Направления и концепции современного естествознания, страница 6

При падении на Землю астероидов вещество нагревалось, дробилось. Под действием сил тяготения принимало форму шара, недра которого разогревались за счёт ударных процессов, химических реакций, радиоактивного распада. Более лёгкие силикаты выдавливались из глубин на поверхность с образованием земной коры (ядро Земли — железо-никелевое, в нём происходят процессы, аналогичные ячейкам Бинара). Всё это сопровождалось бурной вулканической деятельностью. Наружу выбрасывались пары и газы. Водяные пары, конденсируясь, образовывали океаны. Этот процесс продолжается и в наше время.

Первичная атмосфера состояла в основном из углекислого газа. Но резкое изменение произошло  млрд. лет назад с зарождением жизни (в это время продолжительность суток была  часов).

Учёные показали, что изотопный состав углерода, кислорода, кремния, железа, никеля, меди одинаков и на Земле, и в метеоритах.

Учёными-геохронологами принята определённая шкала, разделяющая качественные и количественные изменения Земли (докембрий, послекембрий).

Аргон в атмосфере Земли занимает 3-е место (1%) после азота и кислорода. Он образуется при радиоактивном распаде калия, имеющегося в недрах. Важно отметить, что это было первой базовой посылкой для предположения, что атмосфера произошла в результате выделения газов из недр.

Т. к. инертные газы не вступают в реакции с другими веществами, количество аргона в магме и вулканических породах даёт информацию об основополагающих процессах истории Земли. Причём в одном  вулканической породы содержится  аргона. Алмаз образуется на глубине  км, не вступает в химические реакции с другими веществами, устойчив к высоким температурам, т. е. сохраняет инертный газ в первозданном виде. Но получить аргон из алмаза — трудная задача.

Дрейф континентов

В середине XIX века выдвинута гипотеза дрейфа континентов (очертания Африки и Южной Америки, тепловая остаточная намагниченность).

Карта районов землетрясений позволила выделить стабильные участки поверхности Земли — литосферные плиты (их — 15 штук, из них 7 — крупные). Эти плиты могут сталкиваться и погружаться друг под друга, образуя зоны субдукции. Толщины плит составляет  км. Они «плавают» по мантии планеты. Причиной движения плит являются конвективные процессы. Приблизительно каждые 500 млн. лет континенты сходятся.

Климат Земли

Климат Земли существенно связан с изменением земной орбиты, наклоном оси планеты (). Сейчас угол наклона составляет .Огромная роль в климате принадлежит углекислому газу .

Для описания прогноза изменения климата созданы математические модели, позволяющие, в том числе, предсказать возможные последствия природных катастроф и человеческой деятельности.

Круговорот углекислого газа

Важнейшим фактором формирования состава атмосферы и температуры является круговорот  при обмене им между земной корой и атмосферой. Этот газ является парниковым, т. е. пропускает солнечный свет, поглощает инфракрасное излучение, идущее от земной поверхности и переизлучает часть тепла обратно к поверхности; он также удерживает тепло.

Умеренный климат Земли обеспечивается карбонатно-силикатным геохимическим циклом, который «отвечает» приблизительно за 80% обмена  (в интервале не менее 500 лет). Остальные 20% — за счёт фотосинтеза.

Основные этапы цикла:

1. Растворение  в водяных каплях атмосферы и образование угольной кислоты.
2. Эрозия почвы, в том числе за счёт водяных осадков.
3. На поверхности почвы имеются соединения кальция и кремния. Угольная кислота вступает с ними в реакцию, образуя ионы  и .
4. Организмы «используют» ионы для построения раковин из карбоната кальция.
5. Останки этих организмов откладываются на дне океана, формируя осадочные породы.
6. Раздвижение и соединение литосферных плит создаёт зоны субдукции, тем самым осадочные породы попадают в мантию.
7. При повышенных давлениях и температурах карбонат кальция вступает в реакцию с кремнием с образованием силикатных пород и выделением  — карбонатный метаболизм.
8. Газ выбрасывается в атмосферу при извержении вулканов.