Доклад на тему гипотезы о происхождении земли 9 класс биология

Классовая теория формирования Земли

Происхождение планет, и в частности Земли, современными учеными достаточно изучено. Но есть ряд принципиальных вопросов (например, откуда взялась вода), вызывающих жаркие споры. Поэтому наука о Вселенной развивается, каждое новое открытие становится кирпичиком в фундаменте гипотезы происхождения Земли.

Знаменитый советский ученый Отто Юльевич Шмидт, больше известный по полярным исследованиям, сгруппировал все предложенные гипотезы и объединил их в три класса. К первому относятся теории, исходящие из постулата об образовании Солнца, планет, лун и комет из единого материала (туманности). Это известные гипотезы Войткевича, Лапласа, Канта, Фесенкова, недавно переработанные Рудником, Соботовичем и другими учеными.

Второй класс объединяет представления, согласно которым планеты формировались непосредственно из вещества Солнца. Это гипотезы происхождения Земли ученых Джинса, Джеффриса, Мультона и Чемберлина, Бюффона и других.

И, наконец, к третьему классу относятся теории, не объединяющие Солнце и планеты общностью происхождения. Наиболее известна гипотеза Шмидта. Остановимся на характеристике каждого класса.

Гипотеза Шмидта

В вопросах теории происхождения Земли оригинальную точку зрения в 1944 году высказал Шмидт. Это так называемая метеоритная гипотеза, впоследствии физико-математически обоснованная учениками известного ученого. Кстати, в гипотезе проблема образования Солнца не рассматривается.

Согласно теории, Солнце на одной из стадий своего развития захватило (притянуло к себе) холодное газово-пылевое метеоритное облако. До этого оно владело очень малым МКР, облако же вращалось со значительной скоростью. В сильном гравитационном поле Солнца началась дифференциация метеоритного облака по массе, плотности и размерам. Часть метеоритного материала попала на светило, другая, в результате процессов аккреции, образовывала сгустки-зародыши планет и их спутников.

В этой гипотезе происхождение и развитие Земли зависимо от воздействия «солнечного ветра» – давления солнечного излучения, которое отталкивало легкие газовые компоненты на периферию Солнечной системы. Образованная таким образом Земля была холодным телом. Дальнейший разогрев связывается с радиогенным теплом, гравитационной дифференциацией и другими источниками внутренней энергии планеты. Большим недостатком гипотезы исследователи считают очень низкую вероятность захвата Солнцем подобного метеоритного облака.

Гипотеза происхождения Земли и Солнечной системы.

Вопрос о том, как возникла Земля, занимает умы людей уже не одно тысячелетие. Ответ на него всегда зависел от уровня знаний людей. Первоначально существовали наивные легенды о сотворении мира некоей божественной силой. Затем Земля в работах ученых приобрела очертания шара, который являлся центром Вселенной. Потом в XVI веке появилось учение Н.Коперника, которое поместило Землю в ряд планет, вращающихся вокруг Солнца. Это был первый шаг в подлинно научном решении вопроса о происхождении Земли. В настоящее время есть несколько гипотез, каждая из которых по-своему описывает периоды становления Вселенной и положение Земли в Солнечной системе.

Это была первая серьезная попытка создать картину происхождения Солнечной системы с научной точки зрения. Она связана с именами французского математика Пьера Лапласа и немецкого философа Иммануила Канта, работавших в конце XVIII века. Они полагали, что прародительницей Солнечной системы является раскаленная газово-пылевая туманность, медленно вращавшаяся вокруг плотного ядра в центре. Под влиянием сил взаимного притяжения туманность начала сплющиваться у полюсов и превращаться в огромный диск. Плотность его не была равномерной, поэтому в диске произошло расслоение на отдельные газовые кольца. В дальнейшем каждое кольцо начало сгущаться и превращаться в единый газовый сгусток, вращающийся вокруг своей оси. Впоследствии сгустки остыли и превратились в планеты, а кольца вокруг них — в спутники.

Основная часть туманности осталась в центре, до сих пор не остыла и стала Солнцем. Уже в XIX веке обнаружилась недостаточность этой гипотезы, так как она не всегда могла объяснить новые данные в науке, но ценность ее все еще велика.

Советский геофизик О.Ю.Шмидт несколько иначе представлял себе развитие Солнечной системы, работая в первой половине XX века. Согласно его гипотезе, Солнце, путешествуя по Галактике, проходило сквозь газопылевое облако и увлекло часть его за собой. Впоследствии твердые частицы облака подверглись слипанию и превратились в планеты, изначально холодные. Разогревание этих планет произошло позже в результате сжатия, а также поступления солнечной энергии. Разогрев Земли сопровождали массовые излияния лав на поверхность в результате вулканической деятельности. Благодаря этому излиянию сформировались первые покровы Земли.

Из лав выделялись газы. Они образовали первичную атмосферу, которая еще не содержала кислорода. Больше половины объема первичной атмосферы составляли пары воды, а температура ее превышала 100°С. При дальнейшем постепенном остывании атмосферы произошла конденсация водяных паров, что привело к выпадению дождей и образованию первичного океана. Это произошло около 4,5-5 млрд. лет назад. Позднее началось формирование суши, которая представляет собой утолщенные, относительно легкие части литосферных плит, поднимающихся выше уровня океана.

Далеко не все были согласны с эволюционным сценарием происхождения планет вокруг Солнца. Еще в XVIII веке французский естествоиспытатель Жорж Бюффон высказал предположение, поддержанное и развитое американскими физиками Чемберленом и Мультоном. Суть этих предположений такова: когда-то в окрестностях Солнца пронеслась другая звезда. Ее притяжение вызвало на Солнце огромную приливную волну, вытянувшуюся в пространстве на сотни миллионов километров. Оторвавшись, эта волна стала закручиваться вокруг Солнца и распадаться на сгустки, каждый из которых сформировал свою планету.

Гипотеза Ф.Хойла (XX век)

Английским астрофизиком Фредом Хойлом была предложена своя гипотеза. Согласно ей у Солнца была звезда-близнец, которая взорвалась. Большая часть осколков унеслась в космическое пространство, меньшая — осталась на орбите Солнца и образовала планеты.

Все гипотезы по-разному трактуют происхождение Солнечной системы и родственные связи между Землей и Солнцем, но они едины в том, что все планеты произошли из единого сгустка материи, а дальше судьба каждой из них решалась по-своему. Земле предстояло пройти путь в 5 млрд. лет, испытать ряд фантастических превращений, прежде чем мы увидели ее в современном облике. Однако необходимо заметить, что гипотезы, не имеющей серьезных недостатков и отвечающей на все вопросы о происхождении Земли и других планет Солнечной системы, пока еще нет. Но можно считать установленным, что Солнце и планеты образовались одновременно (или почти одновременно) из единой материальной среды, из единого газово-пылевого облака.

Формирование земной коры

Происхождение и развитие Земли неразрывно связано с горообразованием. А. Вегенер утверждал, что материки, состоящие из достаточно легких минеральных масс, как бы плавают на подстилающем их тяжелом пластическом веществе базальтового ложа. Предполагается, что вначале тонкий слой гранитного материала якобы покрывал всю Землю. Постепенно целостность его была нарушена приливными силами притяжения Луны и Солнца, воздействующими на поверхность планеты с востока на запад, а также центробежными силами от вращения Земли, воздействующими от полюсов к экватору.

Из гранита (предположительно) состоял единый суперматерик Пангея. Он просуществовал до середины мезозойской эры и распался в юрском периоде. Сторонником этой гипотезы происхождения Земли был ученый Штауб. Затем возникло объединение материков северного полушария – Лавразия, и объединение материков южного полушария – Гондвана. Между ними оказались зажаты породы дна Тихого океана. Под материками залегало море магмы, по которому они двигались. Лавразия и Гондвана ритмично перемещались то к экватору, то к полюсам. При смещении к экватору суперматерики фронтально сжимались, при этом флангами надавливая на тихоокеанскую массу. Эти геологические процессы многие считают основными факторами образования крупных горных массивов. Движение к экватору происходило трижды: во время каледонского, герцинского и альпийского горообразования.

Дрейф материков

В начале ХХ в. зарождается гипотеза дрейфа материков. Ученые давно заметили сходство береговых линий Южной Америки и Африки, Африки и Аравийского полуострова, Африки и Индостана и др. Первым сопоставил данные Пиллигрини (1858 г.), позднее Биханов. Сама идея дрейфа материков была сформулирована американскими геологами Тейлором и Бейкером (1910) и немецким метеорологом и геофизиком Вегенером (1912). Последний обосновал эту гипотезу в своей монографии «Происхождение материков и океанов», которая вышла в свет в 1915 году. Аргументы, которые приводились в защиту этой гипотезы:

Концепция Лапласа

Французский астроном и математик П. Лаплас предложил несколько отличный вариант, объясняющий происхождение планеты Земля и других планет. Солнечная система, по его мнению, образовалась из раскаленной газовой туманности со сгустком частиц в центре. Она вращалась и сжималась под действием всемирного тяготения. При дальнейшем охлаждении скорость вращения туманности росла, по периферии от нее отслаивались кольца, которые распадались на прообразы будущих планет. Последние на начальной стадии представляли собой раскаленные газовые шары, которые постепенно охлаждались и затвердевали.

Суждения Джинса

Английский астроном и физик Д. Джинс (1919) предположил, что при сближении с Солнцем другой звезды с последней оторвался сигарообразный выступ, который в дальнейшем распался на отдельные сгустки. Причем из средней утолщенной части «сигары» образовались крупные планеты, а по ее краям – мелкие.

Гипотезы образования 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 :

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.

Современные гипотезы возникновения жизни на Земле

Министерство образования Российской Федерации

Теория Фесенкова

Указанное противоречие в 1960 попытался объяснить советский ученый Фесенков. Согласно его версии происхождения Земли, Солнце с планетами образовались в результате уплотнения гигантской туманности – «глобулы». Туманность обладала очень разреженной материей, составленной в основном из водорода, гелия и небольшого количества тяжелых элементов. Под действием силы гравитации в центральной части глобулы возникло звездообразное сгущение – Солнце. Оно быстро вращалось. В результате эволюции солнечного вещества в окружающую его газово-пылевую среду время от времени осуществлялись выбросы материи. Это приводило к потере Солнцем своей массы и передаче создаваемым планетам значительной части МКР. Формирование планет проходило путем аккреции вещества туманности.

Предположения Рудника и Соботовича

История происхождения Земли до сих пор волнует ученых. Относительно недавно (в 1984 году) В. Рудник и Е. Соботович представили собственную версию происхождения планет и Солнца. Согласно их представлениям, инициатором процессов в газово-пылевой туманности мог послужить близкий взрыв сверхновой звезды. Дальнейшие события, по мнению исследователей, выглядели так:

Вся эволюция проходила очень быстро – на протяжении около 600 млн лет.

Формирование состава Земли

Существует разное понимание последовательности формирования внутренних частей нашей планеты. Согласно одной из них, протоземля представляла собой неотсортированный конгломерат железо-силикатного вещества. В дальнейшем в результате гравитации произошло разделение на железное ядро и силикатную мантию – явление гомогенной аккреции. Сторонники гетерогенной аккреции считают, что сначала аккумулировалось тугоплавковое железное ядро, затем на него налипали более легкоплавкие силикатные частицы.

В зависимости от решения этого вопроса речь может идти и о степени первоначального разогрева Земли. Действительно, сразу же после своего образования планета начала разогреваться вследствие совместных действий нескольких факторов:

По мнению ряда исследователей, на этой ранней стадии формирования планеты внешние части могли находиться в состоянии, близком к расплаву. На фото планета Земля выглядела бы раскаленным шаром.

Теории Мультона и Чемберлина

Американские исследователи астроном Мультон и геолог Чемберлин предложили схожие гипотезы происхождения Земли и Солнечной системы, согласно которым планеты образовались из вещества газовых веток спиралей, «вытянутых» из Солнца неизвестной звездой, которая прошла на достаточно близком расстоянии от него.

Учеными было введено в космогонию понятие «планетезималь» – это сгустки, сконденсированные из газов первоначального вещества, которые стали эмбрионами планет и астероидов.

Контракционная теория образования материков

Одной из первых гипотез происхождения материков была контракционная, по которой горообразование связывалось с остыванием Земли и сокращением ее радиуса. Именно она служила фундаментом ранних геологических исследований. На ее основании австрийский геолог Е. Зюсс синтезировал все существующие на то время знания о структуре земной коры в монографии «Лик Земли». Но уже в конце XIX в. появились данные, свидетельствующие, что в одной части земной коры происходит сжатие, в другой – растяжение. Окончательно рухнула контракционная теория после открытия радиоактивности и наличия в коре Земли больших запасов радиоактивных элементов.

Теория хаоса

Ближе всех к научной теории подошли древние греки. По их понятиям, рождение Земли произошло из первородного Хаоса, наполненного смесью из воды, земли, огня и воздуха. Это стыкуется с научными постулатами теории происхождения Земли. Гремучая смесь элементов хаотично вращалась, заполняя все сущее. Но в какой-то момент из недр первородного Хаоса родилась Земля – богиня Гея, и ее вечный спутник, Небо, – бог Уран. Совместными усилиями они наполнили безжизненные просторы разнообразием жизни.

Похожий миф сформировался и в Китае. Хаос Хунь-тунь, наполненный пятью элементами – деревом, металлом, землей, огнем и водой – кружил в форме яйца по безграничной Вселенной, пока в нем не зародился бог Пань-Гу. Пробудившись, он обнаружил вокруг себя лишь безжизненную тьму. И этот факт его сильно опечалил. Собравшись с силами, божество Пань-Гу разломило скорлупу яйца-хаоса, высвободив два начала: Инь и Ян. Тяжелый Инь опустился вниз, сформировав землю, светлый и легкий Ян взмыл ввысь, образовав небо.

Мифология древних

Человек – существо пытливое. Издревле люди отличались от животных не только желанием выжить в суровом диком мире, но и попыткой понять его. Признавая тотальное превосходство сил природы над собой, люди стали обожествлять происходящие процессы. Чаще всего именно небожителям приписывается заслуга сотворения мира.

Мифы о происхождении Земли в разных уголках планеты значительно отличались друг от друга. По представлениям древних египтян, она вылупилась из священного яйца, слепленного богом Хнумом из обычной глины. Согласно верованиям островных народов, землю выудили боги из океана.