Точка бифуркации часть 2

ТОЧКА БИФУРКАЦИИ часть 2

Мы живем на одной из планет Солнечной системы, которая представляет собой сравнительно небольшую совокупность небесных тел в одном из уголков необъятного звездного мира. Многие звезды, подобные нашему Солнцу, образуют галактику Млечного Пути. В свою очередь, спиральная галактика Млечного Пути – одна из множества галактик разной формы, существующих во Вселенной. Она включает в себя более 100 миллиардов звезд.
Ввиду того, что Солнце и Земля располагаются внутри нашей Галактики и мы наблюдаем ее край как бы из середины, Млечный Путь кажется нам не спиральным скоплением звезд, а сплошной дугообразной полосой, пересекающей ночное небо. Предположение, что эта светлая дуга состоит из скопления звезд, было высказано Галилео Галилеем еще в начале XVII века. Эти звезды слишком удалены от нас, чтобы можно было их увидеть. Невооруженным глазом наблюдается немногим более 5000 звезд. Млечный Путь имеет форму диска с диаметром около 100 тысяч световых лет.
Солнце располагается примерно в 3/5 расстояния от центра галактики Млечного Пути. Все звезды этой галактики, в том числе и наше Солнце со своей планетной системой, совершают полный оборот вокруг галактического центра за 240-250 миллионов лет. Скорость этого движения велика и составляет 240 километров в секунду.
Помимо собственно Солнца, в состав его системы входят девять больших планет со спутниками, несколько десятков тысяч малых планет (астероидов), множество комет и мелких метеорных тел.
Планеты расположены в следующем порядке от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Расстояния планет от Солнца образуют закономерную последовательность: промежутки между орбитами планет увеличиваются с удалением от Солнца.
Планеты делятся на две группы, отличающиеся друг от друга по массе, химическому составу, скорости вращения и количеству спутников. Ближайшие к Солнцу планеты (Меркурий, Венера, Земля и Марс) называют планетами земной группы. Они сравнительно невелики по своим размерам, имеют примерно одинаковый химический состав и состоят преимущественно из тяжелых элементов. Так, например, средняя плотность вещества Земли составляет 5,52 единиц (за единицу принимается плотность воды). У второй группы планет-гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна) значительную часть массы составляет водород и его соединения с углеродом или с азотом ( соответственно метаном и аммиаком). От поверхноста в глубь этих планет газообразное состояние постепенно переходит в жидкое конденсированное. Предполагается, что это происходит на глубине в несколько сот километров. Планета Плутон не включена в данном случае ни в одну из вышеуказанных групп в связи с отсутствием необходимой для этого информации.
Наша планета вращается вокруг своей оси с запада на восток. Поэтому наблюдателю с Земли кажется, что все время звезды ночью, а Солнце днем смещаются к западу.
Все планеты земного ряда движутся по своим орбитам тоже с запада на восток. Даже само Солнце медленно вращается вокруг своей оси с запада на восток. Все планеты, кроме Венеры и Урана, обращаются вокруг своей оси в том же направлении, в котором они движутся вокруг Солнца. Венера вращается в обратном направлении, а ось вращения Урана располагается в плоскости его орбиты. Абсолютное большинство спутников планет обращаются по орбитам того же направления, в котором вращаются их планеты вокруг своих осей.
Примечательная для Солнечной системы особенность согласованность движения космических тел свидетельствует о том, что Солнце, планеты и их спутники имеют общее происхождение. Как предполагают сегодня астрономы, все эти небесные тела возникли из единого облака межзвездной материи.
Земля, как и другие планеты, получает энергию от Солнца звезды среднего размера диаметром 1,39х109 километров. Выделяемая Солнцем энергия за одну секунду составляет 1026 Дж. Почти вся энергия, достигающая земной поверхности, приходит в виде электромагнитного излучения, обладающего широким спектром и включающего рентгеновские и ультрафиолетовые лучи, видимый свет, тепловое излучение и радиоволны. Озоновый слой в верхних слоя земной атмосферы препятствует свободному проникновению к поверхности Земли опасных для живых организмов ультрафиолетовых и рентгеновских излучений Солнца.
Форма и размеры Земли
Непосредственные расчеты на поверхности Земли, а также астрономические наблюдения и измерения из космоса позволили определить форму и параметры нашей планеты, гравитационное и магнитное поля, величину теплового потока, идущего из недр, и ряд физических свойств земной поверхности.
Средний радиус Земли равен 6371 километру, а полярный – 6356,78 километра. Экваториальное расширение и полярное сжатие возникли из-за вращения Земли вокруг своей оси и ее наклона. В целом же форма Земли очень близка к эллипсоиду вращения, который называется геоида.
Масса Земли составляет 5,976 х 109 триллионов тонн. Объем Земли равен 1,083 х 1027 кубических сантиметров. Зная объем и массу Земли, нетрудно определить и ее среднюю плотность – 5,52 грамма на кубический сантиметр.
Установлено, что плотность горных пород на земной поверхности равна 2,8 грамма на кубический сантиметр, а это означает, что в недрах нашей планеты должны находиться породы с плотностью, в несколько раз превышающей среднюю плотность Земли.
Ускорение свободного падения на поверхности Земли составляет в среднем на экваторе 978,049 см/с2 . В нем учтено центробежное ускорение, создаваемое вращением Земли и равное 3,392 см/с2 . На земных полюсах центробежное ускорение, как известно, отсутствует, и поэтому там ускорение свободного падения больше, чем на экваторе, всего на 1/189. В различных точках на поверхности Земли существуют отклонения от средней величины ускорения свободного падения. Это зоны так называемых гравитационных аномалий, в которых величина отклонений может достигать значений в несколько сот см/с2 .
Земля обладает магнитным полем. Единицей измерения магнитной индукции является тесла (Тл). Положения магнитных полюсов Земли не совпадают с географическими. Так, например, северный конец стрелки компаса притягивается к полюсу, расположенному около Гренландии (73° Северной широты и 100° западной долготы), а южный – к полюсу, находящемуся в австралийском секторе Антарктики (68° южной широты и 134° восточной долготы). Величина индукции геомагнитного поля максимальная у магнитных полюсов (0,7x10—4 Тл у Южного и 0,6х10—4 Тл у Северного) и значительно меньшая, минимальная, у экватора (0,42х10—4 Тл). Магнитная стрелка компаса всегда указывает на магнитные полюса. Чтобы установить точное положение Северного географического полюса, необходимо вводить поправку на величину магнитного склонения. Магнитологи установили факт смены магнитными полюсами своего месторасположения (инверсии), то есть в определенные промежутки времени Северный полюс становится Южным, а Южный – Северным. Продолжительность временных периодов относительно устойчивого положения знака магнитных полюсов оценивается специалистами в пределах от 700 тысяч до 1,5 миллиона лет.
Ученым давно известно, что из земных глубин постоянно исходит тепло. О существовании внутри Земли крупного источника тепла свидетельствуют извержения вулканов, когда на поверхность планеты изливаются многочисленные лавовые потоки с температурой более 1500°С. Измерения показывают, что с глубиной температура увеличивается: при «опускании» на каждый 1 километр глубины температура возрастает на 30°С.
Геотермический поток, стекающий из земных недр, дает близкие значения по интенсивности как для суши, так и для океанического дна: (1,2-1,6)х10—6 Дж/(см2 хс). Следует, правда, отметить, что минимальные значения геотермического потока тепла наблюдаются в центральных частях континентов, где находятся наиболее древние горные породы, а максимальные – в областях активной вулканической деятельности и вдоль осевой части срединноокеанических хребтов, то есть протяженных горных систем на дне Мирового океана.
Земные оболочки
У Земли несколько неоднородных оболочек – атмосфера, гидросфера, биосфера и литосфера, под которой в глубоких недрах находится мантия и ядро.
Атмосфера – внешняя газовая оболочка, ограниченная снизу твердой и жидкой поверхностью Земли. Земная атмосфера содержит 5,3х1015 триллионов тонн воздуха, что составляет 1/1 000 000 часть массы всей планеты. Давление воздуха на уровне моря в среднем равно 1,013х105 Па, а плотность —1,3x10—3 г/см3 .
Атмосфера Земли состоит из азота (78,09 процента), кислорода (20,94 процента), аргона (0,93 процента), углекислого газа (0,033 процента), а также неона, гелия, метана, ксенона, криптона, водорода и других газов, процентное содержание которых незначительно. Помимо этого, в воздухе имеются некоторые активные примеси, такие, например, как водяной пар, озон и различные аэрозоли (мельчайшие взвешенные частицы).
Средняя температура воздуха у земной поверхности составляет + 14,3°С. По характеру распределения температуры в атмосфере различают несколько слоев:
а) Нижний слой – ТРОПОСФЕРА, ограниченная в зависимости от широты высотами 8-17 километров. Воздух в этом слое нагревается от поверхности Земли, и поэтому с высотой он становится все холоднее (на каждый километр высоты температура в среднем понижается на 6-6,5°С. Здесь сосредоточен почти весь водяной пар, образуются облака, формируются и развиваются мощные атмосферные вихри (циклоны и антициклоны).
б) СТРАТОСФЕРА, расположенная на высотах от 8-17 до 50-55 километров. Здесь находится озоновый экран, роль которого в поглощении ультрафиолетовой радиации, губительной для живых организмов, трудно переоценить. Наибольшая концентрация озона наблюдается на высотах 18-24 километра. Особенностью стратосферы является то, что с увеличением высоты на один километр температура в ней повышается на 1-2°, поэтому на верхней границе этого слоя температура может оказаться не только нулевой, но даже положительной.
в) МЕЗОСФЕРА находится на высотах от 50-55 до 80 километров. В этом слое температура понижается с увеличением высоты, на его верхней границе она может быть 60-100°С.
г) В следующем слое – ТЕРМОСФЕРЕ – температура снова начинает увеличиваться таким образом, что на высоте 100 километров она переходит нулевую отметку, а на высоте около 800 километров достигает максимума – +2000"С. Здесь происходит интенсивное поглощение ультрафиолетового излучения Солнца, нагрев и ионизация атмосферы. В мезосфере и нижней части термосферы образуются электрически заряженные ионы, в связи с чем слой, расположенный в интервале высот 60-400 километров, зачастую называют ИОНОСФЕРОЙ.
Следующая оболочка Земли – гидросфера. Ее масса равна 1,46x10* триллионам тонн, что в 275 раз больше массы атмосферы, но в то же самое время составляет всего навсего 1/4000 часть от массы всей Земли. Воды Мирового океана «отхватывают» 94 процента от общей массы гидросферы, 4 процента приходится на подземные воды, почти 1,8 процента – на ледники Антарктиды и Гренландии, менее 0,2 процента – на горные ледники, поверхностные реки и озера.
Мировой океан покрывает 70,8 процента земной поверхности, а его средняя глубина составляет около 4 километров. Это ничтожно малая величина по сравнению с обшей длиной земного радиуса, но она вполне достаточна, чтобы сделать дно Мирового океана почти недосягаемым для непосредственных исследований. Наибольшая глубина зафиксирована в тихоокеанской Марианской впадине – 11 023 метра. Ложе Мирового океана с глубиной более трех километров охватывает 77 процентов всей его площади.
Океаническая вода – это сложный раствор солей, заполняющий океанические впадины. Океаны и моря имеют массу 1,4 миллиарда тонн, объем немногим более 1,3 миллиарда кубических километров, что составляет почти 5 процентов всего объема гидросферы.
В пределах земных океанов выделяются отдельные крупные поднятия, подводные горы и так называемые срединно-океанические хребты, в осевой части которых располагаются рифтовые долины, представляющие из себя протяженные провалы с крутыми боковыми стенками. Хребты, образуют непрерывную глобальную цепь длиной более 60 000 километров. Они возвышаются на 3-4 километра и, естественно, нарушают глубинную циркуляцию океанических вод. Еще одной особенностью океанического дна являются глубоководные желоба, ширина которых не превышает нескольких десятков километров, а длина достигает сотни километров. Эти желоба располагаются в основном на периферии океанов и как бы отделяют от него островные дуги. Примерами могут служить Курило-Камчатский и Алеутский глубоководные желоба.
Земные континенты окаймляет мелководная зона с глубинами до 200 метров – это так называемые шельфы, или материковые отмели, занимающие всего лишь 8 процентов площади Мирового океана.
Верхний слой каменной оболочки Земли или, по-другому, литосферы, отделенный от нижележащих слоев (мантии) так называемой поверхностью Мохоровича, именуется земной корой.
Различают два основных типа земной коры: континентальную, из которой состоят материки, и океаническую, образующую дно океанов. Первая гораздо старше: некоторые ее участки датируются в 3,8 миллиарда лет, тогда как у океанической коры возраст составляет немногим более 150 миллионов лет. Средняя мощность континентальной коры равна 25-75 километрам, а океанической – намного меньше.
Верхнюю часть континентальной коры слагают осадочные породы мощностью около 3 километров и средней плотностью 2,5 г/см3 . Ниже залегает гранитно —метаморфический слой средней мощностью около 17 километров. Плотность его составляет 2,6-2,8 г/см3 . Еще ниже находится базальтовый слой со средней толщиной 15 километров и плотностью 3,3 г/см3 .
Совершенно по-иному выглядит разрез океанической коры. Под слоем рыхлых осадков средней мощностью всего 0,7 километра находятся два слоя. Первый из них, мощностью около 1,7 километра, слагается преимущественно базальтами, а второй, мощностью около 5 километров, состоит из преобразованных путем гидратации (реакции с водой) горячих глубокозалегающих ультраосновных пород серпентинитов.
И, наконец, на Земле нужно выделить еще одну оболочку, которую часто называют биосферой. Эта глобальная система, обладающая свойствами саморегулирования, имеет свой «вход» (поток солнечной энергии, поступающий из космоса) и «выход» (образования, возникающие в результате жизнедеятельности земных организмов).
Верхней границей биосферы служит озоновый слой атмосферы, в то время как ее нижняя граница довольно расплывчата. Дело в том, что даже в Марианской впадине были обнаружены живые организмы. Оказывается, не только бактерии, но и самые различные микроорганизмы по трещинам и порам проникают в осадочный слой и толщу рыхлых пород дна Мирового океана вплоть до его базальтового слоя и соответственно до гранитно-метаморфического слоя на континентах. А в современной биосфере по подсчетам ученых существует около 2 миллионов видов живых организмов, каждый из которых, в свою очередь, включает в себя миллионы и миллионы особей.
В этом плане можно согласиться с академиком В.И. Вернадским, который, изучая роль органического мира в жизни нашей планеты, пришел к выводу, что живое вещество принимает самое активное участие во всех геологических процессах на поверхности Земли и в образовании ее атмосферы..