Основные гипотезы происхождения земли
 Скачать 266.77 Kb.
|
 Государственное образовательное учреждение высшего образования«Казахский автомобильно-дорожный институт им. Л. Б. Гончарова» 050061, г. Алматы, проспект Райымбека, 415В Реферат на тему «Основные гипотезы происхождения земли» Группа: Выполнил студент: Салков Д. А. Проверил(а): Оценка: г. Алматы 2022 СОДЕРЖАНИЕ 1. История развития Земли 3 2. Морфология и морфометрия рельефа 6 3. Значение геоморфологии в инженерной геологии 11 1. История развития Земли. Во все времена люди хотели знать, откуда и каким образом произошел мир, в котором мы живем. Существует множество легенд и мифов, пришедших из древних времен. Но с появлением науки в ее современном понимании, на смену мифологическим и религиозным приходят научные представления о происхождении мира. Первые научные гипотезы относительно происхождения Земли и солнечной системы, основанные на астрономических наблюдениях, были выдвинуты только лишь в 18 веке. Все гипотезы о происхождении Земли можно разбить на две основные группы : 1. Небулярная (лат. «небула» – туман , газ) – в основе лежит принцип образования планет из газа , из пылевых туманностей ; 2. Катастрофическая – в основе лежит принцип образования планет из-за различных катастрофических явления ( столкновение небесных тел, близкое прохождение друг от друга звезд и т.д.). Небулярные гипотезы Канта и Лапласа. Первой научной гипотезой о происхождении Солнечной системы была гипотеза Иммануила Канта (1755). Кант считал, что солнечная система возникла из некой первичной материи, до того свободно рассеянной в космосе. Частицы этой материи перемещались в различных направлениях и, сталкиваясь друг с другом, теряли скорость. Наиболее тяжелые и плотные из них под действием силы притяжения соединялись друг с другом, образуя центральный сгусток – Солнце, которое, в свою очередь, притягивало более удаленные, мелкие и легкие частицы. Таким образом возникло некоторое количество вращающихся тел, траектории которых взаимно пересекались. Часть этих тел, первоначально двигавшихся в противоположных направлениях, в конечном счете были втянуты в единый поток и образовали кольца газообразной материи, расположенные приблизительно в одной плоскости и вращающиеся вокруг Солнца в одном направлении, не мешая друг другу. В отдельных кольцах образовывались более плотные ядра, к которым постепенно притягивались более легкие частицы, формируя шаровидные скопления материи; так складывались планеты, которые продолжали кружить вокруг Солнца в той же плоскости, что и первоначальные кольца газообразного вещества. Независимо от Канта другой ученый – французский математик и астроном П.Лаплас – пришел к тем же выводам , но разработал гипотезу более глубоко (1797). Лаплас полагал, что Солнце существовало первоначально в виде огромной раскаленной газообразной туманности ( небулы ) с незначительной плотностью, но зато колоссальных размеров. Эта туманность, согласно Лапласу, первоначально медленно вращалась в пространстве. Под влиянием сил гравитации туманность постепенно сжималась, причем скорость ее вращения увеличивалась. Возрастающая в результате центробежная сила придавала туманности уплощенную, а затем и линзовидную форму. В экваториальной плоскости туманности соотношение между притяжением и центробежной силой изменялось в пользу этой последней, так что в конечном счете масса вещества, скопившегося в экваториальной зоне туманности, отделилась от остального тела и образовала кольцо. От продолжавшей вращаться туманности по- следовательно отделялись все новые кольца, которые, конденсируясь в определенных точках, постепенно превращались в планеты и другие тела солнечной системы. В общей сложности от первоначальной туманности отделилось десять колец, распавшихся на девять планет и пояс астероидов – мелких небесных тел. Спутники отдельных планет сложились из вещества вторичных колец, оторвавшихся от раскаленной газообразной массы планет. Вследствие продолжавшегося уплотнения материи температура новообразованных тел была исключительно высокой. В то время и наша Земля, по П. Лапласу, представляла собой раскаленный газообразный шар, светившийся подобно звезде. Постепенно, однако, этот шар остывал, его материя переходила в жидкое состояние, а затем, по мере дальнейшего охлаждения, на его поверхности стала образовываться твердая кора. Эта кора была окутана тяжелыми атмосферными парами, из которых при остывании конденсировалась вода. Обе теории сходны между собой по существу и часто рассматриваются как одна, взаимно дополняли друг друга, поэтому в литературе они часто упоминаются под общим названием как гипотеза Канта-Лапласа . Поскольку наука не располагала в то время более приемлемыми объяснениями, у этой теории было в XIX веке множество последователей. Катастрофическая теория Джинса. После гипотезы Канта – Лапласа в космогонии было создано еще несколько гипотез образования Солнечной системы. Появляются так называемые катастрофические гипотезы , в основе которых лежит элемент случайного стечения обстоятельств. В качестве примера гипотезы катастрофического направления рассмотрим концепцию английского астронома Джинса (1919). В основу его гипотезы положена возможность прохождения вблизи Солнца другой звезды. Под действием ее притяжения из Солнца вырвалась струя газа, которая при дальнейшей эволюции превратилась в планеты Солнечной системы. Джинс полагал, что прохождение звезды мимо Солнца позволило объяснить несоответствие в распределении массы и момента количества движения в Солнечной системе. Но в 1943г. Русский