Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Апреля 2012 в 21:22, доклад
Из всех теорий относительно происхождения Земли наибольшим успехом пользовалась в последнее время теория Бюффона, потому ли, что автор её занимал выдающееся положение в учёном мире, или потому, что в его эпоху знали не больше его.
Видя, что все планеты обращаются в одном направлении, с запада на восток, и в одной плоскости, вращаясь по орбитам, имеющим наклонение, не превосходящее 7,5 градусов, Бюффон заключил из этого единообразия, что оне были приведены в движение одной и тою же причиною.
По его мнению, Солнце, добела раскалённая и расплавленная масса, столкнувшись с кометой, задевшей его поверхность, получило толчок в косвенном направлении; это было причиною, что оторвавшийся кусок его был, силою толчка, отброшен в пространство и разделился на несколько частей.
Анализ всех геофизических и геохимических данных привел О.Ю. Шмидта к одно- значному выводу о том, что Земля никогда не проходила через полностью расплавлен- ное "огненно-жидкое" состояние, следовательно, она произошла из более мелких тел (подобных метеоритам). Отсюда вытекало, что допланетное облако не было массив- ным. Для объяснения его больших размеров (требование большого углового момента при медленном вращении Солнца) О.Ю. Шмидт предположил, что облако было захвачено Солнцем при его встрече с межзвездной туманностью. Именно это утверждение, хотя и подкрепленное новаторской работой о возможности захвата в системе трех гравитирующих тел, вызвало наибольшую критику со стороны астрономов. У подав ляющего числа астрономов существовало убеждение, что планеты являются побоч ным продуктом образования звезд, совместное образование выглядело намного привле кательнее, чем захват. В те годы было модно давать идеологические оценки: непривыч ные или кажущиеся сомнительными взгляды (высказывания) могли быть расценены как "идеалистические". Например, такие ученые, как К. фон Вейцзеккер, Эддингтон, Ф. Хойл и другие на одном большом совещании были возведены в ранг "физических идеалистов", а некоторые ученые за поддержку идеи омоложения звезд в результате аккреции газа — в разряд хойлистов. На семинарах по философии можно было получить упрек в идеализме даже за преподавание гипотезы Шмидта студентам.
О.Ю. Шмидт, конечно, рисковал, когда выступил с подробным изложением своей теории на Всесоюзном совещании по вопросам космогонии в апреле 1951 г.: ведь не прошло и трех лет с печально знаменитой сессии ВАСХНИЛ 1948 г., когда была разгромлена генетика.
Если бы на этом совещании, на котором выступили с докладами более 40 извест нейших ученых, не победил здравый смысл, критика отдельных спорных положений О.Ю. Шмидта, слившись в общее осуждение, закрыла бы возможности для дальнейшей разработки его преждевременной теории.
Наибольшую известность
Многие физики и философы не хотели принимать идею о рождении Вселенной, ведь при этом неизбежно встает вопрос: "А что было до того?". Кроме этой мировоззренческой проблемы имелся и чисто технический парадокс: до 1950 года расстояния до галактик недооценивались, что приводило к завышенному значению постоянной Хаббла и малому возрасту Вселенной, меньшему возраста Земли.
В рамках модели Большого Взрыва это противоречие казалось неразрешимым. Хойл с коллегами предложил выход из этого тупика. Они сказали: "Расширение Вселенной происходит, но начала у него не было. Оно происходит вечно!". Как это понимать? Если расширение происходит вечно, то пространство должно быть пустым. Чтобы объяснить присутствие вокруг нас звезд и галактик, Бонди, Голд и Хойл предположили, что в пустоте постоянно происходит самопроизвольное рождение вещества с такой скоростью, что средняя плотность Вселенной всегда остается одинаковой. Из этого вещества постепенно формируются новые звезды и галактики, заполняющие промежутки между разлетающимися старыми. Согласитесь, очень красивая теория, полностью отвечающая принципу Коперника: нынешнее положение Человека не только в пространстве, но и во времени перестает быть исключительным.
