История происхождения Земли. Исторический обзор

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Октября 2015 в 19:17, доклад

Описание работы

Вопрос происхождения Земли, планет и Солнечной системы в целом волновал людей еще с глубокой древности. Мифы о происхождении Земли прослеживаются у многих древних народов. Китайцы, египтяне, шумеры, греки имели свое представление о формировании мира. В начале нашей эры их наивные представления заменили религиозные догматы, не терпящие возражений. В средневековой Европе попытки поиска истины иногда заканчивались костром инквизиции. Первые научные объяснения проблемы относятся только к XVIII в. Даже сейчас нет единой гипотезы происхождения Земли, что дает простор для новых открытий и пищу для пытливого ума.

Файлы: 1 файл

Вопрос происхождения Земли.docx

— 30.02 Кб (Скачать файл)

Вопрос происхождения Земли, планет и Солнечной системы в целом волновал людей еще с глубокой древности. Мифы о происхождении Земли прослеживаются у многих древних народов. Китайцы, египтяне, шумеры, греки имели свое представление о формировании мира. В начале нашей эры их наивные представления заменили религиозные догматы, не терпящие возражений. В средневековой Европе попытки поиска истины иногда заканчивались костром инквизиции. Первые научные объяснения проблемы относятся только к XVIII в. Даже сейчас нет единой гипотезы происхождения Земли, что дает простор для новых открытий и пищу для пытливого ума.

 Мифология древних 

Человек – существо пытливое. Издревле люди отличались от животных не только желанием выжить в суровом диком мире, но и попыткой понять его. Признавая тотальное превосходство сил природы над собой, люди стали обожествлять происходящие процессы. Чаще всего именно небожителям приписывается заслуга сотворения мира. Мифы о происхождении Земли в разных уголках планеты значительно отличались друг от друга. По представлениям древних египтян, она вылупилась из священного яйца, слепленного богом Хнумом из обычной глины. Согласно верованиям островных народов, землю выудили боги из океана.

Теория хаоса

Ближе всех к научной теории подошли древние греки. По их понятиям, рождение Земли произошло из первородного Хаоса, наполненного смесью из воды, земли, огня и воздуха. Это стыкуется с научными постулатами теории происхождения Земли. Гремучая смесь элементов хаотично вращалась, заполняя все сущее. Но в какой-то момент из недр первородного Хаоса родилась Земля – богиня Гея, и ее вечный спутник, Небо, – бог Уран. Совместными усилиями они наполнили безжизненные просторы разнообразием жизни. Похожий миф сформировался и в Китае. Хаос Хунь-тунь, наполненный пятью элементами – деревом, металлом, землей, огнем и водой – кружил в форме яйца по безграничной Вселенной, пока в нем не зародился бог Пань-Гу. Пробудившись, он обнаружил вокруг себя лишь безжизненную тьму. И этот факт его сильно опечалил. Собравшись с силами, божество Пань-Гу разломило скорлупу яйца-хаоса, высвободив два начала: Инь и Ян. Тяжелый Инь опустился вниз, сформировав землю, светлый и легкий Ян взмыл ввысь, образовав небо.

Классовая теория формирования Земли

Происхождение планет, и в частности Земли, современными учеными достаточно изучено. Но есть ряд принципиальных вопросов (например, откуда взялась вода), вызывающих жаркие споры. Поэтому наука о Вселенной развивается, каждое новое открытие становится кирпичиком в фундаменте гипотезы происхождения Земли. Знаменитый советский ученый Отто Юльевич Шмидт, больше известный по полярным исследованиям, сгруппировал все предложенные гипотезы и объединил их в три класса. К первому относятся теории, исходящие из постулата об образовании Солнца, планет, лун и комет из единого материала (туманности). Это известные гипотезы Войткевича, Лапласа, Канта, Фесенкова, недавно переработанные Рудником, Соботовичем и другими учеными. Второй класс объединяет представления, согласно которым планеты формировались непосредственно из вещества Солнца. Это гипотезы происхождения Земли ученых Джинса, Джеффриса, Мультона и Чемберлина, Бюффона и других. И, наконец, к третьему классу относятся теории, не объединяющие Солнце и планеты общностью происхождения. Наиболее известна гипотеза Шмидта. Остановимся на характеристике каждого класса.

В XVIII веке было выдвинуто две основные теории происхождения Земли, которые дополняли друг друга, поэтому в литературе они часто упоминаются под общим названием как гипотеза Канта-Лалласа. Поскольку наука не располагала в то время более приемлемыми объяснениями, у этой теории было в XIX веке множество последователей.

 

Гипотеза Канта

В 1755 году немецкий философ Иммануил Кант сформулировал теорию, согласно которой солнечная система возникла из некой первичной материи, до того свободно рассеянной в космосе. Частицы этой материи перемещались в различных направлениях и, сталкиваясь друг с другом, теряли скорость. Наиболее тяжелые и плотные из них под действием силы притяжения соединялись друг с другом, образуя центральный сгусток - Солнце, которое, в свою очередь, притягивало более удаленные, мелкие и легкие частицы. Таким образом, возникло некоторое количество вращающихся тел, траектории которых взаимно пересекались. Часть этих тел, первоначально двигавшихся в противоположных направлениях, в конечном счете, были втянуты в единый поток и образовали кольца газообразной материи, расположенные приблизительно в одной плоскости и вращающиеся вокруг Солнца в одном направлении, не мешая друг другу. В отдельных кольцах образовывались более плотные ядра, к которым постепенно притягивались более легкие частицы, формируя шаровидные скопления материи. Так складывались планеты, которые продолжали кружить вокруг Солнца в той же плоскости, что и первоначальные кольца газообразного вещества.

Концепция Лапласа

В 1796 году французский математик и астроном Пьер-Симон Лаплас выдвинул теорию, согласно которой Солнце существовало первоначально в виде огромной раскаленной газообразной туманности («небулы») с незначительной плотностью, но зато колоссальных размеров. Эта туманность первоначально медленно вращалась в пространстве. Под влиянием сил гравитации она постепенно сжималась, причем скорость ее вращения увеличивалась. Возрастающая в результате центробежная сила придавала туманности уплощенную, а затем и линзовидную форму. В экваториальной плоскости туманности соотношение между притяжением и центробежной силой изменялось в пользу последней, так что в конечном счете, масса вещества, скопившегося в экваториальной зоне туманности, отделилась от остального тела и образовала кольцо. От продолжавшей вращаться туманности последовательно отделялись все новые кольца, которые, конденсируясь в определенных точках, постепенно превращались в планеты и другие тела солнечной системы. В общей сложности от первоначальной туманности отделилось десять колец, распавшихся на девять планет и пояс астероидов - мелких небесных тел. Спутники отдельных планет сложились из вещества вторичных колец, оторвавшихся от раскаленной газообразной массы планет. Вследствие продолжавшегося уплотнения материи температура новообразованных тел была исключительно высокой. В то время и наша Земля представляла собой раскаленный газообразный шар, светившийся подобно звезде. Постепенно, однако, этот шар остывал, его материя переходила в жидкое состояние, а затем, по мере дальнейшего охлаждения, на его поверхности стала образовываться твердая кора. Эта кора была окутана тяжелыми атмосферными парами, из которых при остывании конденсировалась вода.

Недостаток гипотез Канта и Лапласа

Гипотезы Канта и Лапласа, объясняющие происхождение планеты Земля, были господствующими в космогонии вплоть до начала ХХ века. И сыграли прогрессивную роль, служа основой естественным наукам, в особенности геологии. Главным недостатком гипотезы является неспособность объяснить распределение внутри Солнечной системы момента количества движения (МКР). МКР определяется как произведение массы тела на расстояние от центра системы и скорость его вращения. Действительно, исходя из факта, что Солнце обладает более чем 90% всей массы системы, оно должно иметь и высокий МКР. На самом же деле Солнце имеет лишь 2% общего МКР, планеты же, особенно гиганты, наделены остальными 98%.

Теория Фесенкова

 По мнению советского астрофизика академика Василия Григорьевича Фесенкова (1889 - 1972 г.г.), образование планет тесно связано с образованием новых звезд. В общие закономерности развития их естественным образом укладывается образование планетных систем. Если рассматривать процесс возникновения Земли и планет как следствие нормального развития звезды, а не катастрофу, возникают совершенно новые возможности объяснения этого явления. Согласно теории Фесенкова, жизнь звезды состоит из сравнительно длительных периодов, во время которых она поддерживается ядерными реакциями определенного типа, и промежуточных - сравнительно быстрых переходов к ядерным реакциям другого типа.

 

Во время такого переходного периода звезда быстро охлаждается, значительно уменьшая свои размеры, а значит скорость ее вращения существенно возрастает. Но при большой скорости вращения состояние становится неустойчивым. Вначале по мере увеличения скорости звезда все более сплющиваться, приобретая грушевидную форму. Исследования русского математика и механика, академика Александра Михайловича Ляпунова (1857 - 1918 г.г.) показали, что грушевидная форма неустойчива для вращающейся массы. Такая форма возможна для звезды лишь самое короткое время и вслед за этим от нее отделится часть массы. Звезда, сбросив с себя тот избыток количества движения, который создает неустойчивость, станет вращаться медленнее. Теперь она будет в устойчивом состоянии до тех пор, пока последующее сжатие, вызванное дальнейшим охлаждением, не увеличит снова скорость ее вращения до критического значения. В целом, получается следующая картина. В промежутки времени, когда состояние звезды нестабильно, от нее будут отделяться массы вещества, из которых образуются впоследствии планеты. Периодически звезда избавляется от нестабильности, порождая протопланетные облака. Так как отделение масс происходит во время, когда скорость вращения звезды особенно велика, к планетам переходит значительная часть общего количества вращения. Это полностью совпадает с наблюдаемой характерной особенностью нашей планетной системы. Разработки теории еще не закончены. Нужно показать каким образом орбиты планет, которые вначале были небольшими, могут расшириться до тех размеров, которые наблюдаются сейчас. Такое видение проблемы образования планет согласуется с указанным академиком Фесенковым В. Г. предположением, что планеты образовались из горячих сгустков вещества. Он обосновал закон планетных расстояний в зависимости от плотности среды. Ученый обосновал математически причины устойчивости момента количества движения Солнечной системы потерей вещества Солнцем и замедлением его вращения. Академик приводит доводы в пользу обратного движения некоторых спутников Юпитера и Сатурна, объясняя этот факт захватом планетами астероидов.

 

Итак, отделившиеся сгустки солнечного вещества, охлаждаясь, конденсируются в более крупные частицы. Эти частицы, слипаясь под действием тяготения, образуют более крупные комки вещества, которые, сталкиваясь, образуют астероидные, а затем и протопланетные образования. Однозначно эти образования были разогреты как вследствие ударов выпадающих многочисленных крупных масс вещества из космоса, так и вследствие процессов спонтанного распада радиоактивных веществ внутри протопланетных образований.

Теории Мультона и Чемберлина

В 1905 году астроном Ф. Мультон и геолог Т. Чемберлен опубликовали гипотезу происхождения Солнечной системы, согласно которой она образовалась вследствие прохождения вблизи Солнца массивной звезды. Проходящее светило настолько близко приблизилось к Солнцу, что из его недр изверглась громадная приливная волна раскалённого вещества и устремилась за проходящей звездой. Из этого вещества впоследствии образовались планеты-гиганты. С противоположной стороны Солнца, где приливные силы были гораздо слабее, также было выброшено некоторое количество солнечного вещества. Эти выбросы были не так велики и удаление их от Солнца было меньшим, чем у выбросов, приведших к образованию внешних планет. Вещество этих выбросов послужило материалом для формирования планет земной группы.

Согласно Мультону и Чемберлену в начальный период образования Солнечной системы конденсация клубов газа послужила формированию большого количества небольших тел, которые назвали планетезималями. Затем планетезимали охладились и затвердели. В тоже время под действием сил тяготения они стали собираться в большие рои, а затем и в твёрдые ядра - зародыши будущих планет. Пролетая через облака планетезималей ядра собирали их и увеличивались в размерах.

Гипотеза Мультона - Чемберлена устраняла трудности в объяснении распределения моментов количества движения. Но, согласно расчётам, только сил тяготения было недостаточно для объяснения такого выброса газов из недр Солнца. Была сделана попытка объяснить выброс газов силами лучистого отталкивания открытыми в результате тончайшего эксперимента русским физиком П. Лебедевым, однако, как выяснилось силы светового давления Солнца достаточно лишь на то, чтобы удержать против сил тяготения массу астероида диаметром около 15 км (при плотности его вещества близкой к плотности внутренних планет Солнечной системы). Кроме того, непонятен был выход вещества из недр Солнца порциями, а не непрерывной струёй, были в этой теории и некоторые другие недостатки.

Таким образом, стало ясно, что объяснить образование Солнечной системы при помощи только сил тяготения не удастся. К. Биркеланд предположил возможность «вытекания заряженных частиц из Солнца и образования из них колец, радиусы которых зависят от отношения электрического заряда частиц к их массе». Но убедительных доказательств своей теории ему получить не удалось, так как в то время теория электромагнитного поля была разработана ещё недостаточно глубоко.

Суждения Джинса

В течение некоторого времени большой популярностью пользовалась также гипотеза Джинса. Этот британский астрофизик полагал, что когда-то, очень давно, когда Солнце, простая обычная звезда, было одиноким и еще не обладало планетами, оно встретилось с другой звездой. Пройдя близко от Солнца, встречная звезда «вырвала» из него, силою своего притяжения, струю материи, далеко выплеснувшуюся наружу. Звезда ушла, а всплеск с поверхности Солнца, рожденный встречей, распался на ряд отдельных сгустков, из которых в дальнейшем образовались планеты.

 

Гипотеза Джинса также оказалась несостоятельной. Расчеты показывают, что большая часть «струи» должна упасть обратно на Солнце или же улететь в мировое пространство, а оставшиеся сгустки будут обращаться вокруг Солнца по очень вытянутым орбитам вблизи от Солнца. На самом же деле планеты обладают почти круговыми орбитами и находятся на далеких расстояниях от Солнца.

 

Заметим, что встреча звезд в мировом пространстве — событие исключительно редкое; следовательно, если принять предложение Джинса, то и планетная система должна считаться исключительным явлением в мире. Неудивительно, что гипотеза Джинса устраивала сторонников религиозных взглядов, которые увидели в ней подтверждение церковных догм об исключительности и даже единственности Земли во вселенной, что совершенно не отвечает действительности.

Гипотеза Шмидта

 В вопросах теории  происхождения Земли оригинальную  точку зрения в 1944 году высказал  Шмидт. Это так называемая метеоритная  гипотеза, впоследствии физико-математически обоснованная учениками известного ученого. Кстати, в гипотезе проблема образования Солнца не рассматривается. Согласно теории, Солнце на одной из стадий своего развития захватило (притянуло к себе) холодное газово-пылевое метеоритное облако. До этого оно владело очень малым МКР, облако же вращалось со значительной скоростью. В сильном гравитационном поле Солнца началась дифференциация метеоритного облака по массе, плотности и размерам. Часть метеоритного материала попала на светило, другая, в результате процессов аккреции, образовывала сгустки-зародыши планет и их спутников. В этой гипотезе происхождение и развитие Земли зависимо от воздействия «солнечного ветра» – давления солнечного излучения, которое отталкивало легкие газовые компоненты на периферию Солнечной системы. Образованная таким образом Земля была холодным телом. Дальнейший разогрев связывается с радиогенным теплом, гравитационной дифференциацией и другими источниками внутренней энергии планеты. Большим недостатком гипотезы исследователи считают очень низкую вероятность захвата Солнцем подобного метеоритного облака.

Информация о работе История происхождения Земли. Исторический обзор