Если теперь основную роль в генерации тепла играют радиоактивные уран, торий, калий, имеющие периоды полураспада соответственно 4,5·10 9, 1,4·1010 и 1,3·10 9 лет, то 5 миллиардов лет назад состав Земли был насыщен изотопами с периодом полураспада 10 - 1000 лет и более. Если сейчас температура в центре Земли 5000?, а на ее поверхности (только за счет тепла пород) в среднем 14,8? С, то 6 миллиардов лет назад центральная температура приблизительно равнялась 200 000?, температура поверхности бала равна 3000? С. Благодаря высокой температуре на поверхности Земли в прошлом образовалось кремний - металлическая атмосфера, которая около 6 миллиардов лет назад «родила» Луну.
§ 33. Стадия остывающей планеты (стадия II).
Все космические тела - ядра галактик, звёзды и планеты - с течением времени остывают, становятся холоднее. У звёзд выгорает весь водород, и они становятся холоднее, а у планет по истечению миллиардов лет снижается количество радиоактивных веществ в составе коры.
1. Темпы остывания планеты показаны на графике 14. Как будет доказано ниже, длительность существования любой планеты Вселенной не превышает 8 миллиардов лет. После «рождения» на протяжении 2 миллиарда лет молодые планеты очень быстро теряют свою тепловую энергию. За это время они лишаются, примерно, 90% своей тепловой энергии. За 2 миллиарда лет существования температура поверхности планеты падает с 3000? до 40? С. После достижения температуры поверхности в 40? С генерация тепла планеты происходит очень медленно. Температура поверхности планеты Земля упадет от плюс 40? до минус 273? по Цельсию за 6 миллиардов лет. Смотрите график 14. Сейчас эндогенное тепло планеты Земля составляет всего лишь 14,3? по Цельсию. Современная температура поверхности планет-гигантов (Сатурна, Юпитера, Урана, Нептуна) составляет около 300? по Цельсию. Благодаря своей огромной массе (масса Юпитера равна 314 масс Земли) планеты-гиганты они остывают медленнее, чем маленькая Земля, так как их кора содержит в сотни раз большую массу радиоактивных элементов, чем Земля. Благодаря своей огромной массе физические и химические эволюционные процессы планет-гигантов "растягиваются во времени". Можно предположить, что и к моменту своей гибели от взрыва Солнца как "сверхновой звезды" (при возрасте в 8 - 13 миллиардов лет) Сатурн, Юпитер, Уран и Нептун будут иметь еще теплые поверхности (около 5 - 10 ? по Цельсию).
2. Об увеличении толщины кристаллической коры Земли. Стадия наивысшего разогрева планеты довольно быстро кончается и начинается процесс остывания, так как со временем уменьшается общее содержание радиоактивных элементов в коре. Остывание касается, прежде всего, поверхности планеты. Поэтому первой образуется твердая кристаллическая кора. По приблизительным расчетам, толщина твердой (кристаллической) оболочки Земли возрастала следующими темпами: 5 миллиардов лет назад она была толщиной около 100 километров, 4 миллиардов лет - 500 километров, 3 миллиарда - 1000 километров, 2 миллиарда - 1500 километров, 1 миллиард лет назад - 2000 километров, в настоящее время - 3000 километров. Остальные 3400 километров земного радиуса составляют жидкая мантия с температурой нагрева 2000° С и жидкое ядро с температурой 5000° С. После полного остывания всего объема литосферы ее радиус (6400 километров) должен уменьшиться еще на 100 - 200 километров. А полное остывание Земли ожидается через 2 - 3 миллиарда лет.
Рисунок 14. Темпы охлаждения поверхности Земли.
Рисунок 15. Эволюционное уменьшение объема планеты вследствие коллапса тектонических платформ к центру планеты.
3. Тектонические процессы. Причину возникновения тектонических процессов (у любой планете Солнечной системы) можно представить в упрощённом виде таким образом. Из школьной физики хорошо известно, что при охлаждении тела сжимаются, уменьшаются в объёме. Представьте себе планету в виде огромного шара, который как куриное яйцо имеет твёрдую кристаллическую оболочку и жидкое, расплавленное ядро. Недра планеты постепенно охлаждаются, поэтому уменьшаются в объёме, а кристаллическая скорлупа продолжает иметь прежний объём, который становится больше, чем жидкое ядро планеты. Поэтому в недрах планеты, которые расположены между твёрдой и жидкой её материей, образуются гигантские «полости сниженного давления». Тяжёлые тектонические платформы попеременно проваливаются именно в эти «полости разряжения», приближаются к центру Земли, вызывают триаду геофизических процессов: землетрясение, цунами, вулканизм и горообразование. После землетрясения сферическая тектоническая платформа превращается в плоскую. Континентальная платформа спадает по направлению к центру Земли медленно, на протяжении десятков миллионов лет. Наконец, затапливается водами мирового океана. Одновременно с этим процессом «океанические» платформы медленно поднимаются над «континентальными», а через миллионы лет континентальная и океаническая платформа меняются местами. Бывшая континентальная платформа становится дном океана, а дно океана превращается в континент. Соотношение площадей, занимаемых океаном и сушей, постоянно меняется.
Рассмотрим подробнее механизм образования гор, землетрясений и вулканизма. Смотрите рисунок 14 - 2. Представим себе, что 4 миллиарда лет назад поверхность Земли была покрыта тонкой кристаллической корой толщиной 500 километров (сфера обозначена V.1). В то время недра были сильно разогреты, до 20000°, радиус планеты составлял 8000 километров. Прошел миллиард лет, и центральные участки планеты охладились до 10 000° C (V.2). Известно, что со снижением температуры центрального вещества планеты, уменьшается занимаемый ядром объем, а радиус должен уменьшиться до 7000 километров. Но толстая кристаллическая кора Земли, как скорлупа, покрыла планету и сопротивляется уменьшению радиуса. В таком случае между кристаллической сферой коры планеты V.1 и центральным жидким ядром V.2 должно образоваться разрежение пород (пространство V.0). Может быть и так, что в кристаллической мантии современной Земли имеется несколько зон разрежения пород V.0. Но наступает момент, когда оболочка коры «не в силах» противостоять собственной тяжести. Происходят ее разломы в точках A, В, С. Огромная платформа коры проваливается в «разреженное» пространство V.0, компенсируя тем самым низкое давление внутри пород планеты. В процессе «обвала» огромной платформы, возникает тектоническая триада явлений: землетрясения, горообразование и вулканизм.
1) Землетрясение - это следствие удара «падающего» участка коры о жидкое ядро планеты. Эпицентром землетрясения является точка «В», которая (после падения платформы) стала располагаться ближе остальных точек коры к центру планеты, так как платформа стала плоской, выпрямилась. По этой причине когда-то погибла Атлантида: участок суши опустился к центру и был затоплен океаном. Удар тектонической платформы АВС о жидкое ядро планеты сопровождается многократными колебаниями поверхности земной коры. Каждый год на поверхности Земли происходит около 100 тысяч землетрясений, около 100 из которых достаточно сильных (к счастью) происходят в океанах и морях, или на платформах материков с редким населением. Землетрясение более 7 баллов по шкале Рихтера с эпицентром под крупным городом приводит к значительным разрушениям и человеческим жертвам.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331
§ 33. Стадия остывающей планеты (стадия II).
Все космические тела - ядра галактик, звёзды и планеты - с течением времени остывают, становятся холоднее. У звёзд выгорает весь водород, и они становятся холоднее, а у планет по истечению миллиардов лет снижается количество радиоактивных веществ в составе коры.
1. Темпы остывания планеты показаны на графике 14. Как будет доказано ниже, длительность существования любой планеты Вселенной не превышает 8 миллиардов лет. После «рождения» на протяжении 2 миллиарда лет молодые планеты очень быстро теряют свою тепловую энергию. За это время они лишаются, примерно, 90% своей тепловой энергии. За 2 миллиарда лет существования температура поверхности планеты падает с 3000? до 40? С. После достижения температуры поверхности в 40? С генерация тепла планеты происходит очень медленно. Температура поверхности планеты Земля упадет от плюс 40? до минус 273? по Цельсию за 6 миллиардов лет. Смотрите график 14. Сейчас эндогенное тепло планеты Земля составляет всего лишь 14,3? по Цельсию. Современная температура поверхности планет-гигантов (Сатурна, Юпитера, Урана, Нептуна) составляет около 300? по Цельсию. Благодаря своей огромной массе (масса Юпитера равна 314 масс Земли) планеты-гиганты они остывают медленнее, чем маленькая Земля, так как их кора содержит в сотни раз большую массу радиоактивных элементов, чем Земля. Благодаря своей огромной массе физические и химические эволюционные процессы планет-гигантов "растягиваются во времени". Можно предположить, что и к моменту своей гибели от взрыва Солнца как "сверхновой звезды" (при возрасте в 8 - 13 миллиардов лет) Сатурн, Юпитер, Уран и Нептун будут иметь еще теплые поверхности (около 5 - 10 ? по Цельсию).
2. Об увеличении толщины кристаллической коры Земли. Стадия наивысшего разогрева планеты довольно быстро кончается и начинается процесс остывания, так как со временем уменьшается общее содержание радиоактивных элементов в коре. Остывание касается, прежде всего, поверхности планеты. Поэтому первой образуется твердая кристаллическая кора. По приблизительным расчетам, толщина твердой (кристаллической) оболочки Земли возрастала следующими темпами: 5 миллиардов лет назад она была толщиной около 100 километров, 4 миллиардов лет - 500 километров, 3 миллиарда - 1000 километров, 2 миллиарда - 1500 километров, 1 миллиард лет назад - 2000 километров, в настоящее время - 3000 километров. Остальные 3400 километров земного радиуса составляют жидкая мантия с температурой нагрева 2000° С и жидкое ядро с температурой 5000° С. После полного остывания всего объема литосферы ее радиус (6400 километров) должен уменьшиться еще на 100 - 200 километров. А полное остывание Земли ожидается через 2 - 3 миллиарда лет.
Рисунок 14. Темпы охлаждения поверхности Земли.
Рисунок 15. Эволюционное уменьшение объема планеты вследствие коллапса тектонических платформ к центру планеты.
3. Тектонические процессы. Причину возникновения тектонических процессов (у любой планете Солнечной системы) можно представить в упрощённом виде таким образом. Из школьной физики хорошо известно, что при охлаждении тела сжимаются, уменьшаются в объёме. Представьте себе планету в виде огромного шара, который как куриное яйцо имеет твёрдую кристаллическую оболочку и жидкое, расплавленное ядро. Недра планеты постепенно охлаждаются, поэтому уменьшаются в объёме, а кристаллическая скорлупа продолжает иметь прежний объём, который становится больше, чем жидкое ядро планеты. Поэтому в недрах планеты, которые расположены между твёрдой и жидкой её материей, образуются гигантские «полости сниженного давления». Тяжёлые тектонические платформы попеременно проваливаются именно в эти «полости разряжения», приближаются к центру Земли, вызывают триаду геофизических процессов: землетрясение, цунами, вулканизм и горообразование. После землетрясения сферическая тектоническая платформа превращается в плоскую. Континентальная платформа спадает по направлению к центру Земли медленно, на протяжении десятков миллионов лет. Наконец, затапливается водами мирового океана. Одновременно с этим процессом «океанические» платформы медленно поднимаются над «континентальными», а через миллионы лет континентальная и океаническая платформа меняются местами. Бывшая континентальная платформа становится дном океана, а дно океана превращается в континент. Соотношение площадей, занимаемых океаном и сушей, постоянно меняется.
Рассмотрим подробнее механизм образования гор, землетрясений и вулканизма. Смотрите рисунок 14 - 2. Представим себе, что 4 миллиарда лет назад поверхность Земли была покрыта тонкой кристаллической корой толщиной 500 километров (сфера обозначена V.1). В то время недра были сильно разогреты, до 20000°, радиус планеты составлял 8000 километров. Прошел миллиард лет, и центральные участки планеты охладились до 10 000° C (V.2). Известно, что со снижением температуры центрального вещества планеты, уменьшается занимаемый ядром объем, а радиус должен уменьшиться до 7000 километров. Но толстая кристаллическая кора Земли, как скорлупа, покрыла планету и сопротивляется уменьшению радиуса. В таком случае между кристаллической сферой коры планеты V.1 и центральным жидким ядром V.2 должно образоваться разрежение пород (пространство V.0). Может быть и так, что в кристаллической мантии современной Земли имеется несколько зон разрежения пород V.0. Но наступает момент, когда оболочка коры «не в силах» противостоять собственной тяжести. Происходят ее разломы в точках A, В, С. Огромная платформа коры проваливается в «разреженное» пространство V.0, компенсируя тем самым низкое давление внутри пород планеты. В процессе «обвала» огромной платформы, возникает тектоническая триада явлений: землетрясения, горообразование и вулканизм.
1) Землетрясение - это следствие удара «падающего» участка коры о жидкое ядро планеты. Эпицентром землетрясения является точка «В», которая (после падения платформы) стала располагаться ближе остальных точек коры к центру планеты, так как платформа стала плоской, выпрямилась. По этой причине когда-то погибла Атлантида: участок суши опустился к центру и был затоплен океаном. Удар тектонической платформы АВС о жидкое ядро планеты сопровождается многократными колебаниями поверхности земной коры. Каждый год на поверхности Земли происходит около 100 тысяч землетрясений, около 100 из которых достаточно сильных (к счастью) происходят в океанах и морях, или на платформах материков с редким населением. Землетрясение более 7 баллов по шкале Рихтера с эпицентром под крупным городом приводит к значительным разрушениям и человеческим жертвам.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331