Элективный курс «Земля планета солнечной системы»




Скачать 0.56 Mb.
Название Элективный курс «Земля планета солнечной системы»
страница 2/4
Дата публикации 08.06.2015
Размер 0.56 Mb.
Тип Элективный курс
edushk.ru > Астрономия > Элективный курс
1   2   3   4
Тема 3. Гипотезы происхождения планет

Для более глубокого понимания свойств планет Солнечной системы, и особенно нашей планеты – Земли, ученые издавна и с к а л и ответ на вопрос: каково происхождение и развитие Солнечной системы и ее планет?

Небо с его светилами привлекало внимание человека с древних времен. Накопленные за многие века наблюдения, описания, расчеты, их анализ и обобщения привели к тому, что были выявлены закономерности, которые не могли быть случайными. Наиболее очевидные из них: все планеты вращаются вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости, и Солнце, находящееся в центре системы, вращается вокруг оси примерно в той же плоскости, что и планеты. Был сделан вывод: процесс образования планет неразрывно связан с Солнцем. Появилось много гипотез происхождения планет как части Солнечной системы. Одна из первых гипотез названа гипотезой Канта–Лапласа. Немецкий философ И. Кант (1755 г.) и независимо от него французский математик П. Лаплас (1795 г.) пытались объяснить образование планет как длительный процесс изменения космической разреженной туманности. Такая гипотеза названа небулярной (в переводе с латинского nebula – облако, туманность). В описании процесса они несколько расходились. Кант считал, что туманность была пылевой, холодной, под действием силы тяжести она сжималась, частицы слипались в более крупные тела, которые разогревались, начинали вращаться; в центре образовалось огромное раскаленное Солнце, а вокруг – холодные небольшие планеты. Лаплас предполагал, что туманность была газовой, сильно раскаленной. Она быстро вращалась, и в центре образовался сгусток, от которого под действием центробежной силы отрывались кольца – будущие планеты, а из сгустка сформировалось Солнце.

По мере накопления новых, более точных научных данных и расчетов возникли обоснованные возражения против гипотезы Канта–Лапласа. Вместе с тем она была значительным шагом в развитии науки о Вселенной, так как в ней объяснение процессов связано с действием гравитационных сил. Она объяснила дисковидную форму Солнечной системы и одинаковую направленность движения планет, а также вращение их вокруг основной центральной массы.

Были гипотезы, названные катастрофическими, согласно которым Солнечная система образовалась в результате столкновения с кометой.

Привлекла к себе внимание гипотеза, высказанная в 1916 г. английским физиком и астрономом Д. Джинсом. Он считал, что планеты Солнечной системы образовались не из туманности, а из Солнца. Вблизи Солнца могла проходить звезда большего размера, чем оно. При сближении их под действием притяжения на поверхности Солнца образовались горбы, огромные “приливные волны”, которые увеличивались. При дальнейшем сближении они взорвались, оторвались в виде газовой струи в окружающее пространство, но под действием сил притяжения продолжали вращаться вокруг Солнца. Из отдельных сгустков этого вещества образовались планеты (см. рис. 3). Таким же путем под действием притяжения Солнца произошло отделение



Рис. 3.

Схема образования планет
по Д. Джинсу

спутников от планет. При охлаждении их вещество переходило в жидкое, расплавленное состояние, и затем они покрывались твердой застывшей корой.

Гипотезы Канта–Лапласа, Джинса и им подобные вызывали возражения с позиций механики, физики, превращения одного вещества в другие. Н а п р и м е р, горячее звездное вещество не могло превратиться в сгустки, а должно было рассеяться в пространстве. Вместе с тем следует отметить, что каждая из серьезных последующих гипотез не отрицала предыдущие и вносила в них уточнения, все больше приближаясь к истине.

В современной гипотезе происхождения планет Солнечной системы, опубликованной нашим отечественным ученым О. Ю. Шмидтом в 1944 г.,

предполагается, что планеты образовались из холодных твердых частиц. В астрономии доказано, что звезды Млечного Пути (Галактики) вращаются вокруг центра Галактики. Кроме звезд в ней имеются скопления “темных” облачных масс, которые состоят из пыли и частиц, по составу сходные с составом метеоритов, падающих и в настоящее время на поверхность Земли. Солнце при своем галактическом движении захватило часть материала этого облака. В нем с огромной скоростью перемещались молекулы газа, сгущения водорода и пылинки.

Первоначально облако имело размеры, близкие современной планетной системе (см. рис. 4 (а)). При движении вместе с Солнцем и вращении вокруг него газовое облако постепенно сжималось, пылинки слипались, сгущались, превращались в более крупные тела, метеориты сталкивались, образуя малые планеты – астероиды (см. рис. 4 (б)). Газовое облако принимало форму диска (см. рис. 4 (в)). Постепенно в результате выпадения космического вещества, притяжения мелких тел более крупными планеты увеличивались в размерах. При этом происходило гравитационное перераспределение вещества планет, они приобретали сферическую форму (см. рис. 4 (г)). В процессе формирования планет под световым давлением Солнца более легкие молекулы газа переместились дальше от Солнца. А вблизи его могли существовать только частицы из нелетучих тугоплавких соединений. Здесь образовались планеты типа Земли, состоящие из более тяжелых частиц, тогда как отдаленные планеты образовывались в основном из газов (см. рис. 4 (д)). Сформировавшиеся планеты стали постепенно разогреваться благодаря радиоактивному распаду элементов, трению, вызванному гравитационной дифференциацией вещества.


Гипотезы Лапласа и Джинса о первоначальном огненно-жидком состоянии Земли и постепенном ее остывании имели много сторонников, понимающих их на уровне науки того времени. Казалось логичным их объяснение образования складчатых гор тем, что при охлаждении ядра происходило сжатие, сморщивание земной коры, из которой формировались эти горы. Но обнаруженные ударные кратеры на Земле и Луне, на других планетах вызвали сомнение в том, что Земля была полностью расплавленной, и этот факт больше подтверждал правоту гипотезы О. Ю. Шмидта. Подтверждением ее являются и извержения вулканов, излияния расплавленной магмы из глубины недр.

Гипотеза О. Ю. Шмидта развивается его последователями, современными учеными – геофизиками, геохимиками, геологами. Так, н а п р и м е р, одна из проблем о химическом составе звездного вещества во второй половине XX в. решилась методом спектрального анализа на основе знаний о том, что каждый химический элемент, превращенный в пар, излучает спектр только ему свойственного цвета. Установлено, что звездное вещество состоит из тех же элементов, что и земное: из водорода, гелия, кислорода, углерода, азота, железа, в значительно меньшей степени – из никеля и др. Естественно предположение: первичная туманность, из которой образовалась Солнечная система, также содержала эти элементы, но, конечно, в разных количественных соотношениях.

В настоящее время развивается комплекс наук планетологии, исследующих планеты Солнечной системы и их спутники. Используются современные дистанционные методы (аэрокосмические, аэросъемки – спектрометрической, тепловой, радиолокационной), проводятся телескопические наблюдения с Земли, запускаются автоматические межпланетные станции – пролетные и на околопланетные орбиты. Совершены мягкие посадки на Венеру и Марс, где собраны документального значения материал, фотоснимки рельефа и многие другие. Существенную помощь в анализе некоторых материалов оказывает применение геологических, геофизических, геохимических методов.

Уточняются многие ранее полученные данные. Так, например, с помощью компьютерной техники в 1996 г. получены интересные сведения о самой большой планете Солнечной системы – Юпитере. Было известно, что в телескоп на его диске видны темные полосы, параллельные экватору и разделенные светлыми полосами. Они сами изменяют свое положение, цвет. Оказалось, что это – атмосфера Юпитера; она вращается вместе с планетой, причем с большей скоростью у экватора и с меньшей – у полюсов. Вид полос изменяется под влиянием разрядов молний магнитного пояса, солнечных ветров. Из-за большей удаленности от Солнца Юпитер получает в 27 раз меньше тепла, чем Земля, поэтому температура его поверхности колеблется от –100 до –150 °С. Однако оказалось, что Юпитер излучает энергии больше, чем получает от Солнца. (Как вы думаете, почему?)

Тема 4. Начальное состояние Земли
^ 1. Время образования планет.

Планеты образовались примерно 5 млрд лет назад. Процесс формирования Земли происходил под активным влиянием значительного количества метеоритов больших размеров, падавших с огромной скоростью. Энергия ударов падающих тел освобождалась на земной поверхности. Большая часть этой энергии излучалась в пространство, и поверхность охлаждалась. Одновременно происходило наращивание массы Земли. Элементы, входящие в состав метеоритов – каменистых (это кремний и кислород) и железоникелевых, включались в процессы обмена веществом с другими соединениями. Доказано, что первоначально холодная Земля постепенно разогревалась больше всего энергией распада радиоактивных элементов: урана, тория, калия. Современные исследования термических условий в недрах Земли и расчеты их изменений подтверждают также, что в центре Земли происходило наиболее сильное адиабатическое сжатие, которое сопровождалось повышением температуры. Из расплава тяжелые вещества скопились в центре, образовав ядро, а более легкие – ближе к поверхности. Это сопровождалось конвекцией, то есть перемещением вверх тепла с расплавленным веществом, где образовывались очаги частичного расплава. При этом расплавы при движении к поверхности насыщались легкоплавкими и легколетучими веществами, содержащими воду.

