Теории происхождения воды на земле реферат химия

Обновлено: 03.07.2024

Дело в том, что тело человека почти на 63% - 68% состоит из воды. Практически все биохимические реакции в каждой живой клетке – это реакции в водных раствора. В растворах же (преимущественно водных) протекает большинство технологических процессов на предприятиях химической промышленности, в производстве лекарственных препаратов и пищевых продуктов. И в металлургии вода чрезвычайно важна, причём не только для охлаждения. Не случайно гидрометаллургия – извлечение металлов из руд и концентратов с помощью растворов различных реагентов – стала важной отраслью промышленности.

Содержание работы

Введение…………………………………………………………………….3
Вода - источник жизни на земле…………………………..………5
Вода в природе………………………………………………..…. 7
Виды воды………………………………………………………..…9
Физические свойства воды…………………………………….…10
Гипотеза происхождения жизни на Земле…………………….…12
Зарождение жизни в горячей воде……………………………….14
Условия возникновения жизни на Земле……………………..…15
Роль воды на планете………………………………………………17
Заключение……………………………………………………………….20
Список литературы………………………………………………….……23

Файлы: 1 файл

реферат.docx

Вода - источник жизни на земле…………………………..………5
Вода в природе………………………………………………..….. ..7
Виды воды………………………………………………………..…9
Физические свойства воды…………………………………….…10
Гипотеза происхождения жизни на Земле…………………….…12
Зарождение жизни в горячей воде……………………………….14
Условия возникновения жизни на Земле……………………..…15
Роль воды на планете………………………………………………17

Вода, у тебя нет ни цвета, ни вкуса, ни запаха,

тебя невозможно описать, тобой наслаждаются,

не ведая, что ты такое. Нельзя сказать,

что необходимо для жизни: ты сама жизнь.

Ты исполняешь нас с радостью,

которую не объяснишь нашими чувствами.

С тобой возвращаются к нам силы,

с которыми мы уже простились.

По твоей милости в нас вновь начинают

бурлить высохшие родники нашего сердца.

(А. де Сент-Экзюпери. Планета людей)

Мною написан реферат по теме "Вода, её роль в возникновении и развитии жизни на Земле". Я выбрала эту тему потому что – это самая актуальная тема, так как вода это самое важное вещество на Земле без которого не может существовать ни один живой организм и не могут протекать никакие биологические, химические реакции, и технологические процессы.

Вода – одно из самых распространённых веществ в природе (гидросфера занимает 71 % поверхности Земли). Воде принадлежит важнейшая роль в геологии, истории планеты. Без воды невозможно существование живых организмов. Дело в том, что тело человека почти на 63% - 68% состоит из воды. Практически все биохимические реакции в каждой живой клетке – это реакции в водных раствора. В растворах же (преимущественно водных) протекает большинство технологических процессов на предприятиях химической промышленности, в производстве лекарственных препаратов и пищевых продуктов. И в металлургии вода чрезвычайно важна, причём не только для охлаждения. Не случайно гидрометаллургия – извлечение металлов из руд и концентратов с помощью растворов различных реагентов – стала важной отраслью промышленности.

Вода – источник жизни на Земле

Вода́ (оксид водорода) — бинарное неорганическое соединение, химическая формула Н2O. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью. При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не имеет цвета, запаха и вкуса. В твёрдом состоянии называется льдом, снегом или инеем, а в газообразном — водяным паром. Вода также может существовать в виде жидких кристаллов.

Около 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, льды) — 361,13 млн км. На Земле примерно 96,5 % воды приходится на океаны, 1,7 % мировых запасов составляют грунтовые воды, ещё 1,7 % на ледники и ледяные шапки Антарктиды и Гренландии, небольшая часть в реках, озёрах и болотах, и 0,001 % в облаках. Бо́льшая часть земной воды — солёная, и она непригодна для сельского хозяйства и питья. Доля пресной составляет около 2,5 %, причём 98,8 % этой воды находится в ледниках и грунтовых водах. Менее 0,3 % всей пресной воды содержится в реках, озёрах и атмосфере, и ещё меньшее количество (0,003 %) находится в живых организмах.

Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды. Является важнейшим веществом для всех живых существ на планете Земля.

Вода — весьма распространенное на Земле вещество. Почти 3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также находитcя вода, пропитывающая почву и горные породы.

Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает из воздуха. Количество примесей в пресных водах обычно лежит в пределах от 0,01 до 0,1% (масс.). Морская вода содержит 3,5% (масс.) растворенных веществ, главную массу которых составляет хлорид натрия (поваренная соль).

Вода, содержащая значительное количество солей кальция и магния, называется жесткой в отличие от мягкой воды, например дождевой. Жесткая вода дает мало пены с мылом, а на стенках котлов образует накипь.

Чтобы освободить природную воду от взвешенных в ней частиц, ее фильтруют сквозь слой пористого вещества, например, угля, обожженной глины и т. п. При фильтровании больших количеств воды пользуются фильтрами из песка и гравия. Фильтры задерживают также большую часть бактерий. Кроме того, для обеззараживания питьевой воды ее хлорируют; для полной стерилизации воды требуется не более 0,7 г хлора на 1 т воды.

Фильтрованием можно удалить из воды только нерастворимые примеси. Растворенные вещества удаляют из нее путем перегонки (дистилляции) или ионного обмена.

Вода имеет очень большое значение в жизни растений, животных и человека. Согласно современным представлениям, само происхождение жизни связывается с морем. Во всяком организме вода представляет собой среду, в которой протекают химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма; кроме того, она сама принимает участие в целом ряде биохимических реакций.

По особенностям происхождения, состава или применения, выделяют, в числе прочего:

Мягкая вода и жёсткая вода — по содержанию катионов кальция и магния

По изотопам молекулы:

Лёгкая вода (по составу почти соответствует обычной),

Тяжёлая вода (дейтериевая),Сверхтяжёлая вода (тритиевая),

Пресная вода, Дождевая вода, Морская вода,

Подземные воды, Минеральная вода, Солоноватая вода,

Питьевая вода, Водопроводная вода, Дистиллированная вода,

Сточные воды, Ливневая вода или поверхностные воды,

Апирогенная вода, Мёртвая вода и Живая вода — виды воды из сказок,

Лёд-девять (вымышленный материал), Святая вода — особый вид воды согласно религиозным учениям.

Вода в нормальных атмосферных условиях сохраняет жидкое агрегатное состояние, тогда как аналогичные водородные соединения являются газами. Это объясняется особыми характеристиками слагающих молекулы атомов и присутствием связей между ними. Атомы водорода присоединены к атому кислорода, образуя угол 104,45°, и эта конфигурация строго сохраняется. Из-за большой разности электро отрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По этой причине молекула воды является активным диполем, где кислородная сторона отрицательна, а водородная положительна. В результате молекулы воды притягиваются своими противоположными полюсами и образуют полярные связи, на разрыв которых требуется много энергии. В составе каждой молекулы ион водорода (протон) не имеет внутренних электронных слоев и обладает малыми размерами, в результате чего он может проникать в электронную оболочку отрицательно поляризованного атома кислорода соседней молекулы, образуя водородную связь с другой молекулой. Каждая молекула связана с четырьмя другими посредством водородных связей — две из них образует атом кислорода и две атомы водорода. Комбинация этих связей между молекулами воды — полярной и водородной и определяет очень высокую температуру её кипения и удельную теплоты парообразования. В результате этих связей в водной среде возникает давление в 15-20 тыс. атмосфер, которое и объясняет причину трудносжимаемости воды.

Структуры воды и льда между собой очень похожи. В воде, как и во льду, молекулы стараются расположиться в определённом порядке — образовать структуру, однако тепловое движение этому препятствует.

Вода обладает также высоким поверхностным натяжением среди жидкостей, уступая в этом только ртути. Относительно высокая вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями.

Вода обладает отрицательным электрическим потенциалом поверхности. Капля, ударяющаяся о поверхность воды

Чистая вода — хороший изолятор. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту.

Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60 % парникового эффекта. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, на чём основан принцип действия микроволновой печи.

Гипотеза происхождения воды на Земле

Первичный бульон — термин, введённый советским биологом Александром Ивановичем Опариным. В 1924 году он выдвинул теорию о возникновении жизни на Земле через превращение, в ходе постепенной химической эволюции, молекул, содержащих углерод, в первичный бульон.

Первичный бульон предположительно существовал в мелких водоёмах Земли 4 млрд. лет назад. Он состоял из аминокислот, полипептидов, азотистых оснований, нуклеотидов. Он образовался под воздействием электрических разрядов, высокой температуры и космического излучения. При этом атмосфера Земли в то время не содержала кислорода.

Во второй половине XIX в. также высказывается предположение, что жизнь возникла в первичном океане из неорганического вещества в результате природного процесса.

В 1952 г. Гарольд Юри (1893-1981) самостоятельно пришел к выводу, что атмосфера молодой Земли имела восстановленный характер, то есть к завершению процесса формирования Земля имела сильно восстановленную атмосферу, так как ее основными составляющими были водород и полностью восстановленные формы углерода, азота и кислорода: метан, аммиак и пары воды. Гравитационное поле Земли не могло удержать легкий водород, — и он постепенно улетучился в космическое пространство. Вторичным следствием потери свободного водорода было постепенное окисление метана до диоксида углерода, а аммиака — до газообразного азота, которые через определенное время превратили атмосферу из восстановительной в окислительную. Юри предполагал, что именно в период улетучивания водорода, когда атмосфера находилась в промежуточном окислительно- восстановительном состоянии, на Земле могло образоваться в больших количествах сложное органическое вещество. По его оценкам, океан, по-видимому, представлял тогда собой однопроцентный раствор органических соединений. В результате возникла жизнь в ее самой примитивной форме.

Зарождение жизни в горячей воде

Научные исследования показывают, что зарождение жизни в минеральной воде и, в особенности, гейзерах наиболее вероятно. В 2005 г. академик Юрий Викторович Наточин высказал предположение, отличное от общепринятой концепции возникновения жизни в море, и аргументировал гипотезу, согласно которой средой возникновения протоклеток были водоемы с преобладанием ионов К+, а не морская вода с доминированием ионов Na+[6]. В 2009 г. Армен Мулкиджанян и Михаил Гальперин на основе анализа содержания элементов в клетке также пришли к выводу, что, вероятно, жизнь зародилась не в океане[7]. Дейвид Уард доказал, что в горячей минеральной воде появились и сейчас образуются строматолиты[8]. Самые древние строматолиты были обнаружены в Гренландии. Их возраст насчитывает 3,5 миллиардов лет. В 2011 г. Тадаси Сугавара создал протоклетку в горячей воде[9]. Исследования Мари-Лор Пон минерала серпентина в геологической формации Исуа, Гренландия, в 2011 г. показали, что жизнь могла зародиться и в грязевых вулканах[10]. Лауреат Нобелевской премии биолог Джек Шостак отметил, что мы можем легче представить себе накопление органических соединений в первичных озёрах, чем в океане. Такого же мнения группа учёных под руководством Евгения Кунина.

Условия возникновения жизни

Е.В. Логинова, П.С. Лопух
Гидроэкология: курс лекций
Минск: БГУ, 2011.– 300 с.

2.4. Происхождение воды и гидросферы

Существует шесть гипотез появления воды на земном шаре.

Пространство вокруг Земли все более заполнялось газами, которые непрерывно извергались из трещин остывающей коры. По мере охлаждения пары образовывали облачный покров, плотно окутавший нашу планету. Когда температура в газовой оболочке упала настолько, что влага, содержащаяся в облаках, превратилась в воду, пролились первые дожди. Тысячелетие за тысячелетием низвергались дожди. Они-то и стали тем источником воды, которая постепенно заполнила океанические впадины и образовала Мировой океан.

Согласно этой гипотезе вода содержалась уже в той первичной материи, из которой сложилась наша Земля. Подтверждением такой возможности является наличие воды в падающих на Землю метеоритах.

Под действием давления пар выжимался в верхние слои мантии, а затем и в кору Земли. В коре более низкие температуры стимулировали химические реакции между минералами и водой, в результате разрыхления пород, образовались трещины и пустоты, которые немедленно заполнялись свободной водой. Под действием давления воды трещины раздавались, превращались в разломы, и вода через них устремлялась на поверхность. Так возникли первичные океаны.

В пользу приведенной гипотезы свидетельствует резкое возрастание скорости сейсмических волн на глубине 15–20 км, т. е. как раз там, где должна пролегать граница предполагаемого раздела между гранитом и поверхностью рассола, граница резкого изменения физико-химических свойств вещества.

Расчеты, выполненные Хойлом, подтверждают возможность образования земных океанов из ледяных дождей, для чего потребовалось всего несколько миллионов лет.

Пятая гипотеза, как и четвертая, предполагает космическое происхождение воды, но из других источников. Дело в том, что на Землю из глубин космоса непрерывно низвергается ливень электрически заряженных частиц. И среди этих частиц изрядную долю составляют протоны – ядра атомов водорода. Пронизывая верхние слои атмосферы, протоны захватывают электроны и превращаются в атомы водорода, которые тут же вступают в реакцию соединения с кислородом атмосферы. Образуются молекулы воды. Расчет показал, что космический источник такого рода способен дать почти 1,5 т воды в год, и эта вода в виде осадков достигает земной поверхности.

Доказательствами существования некогда единого материка является не только подобие береговых линий, но также сходство флоры и фауны, сходство геологических структур побережий.

Океанов не существовало. И вот на границе протерозоя и мезозоя (250–300 млн. лет назад) Земля начала расширяться. Единый материк дал трещины, которые, наполнившись водой, превратились в океаны.

Однако по мере уплотнения пылевого облака происходило его гравитационное сжатие, и давление внутри прото-Земли возрастало. Соответственно росла и степень поглощения водорода металлами группы железа. Сжатие порождало антипод давления – разогрев. А так как наибольшему сжатию подвергались центральные области образовавшейся планеты, то там стремительнее росла и температура.

И вот на какой-то стадии разогрева, когда температура в ядре Земли достигла определенного критического значения (переход количественного роста в новое качественное состояние!), начался обратный процесс – выделение водорода из металлов.

Таким образом, дегазация водорода сопровождалась расширением Земли. Между тем водород, пронизывая огромную толщу планеты, захватывал по пути атомы кислорода, и на поверхность ее вырывались уже пары воды. Конденсируясь, вода заполняла разломы в коре. Постепенно образовались океаны.

Предложена теория происхождения воды на Земле. Существующие гипотезы происхождения воды основаны на занесение воды в виде льда метеоритами, кометами, астероидами и др. межпланетными космическими телами. Геохимики считают, что вода образовалась в недрах Земли за счет химических реакций. Показано, что галактическое космическое излучение вносит ничтожную долю в формирование гидросферы Земли. Расчётным путем показана ведущая роль происхождения воды на Земле за счет солнечного космического излучения. Основную часть частиц солнечного космического излучения – 91%- составляют протоны. Приведенные расчеты позволяют понять за какие временные периоды солнечное космическое излучение, попадающее в атмосферу Земли, в виде частиц, основную часть которого на 91%, составляют протоны, превращается в водород и соединяясь с кислородом атмосферы Земли обогащают её водой. Примерно такую же часть приносят протоны Солнечного излучения во время солнечных вспышек. Солнечным вспышкам в настоящее время уделяется повышенное внимание исследователей, в том числе с помощью космических аппаратов, так как вспышки влияют на многие области человеческой деятельности и здоровье людей. Попадая в атмосферу Земли, солнечные протоны , образуют атмосферную воду, которая обусловила биологическую жизнь на Земле. Солнечные космические лучи, попадая в атмосферу Земли, распределяются совершенно не равномерно по земной атмосфере, поэтому образование воды за счет реакции водорода с кислородом может происходить совершенно по разному в разное время и в разной местности. Бывают периоды, когда на Солнце долгое время отсутствуют вспышки и в это время происходит охлаждение Земли, вплоть до малых ледниковых периодов, как это произошло в период между 1640 и 1700г., когда реки, которые никогда не замерзали, покрылись льдом. Солнечные вспышки также связаны с изменением магнитной полярности Солнца, которое имеет 22 - летний цикл.

5. В.Ф. Сокуров. Физика космических лучей: космическая радиация. Высш. Образ. Ростов-на-Дону. Фоника, 2005.

7. А.Б. Струминский. Динамика и пространственное распределение солнечных космических лучей в атмосфере. ИКИ РАН. Докторская диссертация на соискание степени д.-ф.-м. н. 2011.

Существует несколько гипотез появления воды на Земле. Согласно первой, вода попала на Землю в ходе кометной бомбардировки. Кометные ядра, богатые льдом, образуют так называемое облако Оорта на дальних окраинах Солнечной системы. Когда солнечной системе шёл первый миллиард, кометы вторгались в её внутренние области намного чаще, чем сейчас, и могли сталкиваться с Землей. По другой гипотезе, вблизи орбиты Юпитера существуют области богатые водой в твердой фазе. Тяготение гигантской планеты в протопланетные времена приводило к падению осколков к формировавшейся Земле, принося воду [1]. Геофизики считают, что вода возникла в результате химических реакций в её недрах, а не была занесена на планету астероидами или метеоритами [2].

Землю постоянно бомбардируют космические излучения как галактического, так и солнечного происхождения. В настоящее время установлено, что первичное космическое излучение состоит из стабильных частиц высоких энергий, летящих в самых различных направлениях в космическом пространстве. Интенсивность космического галактического излучения в районе Солнечной системы составляет в среднем 2-4 частицы на 1 см2 за 1секунду. Оно состоит в основном из протонов (91%) и альфа-частиц (6,6%) и небольшая часть приходится на ядра других элементов (менее1%) и электроны (1,5%)

Проникая в атмосферу Земли протон, присоединив электрон, становится сильнейшим химическим реагентом. Наиболее активным атомом и вторым атомом по численности в атмосфере является кислород. Соединение кислорода и водорода образуют воду по реакции

Энергия активации реакции образования воды составляет 75,4 кДж/моль [2]. Заметим, что человек использует огромную энергию соединения водорода и кислорода, например, в самых мощных ракетных двигателях. Сильнейшие восстановительные свойства водорода широко используются в электровакуумном производстве, восстанавливая окисленные поверхности при обезгаживании даже таких тугоплавких металлов как вольфрам, молибден, тантал и др. Особенно важно для таких производств, что в результате процесса не происходит загрязнения внутрицеховых помещений, так как в результате реакции появляются лишь пары воды.

В гидросфере Земли находится 1,39 млрд . км3 воды = 1,39х1021 т.

Земле, по современным данным, исполнилось 4,54 млрд. лет.

Определим сколько протонов количественно, по массе и превратившихся в воду может попасть на земную атмосферу за различные промежутки времени с галактическими космическими лучами.

Радиус Земли с атмосферой в 50 км составляет 6421 км. Площадь такой сферы составляет 51783926696 км2. На каждый квадратный сантиметр такой сферы падает 2-4 частицы. Из них 91%-протоны. За 1 сек в атмосферу Земли попадает 1,5х1018 частиц, из них протонов-1,39х1018 протонов в секунду. Масса протона- 1,672621777х10-27 кг [3].

В таблице 1 приведены данные попадания протонов с галактическими космическими лучами в атмосферу Земли за определенные промежутки времени.

Количество протонов, попадающих в атмосферу Земли с космическим галактическим излучением за определенное время

Количество протонов, попадающих на 1 кв. см атмосферы

Количество протонов, попадающих в атмосферу Земли с космическим излучением за 1 сек

К-во воды за 1 млрд лет

Превращаясь после взаимодействия с кислородом в воду за 1 млрд лет Земля приобретает 2,3х106 т воды.

Это - ничтожно мало по сравнению с гидросферой Земли.

Более существенный вклад в количество протонов, попадающих в атмосферу Земли, вносит Солнце.

Для оценки количества попадания протонных потоков, исходящих от Солнца, в атмосферу Земли, приведем расчеты.

Сфера Солнца составляет - 6х1022см2. В узкий конус Земли, включая примерно в 5 раз большее количество частиц в соответствии с рис. 2.1 из-за захватывания частиц радиационными и магнитными поясами, долетает в 4,25х105 раз меньше частиц, чем излучаемые звездой. Солнце в целом на 92,1% состоит из водорода, 7,8% составляет гелий, и 0,01% приходится на углерод, железо и др. элементы [8].

Рис. 1. Солнечный ветер и магнитосфера Земли [4].

Количество протонов, достигающих полусферы Земли за определенное время

Соединяясь с кислородом с образованием воды - за 4,54 млрд лет появится около 2,5х1018 т. воды.

По сравнению с массой гидросферы Земли 1,39х1021 почти в тысячу раз меньше!

В настоящее время большое внимание исследователей солнечно-земных связей занимают солнечные вспышки. Известно, что солнечные вспышки влияют на здоровье людей, влияют на электронную аппаратуру и её компоненты как на земле, так и особенно в космосе, воздействуют на погоду, вызывают различные явления в атмосфере земли, как, например, полярные сияния и т.п. [5,6].

Впервые на влияние солнечных вспышек на человека и социальную жизнь на Земле обратил внимание и исследовал эти процессы А.С. Чижевский [9].

Рис. 2. Типичные изображения при наблюдениях спокойного Солнца (слева), во время активных процессов в его атмосфере (в центре) и в период солнечного затмения (справа). На среднем снимке отчётливо видны неоднородные структуры и активные процессы в атмосфере Солнца (вспышки, протуберанцы и т.п.) [4].

Ориентировочно вспышки при минимуме солнечной активности происходят 1 раз в неделю, при максимуме- 1 раз в сутки [7].

Сделаем оценочные расчеты появления протонных потоков в атмосфере Земли при солнечных вспышках. Приведем оценочные расчёты, которые сведены в таблицу 3. Если поток частиц от Солнца значительно возрастает во время вспышек, но они реже по сравнению с обычным излучением в 86400 раз, и до атмосферы Земли долетает 2,3х109÷4,6х1011г/с. [7, стр.31]. До земли доходит в 4,25х105 раз меньше, т.е. 1,0х105-2,х107г/с

Количество протонов, попадающих в атмосферу Земли во время вспышек различной интенсивности

8,6х106 -1,73х109 кг

Соединяясь в атмосфере Земли с кислородом с образованием воды за 4,54 млрд. лет появится 2,4х1020 -5,1х1022 воды.

Это в среднем соответствует содержанию воды в гидросфере Земли.

Можно принять во внимание также следующее соображение.

Согласно Ньютоновскому закону всемирного тяготения сила гравитационного притяжения F между двумя материальными точками с массами m1 и m2 , находящимися на расстоянии r, равна:

Поэтому можно принять в соответствии с этим законом, что протоны, как материальные частицы, обладающие массой, притягиваются к массивной Земле в значительно большем количестве, чем только в геометрическом смысле в конусе Солнца и Земли и захватывающими радиационными и магнитными поясами, что только учитывалось в расчетах.

Солнечные космические лучи, попадая в атмосферу Земли распределяются совершенно не равномерно по земной атмосферной сфере, поэтому образование воды за счет реакции водорода с кислородом может происходить совершенно по разному в разное время. На рис 3 показан график распределения интенсивности солнечных космических лучей в атмосфере Земли на примере из работы [8].

Из графика рис.3 видно, что наиболее интенсивно солнечные космические лучи в данное время проявляют себя на Южном полюсе Земли, в то время как в северном полушарии Земли, на Кольском полуострове обстановка стабильная.

Необходимо также учитывать, что солнечная активность имеет 22-летний и 11-летний циклы активности.

Т.е. солнечные вспышки могут иметь иногда как положительное, так и отрицательное значение для жизнедеятельности человека на Земле.

Протоны, приходящие с солнечными лучами в атмосферу Земли, имеют различные энергетические величины – от 10-100 МэВ до десятков ГэВ [7]. Поэтому мощные энергетически заряженные частицы, присоединив электрон и став водородом, быстрее вступают в химические реакции с кислородом атмосферы и превращаются в воду. Менее энергетически заряженные частицы определенное время, вероятно, находятся в ожидании определенного импульса. Поэтому во время грозы происходят наиболее мощные дожди и грозовые ливни, когда в реакцию появления воды захватываются и низко энергетические атомы. В другое время происходят медленные осадки от мороси до сильных дождей.