Однако творение вещества для классической физики выглядит диковато. Впрочем, для любой научной теории, какой бы сумасшедшей она ни казалась на первый взгляд, главное, чтобы ее выводы согласовывались с фактами, причем со всеми надежно известными фактами. В космологии 1950-х годов таких фактов было немного, поэтому теория Бонди-Голда-Хойла вполне конкурировала с теорией Фридмана-Леметра. В 1960-е ситуация резко изменилась: было открыто реликтовое излучение, предсказанное теорией Большого Взрыва, и большинство астрофизиков потеряли интерес к теории стационарной Вселенной. Но не сам Хойл.
Развивая свою модель стационарной Вселенной, Хойл столкнулся с проблемой происхождения химических элементов. В те годы считали, что почти все вещество Вселенной сосредоточено в звездах. Сегодня мы знаем, что это не так: привычное нам вещество, действительно сосредоточенное в звездах и планетах, составляет около 4 процентов массы Вселенной; еще около 30 процентов приходится на какое-то темное вещество неизвестной пока природы; это то, что обычно называют "скрытой массой галактик". Остальные почти 70 процентов наполняющей Вселенную материи вообще не поддаются пока определению: одни ученые считают, что это неизвестный ранее атрибут вакуума, другие думают, что это новая форма космической материи, которую предлагают называть квинтэссенцией.
Однако в середине ХХ века о таких сложностях еще никто не подозревал. По представлениям тогдашних астрономов, мир состоял из звезд, имеющих весьма простой состав: 75 процентов водорода, 23 процента гелия и около 2 процентов всех прочих элементов Периодической таблицы. От теоретиков требовалось объяснить, почему состав нашего мира именно таков.
Хойл и решил проблему как теоретик: он использовал эксперименты, поставленные самой природой, ведь каждая звезда - это термоядерный реактор. По известной распространенности элементов в природе Хойл восстановил ход реакций в звездах. Иной раз логика его работы граничила с манипуляциями фокусника. Именно эти хитроумные рассуждения позволили Хойлу в 1953 году предсказать важный энергетический уровень ядра углерода-12, и эксперименты физиков подтвердили его прогноз.
А изучение звездных недр с помощью листа бумаги и механического арифмометра продолжается. Фред Хойл напряженно работает вместе с астрономами Маргарет и Джефри Бербидж и физиком Уильямом Фаулером; в 1957 году они завершают большое исследование термоядерного синтеза химических элементов в ядрах звезд. Результаты опубликованы в виде одной большой статьи, и этот труд сразу стал классическим. Многие десятилетия, вопреки принятым правилам библиографии, специалисты ссылаются на него не иначе как B2FH.
Эта работа возвестила о рождении ядерной астрофизики. Спустя три десятилетия, в 1983 году, Нобелевский комитет присудил свою ежегодную премию двум астрофизикам - Субраманьяну Чандрасекару (Чикагский университет, США) "за теоретические исследования физических процессов, ответственных за структуру и эволюцию звезд", и Уильяму Фаулеру (Калифорнийский технологический институт, США) "за теоретические и экспериментальные исследования ядерных реакций, формирование химических элементов во Вселенной".
Самарский Государственный технический университет
Теории образования и внутреннее строение Земли
Реферат по геологии
Студента 1-НТФ-6
Корецкого Артема.
Преподаватель: Иванова Н.М.
Самара 2009
Земля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя — твёрдая. Геологические слои Земли по глубине от поверхности:
Внутренняя теплота планеты, скорее всего, обеспечивается радиоактивным распадом изотопов калия-40, урана-238 и тория-232. У всех трёх элементов период полураспада составляет более миллиарда лет. В центре планеты, температура, возможно, поднимается до 7 000 К, а давление может достигать 360 ГПа.Часть тепловой энергии ядра передаётся к земной коре посредством плюмов. Плюмы приводят к появлению горячих точек и траппов.
Земная кора — внешняя твёрдая оболочка Земли (геосфера). Ниже коры находится мантия, которая отличается составом и физическими свойствами — она более плотная, содержит в основном тугоплавкие элементы. Разделяет кору и мантию граница Мохоровичича, или сокращённо Мохо, на которой происходит резкое увеличение скоростей сейсмических волн. С внешней стороны большая часть коры покрыта гидросферой, а меньшая находится под воздействием атмосферы.
