Реферат современные представления о строении земли
Обновлено: 05.07.2024
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Реферат по дисциплине:
Косынюк Ксения Владимировна
Актуальность данной темы определяется тем, что Земля является нашим родным домом, о котором мы знаем очень мало. Каждый человек обязан владеть хотя бы минимальными знаниями о нашей родной планете, а также о строении Земли.
Главнейшими методами исследования данной темы являлись теоретические методы, такие как: обработка ранее полученных литературных данных, системный подход, метод анализа.
Объектом исследования является планета Земля и её внутреннее строение.
Цель данной: углубить и закрепить знания о планете Земля, а также о её строении.
1. История Земли.
Мы с полным основанием можем восхищаться нашей родной планетой.
Земля – это третья планета Солнечной системы, входящая в состав планет земной групп, также как Венера, Меркурий и Марс, она образовалась из солнечной туманности около 4,5 миллиарда лет назад. У планеты Земля имеется один естественный спутник – это Луна и множество искусственных.
Наружный слой Земли представляет собой твердую оболочку, состоящую главным образом из силикатов. Твердая кора и вязкая верхняя часть мантии составляют литосферу. Под литосферой находится астеносфера, слой относительно низкой вязкости, твердости и прочности в верхней мантии. Земля имеет ярко выраженное жидкое внешнее и твердое внутреннее ядро.
На протяжении тысячелетий великое множество других ученых, от большинства из которых не сохранилось даже имен, исследовали и познавали нашу родную планету. Они выясняли, как образовалась Земля, как она движется в пространстве, из чего она состоит и как устроена. При этом самый главный вопрос, волновавший всех людей науки, заключался в том, как Земля развивалась и как на ней возникла жизнь. В наши дни благодаря накопленному поколениями опыту и возможностям современных технологий нам известно о Земле гораздо больше, чем могли даже вообразить ученые прошлого. Разумеется, и мы не знаем всего, но все же наши познания о Земле значительно обогатились.
По мере расширения и углубления знаний о Земле, превратившихся за тысячелетия в устойчивые представления, становилось все очевиднее, что история Земли – это история изменений.
Многие данные указывают на то, что Земля меняется год за годом, век за веком. [6]
Около 4,5 миллионов лет назад наша планета представляла собой огромный горячий шар, покрытый лавой с температурой 1200 ℃. Позже маленькая планета Тея столкнулась с Землёй, благодаря чему в последствии образовалась Луна.
Вода появилась на нашей планете 3,9 миллион лет назад, а через 100000 лет зародились первые острова вулканического происхождения, что послужило началом разделения континентов.
3,5 миллиона лет назад появились первые колониальные фотосинтезирующие бактерии - строматолиты, благодаря которым в атмосфере начал накапливаться кислород, а следовательно формироваться – озоновый слой.
750 миллионов лет назад на Земле был длительный глобальный ледниковый период, который закончился лишь тогда, когда вулканическая активность подействовала на слой льда.
370 миллионов лет назад живые организмы наконец начинают заселять не только воду, но и сушу. Первыми были растения, а после того, как накопилось достаточное количество кислорода, сушу смогли заселить и животные.
66 миллионов лет назад. Астероид диаметром 11 километров столкнулся с Землёй. Последствия удара вызвали пятую массовую гибель на планете, известную как меловое-палеогеновое массовое вымирание. 76% видов исчезли, включая все виды динозавров, кроме предков птиц.
Это была отличная возможность для млекопитающих, которые в то время существовали только в виде мелких грызунов. Они смогли выжить под землей, питаясь корнями и зерном, пережив катаклизм и имея возможность процветать.[9]
Земля всегда была беспокойной, постоянно развивающейся планетой. Все в ней, от ядра до коры, непрерывно меняется. Даже в наше время и атмосфера, и океаны, и суша подвержены изменениям, хотя, возможно, и не таким интенсивным по сравнению с относительно недавним прошлым. Нелепо было бы не обращать внимания на тревожные признаки таких изменений, и вряд ли мы совершим такую глупость – ведь наш интерес к родной планете так же естествен, как в свое время для Эратосфена. Однако не меньшей глупостью было бы сосредоточиться на текущем состоянии Земли, не используя в полной мере возможность узнать как можно больше об ее удивительном прошлом, изменчивом и непредсказуемом настоящем, а также о нашей собственной роли и месте в ее будущем. [6]
2. Методы изучения внутреннего строения Земли
Методы изучения внутреннего строения Земли можно отнести к двум группам. Первая - геологические методы. Вторая – геофизические методы.
