1 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ЗЕМЛЮ

1.1 Земля у космічному просторі

Земля - одна з дев'яти планет Сонячної системи, третя за відстанню від Сонця (149,5 млн. км). Це сама велика з чотирьох кам'яних планет, розташованих близько до Сонця, і обертається навколо нього за 365,26 доби, рухаючись із швидкістю 29,7 км/с по майже круговій орбіті. Період обертання навколо своєї осі - 23 г. 56 хв. Сонце в свою чергу усього одна з сотень мільярдів зірок, які утворюють Галактику Чумацького шляху (Млечного пути).

Спіральна Галактика Чумацького шляху - одна з багатьох галактик різного розміру та форми, які існують у Всесвіті. Через те, що Сонце і Земля розташовані усередині нашої Галактики, то Чумацький шлях нам здається не спіральним скупченням, а просто смугою зірок, яка перетинає небо.

Чумацький шлях має форму диска з діаметром біля 100 тис. світлових років і товщиною в центрі диска  біля 20 тис. св. років (1 св. рік відповідає відстані, яку проходить світло за 1 рік, що дорівнює приблизно 9,6*10¹² км або 9,6 трильйона км). Сонце розташовується приблизно на 3/5 відстані від центра нашої Галактики до її тонкого зовнішнього краю. Усі зірки Галактики обертаються навколо галактичного центру, і наше світило завершує один оберт за 250 млн. років, рухаючись з швидкістю 240 км/с.

Походження Сонячної системи в цілому та Землі зокрема має велике значення як для вивчення її будови, так і для пояснення та прогнозу тих глибинних процесів, що відбуваються у надрах нашої планети. Не вдаючись детально до розгляду багатьох гіпотез про походження Землі, які відомі з середньої школи, відмітимо, що найбільше визнання серед них одержали гіпотези німецького філософа І. Канта (1755) та французького астронома П. Лапласа (1796), які пізніше стали відомі за їх схожістю під загальною назвою гіпотези Канта - Лапласа. За Кантом-Лапласом Сонячна система утворилась з розжареної космічної туманності після вибуху наднової зірки. Із згущення у центрі цієї туманності, яка оберталась навколо своєї осі, утворилося Сонце, а з концентричних газових кілець утворилися планети, в тому числі і Земля. Таким чином, на початку своєї історії наша планета була вогняно-рідким тілом, що поступово охолоджувалось з утворенням поверхневої оболонки - земної кори. Ця гіпотеза була домінуючою майже до середини ХХ сторіччя, поки нові досягнення в галузі астрономії та геофізики не виявили її основних недоліків.

З точки зору гіпотези Канта - Лапласа неможливо пояснити деякі процеси, що мають місце у Сонячній системі, зокрема, розподіл моменту кількості руху. У той час як у Сонці зосереджено 99, 87% усієї маси Сонячної системи, на його долю випадає менше 2% моменту кількості руху. Останні 90% містяться в орбітальному русі планет. Питомий момент (тобто момент на одиницю маси) в 35 тис. разів більший питомого моменту Сонця.

Гіпотеза О. Ю. Шмідта (1944) припускає утворення Землі та інших планет Сонячної системи з міжзіркового холодного метеоритного пилу, захопленого полем тяжіння Сонця. Сонце старіше планет і Землі. Земля утворилась поступово шляхом згрупування твердих частинок - метеоритів.

За уявленням О. Ю. Шмідта, навколо Сонця існував протяжний рій пилу-ватої матерії, із якої у процесі еволюції виникли планети. При цьому при-пускається, що рій володів значним моментом кількості руху, який потім перейшов в орбітальний і обертальний моменти планет. О. Ю. Шмідт вважав, що первинно холодна Земля після досягнення певного розміру розігрілась за рахунок накопичення тепла, яке виділялось при розпаді радіоактивних елементів. Це продовжувалось мільярди років і супроводжувалось гравітаційною диференціацією, в результаті якої утворились окремі оболонки.

Гіпотеза пояснює два дуже складних питання: розподіл моменту кількості руху в Сонячній системі й закон планетних відстаней.

Ця гіпотеза має слабо обґрунтовані положення. Так, припущення, що Сонце захопило пилувату метеоритну хмару, малообгрунтоване.

Більшість сучасних гіпотез припускають, що в початковий період формування Земля складалась з однорідного матеріалу, в якому рівномірно розміщувались радіоактивні елементи. Але, як показали сучасні дослідження, вміст радіоактивних елементів зменшується з глибиною. На основі цього Е. В. Соботович припускає, що біля хмари з холодної матерії діаметром 1-2 світлових роки стався вибух наднової зірки з викидом плазми масою близько десяти Сонць, у центральній частині утвореної хмари внаслідок її ущільнення утворилося Сонце, а на периферії - тверді тіла, зародки планет з незначним вмістом радіоактивних елементів. У процесі подальшого розвитку відбувалося нашарування матеріалу, збагаченого радіоактивними елементами, розігрівання Землі та її наступне охолодження з утворенням земної кори.

Серед гіпотез походження Сонячної системи можна знайти і теорію “катастроф”, згідно з якою Земля виникла внаслідок деякого втручання ззовні, наприклад, близькій зустрічи Сонця з блукаючою зіркою, що спричинила виверження частини сонячної речовини. В результаті розширення розжарена газоподібна матерія швидко остигала і ущільнювалась, утворюючі велику кількість малих твердих частинок, скупчення яких були зародками планет.

Цікаво, що на новому рівні, озброєні більш досконалою технікою і біьш глибокими знаннями про хімічний склад сонячної системи, астрономи повернулись до думки про те, що Сонце і планети утворились з величезної нехолодної туманності, що складалась з газу та пилу. Потужні телескопи виявили у міжзірковому просторі численні газові та пилові “хмари”, з яких деякі дійсно конденсуються у нові зірки. В зв’язку з цим попередня теорія Канта-Лапласа була перероблена з використанням сучасних даних. Вона ще може допомогти в справі прояснення утворення сонячної системи.

Якщо раніше вважалось, що в еволюції Землі здійснювався бесперервний процес віддачі тепла, то в нових теоріях розвиток Землі розглядається як результат багатьох різнорідних, іноді протилежних процесів. Одночасно з пониженням температури і втратою енергії могли діяти і інші фактори, які спричинювали виділеня великої кількості енергії, компенсуючи втрату тепла.