Кора есть на большинстве планет земной группы, Луне и многих спутниках планет-гигантов. В большинстве случаев она состоит из базальтов. Земля уникальна тем, что обладает корой двух типов: континентальной и океанической.
Масса земной коры оценивается в 2,8×1019 тонн (из них 21 % — океаническая кора и 79 % — континентальная). Кора составляет лишь 0,473 % общей массы Земли.
Океаническая кора
Океаническая кора состоит главным образом из базальтов. Согласно теории тектоники плит, она непрерывно образуется в срединно-океанических хребтах, расходится от них и поглощается в мантию в зонах субдукции. Поэтому океаническая кора относительно молодая, и самые древние её участки датируются поздней юрой.
Толщина океанической коры практически не меняется со временем, поскольку в основном она определяется количеством расплава, выделившегося из материала мантии в зонах срединно-океанических хребтов. До некоторой степени влияние оказывает толщина осадочного слоя на дне океанов. В разных географических областях толщина океанической коры колеблется в пределах 5-7 километров.
В рамках стратификации Земли по механическим свойствам, океаническая кора относится к океанической литосфере. Толщина океанической литосферы, в отличие от коры, зависит в основном от её возраста. В зонах срединно-океанических хребтов астеносфера подходит очень близко к поверхности, и литосферный слой практически полностью отсутствует. По мере удаления от зон срединно-океанических хребтов толщина литосферы сначала растет пропорционально её возрасту, затем скорость роста снижается. В зонах субдукции толщина океанической литосферы достигает наибольших значений, составляя 120—130 километров.
Континентальная кора
Континентальная кора имеет
трёхслойное строение. Верхний слой
представлен прерывистым
Состав верхней континентальной коры
Определение состава верхней континентальной коры стало одной из первых задач, которую взялась решать молодая наука геохимия. Собственно из попыток решения этой задачи и появилась геохимия. Эта задача весьма сложна, поскольку земная кора состоит из множества пород разнообразного состава. Даже в пределах одного геологического тела состав пород может сильно варьировать. В разных районах могут быть распространены совершенно разные типы пород. В свете всего этого и возникла задача определения общего, среднего состава той части земной коры, что выходит на поверхность на континентах. С другой стороны, сразу же возник вопрос о содержательности этого термина.
Первая оценка состава верхней земной коры была сделана Кларком. Кларк был сотрудником геологической службы США и занимался химическим анализом горных пород. После многих лет аналитических работ, он обобщил результаты анализов и рассчитал средний состав пород. Он предположил, что многие тысячи образцов, по сути, случайно отобранных, отражают средний состав земной коры (см. Кларки элементов). Эта работа Кларка вызвала фурор в научном сообществе. Она подверглась жёсткой критике, так как многие исследователи сравнивали такой способ с получением «средней температуры по больнице, включая морг». Другие исследователи считали, что этот метод подходит для такого разнородного объекта, каким является земная кора. Полученный Кларком состав земной коры был близок к граниту.
Следующую попытку определить средний состав земной коры предпринял Виктор Гольдшмидт. Он сделал предположение, что ледник, двигающийся по континентальной коре, соскребает все выходящие на поверхность породы, смешивает их. В результате породы, отлагающиеся в результате ледниковой эрозии, отражают состав средней континентальной коры. Гольдшмидт проанализировал состав ленточных глин, отлагавшихся в Балтийском море во время последнего оледенения. Их состав оказался удивительно близокор к среднему составу, полученному Кларком. Совпадение оценок, полученных столь разными методами, стало сильным подтверждением геохимических методов.
Впоследствии определением состава континентальной коры занимались многие исследователи. Широкое научное признание получили оценки Виноградова, Ведеполя, Ронова и Ярошевского.
Некоторые новые попытки
определения состава
Граница между верхней и нижней корой
Для изучения строения земной
коры применяются косвенные