К геологическим методам можно отнести:
- Гравиметрический. Идеально подходит для плохо изученных областей. За счет сверхточных измерений притяжения земли можно определить глубину и форму залегания горных пород.
- Сейсмические. За счет колебаний, возникающих при приложении силы, и времени их пробега создается картинка внутреннего строения земли.
- Магнитные. По результатам наблюдений за изменением геомагнитного поля можно отыскать месторождения.
- Электрический. Поиск полезных ископаемых происходит методом изучения естественных и искусственных электромагнитных полей. [13]
Геофизические методы предназначены для изучения верхней поверхности Земли.
К геофизическим методам исследования относят методы, которые связаны с изучением естественных и искусственно создаваемых физических полей, физических свойств горных пород, пластовых флюидов, содержания и состава различных газов в буровом растворе и т.д.
3. Строение Земли
Геология – это наука о строении, происхождении и развитии планеты Земля, её земной коры, а также о методах изучения её поверхности и полезных ископаемых.
С давних времён известно, что наша планета состоит из трёх основных слоёв - земной коры, мантии и ядра.
Земная кора является плотной каменной оболочкой планеты, которая покрывает всю её поверхность. На разных участках рельефа земная кора имеет различную толщину, например, в местах расположения океанов и морей её толщина составляет не более 15 километров, а других местах может достигать до 75 километров.
Земная кора включает в себя три слоя:
1. осадочный (10-15 км в основном осадочных пород);
2. гранитный (5-15 км метаморфических пород, по свойствам схожих с гранитом);
3. базальтовый (10-35 км магматических пород).
В состав земной коры входят многие химические вещества, такие как: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, натрий, калий, магний, водород, хлор, азот, барий и др.
Больше половины от состава занимает кислород, на втором месте кремний, около 25%, остальное приходится на оставшиеся элементы.
Непосредственно под земной корой располагается следующий слой – мантия. Мантия имеет толщину около 3000 км и имеет температуру около 2000°C, но тем не менее большая часть вещества мантии сохраняет твердое кристаллическое состояние из-за высокого давления.
На глубине около 200 км располагается подвижный верхний слой мантии – астеносфера, толщиной 100-250 км. Именно из-за этого слоя мантии происходят извержения вулканов и формирование залежей полезных ископаемых.
В состав мантии входят около 90% оксидов магния, кремния и железа, а также примерно 10% представлены окислами кальция, алюминия и натрия.
Под мантией находится центральная часть планеты Земля – ядро, оно имеет форму шара радиусом около 3500 км и располагается на глубине 2900 км от поверхности Земли.
Считается, что ядро состоит из двух слоев — твердого внутреннего ядра (радиусом около 1300 км) и жидкого внешнего (около 2200 км). Внутреннее ядро словно бы плавает во внешнем жидком слое. Из-за этого плавного движения вокруг Земли образуется ее магнитное поле (именно оно защищает планету от опасных космических излучений, и на него реагирует стрелка компаса). Ядро — самая горячая часть нашей планеты. Долгое время считалось, что температура его достигает, предположительно, 4000-5000°C. Однако в 2013 году ученые провели лабораторный эксперимент, в ходе которого определили температуру плавления железа, которое, вероятно, входит в состав внутреннего земного ядра. Так выяснилось, что температура между внутренним твердым и внешним жидким ядром равна температуре поверхности Солнца, то есть около 6000 °C. Строение нашей планеты — одна из множества неразгаданных человечеством тайн. Большая часть информации о нем получена косвенными методами, еще ни одному ученому не удалось добыть образцы земного ядра. Изучение строения и состава Земли по-прежнему сопряжено с непреодолимыми трудностями, но исследователи не сдаются и ищут новые способы добыть достоверные сведения о планете Земля. [12]
4. Оболочки Земли
Всем давно известно, что планета Земля имеет оболочки или другими словами - сферы, наиболее известными являются: атмосфера, биосфера, гидросфера и литосфера, но также есть ещё и пиросфера и центросфера.
Атмосфера – это внешняя воздушная оболочка нашей планеты, она состоит из совокупности газов, окружающих нашу планету, удерживаемых на месте земной гравитацией. Благодаря атмосфере удерживается кислород и фильтруется большая часть ультрафиолетового излучения, вредящего живым организмом.
Ее нижняя граница проходит по литосфере и гидросфере, а верхняя—на высоте 1000 км. В атмосфере различают тропосферу (двигающийся слой), стратосферу (слой над тропосферой) и ионосферу (верхний слой).
Средняя высота тропосферы—10 км. Ее масса составляет 75% всей массы атмосферы. Воздух тропосферы перемещается как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях.
Над тропосферой на 80 км поднимается стратосфера. Ее воздух, перемещающийся лишь в горизонтальном направлении, образует слои.
Еще выше простирается ионосфера, получившая свое название в связи с тем, что ее воздух постоянно ионизируется под воздействием ультрафиолетовых и космических лучей. [10]
Биосфера – это биологическая оболочка, состоящая из частей Земли, на которых существует жизнь.
Поскольку жизнь существует на суше, в воздухе и в воде, биосфера перекрывает все эти сферы. Хотя биосфера имеет высоту около 20 километров, почти вся жизнь сосредоточена примерно от 500 м ниже поверхности океана до 6 км над уровнем моря.
Биосфера существует около 3,5 миллиардов лет. Самые ранние жизненные формы биосферы, называемые прокариотами, выживали без кислорода. Древние прокариоты включали одноклеточные организмы, такие как бактерии и археи.
Биосферу иногда считают одной большой экосистемой – сложным сообществом живых и неживых компонентов, функционирующих как единое целое. Однако чаще всего биосфера описывается как совокупность множества экологических систем.[11]
Гидросфера – это водная оболочка планеты, занимающая около 71% поверхности земного шара, так как включает в себя все крупные и мелкие водоёмы, а также воду, находящуюся под землёй (грунтовые воды) и в воздухе (туман). Гидросфера имеет замерзшую часть - криосферу, представленную ледниками, айсбергами и т.д.
Вода проходит через гидросферу благодаря циклическому перемещению. Она накапливается в облаках, затем падает на Землю в виде дождя или снега. Эта вода собирается в реках, озерах и океанах. Затем она испаряется в атмосферу, чтобы снова начать цикл. Этот процесс называется гидрологическим циклом.
По оценкам ученых, на нашей планете есть более 1386 млн. км³ воды. [11]
Литосфера – самая твёрдая оболочка нашей планеты, она включает в себя земную кору и верхнюю часть мантии. Толщина литосферы колеблется примерно 40 км до 280 км, составные компонентами являются: песок с пляжей, горные породы и т.д.
Известно два типа литосферы: первая континентальная литосфера, которая связана с континентальной корой, вторая - океаническая связана с океанической корой и немного плотнее континентальной литосферы.
Наиболее известной особенностью, связанной с литосферой Земли, является тектоническая активность, которая описывает взаимодействие огромных плит литосферы, называемых тектоническими плитами.
Литосфера разделена на тектонические плиты, которые соединяются между собой как зазубренная головоломка. Эти плиты не имеют постоянного расположения; они медленно двигаются. Большая часть тектонической активности происходит на границах этих плит, где они могут сталкиваться, разрываться или пододвигаться друг под друга. Движение тектонических плит стало возможным благодаря тепловой энергии от мантийной части литосферы. Тепловая энергия делает твердую литосферу более эластичной. [11]
Появившиеся в глубокой древности представления о форме и размерах Земли с течением времени менялись и трансформирова¬лись вместе с общим развитием естественных наук и до достижени¬ями. Длительное время Земля рассматривалась как некое шарооб¬разное тело. В XVII-XVIII вв., когда для изучения размеров Земли стали применяться более точные оптические методы геодезии, было выяснено, что Земля не представляет собой идеальный шар, так как полярный и экваториальный радиусы неодинаковы (сегодня извес¬тно, что разница между ними составляет немногим более 21 км).
Содержание работы
1) Современные представления о строении и составе Земли, ее образовании и возрасте 3
2) Пневматолитово-гидротермальные процессы образования горных пород. Основные особенности минерального состава и форм залегания тел 12
3) Батиметрическая зональность дна Мирового океана. Особенности процессов осадкообразовании для каждой зоны 22
Список использованной литературы 36
Файлы: 1 файл
вар 2.doc
Современные представления о строении и составе Земли, ее образовании и возрасте
Появившиеся в глубокой древности представления о форме и размерах Земли с течением времени менялись и трансформировались вместе с общим развитием естественных наук и до достижениями. Длительное время Земля рассматривалась как некое шарообразное тело. В XVII-XVIII вв., когда для изучения размеров Земли стали применяться более точные оптические методы геодезии, было выяснено, что Земля не представляет собой идеальный шар, так как полярный и экваториальный радиусы неодинаковы (сегодня известно, что разница между ними составляет немногим более 21 км). Это свидетельствует о сплюснутости ее по оси вращения. Фигура Земли образовалась под совместным действием гравитационных и центробежных сил. Равнодействующая этих сил называется силой тяжести. Она перпендикулярна земной поверхности и выражается в ускорении, которое приобретает каждое тело у поверхности Земли. На рубеже XVII - XVIII вв. И. Ньютоном теоретически было обосновано положение о том, что под воздействием силы тяжести Земля должна иметь сжатие в направлении оси вращения и принимать форму эллипсоида или сфероида. Впоследствии сделанные во многих странах измерения длины меридианов и параллелей подтвердили теоретические положения и расчеты И. Ньютона. Эти данные также показали, что Земля является не двухосным, а трехосным эллипсоидом, так как экваториальные радиусы отличаются по длине на 213 м.
Хотя представления о форме Земли как об эллипсоиде в первом приближении оказались верными, в действительности ее реальная поверхность оказалась более сложной. Наиболее близкой к форме Земли является своеобразная фигура, получившая название геоида (дословно – землеподобный) (рис. 1).
Рис. 1. Положение поверхностей рельефа Земли, сфероида и геоида
Геоид – некоторая воображаемая форма, по отношению к которой сила тяжести повсеместно направлена перпендикулярно. Она совпадает с уровнем Мирового океана и продолжается, погружаясь под материки, как бы сглаживая их рельеф. Таким образом, геоид – это уровенная поверхность океанов гравитационного потенциала (т. е. во всех своих точках перпендикулярная направлению отвеса), совпадающая с поверхностью Мирового океана.
Форма и размеры Земли были вычислены геодезистом А. А. Изотовым в 1940 г. Выведенная им фигура впоследствии получила название эллипсоида Красовского. Вычисленные с помощью космических аппаратов основные параметры по эллипсоиду Красовского следующие: экваториальный радиус – 6378,245 км; полярный радиус – 6356,863 км. Площадь поверхности Земли составляет около 5210 млн км2, ее объем – 1,083-1012 км3. Масса Земли равна 5,976-1027 г или 5,976-109 трлн т.
Зная объем и массу Земли, можно определить ее среднюю плотность. Она равна 5,52 г/см3 или в 5,52 раза выше плотности воды. Лабораторными исследованиями установлено, что плотность горных пород на земной поверхности равна 2,8 г/см3. Это означает, что в ее недрах должны находиться горные породы, в несколько раз превышающие среднюю плотность Земли.
Галактика Млечного Пути вращается вокруг своей оси с неодинаковой угловой скоростью в различных точках, ее скорость возрастает по мере удаления от центра Галактики. Полный оборот вокруг Центра Галактики Солнце совершает за 215 млн лет, вращаясь со скоростью около 25 * 104 м/с. В то же время Галактика постоянно поступательно движется в направлении созвездия Единорога со скоростью около 21 * 104 м/с. Земля, являясь составной частью Солнечной системы, участвует в этих движениях вместе с Солнцем.
Одновременно Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите с запада на восток (орбитальное движение). Эксцентриситеторбиты равен 0,017. Наиболее близкая к Солнцу точка земной орбиты называется перигелием, наиболее удаленная – афелием. Полный оборот вокруг Солнца наша планета совершает за 365 сут 5 ч 48 мин 46 с. Характерно, что на отдельных участках орбиты Земля движется быстрее, нежели на других. Первую половину своего пути по орбите Земля проходит примерно за 186 сут (с 21 марта по 23 сентября), вторую – за 179 сут (с 23 сентября по 21 марта). Наибольших значений орбитальная скорость достигает в перигелии, наименьших – в афелии.
Наряду с орбитальным движением Земля постоянно совершает вращательное движение вокруг своей оси. Такое вращение происходит с запада на восток.
Полный оборот вокруг своей оси планета совершает за одни сутки (23 ч 56 мин 4 с) с угловой скоростью 77,292116-10"5 с-1 или со средней линейной скоростью 465 м/с. Продолжительность такого оборота (продолжительность суток) и угловая скорость в течение года меняются. Наибольших значений продолжительность суток достигает в марте, наименьших – в августе.
На Земле имеется ряд неопровержимых доказательств ее осевого вращения. Это не только смена дня и ночи, но и выпуклость Земли в экваториальном поясе и сплюснутость ее у полюсов. Объяснить это иначе чем осевым вращением невозможно., так как оно возникает при участии центробежной силы, развивающейся только при вращении тел. Под влиянием данного движения возникает так называемое кариолисово ускорение. Его действием объясняют подмыв правого берега рек в северном полушарии и левого – в южном. Это же ускорение отклоняет от меридиана воздушные и морские течения с эффектом, прямо пропорциональным массе движущихся воздушных и водных масс1.
Ярким доказательством осевого вращения Земли является известный опыт, поставленный Ж. Фуко в 1851 г. с физическим маятником. Опыт основан на законе механики, в силу которого всякое качающееся тело стремится сохранить плоскость своего качения при одном условии: на него не действует никакая другая сила, кроме силы тяжести.
Наблюдателю по истечении некоторого времени после начала качания маятника кажется, что плоскость качания поворачивается вокруг вертикали данного места по часовой стрелке (в южном полушарии – против часовой стрелки). В действительности же поворачивается не плоскость качания маятника (она остается неизменной), а Земля переместилась под маятником с запада на восток.
Другим важным доказательством осевого вращения Земли является отклонение падающих тел к востоку в северном полушарии и к западу в южном полушарии. Это вызвано тем, что чем дальше находится точка от оси вращения Земли, тем больше ее скорость вращения с запада на восток.
Скорости осевого вращения и движения Земли не остаются Погодиными. Изменения скоростей осевого вращения могут быть трех типов: вековыми, скачкообразными и периодическими, или сезонными. Вековые изменения приводят к увеличению периода вращения Земли вокруг своей оси. В результате этого продолжительность суток за последние 2000 лет возрастала в среднем на 0,0023 с в столетие. Нерегулярные изменения способны удлинять или сокращать продолжительность суток до 0,004 с. Периодические изменения приводят к тому, что время осевого вращения Земли в течение года может различаться на ±0,001 с.
Изменения скорости орбитального движения Земли и скорости ее осевого вращения происходят под действием ряда причин. Так называемые внутренние причины обусловлены колебаниями момента инерции Земли. В силу этого происходит уменьшение земного радиуса каждые сто лет на 5 см, а иногда и на 12 см. Изменение радиуса Земли происходит неравномерно. Оно обусловлено неустойчивостью механического и физико-химического состояния земных недр. Уменьшение радиуса планеты сопровождается резким увеличением давления во всех слоях ее недр, что приводит к перетоку новых масс в состав ее ядра и к его уплотнению. В целом из-за гравитационного сжатия и уменьшения земного радиуса наблюдается так называемое вековое ускорение вращения планеты, составляющее в относительных единицах 1,4- 10-8 в столетие.
Большое влияние на изменение скорости орбитального и осевого вращения Земли оказывают внешние причины. В первую очередь это касается приливного трения, воздушных течений и взаимодействия сезонной циркуляции атмосферы с земной поверхностью. В результате влияния на Землю притяжения Луны и Солнца в океанах и морях образуются приливные волны. Они перемещаются в направлении, противоположном вращению планеты, что приводит к уменьшению энергии вращательного движения Земли.
В земной атмосфере действуют постоянные воздушные течения, размеры которых сопоставимы с площадью материков. Скорости этих течений в среднем составляют зимой около 100 м/с, летом – 70 м/с. В целом воздушные потоки направлены зимой с запада на восток, а летом – с востока на запад. В результате трения воздушных потоков с земной поверхностью вращение Земли замедляется.
Поверхность Земли по существу является поверхностью раздела. Она отделяет твердое тело Земли от расположенной на ее поверхности жидкой водной оболочки – гидросферы и внешней газовой оболочки, называемой атмосферой.
Атмосфера. Согласно многочисленным данным, верхнюю границу атмосферы проводят по высоте 700 – 800 км или даже 900 – 1000 км, а с учетом экзосферы граница перехода атмосферы в космическое пространство лежит на высоте 2000 – 3000 км. В настоящее время земная атмосфера содержит 5,3-103 трлн т воздуха, но это составляет всего около одной миллионной части массы всей Земли. Атмосфера по своему составу и распределению массы весь неоднородна.
Плотность воздуха на уровне моря в среднем равна 13–10-3 г/см3. С высотой плотность воздуха быстро убывает, так что 3/4 ее массы приходится на нижние 10 км. По вещественному составу, температуре и характеру воздушных течений в ней выделяют несколько слоев. Разделяющие их границы носят название пауз. По резкой смене температур выделяются тропопауза, стратопауза, мезопауза, экзопауза (рис. 1). Они выполняют запрещающие и разрешающие функции. Паузы являются не строго определенными границами раздела. В них неоднократно возникают разрывы, через которые происходит обмен веществом и энергией между соседними слоями.
Рис. 1. Схематический разрез атмосферы:
1 – верхняя граница литосферы (о – суша, б – океан); 2 – серебристые облака; 3 – перламутровые облака; 4 – ярусы облачности в тропосфере; 5 – полярные сияния; 6 – температурная кривая;
7 – слой распространения озона; 8 – слой наибольшей концентрации озона (озоновый слой)
Тропосфера. В тропосфере сосредоточено около 90 % массы атмосферы. В ней формируются погода и климат, возникают мощные воздушные течения, циклоны и антициклоны. Сухой воздух состоит из 78,08 % азота, 20,95 % кислорода, 0,93 % аргона, 0,03 % углекислого газа и малых количеств благородных газов и водорода. Важную роль в формировании погоды и климата играют термодинамические активные примеси (ТАП). К ним относятся пыль и пары воды. Пары воды и облачность вместе с углекислым газом влияют на потоки коротко- и длинноволнового излучения и вносят большой вклад в создание парникового эффекта. Это означает способность атмосферы пропускать солнечную радиацию до подстилающей поверхности, но поглощать собственное тепловое излучение подстилающей поверхности и нижележащих тропосферных слоев.
Тропосферная пыль имеет различное происхождение. Она поступает в тропосферу во время вулканических извержений, поднимается сильными ветрами с открытых пространств. Много пыли в тропосфере имеет промышленное или антропогенное происхождение.
От земной поверхности температура медленно понижается и на высоте 10-12 км составляет от -60 до -70 °С. На уровне стратопаузы на высоте от 15 до 18 км температуры стабилизируются.
Стратосфера. В стратосфере до высоты около 40 км температура воздуха колеблется в пределах от -40 до -50°С, но затем быстро возрастает, достигая положительных значений около 15 °С. В настоящее время в стратосфере обнаружена активная вертикальная циркуляция воздуха, приводящая к перемешиванию воздуха до высот порядка 30-40 км. Это обеспечивает примерно постоянный газовый состав в стратосфере. Преобладающее направление ветров в стратосфере – восточное в отличие от западного в тропосфере.
Исключительно важной особенностью стратосферы и верхней части тропосферы является наличие озонового слоя. Он распространен на высоте от 17 до 30 км. Благодаря озоновому слою большая часть ультрафиолетового излучения задерживается.
Мезосфера. Ее газовый состав, в котором преобладают азот и кислород, весьма устойчив. Температура от нижней границы к верхней вновь понижается, достигая значений от -70 до -90 °С. У верхнейграницы образуются так называемые серебристые облака, представляющие собой скопления мельчайших кристалликов льда2.
Читайте также: