Вселенная и земля

В результате освоения содержания главы 2 студент должен: знать

• развитие представлений о Вселенной и Земле, особенности Земли как планеты, движения Земли и их следствия;

уметь

• применять знания о Земле как планете в профессиональной деятельности;

владеть

• навыком поиска и отбора информации по теме главы.

Общее представление о Солнечной системе

Вселенная безгранична во времени и в пространстве. Ее размеры настолько велики, а формы материи, представленные в ней, настолько разнообразны, что человеку эго трудно представить. Исследования Вселенной осуществляются постоянно. Вопрос о ее происхождении и возрасте всегда находился и продолжает находиться в центре внимания ученых.

Считается, что Вселенная возникла в результате так называемого Большого взрыва, который состоялся примерно 17—18 млрд лет назад. Следующие два этапа эволюции Вселенной: образование галактик (темная эра) примерно 15—12 млрд лет назад и образование звездных систем (от 12 млрд лет назад).

Галактики — это гигантские скопления звезд и их систем. Что представляет собой наша Галактика, или Млечный Путь? Если смотреть на нее сбоку, то она имеет форму линзы диаметром 80 тыс. световых лет, а в плане имеет форму спирали. Это скопление 100—150 млрд звезд — шарообразных тел, состоящих из раскаленных газов.

Солнечная система, в которой находится наша планета, также является частью галактики Млечный Путь. В состав Солнечной системы, помимо Солнца, входят 8 планет, а также множество спутников планет, астероидов, комет, метеорных потоков и космической ныли.

Солнце — звезда средней величины и светимости. Возраст этой звезды примерно 5 млрд лет.

На его поверхности температура составляет около 5500 градусов, а в центре — 14 000 000. Солнце вращается вокруг своей оси, но разные части вращаются с различной скоростью.

Внутри Солнца происходят термоядерные реакции. Солнечная энергия, поступающая на Землю, генерируется в его центре. Солнечная радиация представляет собой совокупность корпускулярного и электромагнитного излучения. Корпускулярное излучение (состоящее из элементарных частиц) — это поток плазмы, достигающий околоземного пространства и обтекающий магнитосферу Земли. Электромагнитная радиация проникает в атмосферу Земли в виде прямой и рассеянной радиации.

Поверхность Солнца пузырчатая. В поверхностном слое наблюдается разнообразие солнечной активности. Солнечные пятна — это наиболее холодные и менее светлые области солнечного диска.

В настоящее время сложились определенные взгляды на состав Солнечной системы. Однако на протяжении истории исследования этого вопроса представления о ней менялись. До открытия Н. Коперника (1543) господствовала геоцентрическая система мира Птолемея. Система Коперника получила название гелиоцентрической, что означает, что Земля и другие планеты двигаются по орбитам вокруг Солнца.

Современные научные представления о Солнечной системе таковы: она образовалась из гигантского холодного газопылевого облака Галактики, т. е. из той звездной системы, в которую она входит.

Происхождение Солнечной системы — важнейшая проблема космогонии. В разные эпохи выдвигались различные теории о происхождении Солнечной системы, и до настоящего времени нет единого мнения по данному вопросу. Также до сих пор нет и однозначной теории образования Земли.

В середине XVIII в. идеи о происхождении Земли высказали И. Кант и Т. Рейн. Кант полагал, что планеты образовались из пылевой холодной туманности, которая, в свою очередь, состояла из твердых частиц.

В конце XVIII в. П. Лаплас высказал предположение о происхождении Солнечной системы и Земли. Согласно его концепции, планеты образовались из горячего вращающегося облака, которое спрессовалось под действием гравитации. В дальнейшем облако «сбрасывало» кольца, которые конденсировались в планету. Эти концепции в основном не противоречили друг другу и были популярны вплоть до начала XX в. под названием «гипотеза Канта — Лапласа».

В начале XX в. появилась несколько иная гипотеза, выдвинутая Дж. Джинсом. Он представлял следующую картину: мимо Солнца прошла крупная звезда. Вследствие ее притяжения из Солнца вырвался протуберанец, образовалась туманность с отдельными сгущениями. Из них образовались планеты, которые стали вращаться вокруг Солнца. Но эта гипотеза была опровергнута, так как были приведены доказательства ее несостоятельности.

До настоящего времени остается признанной теория О. Ю. Шмидта, разработанная им в первой трети XX в. По его мнению, Солнечная система образовалась из скопления межзвездной материи, которая была захвачена Солнцем в процессе движения в мировом пространстве. Солнце движется вокруг центра Галактики, совершает полный оборот вокруг него за 200 млн лет. Среди звезд Галактики имеются большие скопления газовопылевых туманностей. Шмидт представил следующую картину. Солнце при движении вступило в одно из таких облаков и захватило его, силой своего притяжения заставив вращаться вместе с собой. Возможно, что первоначальное облако межзвездной пылевой материи обладало некоторым вращением. В процессе обращения облака вокруг Солнца мелкие частицы сосредотачивались в экваториальной части. Постепенно облако превращалось в плоский уплотненный диск, в котором происходило сгущение частиц. Образовавшиеся сгущения росли за счет присоединяющихся к ним более мелких частиц. Таким образом, образовались планеты и обращающиеся вокруг них спутники.

Происхождение Земли Шмидт представлял аналогичным образом. Он считал, что наша планета образовалась из холодных твердых частиц. Постепенное разогревание недр Земли привело к выделению воды и газа, которые находились в составе твердых частиц. Так возникла атмосфера, так возникли океаны. Как результат, это обусловило появление жизни на Земле.

В заключение следует отметить, что точку зрения Шмидта разделяют отнюдь не все ученые, существуют и иные взгляды на происхождение Солнечной системы. Исследование космоса продолжается, поэтому и взгляды на его происхождение тоже могут меняться.