утрам не появляется просто так. Для того чтобы на нашем столе возник напиток, понадобится взять кофейные зерна, сахар, воду и молоко.

1.2 Всё из ничего

Но откуда взялась невообразимо малая точка - наша Вселенная - к моменту Большого взрыва? Оттуда же, откуда и чашечка кофе: из ничего. Подобно исчезающим и появляющимся протонам в кофейном напитке, Вселенная появилась из ничего, и Большой взрыв был вызван… ничем!

Впрочем, уже в следующую секунду после этого события произошло нечто удивительное: началось время. Именно поэтому вернуться назад во времени до Большого взрыва невозможно - его просто не существовало. А значит, не было и причины появления Вселенной, ведь для наличия причинно-следственной связи тоже требуется время. У Бога просто не было времени создать причину появления Вселенной. По мнению Стивена Хокинга, все это означает невозможность создания и самого создателя, потому что для этого тоже не было времени.

"Пока мы полагали, что Вселенная имеет начало, роль создателя казалась ясной, - пишет Хокинг в книге "Кратчайшая история времени". - Но если Вселенная действительно полностью автономна, не имеет ни границ, ни краев, ни начала, ни конца, то ответ на вопрос о роли создателя перестает быть очевидным".

2. Рождение планеты Земля

2.1 Гипотеза столкновения бесчисленных метеоров

Одни ли мы во Вселенной, существуют ли в ней другие формы жизни? Мы считаем, что жизнь на Земле началась спонтанно, таким образом, это также должно быть возможно и на других подходящих для этого планетах, множество которых, как нам представляется, существует в нашей Галактике.

Но мы не знаем, каково происхождение жизни.

У нас есть два элемента наблюдений, которые могут быть использованы в качестве доказательства возможности происхождения жизни. Первый - это ископаемые окаменелости водорослей, которым 3,5 миллиардов лет.

Земля сформировалась 4,6 миллиардов лет назад и, скорее всего, была слишком горячей первые полмиллиарда лет.

Таким образом, жизнь на Земле зародилась в течение полмиллиарда первых возможных для этого лет, что совсем не много, в сравнении с продолжительностью жизни в 10 миллиардов лет для планет типа Земли. Это позволяет предположить, что вероятность возникновения жизни достаточно высока. Если бы она была низкой, то зарождение жизни на Земле могло бы занять почти все 10 миллиардов лет, отведенные ей.

Согласно одной из гипотез, Земля сформировалась в результате столкновения бесчисленных метеоров, составляющих раннюю Солнечную систему. Поверхность Земли представляла собой океан раскаленной лавы глубиной в несколько километров. Температура на ней превышала 4000 С, почти такая же температура на поверхности Солнца. При этом ее непрерывно орошал дождь из гигантских метеоритов.

Эта ужасающая гипотеза рождения Земли принадлежала ученому викторианской эпохи лорду Кельвину. Будучи специалистом по термодинамике, он предположил, что земной шар постепенно остывал. При этом основываясь на проявлениях вулканической активности, он утверждал, что изначально Земля находилась в полностью расплавленном состоянии.

Возраст Земли - 4,5 миллиарда лет. 4,Этот невообразимый временной отрезок в науке принято называть геологическим временем.

2.2 Планета Земля - мир океанов

Итак, 4,5 миллиарда лет назад Земля сформировалась в результате столкновения миллионов небесных тел молодой Солнечной системы. Температура была столь высока, что поверхность Земли напоминала расплавленный океан. Но уже тогда планета начала остывать. Радиоактивность, поддерживавшая высокую температуру, медленно снижалась. Это привело к первой радикальной перемене - превращению планеты в мир океанов.

А именно спустя миллиард лет после рождения Землю захлестнула вода, однако геологи уверены, что вода была на Земле гораздо раньше.

4 миллиарда 400 миллионов лет назад возраст Земли составлял примерно 100 миллионов лет. Метеориты продолжали падать на Землю, но из-за постепенного охлаждения ядра большая часть поверхности Земли превратилась в кору, состоящую из темной вулканической породы. Уже на этом этапе на поверхности Земли стала появляться вода.

Однако происхождение большей части воды на планете остается загадкой. По мере того, как Земля охлаждалась, ее поверхность выделяла тонны углекислого газа. В результате высвободилось определенное количество водяного пара. Однако некоторые ученые полагают, что для всей планеты этого количества было недостаточно, так как горные породы, составляющие земной шар, были слишком сухими и горячими. Есть ученые, которые считают, что большая часть воды попала на Землю извне.