астроном Н. И. Парийский вычислил, что только в случае строго определенной скорости звезды газовый сгусток мог бы стать спутником Солнца. В этом случае его орбита должна быть в 7 раз меньше орбиты самой близкой к Солнцу планеты – Меркурия. Таким образом, гипотеза Джинса не смогла дать верного объяснения непропорциональному распределению момента количества движения в Солнечной системе . Самым большим недостатком этой гипотезы является факт случайности, что противоречит материалистическому мировоззрению и имеющимся фактам, говорящим о нахождении планет в других звездных мирах. Кроме того , расчеты показали , что сближение звезд в мировом пространстве практически исключено, и даже если бы это произошло, проходящая звезда не могла бы придать планетам движение по круговым орбитам. Теория Большого Взрыва. Теория, которой придерживается большинство современных ученых, утверждает, что Вселенная образовалась в результате так называемого Большого Взрыва. Невероятно горячий огненный шар, температура которого достигала миллиардов градусов, в какой-то момент взорвался и разбросал во всех направлениях потоки энергии и частиц материи, придав им колоссальное ускорение. Поскольку огненный шар, разлетевшийся на части в результате Большого Взрыва, имел колоссальную температуру, крохотные частицы материи обладали поначалу слишком большой энергией и не могли соединиться друг с другом, чтобы образовать атомы. Однако спустя примерно миллион лет температура Вселенной понизилась до 4000"С, и из элементарных частиц стали формироваться различные атомы. Сначала возникли самые легкие химические элементы – гелий и водород, формировалось их скопление. Постепенно Вселенная охлаждалась все сильнее и образовывались более тяжелые элементы. В течении многих миллиардов лет происходило наращивание масс в скоплениях гелия и водорода. Разрастание массы идет до достижения некоторого предела, после чего сила взаимного притяжения частиц внутри газопылевого облака очень сильная и тогда облако начинает сжиматься (коллапсировать). В процессе коллапса внутри облака развивается высокое давление, условия благоприятные для реакции термоядерного синтеза – слияние легких ядер водорода с образованием тяжелых элементов. На месте коллапсирующего облака рождается звезда. В результате рождения звезды более 99% массы первоначального облака оказывается в теле звезды, а остальные формируют рассеянные облака твердых частиц из которых в дальнейшем формируются планеты звездной системы. Современные теории. В последние годы американскими и советскими учеными был выдвинуты ряд новых гипотез. Если раньше считалось, что в эволюции Земли происходил непрерывный процесс отдачи тепла, то в новых теориях развитие Земли рассматривается как результат многих разнородных, порой противоположных процессов. Одновременно с понижением температуры и потерей энергии могли действовать и другие факторы, вызывающие выделение больших количеств энергии и компенсирующие таким образом убыль тепла. Одно из таких современных предположений – «теория пылевого облака»,его автор американский астроном Ф. Л. Уайпль (1948). Однако по существу это ничто иное как видоизмененный вариант небулярной теории Канта-Лапласа. Также популярными являются гипотезы русских ученых О.Ю.Шмидта и В.Г. Фесенкова. Оба ученых при разработке своих гипотез исходили из представлений о единстве материи во Вселенной, о непрерывном движении и эволюции материи, являющихся ее основными свойствами, о разнообразии мира, обусловленного различными формами существования материи. Любопытно, что на новом уровне, вооруженные более совершенной техникой и более глубокими познаниями о химическом составе солнечной системы, астрономы вернулись к мысли о том, что Солнце и планеты возникли из обширной, нехолодной туманности, состоящей из газа и пыли. Мощные телескопы обнаружили в межзвездном пространстве многочисленные газовые и пылевые «облака», из которых некоторые действительно конденсируются в новые звезды. В связи с этим первоначальная теория Канта-Лапласа была переработана с привлечением новейших данных; она может сослужить еще хорошую службу в деле объяснения процесса возникновения солнечной системы. Каждая из этих космогонических теорий внесла свой вклад в дело выяснения сложного комплекса проблем, связанных с происхождением Земли. Все они рассматривают возникновение Земли и солнечной системы как закономерный результат развития звезд и вселенной в целом. Земля появилась одновременно с другими планетами, которые, как и она, вращаются вокруг Солнца и являются важнейшими элементами солнечной системы. 2. Морфология и морфометрия рельефа. Планетарные, а также мега - и макроформы рельефа могут рыть охарактеризованы площадью, которую они занимают. Безусловно, такая характеристика будет недостаточна для описания более мелких форм. Да и для форм высшего порядка наряду с площадью необходимы другие характеристики. Первая из них — это высота или глубина относительно уровня моря (так называемые абсолютные высоты или глубины). Наиболее общую характеристику (высот и глубин земной поверхности в целом дает гипсографическая  10 20 30 40 50 60% Рис. I. Гипсографическая кривая (А) и обобщенный профиль дна океана (Б) кривая1 (рис. 1). На этой кривой четко выделяется два основных гипсометрических уровня земной поверхности: материковый уровень и уровень, соответствующий ложу океана. Средняя высота поверхности Земли равна —2450 м, из чего следует, что для Земли в целом более характерны отрицательные гипсометрические характеристики. Ниже приведены средние высоты материков и глубины океанов.
Для характеристики рельефа Земли в целом, а также отдельных регионов важное значение имеют не только средние, но и экстремальные отметки рельефа. Наивысшая точка Земли — вершина горы Джомолунгма (в Гималаях) — имеет отметку 8880 м, самая большая глубина относится к Марианскому глубоководному желобу (Тихий океан) и равна 11034 м. Следовательно, максимальный размах высот на поверхности земного шара достигает почти 20 км. Гипсометрическая характеристика — одна из важнейших характеристик рельефа. По степени возвышения поверхности суши над уровнем океана выделяют низменный (0—200 м) и возвышенный рельеф. Последний по характеру расчлененности подразделяется на высокие равнины, возвышенности, плоскогорья и горный рельеф. Горный рельеф по гипсометрии подразделяют на низкогорный (до 1000 м), среднегорный (1000—3000 м) и высокогорный (>3000 м) рельеф.  1 Для отдельных материков строятся гипсографические кривые поверхности материков, для океанов и морей — батиграфические кривые.Гипсометрию дна морей и океанов называют батиметрией (от «батос» — глубина). По батиметрическим различиям выделяют неритовую зону морского дна (0—200 м глубины), батиальную (200—3000 м), абиссальную (3000—6000 м) и гипабиссальную (глубина более 6 тыс. м). Описание планетарных форм, а также мега - и макроформ рельефа ведется обычно по обобщающим материалам — картам, сводкам или обработанным данным по геофизическому и геологическому строению. В полевых условиях геоморфологу чаще всего приходится заниматься описанием форм рельефа низших порядков. При таком описании фиксируется общий облик рельефа и внешний облик составляющих его форм, отмечаются их площади и линейные размеры (ширина, длина), абсолютные высоты и размах высот между соседними положительными и отрицательными формами рельефа (относительные высоты), описываются составляющие эти формы элементы — склоны и субгоризонтальные поверхности. Замеряются углы наклона этих поверхностей и указывается характер границ как между элементами в пределах одной формы, так и между соседними формами рельефа. Дается также характеристика плановых очертаний форм, их ориентировка, отмечается, какими породами сложены формы и как залегают эти породы, Морфографическая (качественная) и морфометрическая (количественная) характеристики рельефа не заканчиваются полевыми наблюдениями. В камеральных условиях на основе полевых материалов, а также топографических карт, аэро - и космических снимков может быть составлена целая серия так называемых морфометрических карт: 1. Карты густоты горизонтального расчленения. Наиболее простой способ построения такой карты сводится к определению длины эрозионной сети L на единицу площади Р—L/P. Показатели интенсивности расчленения подписываются на карте внутри квадратов, по которым велся подсчет длины эрозионной сети, и затем в соответствии с выбранной шкалой квадраты закрашиваются или заштриховываются. Обычно придерживаются правила: чем интенсивнее расчленение, тем темнее окраска или гуще штриховка (рис. 2). Можно также интенсивность расчленения показывать  Рис. 2. Картограмма густоты долинно-балочной сети (в километрах на 1 км2, по ) изолиниями, соединяющими отметки с одинаковыми показателями густоты расчленения. Другой способ определения густоты эрозионного расчленения основан на измерении расстояний между линиями водоразделов и днищами (тальвегами) ближайших эрозионных форм. 2 Карты глубины расчленения. Один из способов составления подобного рода карт заключается в том, что на топографической основе проводят границы элементарных бассейнов, а затем в каждом из них определяют амплитуду между самой высокой и самой низкой точками. Согласно полученным цифровым показателям и шкале условных знаков, площади бассейнов закрашиваются или заштриховываются, обычно, по правилу: чем больше глубина расчленения, тем темнее окраска или гуще штриховка. Для определения глубины расчленения может быть использован и такой прием: по изучаемому профилю определяется разница между наиболее низкими и наиболее высокими точками профиля. 3. Карта общего показателя расчленения рельефа. Составление такой карты основано на подсчете по условным квадратам сумм длин горизонталей. Затем через центры квадратов, имеющих одинаковую сумму длин горизонталей, проводятся соответствующие изолинии. 4.Карты крутизны земной поверхности. Показателями крутизны земной поверхности могут быть угол наклона и отвлеченная величина — уклон i, равный tga. Построение карты углов наклона заключается в следующем. В соответствии с выработанной легендой и шкалой заложения на топографической карте проводят границы участков с соответствующими углами наклона земной поверхности. После выполнения этой работы карта раскрашивается или заштриховывается по указанному выше правилу. Если нужно найти уклон по профилю, находят тангенс угла a — отношение превышения верхней точки над нижней к горизонтальной проекции, расстояния между этими точками. Существуют и другие типы морфометрических карт, как и другие способы составления перечисленных выше карт. По получаемым морфометрическим показателям выделяются следующие категории рельефа. 1. По густоте горизонтального расчленения (удаленности линий водоразделов от тальвегов эрозионных форм). 1000 м — слаборасчлененный рельеф 500—1000 м — среднерасчлененный рельеф 100—500 м — значительно расчлененный рельеф 50—100 м — сильнорасчлененный рельеф <50 м — очень сильно расчлененный рельеф 2. По глубине вертикального расчленения. Для плоских равнин <2,5 м — нерасчлененный или мелкорасчлененный 2—5 м — среднерасчлененный 5—10 м — значительно расчлененный Для холмистых равнин 10—25 м — мелкорасчлененный 25—50 м — среднерасчлененный 50—100 м — глубокорасчлененный Для горных территорий 100—250 м — мелкорасчлененный 250—500 м — 00—1000 м — глубокорасчлененный >1000 м — очень глубоко расчлененный 3. По крутизне земной поверхности.
Равнинный плоский Равнинный волнистый Равнинно-холмистый Холмистый Гористый Горный Выделенные морфометрические категории не являются абсолютными, в особенности, если учитывать только какой-либо один показатель. Например, встречаются наклонные равнины, средний угол наклона поверхности которых может достигать 5°, но вместе с тем они не расчленены, поэтому их нельзя отнести к холмистым равнинам. Морфографическая и морфометрическая характеристики рельефа имеют большое прикладное значение, так как без знания этих характеристик немыслимо строительство зданий и возведение сооружений, прокладка трасс железных и шоссейных дорог, проведение разного рода мелиоративных мероприятий и т. д. Тщательное изучение морфографии и морфометрии рельефа имеет значительный научный интерес. Разнообразие морфографических и морфометрических показателей заставляет искать причину их различий, которая может заключаться в неоднородности геологического строения изучаемой территории, в характере и интенсивности новейших тектонических движений и современных экзогенных рельефообразующих процессов. В связи с научно-прикладной значимостью морфографические и морфометрические показатели являются важнейшей составной частью легенд и содержания общих геоморфологических карт. 3. Значение геоморфологии в инженерной геологии. Геоморфология – наука о рельефе земной поверхности, его строении (внешнем облике, морфологии), происхождении, истории развития и современной динамики. Объектом геоморфологии является рельеф – совокупность неровностей земной поверхности, разных по очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития. Геоморфология имеет дело с так называемой географической, или ландшафтной, оболочкой Земли – весьма динамичной и сложной «сферой», формирование и развитие которой происходит под совместным воздействием внутренних сил Земли и космических источников энергии. Здесь соприкасаются, проникают друг в друга и взаимодействуют литосфера, атмосфера, гидросфера, криосфера, биосфера, выделенная В.И.Вернадским ноосфера и техносфера. Цель геоморфологии – познание законов развития рельефа и использование выявленных закономерностей в практической деятельности человеческого общества. Основные задачи геоморфологии: изучение морфологии (внешнего облика) рельефа; определение происхождения (генезиса) рельефа; определение возраста рельефа; определение современного состояния рельефа; определение динамики изменений рельефа. При инженерно-геологических изысканиях – поскольку строительство гражданских, промышленных и инфраструктурных объектов любого масштаба (жилых зданий, промышленных сооружений, дорог, мостов, атомных и гидроэлектростанций и т.д.) ведется на поверхности, а в ряде случаев – внутри различных форм рельефа. Изучением рельефа для строительства и безопасного использования различных инженерных сооружений занимается инженерная геоморфология. При этом необходимо знать не только поверхностный, но и погребенный рельеф (карст, древние долины и т.д.) и учитывать его возможное негативное влияние на объекты строительства; |