ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ЗЕМЛИ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ Земля в космическом

ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ЗЕМЛИ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Земля в космическом пространстве

Солнечная система Со́лнечная систе́ма — планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг неё. Солнечная система состоит из небольшой звезды – Солнца, её спутников – планет, малых планетных тел, астероидов, комет и космической пыли.

Земля в космическом пространстве

Солнечная система Планеты обращаются вокруг Солнца по почти круговым орбитам, лежащим приблизительно в одной плоскости, в направлении против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса Земли. Плоскость орбиты Земли (плоскость эклиптики) лежит близко к средней плоскости орбит планет.

Солнечная система Планеты Солнечной системы имеют общие свойства и некоторые различия. Современная астрономия делит их на две группы (внешние и внутренние), резко отличающиеся между собой размерами, плотностью и расстоянием до Солнца: внутренние планеты - Меркурий, Венера, Марс и Земля. Их иногда называют планетами земного типа, ближними, молодыми. Они (как и Земля) сравнительно небольшого размера, являются твердыми телами (в основном силикатно-железистого состава); внешние планеты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Их иногда называют дальними, старыми планетами. Внешние планеты имеют большие размеры, но очень низкую плотность Малые планетные тела – Плутон и т.п. Имеют сферическую форму, небольшие размеры, низкую плотность и очень вытянутую орбиту.

Измерение расстояний в космосе а.е. – астрономическая единица, равная расстоянию Земли до Солнца (150 млн. км). Диамер Солнечной системы (по орбите Нептуна) - 4 452 940 833 км или 29,76607095 а. е. 1 св.г. – световой год – расстояние, которое проходит луч света за 1 год (9 500 000 000 000 км) 1 пк. – парсек, равен 3,26 световых лет.

Размер и форма Земли Физические поля Земли

Оболочки Земли (в км. от земли вверх): Литосфера – верхний твердый покров планеты (уровни: пластическая часть, упругая часть; осадочный слой; континентальная и океаническая кора); Гидросфера – жидкая оболочка Земли; Биосфера – живая сфера. Всего высотой 31 км. (- 11 км. В морской впадине до + 20 км. Над Землей (споры грибов). Атмосфера (азотно-кислородная). Уровни: тропосфера (18 км от Земли); стратосфера (30 км) состоит из 2 частей: 21-24 км.; 28-31 км.), сюда же входят озоновые слои; Мезосфера (100 – 1000 км), здесь происходят полярные сияния; Термосфера (около 1 тыс. км.), здесь происходят полярные сияния; Экзосфера (от 1 до 5-10 тыс. км.), Плазменная оболочка: Ионосфера (100 км); Магнитосфера (1-60 тыс. км). Состоит из 3 поясов: 2,4-5,6 тыс. км.; 12-20 тыс. км.; 50-60 тыс. км.; Ноосфера (расы, народы, нации, и т.д.) – (? км.).

Внутренние оболочки Земли Верхняя часть земного шара состоит из трех оболочек геосфер (греч. “ге” - земля, “сфера” - шар): газовой - атмосферы (греч. “атмос”- пар), водной - гидросферы (“гидор” - вода) каменной - литосферы (греч. “литос” - камень), слагающей самую верхнюю часть твердых недр. Самая глубокая в мире скважина на Кольском полуострове углубилась в недра на 12 с небольшим километров. Это составляет всего лишь 0,2% радиуса Земли.

Форма Земли. Впервые мысль, что Земля круглая высказали Античные мыслители (Пифагор – 5 век до н.э. и Аристотель – 3 век до н.э.). Но то, что Земля имеет шарообразную форму было доказано после кругосветного путешествия экспедиции Магеллана в начале 16-го века (1519-1522 гг.). В конце 17 начале 18 века Исаак Ньютон доказал, что Земля - сфероид (эллипсоид вращения, сжатый у полюсов).

С помощью искусственных спутников установлено, что Земля имеет несколько "грушевидную" форму: ее географический Северный полюс приподнят на 15 м относительно земного эллипсоида, а географический Южный полюс опущен на 20 м.

Геометрическую фигуру Земли ограничивают поверхностью океана, мысленно продолженной под материками таким образом, чтобы она всюду была перпендикулярна к направлению силы тяжести. Эта фигура получила название "геоид" (греч. "ге" - земля, "идеа" - подобие). Она не совпадает ни с топографической поверхностью Земли, ни с поверхностью идеального эллипсоида вращения.

Радиус земного шара составляет: в плоскости экватора 6378 км – «а», от центра Земли до полюса - 6357 км. – «в». То есть, диаметр экватора на 42 км больше полярного. Отношение разности между б о л ь ш о й (экваториальной) «а» и м а л о й (полярной) «в» полуосями к большой полуоси называется "полярными сжатием", или "сплющенностью" Земли Полярное сжатие (сплющенность) равно 1:298,3.

в а а – в а

меридиан экватор (параллели)

Основные характеристики Земли

Основные характеристики Земли Длина окружности экватора - 40076 км. длина земного меридиана - 40009 км. Линейная скорость вращения (точки на экваторе) - 1670 км/час (или 15 град./час). Средняя плотность – 5,52 г/см³. Средняя температура +14-150 Цельсия (температура земли повышается к центру со скоростью 1 градус за 50 метров).

В действительности, поверхность Земли существенно отличается от поверхности идеального эллипсоида вращения. Она имеет чередования приподнятых и опущенных участков, разница между которыми достигает 20 км.: вершина Гималаев Эверест (Джомолунгма) возвышается над уровнем моря на 8884 м. глубина Марианской впадины в Тихом океане равна 11034 м.

Гипсографическая кривая Если выразить графически рельеф материков и дна океанов в качестве различных ступеней общего рельефа Земли, получится так называемая "гипсографическая кривая" (греч. "гипсос" - высота, "графо" - пишу) земного шара. Из ее анализа следует, что континенты уступают океанам по площади, и их поднятие над уровнем моря невелико по сравнению с глубинами океанов. На суше высоты менее 1 км составляют 75% площади; средняя высота континентов над уровнем моря +870 м.

Гипсографическая кривая

Физические поля Земли (геофизические поля) Гравитационное (поле силы тяжести) Магнитное Тепловое Электрическое Сейсмическое Физические поля неустановленного способа действия

Геофизические аномалии Геофизические аномалии – это участки земной поверхности в пределах которых значения того или иного из физических полей отличаются от рассчетных.

Физические поля Земли Изучением физических полей Земли и их геологическим объяснением занимается наука ГЕОФИЗИКА

Гравитационное поле Формирование планеты происходило под действием 2-х сил: силы взаимного притяжения частиц массы Земли; центробежной силы, обусловленной вращением планеты вокруг своей оси. Равнодействующей этих сил является сила тяжести, выражаемая в ускорении, которое приобретает каждое тело, находящееся у поверхности Земли. Под действием силы тяжести Земля приобрела форму эллипсоида вращения (сфероида).

Основной характеристикой гравитационного поля является Ускорение свободного падения Величина ускорения свободного падения на Земле неодинакова – она растет от полюса к экватору и равняется: на полюсах 983 см/с2 на экваторе 978 см/с2 Центробежная сила напротив - больше всего на экваторе и меньше на полюсах.

Гравитационное поле Под действием гравитации вещество Земли притягивается к центру планеты. Поэтому с ростом глубины (считая от земной поверхности) геостатическое (вертикальное) давление увеличивается Под действием геостатических (вертикальных) напряжений земные слои сжимаются, испытывают горизонтальные деформации и в них возникают боковые (горизонтальные) напряжения

Сейсмическое поле Земли Сейсмическое поле Земли – поле механических колебаний. Оно возникает из-за непрерывной разрядки механических напряжений в литосфере. Его существование поддерживается неравновесным состоянием вещества в недрах планеты

Сейсмические волны Сейсмические волны подразделяются на: Поверхностные волны распространяются вдоль земной поверхности. Объёмные волны (продольные и поперечные) получили свое название потому, что пронизывают весь объём Земли.

Скорость распространения сейсмических волн Сейсмические волны распространяются в недрах со значительной скоростью (несколько км/сек). Продольные волны “бегут” в 1,7 раза быстрее поперечных волн. Вследствие этого продольные волны всегда приходят к поверхности Земли первыми.

Скорость распространения сейсмических волн Отсюда их другое название - "первичные", или волны P (лат. "прима" - первая). Поперечные волны именуются "вторичными", или волнами S (лат. "секунда" - вторая), так как они приходят вторыми.

Распространение волн В продольных волнах упругие колебания частиц горных пород происходят в направлении распространения сейсмической волны. Они возникают во всех средах - твердой, жидкой и газообразной, как следствие их реакции на внезапное изменение объёма. Поверхностные волны Образуются на границе раздела двух сред с разной плотностью Быстро затухают по мере удаления от источника колебаний В поперечных волнах частицы вещества смещаются в плоскости, перпендикулярной направлению распространения сейсмической волны. Поперечные колебания частиц возникают только в твердых телах в результате изменения формы среды. Жидкости и газы не обладают необходимой для движения поперечных волн упругостью и изменению формы не сопротивляются. Поэтому в газах и жидкостях поперечные волны не распространяются.

Магнитное поле Земля – гигантский магнит, вокруг которого существует магнитное поле. Положение магнитного поля и его характеристики меняются сравнительно быстро. Изменения могут быть переодическими и не переодическими (магнитные бури)

Магнитное поле Форма магнитного поля Земли аналогична форме поля, создаваемого магнитным диполем, помещенным в ядре, на расстоянии 436км от центра Земли. Этот диполь незначительно (на 11,5 градусов) наклонен относительно оси вращения Земли. Магнитные полюса планеты не совпадают с географическими

Магнитное поле В каждой точке магнитное поле может быть охарактеризовано следующими элементами: Магнитным склонением Магнитным наклоненим напряженностью

Магнитное поле Магнитное поле Земли складывается из двух магнитных полей – постоянного и переменного Постоянное поле – главная составляющая – 99% по величине Его образование вызвано динамическими процессами в ядре Земли Переменное поле – вызвано внешними причинами

Тепловое поле Земли Источники тепла: Излучение Солнца Сила трения, приливные силы Радиоактивный распад Гравитационная дифференциация вещества в недрах За год Земля получает от Солнца 5,28 10²¹ Дж тепла, что в 300 раз больше тепла энергии, выделяющейся при сжатии всех ископаемых углей.

Тепловое поле Земли Основные характеристики: Геотермический градиент – нарастание температуры (градусов цельсия) на единицу глубины (метры) Среднее значение – 3,3 градуса на 100м Геотермическая ступень – глубина (м), на протяжении которой температура возрастает на 1 градус цельсия

Тепловое поле Земли Величина теплового потока из недр существенно изменяется на площади (в десятки раз). Его наибольшие по величине значения наблюдаются в пределах срединно – океанических хребтов и континентальных рифтов. Наиболее низкие – для наиболее древних областей континентов.

Электрическое поле Земли Естественное (теллурическое) поле Земли наименее изучено из всех геофизических полей. Предполагается, что источником теллурических токов являются стратосферно-электрические процессы , грозовые процессы, электрохмические процессы и электромагнитная индукция в ядре Земли.

Информационное поле Ноосфера – «сфера разума» (расы, народы, нации, и т.д.)

Геосферы – оболочки Земли

Оболочки Земли (в км. от земли вверх): Литосфера – верхний твердый покров планеты (уровни: пластическая часть, упругая часть; осадочный слой; континентальная и океаническая кора); Гидросфера – жидкая оболочка Земли; Биосфера – живая сфера. Всего высотой 31 км. (- 11 км. В морской впадине до + 20 км. Над Землей (споры грибов). Атмосфера (азотно-кислородная). Уровни: тропосфера (18 км от Земли); стратосфера (30 км) состоит из 2 частей: 21-24 км.; 28-31 км.), сюда же входят озоновые слои; Мезосфера (100 – 1000 км), здесь происходят полярные сияния; Термосфера (около 1 тыс. км.), здесь происходят полярные сияния; Экзосфера (от 1 до 5-10 тыс. км.), Плазменная оболочка: Ионосфера (100 км); Магнитосфера (1-60 тыс. км). Состоит из 3 поясов: 2,4-5,6 тыс. км.; 12-20 тыс. км.; 50-60 тыс. км.;

Внутренние оболочки Земли Верхняя часть земного шара состоит из трех оболочек геосфер (греч. “ге” - земля, “сфера” - шар): газовой - атмосферы (греч. “атмос”- пар), водной - гидросферы (“гидор” - вода) каменной - литосферы (греч. “литос” - камень), слагающей самую верхнюю часть твердых недр. Самая глубокая в мире скважина на Кольском полуострове углубилась в недра на 12 с небольшим километров. Это составляет всего лишь 0,2% радиуса Земли.

Внутреннее строение Земли

Внутреннее строение Земли Основной способ изучения – различные методы геофизики. Из них самым важным является сейсмический метод. Для интерпретации результатов используют результаты рассчетов и физического моделирования

Сейсмическая модель Земли

Внутреннее строение Земли Австралийский сейсмолог К.Буллен, основываясь на скорости распространении сейсмических волн, разделил земные недра на ряд "слоёв", обозначенных заглавными буквами латинского алфавита: A, B, C, D, E, F, G. Они группируются в 3 большие части: земную кору, слой A (0-75 км. Ср. 6-7 км – под океанами; 35-49 км – под равнинными платформенными территориями континентов; 50-75 км – под горными сооружениями). Это верхняя оболочка Земли. мантию - промежуточную оболочку (греч. “мантион” - покрывало) (до 2900 км) - слои B (75-400 км) и C (400-1000 км) соответствуют верхней мантии; переходный слой D (1000-2900 км) - нижней мантии. ядро - слои E (2900-4980 км) – внешнее ядро; F (4980-5120 км) – переходная оболочка; G (5120-6371 км) – внутреннее ядро. Граница между земной корой и мантией называется границей Мохоровичича («границей Мохо») - после неё сейсмические волны распространяются на 20% быстрее.

Земная кора Земная кора - это верхняя твердая каменная оболочка Земли. Земная кора является частью литосферы, где литосфера – это наружная оболочки земного шара, сложенная твердыми горными породами, в том числе породами верхней мантии ультраосновного состава.

Толщина земной коры Толщина земной коры составляет: в океанах 5-7 км, на равнинных территориях континентов 35-40 км, под горными сооружениями до 50-70 км. Объём земной коры составляет 1-1,5% объёма массы всей Земли. Кроме суши, к континентам относится погруженный под воду континентальный шельф (это более тонкие края континентальной суши, расположенные ниже уровня моря).

Элементы земной коры (%) Кислород – 46,6 Кремний – 27,7 Алюминий – 8,1 Железо – 5 Кальций – 3,6 Натрий – 2.8 Калий – 2,6 Магний – 2,1 Прочие – 1,4

Земная кора Благодаря глобальной системе тектонических сил, земная кора расколота на фрагменты разломами субмеридиального, субпараллельного и диагонального направлений

Различают 2 типа строения земной коры: континентальный и океанический.

Континентальный тип. Континентальная кора сложена 3-мя типами горных пород, это: осадочные, магматические, метаморфические. В земной коре материков по скорости распространения сейсмических волн выделяют три "слоя": верхний - осадочный, средний – гранитный нижний - базальтовый. Они различаются физическими свойствами, химическим и минеральным составом.

Океанический тип. Средняя высота континентов дан уровнем моря – 840 м., Средняя глубина океанов – 3,8 км., В океанах мощность земной коры достигает 5-9 км. Здесь выделяют три “слоя”. осадочный слой состоит из неуплотненных осадков мощностью до 1 км. Скорость распрстранения продольных сейсмических волн в них достигает 2,0-2,5 км/с. базальтовый с прослойками карбонатных и кремнистых пород – это второй слой.. Его мощность составляет 1-3 км. Скорость распространения продольных сейсмических волн 3,5-4,5 км/с. Толщина базальтового слоя в океанах не превышает 5,0-6,0 км. Верхняя часть его вскрыта рядом глубоких скважин. магматические породы (габбро) с подчиненными ультраосновными породами (серпентиниты, пироксениты) – образцы этих горных пород нижнего слоя отобраны со дна океана драгами. По сейсмическим данным, его мощность составляет 3,5-5,0 км. Скорость продольных сейсмических волн 6,3- 6,7 км/с.

Мантия Земли Мантия Земли распространяется до глубин 2900 км и составляет 70% массы Земли. Она неоднородна, о ее строении и составе могут быть высказаны лишь гипотетические предположения. Они основаны на сейсмологических данных и материалах экспериментального моделирования физико-химических процессов, происходящих в недрах при высоких давлениях и температурах. Скорость продольных сейсмических волн в мантии нарастает до13,6 км/с, поперечных - до 7,2-7,3 км/с.

Граница Мохоровичича Граница раздела между земной корой и мантией получила название «Границы Мохоровичича» Ниже границы Мохоровичича скорость сейсмических волн резко возрастает

Состав мантии: Кислород, Кремний, Алюминий, Железо, Кальций, Натрий, Калий, Магний, Титан, Водород, Фосфор.

В мантии выделяют: Верхнюю (внешнюю) мантию (Состоит из силикатов магния, железа). Астеносферу. Нижнюю (внутреннюю) мантию (Состоит из смеси окислов магния, кремния, железа).

Астеносфера В верхней мантии существует зона, где скорость поперечных волн уменьшается на 3-5%, а плотность увеличивается до 3-6 г/см3. Ее стали называть астеносферой («слабый»). Под континентами астеносфера залегает на глубине 150-250 км, под океанами – 15-150 км. Температура ее 1400-17000С. Предполагается, что доля расплавленных пород в ней, возможно, составляет всего 1-3%. Благодаря этому, астеносфера обладает пластичностью, меньшей вязкостью, текучестью. Это не сплошная оболочка, а отдельные прерывистые астенолинзы.

Нижняя мантия Нижняя мантия – это нижний слой мантии, который граничит с расплавленным ядром Земли на глубине 670-2900 км. Средняя температура 30000С. Состоит из сульфидов и оксидов кремния и магния.

Литосфера Залегающую выше астеносферы твердую плотную оболочку (включая земную кору) стали называть литосферой (греч. "литос" - камень). Литосфера объединяет земную кору и самую верхнюю твердую часть мантии. Толщина литосферы 100-250 км., она покрывает всю Землю. Литосфера - самая холодная из всех оболочек Земли.

Ядро Земли Ядро Земли подразделяется на: внешнее - слой E (2900-4980 км), переходную зону - слой F (4980-5120 км) внутреннее ядро - слой G (до 6371 км). Ядро составляет 16,2% ее объёма и 1/3 массы. Выделяется твердое внутреннее "ядрышко" с радиусом 1290 км. По мнению одних ученых, земное ядро состоит из никелистого железа. Другие утверждают, что железо, кроме никеля содержит примесь легких элементов - кремния, кислорода, возможно, серы и др.

Сейсмическая томография С помощью сейсмической томографии было выявлено неоднородное строение мантии и ядра, связанное с процессами конвекции (перемешивания вещества) в этих геосферах

Геопатогенные зоны Геопатогенные зоны – это участки местности , в пределах которых наблюдаются геофизические и геохимические поля аномально большой (или аномально слабой) интенсивности.

Геопатогенные зоны Эти зоны как магнит притягивают беды: землетрясения, пожары, гидроудары. Возникшая в ядре энергия трансформируется в этих каналах в колебания силы тяжести на поверхности. Гравитационный импульс, как лазерный луч, уходит из Земли в далекое пространство. Ученые предполагают, что через эти каналы происходит своего рода обмен энергией-информацией Земли с Космосом.

В аномальных зонах происходят резкие изменения как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения (от среднего уровня) каких-либо проявлений неживых и живых систем, например: образование полезных ископаемых; падение в эти места космического вещества; землетрясения (которые происходят на глубине не более 700 км вглубь Земли); проявления необычных явлений – НЛО, плазмоидов и т.п. в эти зоны чаще бьет молния; наблюдаются частые погодные аномалии; образования торнадо; озоновые дыры; усиленное воздействие солнечной активности; повышенная радиоактивность продолжительность течения времени меняется (замедляется или убыстряется); мутация (изменение) растений и живых организмов; оказывают стрессовое воздействие на человека, вызывая функциональные расстройства.

Образование геопатогенных зон происходит 2 путями: техногенным природным

Техногенные геопатогенные зоны возникают под воздействием деятельности человека, например, агрогенные зона или техногенная зона Чернобыля. Возникновение антропогенных зон изучает экология.

Природные геопетогенные зоны могут образовываться под воздействием разных факторов. Они существуют изначально в данной местности из-за неоднородности в геологическом строении земной коры. Огромную роль здесь играет неоднородность в строении земной коры по вертикали - это тектонические разломы.

Одной из причин возникновения природных геопатогенных зон является дисбаланс в почвах, в подземных грунтовых водах таких элементов, как фтор, йод, фосфор, кальций, ртуть, мышьяк, стронций, естественные радионуклиды. Патогенность также может образовываться и в некоторых зонах разломов тектонических плит Земли, где происходит дисбаланс в газовых составляющих, таких, как: радон, метан, углекислый газ и др.

Магнитные аномалии Земли различны по величине и по направлению. Обычно эти аномалии имеют на Земле или впадины (океаны и моря), или возвышенности (горы). Наиболее значимые континентальные магнитные аномалии находятся в Восточной Сибири и в Южной Америке. Есть аномалии меньших размеров – это региональные и локальные, зависящие от состава земной коры. К ним, например, относится Курская магнитная аномалия с гигантскими залежами железной руды. Магнитные аномалии Земли

Расположение зон на Земле. Геологические изыскания показали, что расположение геопатогенных зон зависит от формы ядра Земли: там, где в ядре выпуклость - на Земле наоборот - впадина (море, озеро...), где впадина - на Земле гора. Так же, все геопатогенные зоны Земли имеют свои циклы активности - чем старше зона, тем длиннее ее цикл.

Геопатогенные зоны Эти зоны могут быть соединены друг с другом «каналами», например, зоны землетрясений на разломах – границах тектонических плит могут передавать возбуждение на другую точку, но могут и гасить его.

Биосфера Биосфера – это совокупность «живого вещества» - вещества, принимающего участие в биогеохимических циклах. Пленка жизни – совокупность всех ныне живущих организмов Биогеохимические циклы – это замкнутые (или почти замкнутые) круговороты вещества.

Биогеохимические циклы

Биосфера Все растения и животные живут в этой оболочке, которая простирается от дна океана до верхних слоев атмосферы. Биосфера частично включает в себя: Гидросферу, Земную кору, Атмосферу. Основные компоненты биосферы содержат углерод, водород, кислород.

Мощность пояса биосферы – 20 тыс. м. Но область обитания большинства видов животных и растений примерно 1 тыс. м. (от поверхности океана до 1000 м. над уровнем океана). Граничные условия – точки кипения и замерзания воды – при более высоких и более низких температурах большинство биохимических процессов невозможно

Гидросфера 70,8% поверхности Земли (361 млн. км2) покрыто океанами и морями. Эта жидкая оболочка Земли называется "гидросферой" (греч. "гидор" - вода, "сфера" - шар). Гидросфера включает в себя все природные воды: океаны, моря, реки, озера, а также подземные водоносные горизонты. В Мировом океане глубины от 3 до 6 км; средняя глубина океанов – 3,8 км. Вода всех океанов составляет 97% всей воды Земли.

Особенности гидросферы Земли Всегда подвижна, Наибольшая ее толщина около 11 км. Криосфера (это вся замерзшая вода: лед, снег) - это часть гидросферы.