Концепции современного естествознания часть II человек и вселенная
|
Скачать 1.95 Mb.
|
3. Эволюция Земли 3.1. Происхождение и строение Земли Откуда взялось все живое? Природа жизни и ее возникновение занимают одно из центральных мест в биологической проблематике. Решение этой проблемы неразрывно сочетается с проблемой происхождения Вселенной. В этой связи, целесообразно кратко проанализировать основные концепции происхождения жизни, сформулированные историко-эволюционным процессом развития человеческого разума. Креационизм – божественное сотворение мира и всего сущего в нем. Эту концепцию нельзя с научных позиций подтвердить, но и нельзя и опровергнуть. Процесс сотворения мира произошел единожды и недоступен для изучения. В дальнейшем теологические подходы не отвергают возможность развития жизни по законам природы, например, в рамках эволюционной теории Дарвина. Самопроизвольное (спонтанное) зарождение. Этот путь сотворения жизни был распространен в Древнем Китае, Вавилоне, Египте. Его сторонником был и Аристотель. Однако со временем эта концепция трансформировалась в идею о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни (концепция биогенеза или принцип Ф. Реди) Концепция стационарного состояния. Считается, что жизнь существовала всегда. Виды так же никогда не возникали, их численность могла изменяться лишь до предела полного вымирания. Основные доводы малочисленных сторонников этой теории связаны с неясными аспектами палеонтологии, такими как разрывы в палеонтологической летописи. Появление некоторого ископаемого вида в пласте объясняется либо увеличением его популяции или миграцией в места, благоприятные для сохранения останков. Непонятно кому нужна такая миграция. Концепция панспермии. Сторонники этой теории считают, что жизнь мгла возникнуть один или несколько раз в разное время и разных местах Галактики или Вселенной. С других планет, на которых есть жизнь, уносятся в мировое пространство частички вещества, молекулы, споры микроорганизмов. Они сохраняют свою жизнеспособность, летая в космическом пространстве Вселенной за счет светового давления. Попадая на планету с подходящими условиями, они начинают развиваться. Современная наука располагает только фактами обнаружения на метеоритах и кометах веществ, которые являются предвестниками живого: циапогенов, синильной кислоты и др. Однако все вещества космического происхождения (остатки метеоритов или лунный грунт) не обладают характерной для живых организмов дисимметрией. Биохимическая эволюция – абиогенез. Это концепция утверждает возможность возникновения жизни из неживой природы в результате естественных физико-химических процессов. Из астрономии известно, что Земля это третья по удалению от Солнца планета на 150 млн. км. Вращение Земли вокруг своей оси (суточное вращение) составляет 23 ч. 56 мин. 4,1 с, что обеспечивает смену дня и ночи в разных частях Света. Обращение Земли по орбите вокруг Солнца происходит с периодом 365,24 суток. Наклон земной оси к плоскостям эклиптики составляет 66º 33' 22" и вызывает смену времени года. Форма Земли – геоид. Вращение ее явилось причиной того, что геометрическая фигура Земли близка к эллипсоиду вращения, сплюснутого у полюсов. Средний радиус Земли равен 6371 км, при этом полярный радиус – 6357 км, а экваториальный – 6378 км. Земля обладает магнитным полем, напряженность которого убывает от магнитных полюсов к магнитному экватору от 0,7 до 0,42 эрстед. Магнитные полюса Земли не совпадают с ее географическими полюсами. Существование магнитного поля Земли объясняется конвективными движениями электропроводящего вещества в жидком ядре планеты Земля. Масса Земли 6·1024 кг, средняя плотность земного вещества 5,52·103 кг/м3. Возраст планет солнечной системы оценивается в 4,6 млрд. лет. Геологическая история Земли делится на два крупных этапа: докембрий, длившийся около 4 млрд. лет и фаперозой – последние 570 млн. лет. Оболочечная структура Земли – следствие дифференциации вещества под действием гравитационного поля в условиях разогрева недр. Атомы тяжелых элементов постепенно дрейфовали к центру, а в поверхностных слоях концентрировались атомы легких элементов. Вся земля подразделена на три характерные области: кору, мантию и ядро. Основные типы земной поверхности – океанический и материковый. Океаническая кора с учетом слоя воды достигает толщины примерно 10 км. Она имеет преимущественно базальтовый состав. Материковая кора имеет толщину до нескольких десятков километров в горных районах. Она состоит из двух слоев гранитного и базальтового. Средняя толщина коры принимается 35 км. Характерная особенность планеты Земля – ее структурность. Она сложена как бы из трех концентрических оболочек – геосфер: атмосферы, гидросферы и литосферы. Это наружные оболочки земли. Атмосфера – воздушная оболочка Земли – обеспечивает возможность развития жизни, на планете являясь ее сырьевым ресурсом и выполняя функции защитной оболочки. Масса атмосферы 5·1017 кг. По химическому составу она состоит примерно из 90 % приходящихся на долю кислорода и азота и где-то 1 % приходится на долю остальных газовых компонентов в смеси. Основные компоненты атмосферы – азот и кислород представлены в смеси соотношением 0,78 – азот и 0,21 – кислород по мольным долям. Атмосфера Земли имеет оболочечное строение. Нижний слой – тропосфера имеет толщину над полярной зоной 8–10 км, над экватором – 16–18 км и содержит 80 % общей массы атмосферы. Тропосфера создает условия необходимые для дыхания всех живых организмов и протекания химических процессов в твердой оболочке Земли и в воде. Атмосфера выполнят роль «кухни» погоды. Температура тропосферы падает с высотой примерно на 6 ºС/км. На ее верхней границе она составляет 190–220 К и остается практически неизменной – этот слой называют тропопаузой. Выше расположена стратосфера (до 80–90 км). В ней температура возрастает и достигает максимума в 275 К на высоте 50–55 км, после которой вновь падает. Верхняя часть атмосферы от 80 до 400 км постепенно переходит в межпланетное пространство. Она имеет малую плотность и высокую степень ионизации составляющих ее газов. Важную роль для жизни на Земле играет подоболочка стратосферы, расположенная между 30 и 55 км по высоте озоносфера. Она выполняет функцию защиты живого от ультрафиолетового излучения. Современное состояние атмосферы – продукт длительного исторического развития Земли, тесно взаимосвязанный с наличием на ней живого вещества и водной оболочки – гидросферы. Общая масса гидросферы 1,4·1021 кг. Гидросфера не образует сплошного слоя. Она включает в себя Мировой океан, покрывающий 70,8 % земной поверхности, многочисленные внутренние воды и льды материков. В среднем состав гидросферы соответствует составу морской воды, на 1 литр которой приходится 35 г разных солей – хлоридов, сульфатов, карбонатов и др. Кроме того она содержит практически все элементы Земной коры, растворенные газы в основном О2 и СО2. Средняя глубина водной оболочки 3,75 км. До глубины 1300 м температура Мирового океана колеблется в широких пределах, а ниже колеблется от +4 до +2,5ºС. Круговорот воды в природе – важное свойство гидросферы. Важной составной частью воды являются карбонаты, участвующие в обменных процессах вода – воздух, воздействующих на химию океана, биоструктуру организмов и отложений океана. Концентрация СО2 в атмосфере существенно влияет на температурный режим океана и на растворимость СО2, которая в 15 раз больше, чем у О2 и в 30 раз больше, чем у N2. На состав воды существенное влияние оказывает живой мир. Так фитопланктон в процессе фотосинтеза превращает СО2 и другие вещества в растительное органическое вещество. В процессе фотосинтеза образуется кислород, что приводит к его значительной концентрации в приповерхностном слое океана. Всего в этом земном процессе участвует в течение года около 5·1010 кг углерода и 22,5·1010 т органического вещества. Из этого количество на долю мирового океана приходится около 50 %. Велико и хозяйственное значение гидросферы. Это, прежде всего сама вода – главный минерал природы. Продукты морского питания человека занимают у некоторых народов доминирующее значение. Неисчерпаемы и минеральные ресурсы гидросферы. В первую очередь это запасы солей во внутренних замкнутых водоемах планеты (Эльтон, Баскунчак, Кара-Богаз-Гол и др.). Экономически выгодно добывать из морской воды хлорид натрия, магний, бром, выделять йод из морских водорослей. В ближайшем будущем океан может стать сырьевой базой добычи калия, серы, фтора, бора и т. д. 3.2. Литосфера Земли Согласно сейсмическим данным недра Земли разделяются на три основные области: кору, мантию и ядро. Основные типы земной коры – океанический и материковый. Океаническая кора с учетом слоя воды достигает толщины примерно 10 км и имеет базальтовый состав. Материковая кора имеет толщину до нескольких десятков километров в горных районах, она состоит из двух слоев: гранитного и базальтового. Средняя толщина ~ 35 км. Мантия – силикатная оболочка Земли, расположенная от 35 до 2885 км. Ядро Земли состоит из двух частей. Внешнее ядро – слой жидкости, содержащий 35 % массы планеты, и состоит из смеси серы (12 %) и железа (88 %). Внутреннее ядро – твердое – железо – никелевый сплав (20 % никеля и 80 % железа). Граница между внешним ядром и внутренним расположена на глубине примерно 5000 км. В состав Земли входят многие другие элементы, в том числе и радиоактивные, выделяющие тепло за счет распада. Современные модели строения Земли (рис. 3.1) выделяют литосферу – наружную область поверхности, включающую в себя кору и верхнюю зону мантии примерно до глубины 70 км. Литосфера расколота на 10 больших плит, по границам которых расположено подавляющее число очагов землетрясений. С литосферой связана хозяйственная деятельность человека, вся его жизнь, а также жизнь животного и растительного мира. Масса литосферы оценивается в 5,98·1024 кг. Литосфера – объект хозяйственной деятельности. Она источник руд и ископаемого органического топлива. Литосфера богата минеральными удобрениями. Граниты, базальты – строительный материал и т. д. Она сложена из трех основных типов пород: магматических, застывших из расплавленного состояния; осадочных, образовавшихся в процессе распада магматических пород; метаморфических – измененных магматических и осадочных пород. Магма – сложный раствор – расплав силикатного состава. Основными структурообразующими элементами литосферы служат кислород, кремний, алюминий, водород, натрий, железо, кальций, магний, калий и другие химические элементы с уровнем содержания  На 90 % литосфера состоит из 9 элементов, основной из которых кислород составляет 90 %. Кора материков в основном сложена гранитами, в состав которых входят кварц SiO2, полевые шпаты К (или Na) [AlSi3O8], Ca[Al2Si2O8], слюда.  Рис. 3.1. Модель строения Земли Рис. 12.1. Схема внутреннего строения Земли На поверхности Земли магматические породы подвержены изменениям за счет выветривания, происходящего под действием эрозии ветра, действия воды и солнечных лучей (физические факторы). Они оказывают механическое воздействие. Химическое выветривание состоит во взаимодействии пород с веществами атмосферы и гидросферы. В химические процессы активно вмешиваются бактерии, растения и животные. Вода, термические напряжения, ветры, ледники в сочетании с силами гравитации обуславливают формирование и движение оболочки осадочных пород. Основные компоненты осадочных пород – песчаники, глины и сланцы, известняки. В процессе горообразования и сопутствующего движения земной коры большие объемы первичных пород, а также осадочных могут переместиться в глубины Земли и подвергнуться действию высокой температуры и давления, в результате которого перейти в метаморфическое состояние: песчаник → кварцит, известняк → мрамор Под литосферой расположена перидотитовая оболочка толщиной около 1100 км, сложенная из ультрафиолетовых пород, в составе которых доминирует кремний и магний. Затем идет промежуточная оболочка толщиной 2300 км, и затем центральное ядро. По современным представлениям его температура равна 2–2,5 тыс. ºС. Плотность вещества 9,9–11  . Агрегатное состояние вещества и его химический состав не ясен. Однако известно, что высокая плотность ядра обусловлена скорее не химическим составом, а скорее давлением, под которым оно находится в центре Земли.3.3. Структуры земной коры и геопроцессы Энергия Солнца, поступающая на Землю в виде светового потока – солнечного ветра, порождает в атмосфере, гидросфере и на верхней части поверхности земной коры динамические процессы экзогенного (внешнего) происхождения. Заметное влияние оказывают эндогенные процессы, порождаемые внутренними силами. Процессы внешней динамики Земли тесно связаны с лучистой энергией Солнца и приливными явлениями от воздействия Луны и Солнца. Это генерация температурного режима атмосферы, гидросферы и верхней части земной коры. Они вызывают атмосферные явления, определяющие климатические условия, круговорот воды в природе. В числе явлений внутренней динамики можно отметить вулканизм и магнетизм – процесса, связанные с подъемом в верхние части земной коры магмы и ее извержением. Другой тип внутренней динамики – процессы горообразования. Движущей силой отмеченных процессов является внутренняя энергия Земли. Важна роль и сейсмических явлений, сопровождающие тектонические движения земной коры и вулканизм. Земная кора включает в себя два основных структурных элемента – платформы и геосинклинали (рис. 3.2). Платформы – наиболее спокойные в тектоническом отношении области земной коры. Их рельеф отличается обилием равнин. Природные ландшафты таких зон покоятся на мощном слое осадочных пород. Лишь кое-где кристаллические породы фундамента платформы выходят на поверхность, образуя так называемые щиты. Геосинклинальные зоны характеризуются высокой подвижностью пород, интенсивными складчатыми и магматическими процессами. Платформы генетически связаны с геосинклиналями.  