Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова

Реферат

по предмету: Концепция современного естествознания

на тему: Влияние катастроф на историю жизни на Земле

Выполнила:

Мясникова Мария Алексеевна

г. Магнитогорск 2016

Содержание

• Введение
• 1. Образование и эволюция земли
• 2. Метеориты
• 3. Вулканические извержения
• 4. Землятресение
• Заключение
• Список использованной литературы


Введение

Наша планета существует уже 4,5 млрд. лет. За этот огромный интервал времени на ее поверхности постоянно происходили сложные физико-химические процессы, возникла жизнь, сформировалась атмосфера, содержащая кислород, развились сложно организованные животные и растения. Все эти изменения происходили очень медленно, растягиваясь на сотни миллионов лет.

Но на фоне постепенных (эволюционных) процессов случались и явления катастрофического характера, вызванные силами, таившимися в глубинах Земли или действовавшими из космоса. Игнорировать сам факт существования и роль таких событий в истории Земли было бы в наше время величайшей ошибкой. Следы катастроф тем труднее установить, чем они древнее. С течением времени «залечиваются» раны на теле Земли, появившиеся в результате гигантских землетрясений, стираются следы упавших метеоритов.

Изучение катастрофических явлений позволяет объяснить некоторые особенности эволюции нашей планеты. В настоящее время наука и техника достигли такого высокого уровня, что мы уже можем предугадывать многие природные катастрофы, а в скором времени, несомненно, научимся и предупреждать их.

Описывая наиболее впечатляющие события из жизни пашей планеты, мы познакомим читателя с геологической историей Земли, расскажем об увлекательной профессии геолога, геофизика и географа -- специалистов, изучающих природные процессы и разрабатывающих методы их предсказания.

1. Образование и эволюция Земли

Согласно современной теории происхождения планет, разработанной академиком О.Ю. Шмидтом, Земля образовалась путем аккумуляции твердого рассеянного вещества в виде частиц и тел различных размеров. Постепенно мельчайшие частицы и метеориты различных размеров объединялись в более крупные тела -- астероиды, которые затем падали на образующуюся Землю. Советский астроном В.С. Сафронов рассчитал возможные размеры и массы тел, падавших на Землю. Оказалось, что значительная часть нашей планеты образовалась за счет крупных тел.

Массы наибольших тел, падавших на Землю, были оценены по наблюдаемому сейчас наклону оси вращения Земли. Как известно, вращение планет состоит из двух компонентов разной природы: регулярного прямого вращения, связанного с вращением всей системы, и нерегулярного, случайного, возникшего в результате падения на планету крупных тел. Последнее определяет наклон оси ее вращения. В.С. Сафронов показал, что при существующем сейчас угле наклона земной оси 23,5° массы наибольших тел, падавших на Землю при ее образовании, достигали 1/1000 массы Земли. Следовательно, поперечник их мог быть до 1000 км.

Случайные явления сыграли огромную роль в жизни нашей планеты. Будь у крупнейших астероидов, падавших на Землю, другие размеры, скорость или угол падения, паша планета имела бы иной наклон оси, а значит, ширина тропического и умеренных поясов и полярных кругов была бы иной.

Формирование Земли как планеты, сопровождавшееся падением астероидов и метеоритов, продолжалось около 100 млн. лет. По сравнению с длительностью жизни человека срок этот огромен. Но если мы вспомним, что возраст Земли равен 4,5-5 млрд. лет, то получается, что образование ее из астероидов и метеоритов заняло лишь 2 % времени от всей жизни нашей планеты.

Сейчас все больше специалистов склоняются к мнению, что первоначально недра Земли были разогреты. На глубине нескольких десятков километров существовал слой, где породы были в расплавленном состоянии. Эти расплавы изливались на земную поверхность. Таким образом, стадия «бомбардировки» Земли сменилась более продолжительной по времени стадией почти сплошных вулканических излияний. В этот период жизни нашей планеты, который длился, по-видимому, много сотен миллионов лет, ее поверхность была почти сплошь усеяна вулканами, извергавшими лаву. Излившаяся лава застывала, отдавая в мировое пространство тепло. Так образовалась первичная земная кора. Температура на поверхности Земли понижалась, и наступил момент, когда выделявшиеся из недр Земли водяные пары конденсировались в жидкую воду. С этого времени начинается геологическая стадия развития Земли (рис. 1).

Рис. 1. Важнейшие стадии эволюции Земли

Геологические процессы можно разделить на два типа. С одной стороны, это подземные вулканические и иные силы, приводящие к излиянию лав и подъему или опусканию земной коры; с другой -- процессы разрушения, эрозия горных пород, перенос их водами и ветром по земной поверхности. Пока на Земле вода была только в парообразном состоянии, переноса горных пород практически не происходило. Вулканические горы еще не размывались, а пониженные места между вулканами не заполнялись осадками. С появлением на Земле жидкой воды впервые возникли осадочные породы, отлагавшиеся в неглубоких еще тогда морских водоемах. В результате поверхность планеты стала более ровной, поскольку высокие вулканы разрушались и постепенно исчезали с земной поверхности, если подземный очаг переставал работать. Хотя поверхность планеты уже остыла, на небольшой глубине земные породы были по-прежнему разогреты и потому достаточно пластичны. В этот период земная кора еще не трескалась и крупных разломов не существовало.Следующая стадия эволюции коры начинается 3-2 млрд. лет назад. К этому времени земная кора уже остыла на всю глубину (20-40 км) и приобрела необходимую хрупкость. В местах максимальных напряжений земная кора стала трескаться. Возникли глубинные разломы. Вдоль них образовались прогибы, где накапливались многокилометровые толщи осадков.

Геологи называют платформой область с двухъярусным строением: внизу -- смятый в складки плотный фундамент, выше -- полого лежащий рыхлый осадочный чехол. После образования фундамента движения на платформах были вялыми, малоинтенсивными. Они привели лишь к пологим изгибам его поверхности и осадочного чехла. В пределах платформ выделяют два вида структур -- щиты и плиты. Первые вплоть до настоящего времени испытывали поднятия; в их пределах осадочный чехол отсутствует. На щитах длительно (до миллиарда лет) идет размыв кристаллических пород фундамента, благодаря чему на дневную поверхность выходят породы с возрастом 2-4 млрд. лет.

Плитами называются пространства платформ, фундамент которых перекрыт осадочным слоем. Крупные отрицательные структуры (прогибы) в пределах плит именуются синеклизами. По форме синеклиза напоминает пологое блюдце.

Второй класс структур земной коры -- геосинклинали. Важнейшая отличительная их черта -- много большая контрастность движений по сравнению с платформами. На геологической карте геосинклинальные зоны выходят в виде протяженных узких полос разного цвета. Особенно наглядно видно это на примере Урала, который, как цветной шарф, пересекает с севера на юг нашу страну.

Третья стадия развития Земли до некоторой степени продолжается и сейчас, что подтверждается различными типами тектонических движений на континентах. Однако, по-видимому, с палеозойской эры, т. е. примерно 0,5-0,3 млрд. лет назад, Земля вступила в четвертую стадию эволюции, которую с полным правом можно именовать океанической. Важнейшей особенностью этой стадии жизни нашей планеты является уничтожение мощной континентальной коры и превращение ее в тонкую (5-7 км), океаническую.

Главной особенностью процесса океанообразования является то, что, начавшись, вероятно, в пределах относительно узкой, может быть линейной, зоны, он затем постепенно расширялся, захватив к настоящему времени пространство, превышающее площадь материков.Океаническую стадию следует рассматривать как завершение гигантского мегацикла в истории Земли, длившегося 4-5 млрд. лет.

На рис. 1 показана относительная длительность каждой из названных стадий эволюции нашей планеты. Наиболее продолжительная -- геосинклинальная.

2. Метеориты

Падение одних небесных тел на другие -- самое обычное и даже заурядное явление в Солнечной системе. Земля, будучи одним из тел Солнечной системы, не может в этом плане быть каким-то исключением: она не является закрытой мишенью для метеоритного “обстрела” из космоса.

Таким образом, кратеры -- самая распространенная форма рельефа на Луне, Меркурии, Венере, Марсе, спутниках Марса. На Земле в отличие от других небесных тел кратеры обнаружить труднее. Однако космическое фотографирование и аэрофотосъемка, выполненные в косом солнечном освещении, в сочетании с исследованиями на местах подтвердили предположение, что Земля действительно несет на себе следы встреч с небесными телами. катастрофа земля метеорит землетрясение

Изучение метеоритных структур Земли началось недавно. До 60-х годов нашего века, кроме нескольких малых кратеров и кратерных полей, был известен только Аризонский кратер диаметром 1,2 километра. Затем по мере обнаружения в различных районах земного шара многочисленных метеоритных кратеров самых разнообразных размеров достоверные сведения о количестве геологических структур на Земле, связанных с космическим происхождением, стало непрерывно изменяться. Число доказанных метеоритных кратеров и структур удваивается каждые 5--6 лет.

Хотя в связи с биологическими катастрофами, происходившими на нашей планете, ученых интересуют преимущественно столкновения Земли с кометами, необходимо отметить, что значительно чаще она должна была сталкиваться с относительно мелкими космическими телами -- метеоритами.

Метеориты -- родные братья комет. Основным источником метеоритов (буквально “парящие в воздухе”) служит пояс астероидов (малых планет) -- кольцеобразной группы небольших небесных тел, которые обращаются по гелиоцентрической орбите ме-жду Марсом и Юпитером.

Общее число астероидов очень велико. Большинство же астероидов -- это просто глыбы и мелкие обломки, несущиеся в пространстве; их число превышает многие миллионы.

При встрече с Землей метеориты разных типов ведут себя, в общем, одинаково. При полете в условиях плотной атмосферы от трения о воздух движение метеорита затормаживается, и он плавится по фронтальной поверхности. Расплав мгновенно сдувается, образуя дымный след метеорной пыли, состоящей из микроскопических капелек метеоритного вещества. Эти капельки постепенно выпадают на земную поверхность в виде силикатных или металлических шариков. Если метеорит мал, то он может практически целиком распылиться в атмосфере. Крупные метеориты (болиды) при пролете через атмосферу теряют лишь небольшую часть своей массы. При этом в зависимости от внутренней структуры и прочности метеорита его падение происходит в виде или единой массы, или множества обломков, образующих метеоритный “дождь”.

При падении крупных метеоритов выделяется огромное количество энергии. Энергия, выделяющаяся в доли секунды при столкновении крупного метеорита с Землей, может во много раз превосходить энергию, развивающуюся при разрушительных геологических явлениях -- землетрясениях и извержениях вулканов. Поэтому крупный метеоритный взрыв считается исключительным явлением в геологическом развитии Земли.

Крупные тела при соударениях с сушей создают глубокие структурные нарушения, могут раскалывать земную кору и образовывать разломы, давать импульсы, направляющие движение литосферных плит и образующие тектонические депрессии и швы. Приведенный беглый обзор показывает, что сегодняшнее состояние поверхности Земли во многом определяется историей ее бомбардировки астероидами и метеоритами.

3. Вулканические извержения

В прекрасной монографии известного советского вулканолога Е. К. Мархинина, доказано, что за время существования Земли как планеты из ее недр изверглась масса вещества, которая сравнима с общей массой земной коры. Иначе говоря, современная кора, покрывающая земной шар,- это результат сложных геофизических и геохимических процессов, в которых самым активным образом участвовали недра нашей планеты.

Среди всего того, что было выброшено и продолжает выбрасываться наружу,- значительная доля органических веществ. Речь идет не о простейших веществах, а о таких сложных химических соединениях, как различные аминокислоты, основания нуклеиновых кислот, аминосахара, порфирины и многие другие, список которых оказывается достаточно длинным. Их находят в вулканическом пепле и других продуктах вулканических извержений. А таких продуктов, повторяем, выбрасывается очень много. Достаточно упомянуть, что, например, во время извержения вулкана Толбачик в 1975-1976 гг. органических веществ было извержено более миллиона тонн!

Какова же судьба этих веществ в настоящем и особенно в прошлом? И Е.К. Мархинин и другие ученые считают, что изверженные вулканами органические материалы послужили «полуфабрикатами» при формировании жизни. Они положили начало химической эволюции, приведшей в конце концов к появлению живых организмов. Доля органического вещества, поступающего на Землю из космоса, ничтожно мала по сравнению с тем, что поставляли земные вулканы. «Именно с образования этих вулканогенных молекул жизни на Земле,- пишет Е.К. Мархинин,- началась молекулярная эволюция по пути преобразования неживой материи в живую, приведшая впоследствии к возникновению жизни».

Аналогичных взглядов придерживается доктор физико-математических наук Л.М. Мухин, но в отличие от Е.К. Мархинина он главную роль отводит многочисленным подводным вулканам. По его мнению, окружающая вулкан водная среда, перепад давлений и температур не только способствуют интенсивному синтезу органических соединений, но и обеспечивают (водная среда) относительную стабильность того, что возникло. Неизбежные твердые частицы, сопровождающие извержение, способствуют, по мнению Л. М. Мухина, концентрации и полимеризации органики. Таким образом, любые вулканы могут стать и, вероятно, когда-то были интенсивными источниками предбиологической эволюции. Но любое как угодно сложное органическое вещество - это еще не жизнь. Для того чтобы неживое стало живым, оно должно пройти еще через стадии эволюции: 1) самосборку молекул; 2) возникновение мембран и доклеточную организацию; 3) возникновение механизма наследственности; 4) возникновение клетки.

Как и когда все это произошло на Земле, сегодня никто не знает. По этому поводу высказываются самые разнообразные догадки, вплоть до гипотез о случайном возникновении клетки, что, конечно, равносильно невероятнейшему чуду.

4. Землятресение

Землетрясение - это колебания поверхности Земли, вызванные естественными тектоническими или искусственными процессами - такими, как взрывы, обрушение шахт и др. Ежегодно на всей Земле происходит около миллиона землетрясений, но большинство из них незначительны и остаются незамеченными. Сильные же землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, случаются на планете примерно раз в две недели. К счастью, большая их часть приходится на дно океанов. Разрушения зданий и сооружений вызываются колебаниями почвы или гигантскими приливными волнами (цунами), возникающими при сейсмических смещениях земной коры на морском дне. Создана международная сеть наблюдений за землетрясениями, где используются специальные приборы - сейсмографы, установленные на станциях. Они регистрирует даже самые удаленные и маломощные подземные толчки.

В результате землетрясений происходит быстрое смещение участков (блоков) земной коры в момент деформации упруго напряженных горных пород в очаге землетрясения. Большая часть очагов землетрясений возникает на глубине не более 15- 25 км , но меньшая часть имеет очаги на глубине в 100 и даже в 700 км . Разломные зоны, по которым происходят движения земной коры, рассекают земную кору и проникают глубже - в мантию на глубину не менее 20-30 км и контролируются по латерали магнитными аномалиями континентального типа (Ю.В. Тулина). Это открытие последних лет противоречит теории тектоники плит, согласно которой плиты земной коры скользят по поверхности мантии.

Следуя теории пульсирующей Земли, надо различать землетрясения, которые возникают в режиме растяжения земной коры, и землетрясения, которые происходят в результате ее сжатия. Чаще всего при землетрясениях происходит резкое скольжение пород вдоль разломов. Вначале движению блоков препятствует трение: собственно, именно в результате трения в блоках земной коры и накапливаются напряжения, которые и приводит в конце концов либо к разрыву земной коры и образованию в ней трещин и разрывов, либо к движению блоков по уже имеющимся разломам. Если кто видел свежие скальные обнажения, то непременно мог заметить, что скала пронизана многочисленными трещинками. Это говорит о том, что земная твердь периодически испытывает деформации, которые и раскололи ее на отдельные блоки. В одних местах поколотость скал значительная, в других нет, так что по степени поколотости скальных пород можно судить о том, насколько подвижна земная кора в том или ином регионе.

В одних случаях пласты земли, расположенные по сторонам разлома, в результате землетрясения надвигаются друг на друга. В других - блоки Земли по одну сторону разлома опускаются, образуя сбросы. В местах, где они пересекают речные русла, в результате таких опусканий появляются водопады. Своды подземных пещер при землетрясениях растрескиваются и обрушиваются. Бывает, что после землетрясения большие участки земли опускаются и заливаются водой. Подземные толчки смещают со склонов верхние, рыхлые слои почвы, образуя обвалы и оползни. Во время землетрясения в Калифорнии в 1906 году, например, образовалась глубокая трещина на поверхности. Она протянулась на 450 километров.

Точка, в которой начинается подвижка пород, называется фокусом, очагом или гипоцентром, а точка на земной поверхности над очагом - эпицентром землетрясения. Ударные волны распространяются во все стороны от очага землетрясения, но по мере удаления от него их интенсивность, естественно, уменьшается. Особенно сильно интенсивность волн уменьшается при прохождении рыхлых или сильно трещиноватых горных пород.

Сейсмические волны делятся на волны сжатия и волны сдвига. Волны сжатия, или продольные сейсмические волны, вызывают колебания частиц пород, сквозь которые они проходят, вдоль направления распространения волны. Скорость распространения волн сжатия в 1,7 раза больше скорости волн сдвига, поэтому их первыми регистрируют сейсмические станции. Скорость волн сжатия равна скорости звука в соответствующей горной породе. При частотах волн, больших 15 Гц, они воспримаются как подземный гул и грохот. Волны сдвига, или поперечные сейсмические волны, заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны. Волны сдвига называют вторичными. Существует ещё третий тип упругих волн - длинные, или поверхностные волны. Именно последние вызывают самые сильные разрушения.

Что же происходит с Землей? Некоторые склонны считать, что это происходит исключительно из-за улучшения системы регистрации землетрясений, из-за увеличения точности измерений. Конечно, вклад от всего этого несомненно есть, но не в 4 же раза за счет этого увеличилось число зарегистрированных землетрясений?

Наша планета расширяется, отчего ее поверхность растягивается. Если считать, что при каждом землетрясении силой более 6 баллов образуется трещина шириной 1,5 м и длиной 20 км, то площадь расширения за одно землетрясение составит окло 30000 кв. метров. Если таких землетрясений в год на Земле случается 10, то площадь поверхности Земного шара ежегодно увеличивается не менее чем на 300000 кв. м, за 30 лет это даст величину 9000000 кв. м, а это уже почти 9 кв км. За 300 лет площадь поверхности нашей планеты увеличивается не менее чем на 2700 кв. км, а за 3000 лет на 27000 кв. км. А теперь представьте себе участок размером 270х100 км, это уже небольшая российская область в европейской части. Но не только площадь суши при этом раращивается, расширяется и ложе морей и океанов. Так что при таянии ледников в дополнительные емкости будет поступать образующаяся вода, и "всемирного" потопа не произойдет.

Схема глубинного строения Земли Земной шар имеет радиус 6371 км. В центре его находится внутреннее твердое очень тяжелое ядро, радиус которого немногим более 1000 км. Внутреннее ядро одето мощной оболочкой, толщина которой более 2000 км - это внешнее ядро, оно менее плотное, но находится в твердом состоянии.

Следующая оболочка - нижняя мантия, толщина которой более 2000 км. Плотность нижней мантии меньше, чем внешнего ядра. Над нижней мантией имеется еще одна оболочка - верхняя мантия, толщиной около 840 км.

Наконец, самая верхняя твердая оболочка - это земная кора, толщиной до 50 км на материках и до 8-10 км на дне океанических впадин. В настоящее время мы знаем химический и минеральный состав коры и самой верхней части мантии.

Вещество мантии изливается в виде тяжелых базальтовых лав на дне океанов в зонах спрединга. Вулканы на суше извергают лавы, которые образовались в результате плавления земной коры на больших глубинах на границе верхней мантии и коры.

При расширении Земного шара внутреннее давление в верхней мантии снижается, в результате чего нагретое вещество верхней мантии из твердого переходит в расплавленное состояние. Земная кора трескается, и ее блоки расходятся, образуя разломы, через которые магма изливается на поверхность и застывает.

Мы ничего не знаем о веществе, из которого состоит ядро планеты и нижняя мантия. Мы не знаем механизм, который приводит к изменению обьема ядра и мантии. Знаем только, что на границах внутреннего и внешнего ядра, а также на границе внешнего ядра и нижней мантии имеются резкие изменения плотности вещества, что установлено по скорости прохождения сейсмических волн.

Известно также, что из глубин Земли к ее поверхности дифундируют ядра водорода и свободные электроны. Ядра водорода взаимодействуют с атомами углерода, образуя метан и более тяжелые углеводороды, с атомами кислорода, восстанавливая при этом окислы и образуя воду.

Электроны же не удерживаются в гравитационном поле Земли и образуют вокруг планеты оболочку - ионосферу, имеющую отрицательный электрический заряд. Ядро же Земли и особенно мантия, теряя электроны, формирует положительный электрический заряд.

Так образуется огромный конденсатор, пластинами которого являются ядро планеты и ионосфера, а атмосфера и земная кора являются прокладкой этого конденсатора.

Страшно подумать о том, что произойдет с биосферой, если произойдет пробой планетного конденсатора и его пластины разрядятся. При этом мощнейшая электрическая дуга возникнет над полюсами, и эта страшная "молния" сильно разрядит земной конденсатор.

Ослабнет магнитное поле Земли, жесткое космическое излучение будет достигать ее поверхности убивать живое и вызывать невообразимые мутации у выживших. Лучше всего сохранится жизнь в морях и океанах, в озерах и реках, возможно в пещерах, в глубоких норах и в почве.

Магнитное поле Земли постепенно восстановится, так как электроны станут снова диффундировать из ядра и мантии и накапливаться на некоторой высоте за пределами атмосферы, образуя ионосферу.

Заключение

Таким образом, на протяжении всей истории развития нашей планеты она переживала различного рода глобальные катастрофы. В истории вселенной и нашей планеты катастрофы играли первостепенную роль и часто эти катастрофы оказывались переломными событиями для планеты, который предопределяли ход её развития в дальнейшем.

Скептики могут сказать, что в вселенских масштабах наша Земля практически ничего не значит и, поэтому все катастрофы которые происходят с ней никак не сказываются на общем ходе развития вселенной и нам, собственно не о чём беспокоится. Но нам жить тут, на Земле и поэтому надо сделать всё возможное, чтобы не ускорять процессы развития Земли(тенденция которых - деградация планеты), а наоборот, прикладывать все силы, чтобы затормозить эти процессы, или, хотя бы, не вмешиваться в них..

Ведь механизм катастроф предельно прост. Природа вся живет в круговоротах, человек же действует прямолинейно. Живя иллюзиями, он мнит себя властителем природы, развивает максимальную скорость - и не вписывается в очередной поворот. В результате - катастрофа. Можно и так сказать: он ведет автомобиль цивилизации вопреки правилам дорожного движения, которые установила природа.

Список использованной литературы

1. “Великие катастрофы в истории Земли” -Резанов И.А.,-М.,1994г.

2. “Природные катастрофы” - Ли Дэвис, т.1,2,-М.,1998г.

3. “Стихийные природные явления”- Бабаханов Н.А.,-М.,1998г.

4. Вернадский В.И. Об условиях возникновения жизни на Земле. -- Изв. АН СССР, 1931

5. Павлов А.П. Вулканы, землетрясения, моря и реки. М., 1948

6. Болт Б.А. Землетрясения. М.: Мир, 1981

7. Землетрясения в СССР. М.: Наука, 1990

Размещено на Allbest.ru