^ 2. Первичная атмосфера и гидросфера.

В связи с изменением температуры и давления вода отделялась от других элементов. По пути к поверхности происходила дегазация, то есть освобождение вещества от газообразных веществ (водорода, хлора и др.), в том числе и от водяного пара, который при охлаждении превращался в воду. Так образовались первичная атмосфера и гидросфера. О том, какими были эти сферы, высказываются разные точки зрения. В одной из них, основанной на гипотезе медленного развития процессов изменения внешних оболочек, предполагается, что первичная атмосфера была тонкой, сохранялись газы настолько, насколько удерживались силой земного притяжения. Значительная их часть рассеивалась в космическом пространстве. Разреженная атмосфера была холодной.

Не сохранялась на поверхности и жидкая вода, лишь местами поверхность была покрыта ледовыми покровами. Позже, с уплотнением атмосферы, на поверхности появились первые водоемы. Начались процессы взаимодействия газообразных, твердых, жидких веществ. Благодаря химическим реакциям появились новые вещества. Уменьшалось количество рассеивающихся в космическом пространстве элементов, увеличивались толща атмосферы и площади, занятые водоемами.

^ 3. Превращение вещества. Звездная, планетарная стадии. Догеологическая стадия Земли.

В результате длительного процесса изменения вещества Земля из звездной стадии перешла в планетную, для которой характерно образование основной массы планеты (около 5 млрд лет назад). Причем накопление основной массы вещества Земли произошло за сравнительно короткий срок – 200–300 млн лет.



На первоначальной, догеологической стадии Земля по объему и массе была меньше, чем современная. Австралийский ученый Б. Хант, изучая известковые скелеты древних коралловых полипов, определил, что скорость вращения Земли вокруг оси была больше современной: сутки равнялись 20,8 часа, а год – 900 суткам. На скорость вращения Земли влияла Луна, которая тогда находилась ближе к Земле. Под действием ее притяжения на Земле образуется приливная волна, которая перемещается с востока на запад (а Земля, как известно, вращается с запада на

восток). Приливная волна в течение миллионов лет затормаживала, замедляла вращение Земли (на 16 секунд за миллион лет). На вращение Земли и процессы ее формирования влияло и увеличение массы планеты за счет поступающего вещества из космоса.

Тема 5. Луна – спутник Земли

^ 1. Земля и Луна – двойная планета.

Ближайшее к Земле небесное тело – Луна – не имеет аналогов среди спутников других планет. И некоторые астрономы считают, что Земля и Луна – двойная планета. Луна вращается вокруг Земли на сравнительно небольшом расстоянии от нее – 384 400 км. Радиус Луны – 1738 км – лишь в 4 раза меньше радиуса Земли. Ускорение силы тяжести в 6 раз меньше, чем на Земле, поэтому там вес земных предметов в 6 раз меньше. Луна представляет собой твердое каменистое тело, состоит в основном из силикатных пород; плотность 3,34 г/см3. Поверхность изрыта ударными кратерами, есть следы извержения вулканов, лавовых покровов (см. рис. 5). На поверхности – обломочный материал, образовавшийся под воздействием единственной «внешней силы» – падающих метеоритов, ведь там нет воздуха и, следовательно, ветров, нет воды. В строении недр выделяют ядро, мантию и кору.

Луна вокруг оси оборачивается за 29,5 суток (земных). А вращение Луны вокруг Земли синхронно суточному – равно 29,5 суток, и, следовательно, она всегда обращена к Земле одной стороной. Поэтому температура на поверхности колеблется от +130 °С в полдень до –130 °С в полночь. С Земли мы всегда видим только одну сторону Луны.

Луна светит отраженным солнечным светом. С Земли она видна то полным диском, то серпом, то совсем невидима. Такие изменения зависят от положения Луны между Солнцем и Землей (по рис. 6 объясните смену фаз Луны за время оборота вокруг Земли).

Исследование Луны имеет большое значение для познания особенностей, причин и процессов образования и движения планет и спутников.



Рис. 6. Движение Луны вокруг Земли; фазы Луны от новолуния

до полнолуния

Современная техника исследования позволила с большей полнотой познать тайны ближайшего спутника Земли – Луны. Использовались не только автоматические межпланетные станции, корабли, аэрокосмические методы исследования, но и по ее поверхности прошел советский «Луноход-1», который передавал информацию около 8 месяцев. Позднее на поверхности Луны был оставлен первый след человека – американского астронавта Нейла Армстронга (1969 г.).

^ 2. Луна – твердое небесное тело, имеющее ядро, мантию и кору.

Подробно изучен лунный грунт, составлены карты всей поверхности Луны. Установлено, что обозначенные на первых картах Луны объекты, названные морями, представляют собой обширные, залитые в далеком прошлом базальтовой лавой сухие равнины.

Луна по сравнению со спутниками других планет оказывает на сопровождаемую ею планету наибольшее влияние. В частности, силы притяжения Луны и Солнца вызывают периодические колебания уровня океана, атмосферы, деформацию твердых масс Земли. При этом приливообразующая сила Луны в 2,2 раза больше, чем у Солнца. Эти явления природы тесно связаны с жизнью и хозяйственной деятельностью человека, поэтому взаимодействия Земли с другими небесными телами тщательно изучаются.

В последние десятилетия вокруг Земли вращается множество искусственных спутников, имеющих большое значение в изучении Космоса.

Вопросы и задания:

1. Понаблюдайте за ночным небом при безоблачной погоде, дайте его описание; через некоторое время снова проведите наблюдения и сделайте вывод об изменении его вида. Что вас больше всего заинтересовало?

2. Что такое Галактика? Что называется Метагалактикой? Каково значение современного их изучения?

3. Назовите небесные тела, входящие в Солнечную систему.

4. Назовите гипотезы образования планет. В чем они сходны и чем отличаются? Каково значение каждой из них в развитии планетологии?

5. Сравните две основные группы планет (прием сравнения см. в Приложении 4–3), объясните главные различия.

6. По каким признакам Луну можно считать планетой?

7. Опишите: а) состояние Земли на планетной стадии; б) Луну и ее влияние на Землю.

1   2   3   4

Похожие:

Элективный курс «Земля планета солнечной системы» icon Методическая разработка по окружающему миру 2 класс по теме: Урок...
...
Элективный курс «Земля планета солнечной системы» icon Элективный курс «глобальные проблемы человечества»
Элективный курс рассчитан на 8 уроков. Данный курс имеет большое познавательное, нравственное и воспитательное значение. Он призван...
Элективный курс «Земля планета солнечной системы» icon Элективный курс «Занимательный русский язык» (5 класс)
Данный элективный курс является дополнением к изучаемому курсу биологии, являясь расширяющим и углубляющим содержание основного биологического...
Элективный курс «Земля планета солнечной системы» icon Элективный курс «информационные системы и модели» И. Г. Семакин,...
Учебный курс «Информационные системы и модели» пред­назначен для изучения в старших классах профильной школы. Курс является элективным,...
Элективный курс «Земля планета солнечной системы» icon План-конспект урока тема урока: «Земля среди других планет Солнечной системы»
А. А. Летягин 6 класс, под общей редакцией В. П. Дронова, М: издательский центр «Вентана-Граф»,2011 г
Элективный курс «Земля планета солнечной системы» icon Элективный курс. Предпрофиль Вся жизнь в задачах Составила: учитель...
Данный элективный курс «Вся жизнь в задачах» рассчитан на 14 часов и предназначен для предпрофильной подготовки учащихся 9 класса....
Элективный курс «Земля планета солнечной системы» icon Рабочая программа курса «География. Планета Земля» для основной школы...
«География. Планета Земля» для основной школы на основе фгос, примерной программы по географии умк «Сферы»
Элективный курс «Земля планета солнечной системы» icon Элективный курс «Математические основы информатики»
...
Элективный курс «Земля планета солнечной системы» icon Элективный курс «Краткость сестра таланта»
Элективный курс «Краткость сестра таланта» предназначен для учащихся девятых классов и может быть использован в качестве дополнения...
Элективный курс «Земля планета солнечной системы» icon Реферат на тему: «Седьмая планета солнечной системы уран»
В солнечную систему входит солнце, 9 больших планет вместе с их 34 спутниками, более 100 000 малых планет (астероидов), порядка 1011...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
edushk.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов