Тема 05-02. Геологическая эволюция

Тема 05-01.Космология (мегамир)

Космология – наука о Вселенной в целом, ее строении, происхождении и эволюции.

Космологические представления Аристотеля: шарообразная неоднородная ограниченная Вселенная с Землей в центре.

Гелиоцентрическая система мира Коперника.

Ньютоновская космология: безграничная, бесконечная, однородная и неизменная Вселенная.

Общая теория относительности - теоретическая основа современной научной космологии: массивные тела искривляют вблизи себя пространство и замедляют течение времени.

Вселенная Эйнштейна: однородна, изотропна и равномерно заполнена материей, преимущественно в форме вещества.

Космологическая модель Фридмана: Вселенная в больших масштабах однородна, изотропна, но нестационарна.

Наблюдательное подтверждение нестационарности Вселенной: красное смещение в спектрах галактик, возникающее благодаря эффекту Доплера, при их удалении от наблюдателя (разбегание галактик)

Закон Хаббла: скорость разбегания галактик υ пропорциональна расстоянию до них r: υ=H·r

Н=75 (км/с)/Мпк - постоянная Хаббла.

Возраст Вселенной —время, прошедшее с момента начала расширения; современные оценки (13,7 млрд. лет).

Три фридмановских модели эволюции Вселенной:

- если средняя плотность ρ_ср материи во Вселенной меньше или равна критической ρ_кр≈10^-26кг/м³, то Вселенная будет расширяться вечно (1 и 2 модели)

- если средняя плотность ρ_ср материи во Вселенной больше критической ρ_кр, то расширение Вселенной за счет тяготения будет когда-нибудь остановлено и она снова сожмется к начальному состоянию сингулярности (3 модель).

Сингулярность – точечный объем с бесконечно большой плотностью вещества; иногда так называют начальное сверхплотное состояние Вселенной.

Современная оценка средней плотности материи во Вселенной–с высокой точностью равна критическому значению

Вклад основных видов материи в её среднюю плотность во Вселенной:

- обычное вещество (в основном, звёзды в галактиках) — менее 5%

- «тёмное вещество» (взаимодействует с обычным веществом только гравитационно, распределено в пространстве неоднородно)- около 25%

- «тёмная энергия» (строго однородна, создаёт всемирное отталкивание, заставляет Вселенную расширяться ускоренно) — более 70%.

Земля состоит из 3 основных геосфер: гидросфера – мировой океан, в котором вода находится в жидком состоянии; атмосфера, основу которой составляют азот (78%), кислород (21%), а также инертные газы, водород, углекислый газ, пары воды; литосфера –твердая составляющая.

Земля представляет собой огромный магнит, северный полюс которого находится в Антарктиде на станции «Восток», а южный магнитный полюс – в Северной Америке на полуострове Ботия. Магнитное поле Земли не остается постоянным, его полярность менялась несколько раз. Кроме того, при колебаниях солнечной активности возникают магнитные бури.

Внутреннее строение Земли (ядро внутреннее и внешнее, мантия, земная кора), методы исследования - сейсморазведка

ПротоЗемля сформировалась при объединении планетезималей, их гравитационном сжатии, разогреве и начале дифференциации вещества: подъеме вверх более легкого вещества и опускания тяжелого (в основном, железа).

Эволюция земной коры: подъем расплавленного вещества в одних местах разлома земной коры, застывание и горизонтальное движение в виде т.н. литосферных плит, с последующим провалом плит в других местах разлома.

Возраст Земли, согласно радиометрии земных горных пород и метеоритов оценивается примерно в 4,6 млрд.лет.

В атмосфере Земли выделяют следующие слои:

- тропосфера – нижний слой атмосферы толщиной 10-18 км. В тропосфере содержится основное количество водяных паров, образуются облака и формируются все виды осадков – стратосфера - простирается до 50 км в высоту

–ионосфера – начинается с высоты 50 км и состоит из ионов и в силу повышенной электропроводности отражает короткие радиоволны, позволяя осуществлять дальнюю радиосвязь

- мезосфера - начинается с высоты 80 км; ее роль состоит в поглощении озоном, водяным паром и углекислым газом ультрафиолетовой радиации.