Рис. 3.2. Устройство земной коры Структура земной коры 3.4. Климаты Земли Под климатом понимается совокупность радиационных, гидротермических и механических воздействий на поверхность Земли. Климат – физикогеографическая характеристика, включающая в себя средние многолетние режимы солнечного облучения, температуры среды, влажности, ветра. От климата зависит богатство видового состава растений и животных. В тропиках Южной Америки насчитывается около 40 тыс. видов растений, в Средней Европе – 1100, на севере России – 250–350 видов. В тропиках Африки произрастает до 500–600 видов древесных пород. В среднеевропейском лесу их начитывается всего 10–15 видов. Такой же разброс видов и по фауне. В бассейне реки Конго 3200 видов рыб, в реках России – около 300 видов. В средиземном море – около 8 тыс., в северных морях – 400–1200 видов. Одна из возможных классификаций климатов выделяет 11 основных типов: климат тундры, климат тайги, климат лиственных лесов умеренной зоны, муссонный климат умеренных широт, климат степей, климат пустынь внетропических, климат средиземноморский, климат субтропических лесов, климат тропических пустынь, климат саван, климат влажных тропических лесов. Для районов, расположенных выше снеговой линии, добавляется еще один тип – климат вечного мороза. Климатический режим определяется географической широтой, высотой над уровнем моря, циркуляцией атмосферы, характером поверхности и ее рельефом, наличием или близости водного бассейна. Климат является важнейшим структурообразующим фактором физической природы планеты. От его устойчивости, динамики в целом зависит судьба цивилизации. |
Похожие:
 |
Карпенков С. Х. К26 Концепции современного естествознания: Учебник для вузов К26 Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: Академический Проект, 2000. Изд. 2-е, испр и доп. – 639 с |
 |
Учебно-методический комплекс дисциплины «Концепции современного естествознания» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Список литературы из фондов научной библиотеки рггу по состоянию на март 2008 Гуго (1877-1946). Доисторический человек : с 39 табл., 4 к и 404 рис в тексте / Обермайер Гуго. Спб. [Тип. Ао брокгауз-Ефрон], [1913].... |
|
Методика № дифференциально диагностический опросник (ддо; Е. А. Климов) Шкалы Шкалы: типы профессий человек-человек, человек-техника, человек-знаковая система, человек-художественный образ, человек-природа Назначение... |
|
Тематическое планирование уроков химии 8класс Химия как часть естествознания. Химия-наука о веществах, их строении, свойствах и превращениях |
|
Григорий Чхартишвили Предисловие Часть первая. Человек и самоубийство... Эдипов комплекс в истории суицидентов X. и Г. Опыт патологоанатомического психоанализа |
|
Кокин А. В. Концепции соврем естествознания: уч пособие / А. В. Кокин Дубнищева Т. Я., А. Ю. Современное естествознание: уч пособие / Т. Я. Дубнищева, А. Ю. Пигарев. – 2–е изд. – М.: Ивц «Маркетинг»»,... |
|
Программы В программе: Формы и приемы обучения современного урока по физической культуре. Календарно-тематическое планирование современного... |
|
Техническое задание 643. 05246295. 00059-01 тз 01 Концепции развития телемедицинских технологий в Российской Федерации, утверждённой приказом Минздрава РФ и рамн от 27. 08. 2001 г.... |
|
Общие методологические основы организации образования : вопросы системного... Учет материалов концепции развития техносферы дополнительного образования детей на среднесрочную перспективу, рекомендаций межрегиональных... |
|
Задание Определение маркетинговой концепции организаций ... |
|
Неповторимый Чеснок (часть 1) Ваша маленькая команда добавлена в командный режим выживания (обычный), случайно сгенерированное число участников: 6 человек] |
|
Информация о нарушениях, выявленных Государственной инспекцией труда... Года составила 695,4 тысяч человек (уменьшилась по сравнению с 2010 годом на 2,8 тысяч человек). Численность населения трудоспособного... |
|
В. М. Жуков Глава Механизмы в популяционной генетике Вселенная – это цепь или лестница, спускающаяся от подножья божественного трона на небе до ничтожнейшего творения на земле |
|
Которая в последнее время становится очень актуальной в нашем обществе.... Сегодня компьютеры стремительно внедрились в жизнь современного человека. Уже стало привычным видеть, что человек взаимодействует... |
|
Вводная часть Человек в процессе жизнедеятельности непрерывно взаимодействует со средой обитания, со всем многообразием факторов, многие из которых... |