Сегодня можно предположить, что вода попала к нам из космоса на самой начальной стадии формировании планеты. Ее заносили падающие на Землю астероиды и кометы. Имеющиеся фрагменты метеоритов, из которых формировалась наша планета, на 5% состоят из воды. Вода, попадавшая на Землю в подобных телах, могла составить основу океанов.

Породы, сформированные в тот период, не сохранились. Однако остались крошечные кристаллы циркона, которые помогли установить точный возраст земного шара. Кроме того, эти кристаллы содержат следы молекул воды, их можно обнаружить во всех древнейших кристаллах циркона.

Эта гипотеза - лишь одна из многих в современной науке. Но откуда бы ни появилась вода, она кардинально изменила облик нашей планеты. Испаряясь над поверхностью, огромное количество водяного пара соединялось с углекислым газом и формировало плотный облачный покров.

Конденсация воды в атмосфере привела к самому мощному потопу в истории земного шара. Молнии пронзили небо, на поверхность Земли пролился дождь, который шел на протяжении миллионов и миллионов лет, не переставая. В результате Земля превратилась в царство воды.

4 миллиарда лет назад. Возраст Земли составляет 500 миллионов лет. Свыше 90% ее поверхности покрыто океаном. Сквозь водные массивы проглядывают лишь маленькие вулканические острова. Содержащееся в воде железо окрашивает океаны в оливковый цвет. Концентрация углекислого раза в атмосфере столь высока, что небо отливает багрянцем. Сила атмосферного давления способна в буквальном смысле смять человека. И невероятная жара: температура достигает 200 °С.

Это суровое царство воды просуществует около полумиллиарда лет, и затем вновь Земля изменится до неузнаваемости. Новый всплеск вулканической активности приведет к появлению нового типа горных пород и даст толчок формированию континентов. Земля превратится в планету гранита.

2.3 Появление континентов

3 миллиарда 400 миллионов лет назад. Возраст Земли - чуть более миллиарда лет. Большую часть поверхности покрывает зеленый океан. Безжалостная стихия один за другим поглощала все проглядывающие на поверхности вулканические острова.

Но скоро все изменится. Магма, извергаемая подводными вулканами, преобразовалась в особый тип твердых пород и заложила фундамент будущим континентам.

Останки первых континентов были обнаружены в самых отдаленных уголках планеты. Южная Африка, Барбертон, останки древнейшей континентальной плиты на Земле. Эти скалы уникальны. Здесь сохранился древний гранит, который составлял основу одного из самых первых континентов на Земле.

Огромные скопления древнего гранита были найдены в недрах Южной Африки. Это памятник ранней истории нашей планеты.

Гранитная кора оказалась не только легкой, но и прочной. Настолько прочной, что она могла противостоять разрушительной мощи океанических волн.

В течение двух последующих миллиардов лет медленно, но верно первые гранитные континенты увеличивались в размерах. По всей планете на поверхности океанов появлялись гранитные острова, которые в последствии заложат фундамент большей части массивов суши. Эпоха господства воды подошла к концу. Настало время материков.

2.4 Зарождение жизни и формирование атмосферы Земли

Медленная экспансия первых гранитных континентов не только изменила внешний вид планеты, появление прибрежных отмелей вывело первых живых организмов на солнечный свет и провоцировало выработку кислорода.

По одной из гипотез почти сразу после появления первичных океанов в их глубинах зародились простейшие одноклеточные организмы. Их жизнь поддерживало тепло, образующееся при извержении вулканов. Однако по мере того, как они эволюционировали, они поднимались все выше и выше со дна. И вот на побережьях континентов появились организмы, которые изменили нашу планету - цианобактерии. Эти организмы были способны к фотосинтезу и насыщали атмосферу кислородом. Останки этих древнейших организмов, строматолиты, можно найти и сегодня.

Земля - единственная планета Солнечной системы, атмосфера которой настолько богата кислородом. Ученые полагают, что этот состав стал результатом работы древних строматолитов.

В процессе фотосинтеза цианобактерии преобразовывали солнечный свет в кислород. В течение 2 миллиардов лет множество поколений строматолитов произвело несколько триллионов тонн кислорода.

Первоначально кислород расходовался на окисление миллиардов тонн железа, содержавшегося в океанах. По окончании этого процесса кислород стал насыщать атмосферу, и Земля изменилась вновь.

Внешний вид планеты стал совершенно другим. Зеленые океаны, потеряв железо, стали синими, кислород разбавил толщу углекислого раза в атмосфере и очистил воздух.

Спустя почти 2 миллиарда лет насыщения кислородом наша планета стала голубой. Это было примерно 1,5 миллиарда лет назад. Теперь на Земле синие океаны и лазурное небо.

1,5 миллиарда лет назад, Земле почти 3 миллиарда лет. Впервые за свою историю она стала напоминать известную нам планету. Накопившийся в океанах кислород придал им голубой оттенок, в то время как континенты покрыли почти четверть всей поверхности Земли.

2.5 Жизнь на Земле в Кембрийский период

650 миллионов лет назад произошла глобальная перемена климата, что привело к обледенению всей планеты. Температура не поднималась выше минут 40 °С. Практически все существа, населявшие планету, вымерли. Будущее жизни на Земле оказалось под угрозой.

Но тепло, которое накопилось в недрах континента разморозило планету.

Впервые с момента образования планеты концентрация кислорода в атмосфере достигла максимальной отметки. Это создало идеальные условия для развития жизни и появления новых видов.

Кембрий занимает особое место в развитии жизни на Земле. В этот период существовало больше типов живых существ, чем за всю историю Земли.

С этого момента начинается биологическая "гонка вооружений". Организмы становятся все сложнее, у них развиваются прочный панцирь, скелет, глаза и зубы. На Земле появляются современные типы животных.

400 миллионов лет назад. Возраст Земли - более 4 миллиардов лет. Организмы покидают океан и завоевывают сушу. Земля превращается в мир тропических болот.

В каменноугольный период (300 миллионов лет назад) появляются растения.

В то время как на суше останки растений превращались в уголь, на мелководье вокруг континентов в течение миллионов лет накапливались останки погибших организмов. Они преобразуются в другие виды ископаемого топлива - нефть и газ.

Со временем появились огромные насекомые, затем земноводные, и наконец, первые рептилии, вышедшие из океанов на болотистые берега.

Спустя 4 миллиарда 250 миллионов лет развития на Земле сформировалась современная биосфера. Однако мощнейшие излияния траппов стали причиной самого масштабного за всю историю планеты вымирания.

250 миллионов лет назад на Земле появились динозавры.

100 миллионов лет назад. На планете доминируют динозавры. Огромные чудовища главенствуют на суше, в воде и в небе. Они обитают в душном мире извергающихся вулканов. Эти вулканы вынесут на поверхность Земли одно из самых ценных и удивительных сокровищ - алмазы.

65 миллионов лет назад. Жизнь на планете процветала, вся поверхность Земли была покрыта густой растительностью.

Однако, в скором времени эра динозавров подойдет к концу.

Вместе с динозаврами с лица Земли были стерты более 70% видов. Экосистема планеты пережила страшнейшую катастрофу.

Смерть на Землю пришла из космоса, планета динозавров столкнулась с огромным метеоритом.

С лица Земли были стерты несколько тысяч километров земной коры, которая превратилась в пылевое облако, окутавшее планету. Затем эта пыль стала постепенно оседать на поверхности. Вся планета оказалась покрыта слоем пыли и обломков.

65 миллионов лет назад падение метеорита и извержение вулканов привели к колоссальным разрушениям. Двойной катастрофический эффект стал причиной вымирания динозавров. Пылевые облака в верхней части атмосферы заслонили поверхность Земли от солнечных лучшей и уничтожили существующую на ней жизнь. Тогда погибли огромные динозавры и большинство других видов. Возникший впоследствии новый мир стал царством млекопитающих и человека.

2 миллиона лет назад на Земле появились предки современного человека.

3. Характеристика и строение планеты Земля

3.1 Расположение планеты Земля в Галактике Млечный путь и за пределами Галактики

Планета Земля, Солнечная система, и все звезды, видимые невооруженным взглядом, находятся в Галактике Млечный путь, которая представляет из себя спиральную галактику с перемычкой, имеющая 2 ярко выраженных рукава, начинающихся на концах перемычки.

Бесчисленное многообразие звёздных систем, составляющих Млечный путь, не разбросано по космическому пространству как попало, а объединено в колоссальное образование, имеющее форму диска с утолщением посередине.

Рисунок 1. Галактика Млечный путь и ее рукава

Солнечная система находится на внутреннем крае рукава, носящего название рукав Ориона. В центре Галактики, по всей видимости, располагается сверх массивная черная дыра (Стрелец А*), вокруг которой, предположительно, вращается черная дыра средней массы и несколько тысяч сравнительно небольших.

Галактика Млечный путь по своей структуре неоднородна. Она имеет отдельные зоны с высокой плотностью, которые представляют из себя спиральные рукава. В них продолжается непрерывный процесс образования новых звёзд. В настоящее время таковых насчитывается пять. Это рукав Лебедя, рукав Персея, рукав Центавра и рукав Стрельца. В пятом рукаве - рукаве Ориона - находится Солнечная система.

По самым скромным подсчётам в Галактике Млечный путь находится не менее 200 млрд. звёзд. В настоящее время всё больше склоняются к цифре в 400 млрд. звёзд. Все эти звёзды осуществляют движение по замкнутым орбитам. Друг с другом они связаны силами гравитации, и большинство из них имеет планеты. Звёзды в совокупности с планетами образуют звёздные системы. Такие системы бывают с одной звездой (Солнечная система), двойные (Сириус - две звезды), тройные (альфа Центавра). Бывают с четырьмя, с пятью звёздами, а то и с семью.

В безбрежном Космосе Млечный путь далеко не одинок. На расстоянии в 772 тыс. парсек от него находится ещё более огромная звёздная система. Называется она Галактика Андромеды (можно более романтично - Туманность Андромеды).

Для многих будет неприятной неожиданностью узнать, что Туманность Андромеды движется в сторону Млечного пути, а, значит, и в сторону Солнечной системы. Скорость сближения составляет порядка 140 км/с. Соответственно, встреча двух звёздных гигантов состоится где-то через 2,5-3 млрд. лет. Это будет не встреча на Эльбе, но и не глобальная катастрофа космического масштаба. Две Галактики просто сольются в одну. Но какая из них будет доминировать - здесь весы склоняются в пользу Андромеды. Она обладает большей массой, к тому же у неё уже есть опыт поглощения других галактических систем.

Еще одна Галактика, соседствующая с нашей Галактикой, носит название Галактики Треугольника. Она раскинулась в просторах Вселенной на расстоянии в 730 тыс. парсек от Млечного пути и по своим размерам уступает последнему в два раза, а по массе мельче не менее чем в семь раз. То есть, это обычная средненькая галактика, которых великое множество в Космосе.

Все эти три звёздных системы, в купе ещё с несколькими десятками карликовых галактик, входят в так называемую Местную группу, а та является частью Сверхскопления Девы - огромного звёздного образования, размеры которого составляют 200 млн. световых лет.

Млечный путь, Туманность Андромеды и Галактика Треугольника имеют очень много общих черт. Все они относятся, к так называемым, спиральным галактикам.

3.2 Характеристика планеты Земля

планета континент атмосфера метеор

Расхожее мнение, что Земля имеет форму шара, неверно, она представляет собой сплюснутый сфероид, т.е. не правильная сфера, немного сжатая с полюсов.

Расстояние от Южного до Северного полюса равно 12 713,505 км, в то время как диаметр Земли на экваторе - 12 756,274 км, что на 42,769 км больше. Но если быть ещё точнее, то Земля имеет форму груши, т.к. ее северный полярный радиус на 45 км длиннее, чем южный. Экватор также имеет небольшую эллиптичность: его длинная ось (проходящая вблизи 37" западной долготы) на 159 м длиннее его короткой оси. Наибольшие отклонения от формы правильного эллипсоида у Земли наблюдаются в районе Папуа-Новая Гвинея, (выпуклость 73 м) и в районе Индийского океана к югу от Шри-Ланки (впадина 105 м).

Масса земли составляет 5974 1021 тонн.

Максимальная длина окружности Земли по экватору - 40 075,02 км, по меридиану 40 007,86 км.

Площадь поверхности Земли равна 510 065 600 кмІ

Период обращения вокруг оси, т.е. действительный звездный день, продолжается 23 часа 56 мин 4,0996 с.

Средняя плотность 5.515 г/смі.

Объем Земли 1 083 207 000 000 кмі.

Гидросфера - 70.98% поверхности планеты Земля (362 033 000 кмІ).

Средняя глубина гидросферы 3554м.

Вес всей воды составляет примерно 1.32х 1018 т, или 0.022% от общего веса Земли.

Объем океанов планеты оценивается в 1 349,9 млн. км 3, объем пресной воды 35 млн. кмі.

На рисунке 2 представлено строение планеты Земля.

Рисунок 2. Строение Земли

Атмосфера есть у большинства планет Солнечной системы, твердая оболочка характерна для планет земной группы, спутников планет и астероидов. В то же время гидросфера Земли - уникальное явление в Солнечной системе; ни у одной другой планеты гидросферы нет. Вода является весьма распространенным химическим соединением во Вселенной, но на других небесных тела мы встречаем воду лишь в твердом состоянии, известном и на Земле в виде снега, инея и льда. Дело в том, что в жидком виде вода может существовать только в том случае, когда ее температура не ниже 0°С и не выше 100°С. Для того, чтобы на планете был такой температурный режим, она должна находиться не слишком близко к Солнцу, Нои не слишком далеко от него. Наша планета оказалась расположенной в этой благоприятной зоне. Благодаря наличию жидкой воды на Земле стало возможным развитие жизни, что, в конце концов, привело к появлению разумного существа - человека.

Моря и океаны существенно влияют на тепловой режим планеты вследствие очень большой теплоемкости воды. Кроме того, вода, видимо, сыграла важную роль в формировании атмосферы Земли, поглотив значительное количество углекислого газа, который содержался в первичной атмосфере Земли миллиарды лет тому назад. Насыщению атмосферы Земли кислородом и поглощению углекислого газа способствовала также жизнедеятельность растений.

Около 90% массы атмосферы Земли приходится на ее приземной слой - тропосферу, которая простирается до высоты 16 - 18 км в экваториальных широтах и 8-10 км - в полярных. Именно в этой части атмосферы происходят основные метеорологические явления: образование облаков и выпадение осадков, разряды атмосферного электричества (молнии) и перемещения воздушных масс, называемые ветрами.

Периодические изменения температуры в средних широтах связаны со сменой времен года, а непериодические, внутрисезонные изменения происходят в результате сложных метеорологических процессов, главным образом возникновения и перемещения циклонов и антициклонов.

Воздух представляет собой смесь газов, в которой у поверхности Земли основную массу составляет азот (78%) и кислород (21%). Оставшийся 1% приходится почти целиком на долю аргона; углекислого газа уже значительно меньше (0,03%). Незначительное количество составляют инертные газы и водород, вода в виде пара, капелек или кристалликов, а также пылинки. Температура, плотность и давление в тропосфере с высотой уменьшаются.

На высоте 8 км давление примерно в 3 раза меньше, чем на уровне моря. На высоте 100 км давление и концентрация молекул уменьшаются примерно в миллион раз по сравнению с их значениями на уровне моря. Следующее уменьшение концентрации в миллион раз достигается на высоте около 500 км, где в единице объема молекул в 10№І раз меньше, чем на уровне моря. Уменьшение давления с высотой происходит медленнее при боле высокой температуре и меньшей массе молекул. Таким образом, концентрация легких элементов должна медленнее падать с высотой, а их относительное содержание должно возрастать.

На высотах 400 - 500 км атмосфера состоит главным образом из атомарного кислорода. Выше 700 км основными составляющими становятся водород и гелий, а самые внешние области атмосферы, называемые геокороной, которые простираются до расстояний в несколько земных радиусов, состоят из атомов и ионов водорода. Тепло поступает в атмосферу главным образом от нагретой Солнцем земной поверхности и передается вверх посредством конвективного движения воздуха. Существенную роль играет также выделение тепла при конденсации водяного пара в верхнем облачном слое. Водяной пар чаще всего конденсируется на высоте 1 - 2 км, где температура, как правило, на 10-15° ниже, чем в приземном слое воздуха. Падение температуры с высотой вблизи верхней границы тропосферы замедляется, а затем в слое толщиной около двух километров температура остается постоянной, порядка от -40°С до -60°С. Этот слой отделяет тропосферу от расположенной до высоты около 50 - 55 км стратосферы, температура которой меняется примерно от -70 С до 10-12° С в ее верхнем слое.

Существенную роль играет расположенный в стратосфере слой озона (О₃), который поглощает значительную часть ультрафиолетового излучения Солнца и тем защищает животный и растительный мир нашей планеты. На высоте около 80 км температура постепенно понижается до наиболее низкого уровня (около -100°С). Выше расположена термосфера, в которой происходит быстрый рост температуры с высотой за счет поглощения солнечного ультрафиолетового излучения. Рост температуры прекращается примерно на высоте 200 - 300 км, так как здесь поглощение солнечного излучения уже незначительно. На высотах 800 - 1000 км начинается самый внешний слой атмосферы, называемый экзосферой, где концентрация частиц очень мала - менее 10000000 частиц в 1 см.

Атмосфера надежно защищает жизнь на нашей планете, поглощая (рассеивая) значительную часть поступающих от Солнца ультрафиолетового и рентгеновского излучений, большие дозы которых вредны для человека и других живых организмов. Кроме того, благодаря так называемому парниковому эффекту атмосфера обеспечивает на Земле благоприятный температурный режим, снижает амплитуду изменений температуры от дня к ночи.

Сущность парникового эффекта заключается в том, что атмосфера хорошо пропускает поступающий от Солнца видимый свет, нагревающий земную поверхность. В то же время тепловое (инфракрасное) излучение самой поверхности в значительной степени поглощается содержащимися в воздухе молекулами воды и углекислого газа. Поэтому температура приземного слоя воздуха на несколько градусов выше той, какая была бы в отсутствие парникового эффекта. Хорошо известно, например, что в пасмурную погоду в ночное время охлаждение почвы и воздуха происходит менее интенсивно, чем при ясном безоблачном небе, когда случаются заморозки.

Ультрафиолетовое излучение вызывает ионизацию кислорода и азота, т.е. образование ионов и электронов в верхней атмосфере. Эта часть атмосферы (выше 80 км), где газы ионизированы, называется ионосферой. Наличие заряженных частиц является признаком того, что атмосфера в этих слоях представляет собой плазму. Являясь в целом нейтральной, плазма, тем не менее, ведет себя иначе, чем газ, состоящий из нейтральных частиц. Это происходит потому, что электроны более подвижны, чем массивные ионы, и быстрее реагируют на изменения электрического и магнитного полей. Поэтому ионосфера преломляет, отражает и поглощает радиоволны.

Современное состояние литосферы Земли и химический состав ее вещества являются результатами тех изменений, которые происходили на протяжении нескольких миллиардов лет. За счет энергии, выделяющейся при распаде радиоактивных элементов, происходили расплавление и дифференциация вещества нашей планеты. В результате легкие соединения, в основном силикат, оказались сверху - в коре, а более тяжелые железоникелевые сплавы образовали вокруг центра планеты ее ядро, внешняя часть которого находится в жидком состоянии. Температура в центральной части Земли составляет около 6000 °С. Толщина твердой коры очень невелика: от 10 км под океанами до 80 км под горными хребтами на материках. Ядро имеет радиус вдвое меньший радиуса всей планеты, а между ядром и корой располагается мантия, состоящая из веществ более плотных, чем вещества в коре.

Таково же в основном и внутреннее строение Луны, а также планет земной группы, которые отличаются друг от друга толщиной коры, размерами ядра, температурой и другими физическими условиями в их недрах.

При сравнении внешнего облика планет земной группы с Землей следует иметь в виду, что 2/3 поверхности нашей планеты скрыто под водой. С помощью эхолотов. Определяющих глубину по времени возвращения отраженного от дна звукового сигнала, был в последние 15 - 20 лет исследован подводный рельеф. В целом он оказался весьма не похож на рельеф материков: выявлены опоясывающие весь земной шар срединно-океанические хребты, поднимающиеся на высоту 4 км, узкие ущелья с крутыми стенками, островные дуги.

3.3 Строение планеты Земля

Земля имеет 6 оболочек: атмосферу, гидросферу, биосферу, литосферу, пиросферу и центросферу.

Атмосфера-внешняя газовая оболочка Земли. Ее нижняя граница проходит по литосфере и гидросфере, а верхняя-на высоте 1000 км. В атмосфере различают тропосферу (двигающийся слой), стратосферу (слой над тропосферой) и ионосферу (верхний слой).

Средняя высота тропосферы - 10 км. Ее масса составляет 75% всей массы атмосферы. Воздух тропосферы перемещается как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях.

Над тропосферой на 80 км поднимается стратосфера. Ее воздух, перемещающийся лишь в горизонтальном направлении, образует слои.

Еще выше простирается ионосфера, получившая свое название в связи с тем, что ее воздух постоянно ионизируется под воздействием ультрафиолетовых и космических лучей.

Гидросфера занимает 71% поверхности Земли. Ее средняя соленость составляет 35 г/л. Температура океанической поверхности - от 3 до 32 °С, плотность - около 1. Солнечный свет проникает на глубину 200 м, а ультрафиолетовые лучи - на глубину до 800 м.

Биосфера, или сфера жизни, сливается с атмосферой, гидросферой и литосферой. Ее верхняя граница достигает верхних слоев тропосферы, нижняя - проходит по дну океанских впадин. Биосфера подразделяется на сферу растений (свыше 500 000 видов) и сферу животных (свыше 1 000 000 видов).

Литосфера - каменная оболочка Земли - толщиной от 40 до 100 км. Она включает материки, острова и дно океанов. Средняя высота материков над уровнем океана: Антарктиды - 2200 м, Азии - 960 м, Африки - 750 м, Северной Америки - 720 м, Южной Америки - 590 м, Европы - 340 м, Австралии - 340 м.

Под литосферой расположена пиросфера - огненная оболочка Земли. Ее температура повышается примерно на 1°С на каждые 33 м глубины. Породы на значительных глубинах вследствие высоких температур и большого давления, вероятно, находятся в расплавленном состоянии.

Центросфера, или ядро Земли, расположена на глуби не 1800 км. По мнению большинства ученых, она состоит из железа и никеля. Давление здесь достигает 300000000000 Па (3000000 атмосфер), температура - нескольких тысяч градусов, В каком состоянии находится ядро, пока неизвестно.

Огненная сфера Земли продолжает охлаждаться. Твердая оболочкой утолщается, огненная-сгущается. В свое время это привело к формированию твердых каменных глыб - материков. Однако влияние огненной сферы на жизнь планеты Земля все еще очень' велико. Неоднократно менялись очертания материков и океанов, климат, состав атмосферы.

Экзогенные и эндогенные процессы беспрерывно изменяют твердую поверхность нашей планеты, что, в свою очередь, активно влияет на биосферу Земли.

4. Является ли планета Земля феноменом или существуют аналогичные планеты?

Астрономы из NASA сообщили, - "Телескоп "Кеплер" нашёл планету, сильно похожую на Землю". Эксперты из того же космического агентства заявили, что на обнаруженной планете присутствует вода, а также, возможно, разумная жизнь.

Сенсационное открытие стало известно человечеству после того, как NASA сообщило об этом на пресс-конференции прошедшей минувшим днём. Астрономы поведали, что их телескоп "Kepler" нашёл в космосе первую большую экзопланету с жидкой водой похожую на Землю, которая находится на таком же расстоянии от своей огненной звезды, как Земля от Солнца.

Новая обнаруженная планета носит название "Kepler 452b"! Kepler-452 аналог Земли.

В НАСА сказали, - "Мы считаем, что обнаруженный аналог Земли, экзопланета, носящая название телескопа, является далёкой сестрой Земли, она отличается возрастом и размером.

Копия Земли расположена в созвездии Лебедя на расстоянии в 1402 световых года от нас". Учёные раскрыли информацию, почему новая экзопланета носит название "Кеплер 452", как оказалось ей дали его в честь телескопа, который её обнаружил. Экзопланета Kepler 452 будет вписана в учебники.

Эксперты утверждают, что новая планета "Кеплер 452" в ближайшем времени будет указана в учебниках по астрономии. Авторы доклада говорят, что раз аналог Земли "Kepler-452" существует уже 6 млрд лет и находится от своей звезды на таком же расстоянии, как Земля от Солнца в нашей системе планет, именуемой как Солнечная система, то на ней должна присутствовать разумная жизнь. Эксперты говорят, - "благодаря сенсационному открытию можно представить, что ожидает планету Земля в будущем, например, через один миллиард лет, когда наше Солнце будет в разы горячее".

4.1 Характеристики новой экзопланеты Kepler 452

По собранным данным на планете "Кеплер 452" один год длится не 365 дней как на Земле, а 384,8 земных суток. На поверхности экзопланеты меньше равнин, она более скалистая. Экзопланете "Kepler 452" уже 6 млрд лет, она старше Земли на 1.5 млрд лет. Её (англ. Kepler 452) размер больше нашей планеты на 60 процентов. Находится она от Земли на расстоянии в 1402 световых года. Аналог Солнца, вокруг которого движется "Kepler 452" больше нашего небесного светила всего на 10 процентов и также старше на 1.5 млрд лет.

5. Астрономическое будущее планеты Земля

"В реальном времени, в котором мы живем, у Вселенной есть две возможные судьбы. Она может продолжать расширяться вечно. Или она может начать сжиматься и прекратить свое существование в момент "большого сплющивания". Это будет похоже на большой взрыв, только - наоборот", - полагает физик.

Хокинг допускает, что Вселенную все-таки ожидает финал. Однако, оговаривается, что у него, как у пророка конца света, не будет возможности оказаться в то время - через много биллионов лет - и осознать свою ошибку.

Согласно теории Хокинга, спасти человечество при таком раскладе может только способность оторваться от Земли.

Если человечество хочет выжить в долгосрочной перспективе, ему нужно найти способ покинуть планету Земля. Таково мнение известного астрофизика Стивена Хокинга.

Возможно, у людей осталось меньше 200 лет, чтобы выяснить, как сбежать с родной планеты, заявил Хокинг в недавнем интервью Big Think. В противном случае нашему виду может грозить вымирание.

Людей, застрявших на Земле, ждет риск двух типов катастроф, считает Хокинг. Первый тип мы можем создать самостоятельно, к примеру, вызывая кардинальное изменение климата или создав ядерное или биологическое оружие.

Население и использование ограниченных ресурсов Земли растут, также как и наши технические возможности изменения окружающей среды к лучшему или к худшему. Кроме того, наш генетический код до сих пор несет в себе эгоистичные и агрессивные инстинкты, которые в прошлом давали нам лучший шанс на выживание. Будет очень трудно избежать катастрофы в следующие сто лет, не говоря уже о следующей тысяче или миллионе лет.

Может стереть нас с лица Земли и ряд космических явлений. Астероид, столкнувшийся с Землей, убьет большую часть населения и оставит остальную часть планеты непригодной для жизни. Вспышка гамма-лучей сверхновой недалеко в Млечном Пути тоже может оказаться разрушительной для жизни на Земле.

Жизнь на Земле также может быть под угрозой внеземных цивилизаций, о чем любит говорить Хокинг. Опасные чужаки могут завладеть планетой и ее ресурсами для собственного использования. Для выживания нашего вида было бы безопаснее иметь запасной план в виде других миров.

Если верить Хокингу, то встречи с представителями других планет не сулят землянам ничего хорошего. Основываясь на своих знаниях, он не отрицает возможность существования внеземной цивилизации, но надеется, что встречи не произойдет.

В документальном телесериале канала Discovery он высказал мнение о том, что если технологии инопланетян будут превосходить земные, они обязательно образуют на Земле свою колонию и поработят человечество. Хокинг сравнил этот процесс с прибытием Колумба в Америку и последствиями, которые ожидали коренное население континента.

"Во Вселенной со 100 миллиардами галактик, каждая из которых содержит сотни миллионов звезд, маловероятно, что Земля является единственным местом, где развивается жизнь. С чисто математической точки зрения, одни лишь цифры позволяют принимать мысль о существовании инопланетной жизни как абсолютно разумную. Реальной проблемой является то, как могут выглядеть инопланетяне, понравятся ли они землянам своим видом. Ведь они могут быть микробами или одноклеточными животными, или червями, которые населяли Землю в течение миллионов лет", - считает Хокинг.

Даже, если великий космолог в чем-то ошибается, его изыскания дают человеку пищу для ума, точку, от которой можно начать поиск ответа на вопрос о существовании человека и Вселенной.

"Ответ на этот вопрос будет величайшим триумфом человеческого разума, ибо тогда мы познаем ум Бога", - говорит Хокинг. На этой оптимистической ноте я заканчиваю свой доклад. Спасибо за внимание!

Заключение

За прошедшие 4,5 миллиарда лет Земля прошла сложнейший путь. За это время планеты пережила грандиозные трансформации. И с момента зарождения жизни эти трансформации во многом определяли, какие организмы выживут, а какие погибнут. Если воспринимать такое нелегкое прошлое в качестве напутствия на будущее, то живым существам, и в особенности человеку, предстоит бороться за выживание в последующие периоды изменения климата на Земле.

Изменение климата представляет для нас серьезную угрозу. В начале 21 века нас беспокоит глобальное потепление. Но ученые считают, что это переход между двумя ледниковыми периодами.

Вся история цивилизации уложилась в короткий теплый период, который составляет 10 тысяч лет. Это потепление имело особое значение. Человечество не случайно развилось именно в этот период. Климат очень важен для развития и процветания нашего вида. В период, в который мы живем последние 10 тысяч лет, климат на Земле был необычайно благоприятным. С учетом геологической истории он невероятно стабилен. Разумеется, это не может продолжаться вечно.

Размещено на Allbest.ru