В связи с мощным влиянием солнечных вспышек на метеорологическую обстановку на Земле, вероятно целесообразно исследователям отследить связь погодных условий с изменением магнитной полярности Солнца, которая имеет временную закономерность. Известно, что Солнце меняет магнитную полярность за определенное время. Магнитный цикл Солнца составляет 22 года [8]. «За это время происходит полная переполюсовка магнитного поля Солнца, и пятна, которые представляют собой места выхода магнитного поля из-под фотосферы, возвращаются на

Рис.4. Миграция магнитного полюса Солнца в 22-летнем цикле.

Приведенные выше данные о циклической солнечной активности и вместе с тем непредсказуемости некоторых солнечных процессов, обусловливают необходимость дальнейшего изучения состояния Солнца современными инструментальными методами для набора статистических данных, так как это влияет на все стороны глобальной человеческой деятельности.

Приведенные выше расчетные данные показывают, что солнечные космический ветер является основным вкладчиком появления воды в атмосфере Земли.

Выводы

1. Предложена теория происхождения воды на Земле.

2. Расчетным путём показано, что основной вклад в происхождение воды на Земле вносит космическое солнечное излучение, в котором основной частицей является протон, т.е. ядро атома водорода.

3. Соединение в атмосфере Земли водорода с кислородом приводит к образованию воды.

Вода — это химическое соединение водорода и кислорода. С наличием на нашей планете первого все ясно — из водородного облака родилась вся Солнечная система.

Но откуда взялся кислород и как появилась вода на Земле, до сих пор достоверно неизвестно.

Горячее происхождение Земли

Наша планета когда-то была раскаленным телом. В результате остывания появилась литосфера.

Каждая из них выплеснула в космос большое количество сырья для новых миров.

В результате реакции двух химических элементов появилась парообразная вода. Она выходила из трещин в планете и заполняла собой пространство. Охлаждаясь, пар образовывал облака. Когда температура во вновь рожденной атмосфере снизилась, содержащийся в облаках пар превратился в жидкую воду, пошли дожди.

Ливни шли несколько тысячелетий, заполнив все выемки на земной тверди и образовав протоокеан.

Холодное происхождение Земли

Приверженцы этой теории утверждают, что планета родилась уже холодной.

Однако наличие в центре Земли раскаленного ядра доказывает, что в силу каких-то причин, например из-за распада радиоактивных элементов, в недрах планеты начала подниматься температура.

Холодная версия с последующим разогревом

Сначала наша планета была холодной, затем стала раскаляться, что вызвало вулканизм. Магма выносила из недр на поверхность водяной пар, который уже содержался в протоматерии, образовывавшей Землю.

Часть пара остывала, становилась жидкой и заполняла океаническую чашу, а часть стала будущей атмосферой.

Гипотеза английского астрофизика Хойла

Британский ученый утверждал, что конденсация первичного водородного облака проходила по-разному во всех зонах Солнечной системы, в первую очередь из-за разницы температур:

Непосредственно около светила конденсировались металлы, потому что солнечного тепла хватало, чтобы расплавить даже такие тугоплавкие элементы.
Далее орбиты Сатурна температура была такова, что конденсировались там преимущественно водяные пары. Это объясняет водную природу транссатурновых объектов.

Но процесс происхождения дальних планетарных тел не был гладким. По какой-то причине вырванные из них глыбы льда полетели в направлении ближних планет. Часть объектов таяла по дороге, но крупные экземпляры не успевали растаять под воздействием лучей Солнца, долетали до Земли, оседали в ее атмосфере ледяными каплями, превращаясь в дожди.

Математическими расчетами Хойл доказал, что таких осадков было достаточно, чтобы за несколько миллионов лет образовать океаны.

Вода появилась из космоса

Из глубин космоса на Солнечную систему постоянно направлены потоки ионов — это доказанный факт.

Проливались ионные дожди и много миллиардов лет назад. Достигая верхних слоев земной атмосферы, они захватывали электроны и превращались в чистый водород, который тут же вступал во взаимодействие с кислородом и образовывал воду. А она изливалась на поверхность Земли в виде осадков.

Расчеты показывают: таким образом может быть образовано всего 1,5 т воды ежегодно. Но за миллионы и миллиарды лет космическая вода на планете могла создать Мировой океан.

Лёд, находящийся в межзвёздном пространстве богат дейтерием. Учёные давно подозревали, что именно он является источником воды в нашей Солнечной системе. Но молодая планетная система была настолько полна ионизирующего излучения, что любой попадающий в неё лёд должен был расплавиться и перейти в состояние воды. Credit: Bill Saxton, NSF/AUI/NRAO.

Расширение планеты и дрейф материков как причина образования воды

250 млн лет назад существовал 1 сверхконтинент, который впоследствии разделился на части, начавшие двигаться друг от друга так, что между ними образовались широкие проемы, ставшие впоследствии океанами.

Это явление может объяснить гипотеза расширения Земли. Сторонники версии утверждают, что первоначально наша планета была в обхвате в 2 раза меньше, чем сейчас, и материки, вначале слитые воедино, могли полностью ее опоясать. Затем космическое тело начало расширяться, и в едином материке появились трещины — будущие океанические впадины.

С тех пор Земля продолжает расширяться — это доказали последние исследования с применением сверхточных атомных измерительных приборов.

Ученые определили, что:

средняя полоса России смещается в восточном направлении со скоростью 1 см в год;
Германия при этом остается неподвижной.

С такой скоростью всего за 20 млн лет (это маленький срок с геологической точки зрения) на месте Европы может появиться новый океанический пролив шириной 4 тыс. км.

Одна из версий, почему расширяется планета, — активное участие в данном процессе водорода. Земля, окружающие ее планеты, кометы и иные небесные тела состоят из этого химического элемента более чем на 95%.

К нам водород пришел в момент рождения Протоземли вместе с первичным облаком, среди атомов которого были и металлы, отличающиеся способностью поглощать водород в большом количестве, в тысячи раз больше, чем свой размер. И чем больше это поглощение, тем металл активнее уплотняется.

По мере того как пылевое облако становилось плотнее, давление внутри будущей Земли росло, небесное тело разогревалось.

Максимальное сжатие было в его центральных областях, и в какой-то момент температурные показатели в земном ядре достигли критических значений, вызвав обратный процесс — водород начал выделяться из металлов. Ядро резко расширилось, и верхние земные слои не выдержали — треснули.

Водород, проходя сквозь недра, захватывал по пути кислород, появляясь на поверхности уже в виде пара. Он конденсировался, превращаясь в воду, и заполнял литосферные впадины, образуя океаны.

Океан внутри планеты — земное происхождение воды

Это вариация версии, что Земля появилась холодной, а после начала разогреваться. В недрах образовался водяной пар, но с окружающим веществом он в реакции не вступал — мешала высокая температура. Пар накапливался и затем под давлением поступал в прохладные верхние слои планеты.

Там он:

взаимодействовал с минералами;
остывал, превращаясь в воду;
разрывал горные породы.

Возникли пустоты, которые заполнила жидкость, вышедшая через увеличивающиеся трещины на поверхность и образовавшая протоокеан.

Процесс продолжался не одно тысячелетие. Оставшаяся в коре влага взаимодействовала с кислотами и щелочами, постепенно превращаясь в соленый раствор.

Жидкость неумолимо растекалась под основаниями тверди, но в кору проникнуть не могла из-за мелкопористой структуры основной горной породы — гранита. Поры задерживали взвеси, забивались, и тектоническая плита начинала выполнять функцию защитного экрана, который преградил путь воде.

Если эта теория верна, на глубине от 12 до 20 км под континентами и сейчас плещется соленый океан.

Доказательством гипотезы служит резкое увеличение скорости тектонических колебаний на этой глубине, как будто по линии смены химико-физических свойств материи.

В пользу версии говорит и продолжающийся до сих пор дрейф материков. Возможно, под днищами континентальных плит находится нечто, играющее роль масляной пленки, способствующей движению и уменьшающей трение.

Читайте также: