A Föld bolygó története az emberi élethez hasonlóan tele van különféle fontos eseményekkel és fejlődési szakaszokkal, amelyek születése óta történtek. Mielőtt megjelent a Föld és minden más égitest: bolygók és csillagok, porfelhők repültek az űrben. A Kék Bolygó, akárcsak a Naprendszer többi része, beleértve a Napot is, a tudósok szerint akkor jött létre, amikor egy csillagközi porfelhő tömörült.

A Föld körülbelül 10 millió évvel azután jött létre, hogy a csillagközi por tömörödni kezdett. A felszabaduló hő égitestet alkotott az olvadt anyagból. Miután megjelent a Föld bolygó. Összetevői rétegeinek differenciálódása egy köpenybe burkolt, nehéz elemekből álló belső mag megjelenéséhez vezetett, a könnyű elemek felszíni felhalmozódása pedig protokéreg kialakulását okozta. Ezzel egy időben a Hold is megjelent, valószínűleg a Föld és egy hatalmas aszteroida erős ütközése miatt.

Idővel a bolygó lehűlt, megkeményedett héj jelent meg rajta - a kéreg, majd az első kontinensek. A Föld megjelenésétől kezdve folyamatosan meteoritok és jeges üstökösök bombázták, ennek eredményeként elegendő víz halmozódott fel a felszínen ahhoz, hogy tengerek és óceánok képződjenek. Az erős vulkáni tevékenységnek és a gőznek köszönhetően olyan légkör jelent meg, amelyben gyakorlatilag nem volt oxigén. A Föld bolygó története során a kontinensek folyamatosan lebegtek az olvadt köpenyen, hol összekapcsolódtak, hol elváltak, ez 4,5 milliárd év alatt sokszor megismétlődött.

Az összetett kémiai reakciók során szerves molekulák léptek kölcsönhatásba egymással, és egyre bonyolultabb molekulaszerkezetek jelentek meg. Ennek eredményeként ez önmásolódni képes molekulák megjelenéséhez vezetett. Ezek voltak a Földi Élet első lépései. Élő szervezetek fejlődtek ki, baktériumok jelentek meg, majd többsejtűek. Ezen organizmusok élete során a légkör összetétele megváltozott. Megjelent az oxigén, ami egy védő ózonréteg kialakulásához vezetett.

Az élet számos formában fejlődött ki, és a fajok száma a Földön elképesztő sokszínűségében. A környezeti feltételek változása a bolygó története során új fajok megjelenéséhez vezetett, amelyek közül sok később kihalt, mások alkalmazkodni tudtak az új környezethez, és létrehozták a modern bioszférát.

Körülbelül 6 millió évvel ezelőtt, több milliárd évvel a Föld létrejötte után, a főemlősök evolúciós differenciálódása egy ága vezetett az emberek megjelenéséhez. A hátsó lábakon való járás képessége, az agyméret erőteljes növekedése és a beszéd fejlődése volt a fő tényező. Először az ember tanult meg tüzet rakni, majd a mezőgazdaság fejlesztésében ért el sikereket. Ez az élet javulásához vezetett, ami közösségek és civilizációk kialakulásához vezetett, eltérő kulturális és vallási jellemzőkkel. A különböző területeken elért eredményeiknek köszönhetően: a tudomány, a politika, az írás, a közlekedés és a kommunikáció, az ember a Föld uralkodó faja lett. Már nem a Föld alkotja az életformákat, az ember élete során megváltoztatja a környezetet. A Föld bolygó történetét először a rajta élő lények erői hozzák létre, és mi vagyunk kénytelenek megoldani globális éghajlati és egyéb környezeti kérdéseket élőhelyünk megőrzése érdekében.

Hogyan jelentek meg a bolygók?

Úgy tűnik, hogy a tudományos és technológiai fejlődés számos, a minket körülvevő világot érintő kérdésre képes választ adni. De a tudósoknak még mindig sok rejtélyük és pontatlanságuk van. Hiszen néha még a leglogikusabb és legkoherensebb elmélet is csak a feltételezések szintjén marad, mert egyszerűen nincsenek tények, amelyek alátámasztják, és néha rendkívül nehéz bizonyítékokat szerezni. Hogy a bolygók hogyan jelentek meg, az egyike ezeknek a nyitott kérdéseknek, bár elég sok elmélet és feltételezés létezik ezzel kapcsolatban. Nézzük meg, milyen hipotézisek léteznek a bolygók eredetével kapcsolatban.

Fő tudományos elmélet

Ma már sok különböző tudományos hipotézis bizonyítja, honnan származnak a bolygók, azonban a modern természettudományban ragaszkodnak a gáz- és porfelhő elméletéhez.

Ez abban rejlik, hogy a Naprendszer az összes bolygóval, műholdakkal, csillagokkal és más égitestekkel a gáz- és porfelhő összenyomódása következtében jelent meg. Középpontjában keletkezett a legnagyobb csillag, a Nap. És az összes többi test a Kuiper-övből és az Oort-felhőből jelent meg. Egyszerűen fogalmazva, a bolygók a következőképpen jelentek meg. Volt valami anyag az űrben, ami csak gázból és benne oldott porból állt. Erős légköri nyomás hatására a gáz összenyomódott, a por pedig nagy és nehéz tárgyakká kezdett átalakulni, amelyek később bolygókká váltak.

Kuiper-öv és Oort-felhő

Korábban már említettük a Kuiper-övet és az Oort-felhőt. A tudósok szerint ez a két tárgy lett az építőanyag, amelyből a bolygók keletkeztek.

A Kuiper-öv egy zóna a Naprendszerben, amely a Neptunusz pályájáról kezdődik. Úgy gondolják, hogy ez egy aszteroidaöv, de ez nem teljesen igaz. Többször nagyobb és masszívabb nála. Ezenkívül a Kuiper-öv abban különbözik az aszteroidaövtől, hogy illékony anyagokból, például ammóniából és vízből áll. Ma úgy gondolják, hogy ebben az övben három törpebolygó keletkezett - a Plútó, a Huamea, a Makemake, valamint műholdaik.

A második objektumot, amely hozzájárult a bolygók kialakulásához, az Oort-felhőt még nem találták meg, létezését csak hipotetikusan erősítették meg. Ez egy belső és külső felhő, amely szén és nitrogén izotópjaiból áll, és szilárd testek mozognak benne. Úgy gondolják, hogy ez a Naprendszer egy bizonyos gömbölyű régiója, amely az üstökösök megjelenésének forrása, amelyek egyben más bolygók felbukkanásának építőanyagai is. Ha elképzeli, hogyan jelentek meg a bolygók kívülről, akkor el tudja képzelni, hogy a por és más szilárd testek összenyomódtak, aminek következtében elnyerték azt a gömb alakú formát, amelyben ma ismerjük őket.

Alternatív tudományos hipotézisek

• Tehát az első ilyen kutató Georges-Louis Buffon volt. 1745-ben azt javasolta, hogy minden bolygó az anyag kilökődése eredményeként jelent meg, miután a Nap ütközött egy elhaladó üstökössel. Az üstökös sok részre bomlott, amelyek a napenergia centrifugális és centripetális erőinek hatására a Naprendszer bolygóit alkották.
• Kicsit később, 1755-ben egy Kant nevű kutató felvetette, hogy minden bolygó azért jött létre, mert a gravitáció hatására porszemcsék alkották a bolygókat.
• 1706-ban Pierre Laplace francia csillagász terjesztette elő alternatív elméletét a bolygók megjelenéséről. Úgy vélte, hogy kezdetben egy hatalmas forró gázköd keletkezett az űrben. Lassan forgott a világűrben, de a mozgás hatására megnövekedett centrifugális erő volt az alapja a bolygók megjelenésének. A bolygók bizonyos pontokon megjelentek, amelyek az út mentén hagyott gyűrűkben helyezkedtek el. Laplace szerint összesen 10 gyűrű vált el egymástól, amelyek 9 bolygóra és egy aszteroidaövre szakadtak szét.
• És a 20. században Fred Hoyle felállította hipotézisét a bolygók megjelenéséről. Azt hitte, hogy a Napnak ikercsillaga van. Fred azzal érvelt, hogy ez a csillag felrobbant, ami bolygók kialakulását eredményezte.
• De nem csak a tudomány próbálja megérteni, honnan származnak a bolygók, hanem a vallás is megpróbálja megmagyarázni ezt az érdekes kérdést. Tehát létezik a kreacionizmus elmélete. Azt mondja, hogy minden űrobjektumot, beleértve a Naprendszer bolygóit is, a teremtő, Isten teremtette.

És ezek nem mind a ma létező hipotézisek. Ha saját szemével szeretné látni, hogyan keletkeztek a bolygók, videókat találhat az interneten, valamint néhány elektronikus csillagászati ​​tankönyvben.

Mindannyian a Földön élünk, szerintem mindannyiunkat érdekel, hogyan alakult ki bolygónk. A tudósoknak hipotéziseik vannak ezzel a kérdéssel kapcsolatban.

Hogyan jelent meg a Föld bolygó?

A Föld körülbelül 4,5 milliárd évvel ezelőtt keletkezett. Úgy tartják, hogy ez az egyetlen bolygó az Univerzumban, amelyet élőlények laknak. Csillagászati ​​kutatók azt állítják, hogy a Föld a Nap keletkezése után megmaradt kozmikus porból és gázból keletkezett. Azt is állítják, hogy a Föld eredetileg olvadt tömeg volt, élet nélkül. De aztán elkezdett felgyülemlődni a víz, és a felület keményedni kezdett. Aszteroidák, üstökösök és a Nap energiája alkották a Föld ma ismert domborzatát és klímáját.

Ha komolyan érdekli a Föld bolygó létrejöttének kérdése, egy meglehetősen könnyen megtalálható videó világosan megmondja ezt a kérdést.

Most már tudja, hogyan jelentek meg a Naprendszer bolygói. A csillagászok még nem jutottak konszenzusra ebben a kérdésben, de szeretném hinni, hogy a tudomány és a technológia fejlődése a közeljövőben lehetővé teszi számunkra, hogy bizonyítékokat gyűjtsünk, és pontosan elmondjuk, hogyan jelentek meg a bolygók.

A földi élet keletkezése körülbelül 3,8 milliárd évvel ezelőtt történt, amikor a földkéreg kialakulása véget ért. A tudósok megállapították, hogy az első élő szervezetek vízi környezetben jelentek meg, és csak egymilliárd év múlva jelentek meg a szárazföld felszínén az első élőlények.

A szárazföldi flóra kialakulását elősegítette a növényekben a szervek és szövetek kialakulása, valamint a spórák általi szaporodási képesség. Az állatok is jelentősen fejlődtek és alkalmazkodtak a szárazföldi élethez: megjelent a belső megtermékenyítés, a tojásrakási képesség és a tüdőlégzés. A fejlődés fontos szakasza volt az agy, a feltételes és feltétel nélküli reflexek, valamint a túlélési ösztönök kialakulása. Az állatok további evolúciója adta az alapot az emberiség kialakulásához.

A Föld történetének korszakokra és időszakokra bontása képet ad a bolygó életének fejlődésének jellemzőiről a különböző időszakokban. A tudósok a földi élet kialakulásában különösen jelentős eseményeket azonosítanak külön időszakokban - korszakokban, amelyeket időszakokra osztanak.

Öt korszak létezik:

• Archean;
• proterozoikum;
• Paleozoikus;
• mezozoikum;
• cenozoikum.

Az archeus korszak körülbelül 4,6 milliárd évvel ezelőtt kezdődött, amikor a Föld bolygó csak kezdett kialakulni, és nem voltak rajta életjelek. A levegő klórt, ammóniát, hidrogént tartalmazott, a hőmérséklet elérte a 80°-ot, a sugárzás mértéke meghaladta a megengedett határértékeket, ilyen körülmények között az élet keletkezése lehetetlen.

Úgy gondolják, hogy körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt bolygónk ütközött egy égitesttel, és ennek a következménye a Föld műholdjának, a Holdnak a kialakulása volt. Ez az esemény jelentőssé vált az élet fejlődésében, stabilizálta a bolygó forgástengelyét, és hozzájárult a vízszerkezetek megtisztulásához. Ennek eredményeként az óceánok és tengerek mélyén megjelent az első élet: protozoonok, baktériumok és cianobaktériumok.

A proterozoikum korszak körülbelül 2,5 milliárd évvel ezelőttig és 540 millió évvel ezelőttig tartott. Egysejtű algák, puhatestűek és annelidek maradványait fedezték fel. Megkezdődik a talajképződés.

A levegő a korszak elején még nem volt oxigénnel telítve, de az életfolyamat során a tengerekben lakó baktériumok elkezdtek egyre inkább O 2 -t bocsátani a légkörbe. Amikor az oxigén mennyisége stabil szinten volt, sok lény tett egy lépést az evolúcióban, és aerob légzésre váltott.

A paleozoikum hat időszakból áll.

Kambrium korszak(530-490 millió évvel ezelőtt) minden növény- és állatfaj képviselőinek megjelenése jellemzi. Az óceánokat algák, ízeltlábúak és puhatestűek lakták, és megjelentek az első chordák (haikouihthys). A föld lakatlan maradt. A hőmérséklet magas maradt.

Ordovícius korszak(490-442 millió évvel ezelőtt). A zuzmók első telepei megjelentek a szárazföldön, és a megalograptusok (az ízeltlábúak képviselője) elkezdtek partra szállni, hogy tojásokat rakjanak. Az óceán mélyén a gerincesek, a korallok és a szivacsok tovább fejlődnek.

szilur(442 – 418 millió évvel ezelőtt). A növények földet érnek, és az ízeltlábúakban kialakulnak a tüdőszövet kezdetei. A gerinceseknél a csontváz kialakulása befejeződött, az érzékszervek megjelennek. A hegyépítés folyamatban van, és különböző éghajlati zónák alakulnak ki.

devon(418 – 353 millió évvel ezelőtt). Jellemző az első erdők, elsősorban a páfrányok kialakulása. A tározókban csont- és porcos organizmusok jelennek meg, kétéltűek kezdtek a szárazföldre érkezni, és új organizmusok – rovarok – képződnek.

Karbon időszak(353 – 290 millió évvel ezelőtt). A kétéltűek megjelenése, a kontinensek süllyedése, az időszak végén jelentős lehűlés következett be, amely számos faj kihalásához vezetett.

Permi időszak(290-248 millió évvel ezelőtt). A Földet hüllők lakják, megjelentek a terapeuták, az emlősök ősei. A forró éghajlat sivatagok kialakulásához vezetett, ahol csak a szívós páfrányok és néhány tűlevelű maradhatott fenn.

A mezozoikum korszak 3 időszakra oszlik:

triász(248-200 millió évvel ezelőtt). Gymnospermek fejlődése, az első emlősök megjelenése. A föld felosztása kontinensekre.

jura időszak(200-140 millió évvel ezelőtt). A zárvatermők megjelenése. A madarak őseinek megjelenése.

Kréta időszak(140-65 millió évvel ezelőtt). Az angiospermák (virágos növények) váltak a domináns növénycsoporttá. Magasabb emlősök, igazi madarak fejlődése.

A kainozoikus korszak három időszakból áll:

Alsó harmadidőszak vagy paleogén(65-24 millió évvel ezelőtt). A legtöbb lábasfejű, maki és főemlős eltűnése megjelenik, később a parapithecus és a dryopithecus. A modern emlősfajok őseinek fejlődése - orrszarvúak, sertések, nyulak stb.

Felső harmadidőszak vagy neogén(24-2,6 millió évvel ezelőtt). Az emlősök szárazföldön, vízben és levegőben élnek. Az Australopithecines megjelenése - az emberek első ősei. Ebben az időszakban alakultak ki az Alpok, a Himalája és az Andok.

negyedidőszak vagy antropocén(2,6 millió éve – ma). A korszak jelentős eseménye volt az ember megjelenése, először a neandervölgyiek, majd hamarosan a Homo sapiens. A növény- és állatvilág modern vonásokat kapott.

Az űr léptékében a bolygók csak homokszemek, jelentéktelen szerepet játszanak a természeti folyamatok fejlődésének grandiózus képében. Azonban ezek a legváltozatosabb és legösszetettebb objektumok az Univerzumban. A többi égitesttípus egyike sem mutat hasonló kölcsönhatást a csillagászati, geológiai, kémiai és biológiai folyamatok között. Az űrben semmilyen más helyen nem keletkezhet az általunk ismert élet. Csak az elmúlt évtizedben a csillagászok több mint 200 bolygót fedeztek fel.

A sokáig nyugodt és álló folyamatnak tekintett bolygók kialakulása a valóságban meglehetősen kaotikusnak bizonyult.

A tömegek, méretek, összetételek és pályák elképesztő sokfélesége sokakat késztetett arra, hogy elgondolkodjanak eredetükről. Az 1970-es években A bolygóképződést rendezett, determinisztikus folyamatnak tekintették – egy szállítószalagnak, amelyben az amorf gáz- és porkorongok a Naprendszer másolataivá alakultak. De ma már tudjuk, hogy ez egy kaotikus folyamat, amelynek eredménye minden rendszernél más. A megszületett bolygók túlélték az egymással versengő keletkezési és pusztulási mechanizmusok káoszát. Sok objektum meghalt, égett csillaga tüzében, vagy a csillagközi térbe került. Földünknek rég elveszett ikrei lehetnek, akik most a sötét és hideg űrben bolyonganak.

A bolygókeletkezés tudománya az asztrofizika, a bolygótudomány, a statisztikai mechanika és a nemlineáris dinamika metszéspontjában fekszik. A bolygókutatók általában két fő irányt fejlesztenek ki. A szekvenciális akkréció elmélete szerint az apró porszemcsék összetapadnak, és nagy csomókat képeznek. Ha egy ilyen blokk sok gázt vonz, akkor a Jupiterhez hasonló gázóriássá válik, ha pedig nem, akkor sziklás bolygóvá, mint a Föld. Ennek az elméletnek a fő hátránya a folyamat lassúsága és a gázeloszlás lehetősége a bolygó kialakulása előtt.

Egy másik forgatókönyv (a gravitációs instabilitás elmélete) azt állítja, hogy a gázóriások hirtelen összeomlás következtében keletkeznek, ami az ősi gáz- és porfelhő pusztulásához vezet. Ez a folyamat megismétli a miniatűr csillagok kialakulását. De ez a hipotézis nagyon ellentmondásos, mivel feltételezi az erős instabilitás jelenlétét, ami előfordulhat, hogy nem fordul elő. Ezenkívül a csillagászok felfedezték, hogy a legnagyobb tömegű bolygókat és a legkisebb tömegű csillagokat „üresség” választja el (egyszerűen nincsenek köztes tömegű testek). Egy ilyen „kudarc” azt jelzi, hogy a bolygók nem csak kis tömegű csillagok, hanem teljesen más eredetű objektumok.

Bár a tudósok továbbra is vitatkoznak, a legtöbben valószínűbbnek tartják az egymást követő felszaporodást. Ebben a cikkben kifejezetten erre fogok támaszkodni.

1. A csillagközi felhő zsugorodik

Idő: 0 (a bolygóképződési folyamat kezdőpontja)

Naprendszerünk egy olyan galaxisban található, ahol körülbelül 100 milliárd csillag és por- és gázfelhő található, többnyire az előző generációk csillagainak maradványaiból. Ebben az esetben a por csak vízjég, vas és más szilárd anyagok mikroszkopikus részecskéi, amelyek a csillag külső, hűvös rétegeiben kondenzálódnak és kerültek az űrbe. Ha a felhők elég hidegek és sűrűek, a gravitáció hatására összenyomódnak, és csillaghalmazokat képeznek. Egy ilyen folyamat 100 ezertől több millió évig tarthat.

Minden csillagot körülvesz egy megmaradt anyagból álló korong, ami elegendő ahhoz, hogy bolygókat alkossanak. A fiatal korongok főleg hidrogént és héliumot tartalmaznak. Forró belső tartományukban a porrészecskék elpárolognak, a hideg és megritkult külső rétegekben pedig a porszemcsék megmaradnak és növekednek, ahogy a gőz lecsapódik rajtuk.

A csillagászok sok fiatal csillagot fedeztek fel ilyen korongokkal körülvéve. Az 1 és 3 millió év közötti csillagok gáznemű korongokkal rendelkeznek, míg a több mint 10 millió éve létezőknek halvány, gázszegény korongjuk van, mert vagy maga az újszülött csillag, vagy a szomszédos fényes csillagok fújják ki belőle a gázt. Ez az időtartomány pontosan a bolygókeletkezés korszaka. Az ilyen korongokban lévő nehéz elemek tömege hasonló a Naprendszer bolygóiban lévő elemek tömegéhez: ez egy meglehetősen erős érv annak védelmében, hogy a bolygók ilyen korongokból képződnek.

Eredmény: az újszülött csillagot gáz és apró (mikron méretű) porszemcsék veszik körül.

Kozmikus por golyói

Még az óriásbolygók is szerény testekként indultak – mikron méretű porszemekként (a rég elhalt csillagok hamvaiként), amelyek egy forgó gázkorongban lebegtek. Ahogy távolodik az újszülött csillagtól, a gáz hőmérséklete csökken, áthalad a „jégvonalon”, amelyen túl a víz megfagy. Naprendszerünkben ez a határ választja el a belső sziklás bolygókat a külső gázóriásoktól.

1. A részecskék összeütköznek, összetapadnak és növekednek.
2. A kis részecskéket a gáz magával ragadja, de a milliméternél nagyobb részecskéket lelassítja és spirálisan halad a csillag felé.
3. A jégvonalnál olyanok a körülmények, hogy a súrlódási erő irányt változtat. A részecskék hajlamosak összetapadni, és könnyen egyesülnek nagyobb testekké - planetezimálokká.

2. A lemez struktúrát nyer

Idő: körülbelül 1 millió év

A protoplanetáris korongban lévő porrészecskék, amelyek kaotikusan mozognak a gázáramlással együtt, egymásnak ütköznek, és néha összetapadnak, néha összeesnek. A porszemcsék elnyelik a csillag fényét, és újra kibocsátják azt a távoli infravörösben, átadva a hőt a korong legsötétebb belső területeire. A gáz hőmérséklete, sűrűsége és nyomása általában csökken a csillagtól való távolság növekedésével. A nyomás, a gravitáció és a centrifugális erő egyensúlyának köszönhetően a gáz csillag körüli forgási sebessége kisebb, mint egy azonos távolságra lévő szabad testé.

Emiatt a néhány milliméternél nagyobb porszemek megelőzik a gázt, így a szembeszél lelassítja és spirálisan lefelé kényszeríti őket a csillag felé. Minél nagyobbak ezek a részecskék, annál gyorsabban mozognak lefelé. A méteres darabok mindössze 1000 év alatt felére csökkenthetik távolságukat a csillagoktól.

Ahogy a részecskék közelednek a csillaghoz, felmelegszenek, és fokozatosan elpárolog a víz és más alacsony forráspontú anyagok, úgynevezett illékony anyagok. A távolság, amelynél ez bekövetkezik – az úgynevezett „jégvonal” – 2-4 csillagászati ​​egység (AU). A Naprendszerben ez pontosan a Mars és a Jupiter pályájának keresztezése (a Föld pályájának sugara 1 AU). A jégvonal a bolygórendszert egy belső, illékony anyagoktól mentes és szilárd anyagokat tartalmazó régióra, valamint egy illékony anyagokban gazdag és jeges testeket tartalmazó külső részre osztja.

Magán a jégvonalon a porszemekből elpárolgott vízmolekulák halmozódnak fel, ami a jelenségek egész kaszkádjának kiváltója. Ebben a tartományban rés lép fel a gázparaméterekben, és nyomásugrás következik be. Az erők egyensúlya miatt a gáz felgyorsítja mozgását a központi csillag körül. Ennek eredményeként az ide lehulló részecskéket nem a szembeszél, hanem a hátszél befolyásolja, előrenyomva őket és megállítva a korongba való vándorlásukat. És ahogy a részecskék tovább áramlanak a külső rétegeiből, a jégvonal jégakkumulációs csíkká változik.

Ahogy a részecskék felhalmozódnak, összeütköznek és növekednek. Némelyikük áttöri a jégvonalat, és tovább vándorol befelé; Ahogy felmelegednek, folyékony iszappal és összetett molekulákkal vonják be őket, így ragadósabbak lesznek. Egyes területek annyira megtelnek porral, hogy a részecskék kölcsönös gravitációs vonzása felgyorsítja növekedésüket.

Fokozatosan a porszemcsék kilométeres méretű testekké gyűlnek össze, amelyeket planetezimáloknak nevezünk, amelyek a bolygóképződés utolsó szakaszában szinte az összes ősport felgereblyézik. Magukat a planetezimálokat nehéz észrevenni a bolygórendszerek kialakulásában, de a csillagászok az ütközéseik törmelékéből sejthetik létezésüket (lásd: Ardila D. Láthatatlan bolygórendszerek // VMN, 2004. 7. szám).

Eredmény: sok kilométer hosszú „építőkocka”, úgynevezett planetezimál.

Az oligarchák felemelkedése

A 2. szakaszban kialakult több milliárd kilométer hosszú planetezimál ezután Hold- vagy Föld méretű testekké, úgynevezett embriókká áll össze. Néhányuk dominál a keringési zónájukban. Ezek az "oligarchák" az embriók között harcolnak a megmaradt anyagért

3. Kialakulnak a bolygók embriói

Idő: 1-10 millió év

A Merkúr, a Hold és az aszteroidák kráteres felszínei nem hagynak kétséget afelől, hogy a bolygórendszerek kialakulásuk során olyanok, mint a lőterek. A planetezimálok kölcsönös ütközése serkentheti növekedésüket és pusztulásukat egyaránt. A koaguláció és a fragmentáció közötti egyensúly olyan méreteloszlást eredményez, amelyben elsősorban a kis testek adják a rendszer felületét, a nagy testek pedig meghatározzák a tömegét. A csillag körüli testek pályája kezdetben ellipszis alakú lehet, de idővel a gáz lassulása és a kölcsönös ütközések körkörössé változtatják a pályákat.

Kezdetben a test növekedése véletlenszerű ütközések miatt következik be. De minél nagyobb lesz a planetezimál, annál erősebb a gravitációja, annál intenzívebben nyeli el kis tömegű szomszédjait. Amikor a planetezimálok tömege összehasonlíthatóvá válik a Hold tömegével, gravitációjuk annyira megnő, hogy már az ütközés előtt megrázzák és oldalra tereli a környező testeket. Ez korlátozza növekedésüket. Így keletkeznek az „oligarchák” - összehasonlítható tömegű bolygók embriói, amelyek egymással versengenek a megmaradt planetezimálokért.

Minden embrió táplálkozási zónája egy keskeny sáv a pályája mentén. A növekedés leáll, amikor az embrió felszívja a legtöbb planetezimálist a zónájából. Az elemi geometria azt mutatja, hogy a zóna mérete és az abszorpció időtartama a csillagtól való távolsággal növekszik. 1 AU távolságra Az embriók 100 ezer éven belül elérik a 0,1 földtömeg tömegét. 5 AU távolságra néhány millió év alatt elérik a négy Föld tömegét. A magvak még nagyobbra nőhetnek a jégvonal közelében vagy a korongtörések szélein, ahol a planetezimálok koncentrálódnak.

Az "oligarchák" növekedése megtölti a rendszert a bolygóvá válásra törekvő testtöbblettel, de csak keveseknek sikerül. Naprendszerünkben bár a bolygók nagy térben oszlanak el, a lehető legközelebb vannak egymáshoz. Ha a földi bolygók közé egy másik Föld tömegű bolygót helyeznek, az az egész rendszert kibillenti az egyensúlyából. Ugyanez elmondható más ismert bolygórendszerekről is. Ha lát egy csésze kávét színültig megtöltve, szinte biztos lehet benne, hogy valaki túltöltötte és kiöntött egy kis folyadékot; Nem valószínű, hogy a tartályt színültig meg tudja tölteni anélkül, hogy egy csepp kiömlött volna. Ugyanolyan valószínű, hogy a bolygórendszerekben több anyag van életük elején, mint a végén. Egyes tárgyakat kidobnak a rendszerből, mielőtt az egyensúlyi állapotba kerülne. A csillagászok már megfigyeltek szabadon repülő bolygókat fiatal csillaghalmazokban.

Eredmény: Az „oligarchák” olyan bolygók embriói, amelyek tömege a Hold tömegétől a Föld tömegéig terjed.

Óriási ugrás egy bolygórendszer számára

A Jupiterhez hasonló gázóriás kialakulása a bolygórendszer történetének legfontosabb pillanata. Ha kialakult egy ilyen bolygó, az elkezdi irányítani az egész rendszert. De ahhoz, hogy ez megtörténjen, az embriónak gyorsabban kell gázt gyűjtenie, mint ahogy spirálisan a központ felé halad.

Az óriásbolygó kialakulását akadályozzák az általa gerjesztett hullámok a környező gázban. Ezeknek a hullámoknak a hatása nem kiegyensúlyozott, lelassítja a bolygót, és a csillag felé vándorol.

A bolygó vonzza a gázt, de nem tud leülepedni, amíg le nem hűl. És ezalatt egészen közel tud spirálozni a csillaghoz. Óriásbolygó nem minden rendszerben képződik

4. Gázóriás születik

Idő: 1-10 millió év

A Jupiter valószínűleg a Földhöz hasonló méretű embrióval indult, majd további mintegy 300 Földnyi gáztömeget halmozott fel. Ez a lenyűgöző növekedés a különböző versengő mechanizmusoknak köszönhető. Az atommag gravitációja vonzza a gázt a korongból, de a mag felé összehúzódó gáz energiát szabadít fel, és le kell hűlnie, hogy leülepedhessen. Következésképpen a növekedési ütemet korlátozza a lehűlés lehetősége. Ha túl lassan történik, a csillag visszafújhatja a gázt a korongba, mielőtt az embrió sűrű légkört alkotna maga körül. A hőelvonás szűk keresztmetszete a sugárzás átvitele a növekvő légkör külső rétegein keresztül. Az ottani hőáramot a gáz átlátszatlansága (főleg összetételétől függően) és a hőmérsékleti gradiens (az embrió kezdeti tömegétől függően) határozza meg.

A korai modellek azt mutatták, hogy egy bolygóembriónak legalább 10 földtömegű tömegre van szüksége ahhoz, hogy elég gyorsan lehűljön. Ekkora példány csak a jégvonal közelében tud megnőni, ahol korábban rengeteg anyag halmozódott fel. Talán ezért található a Jupiter közvetlenül e vonal mögött. Nagy atommagok bármely más helyen is kialakulhatnak, ha a korong több anyagot tartalmaz, mint amennyit a bolygókutatók általában feltételeznek. A csillagászok már számos csillagot megfigyeltek, amelyek körül a korongok többszöröse sűrűbbek, mint korábban feltételezték. Nagy minta esetén a hőátadás nem tűnik komoly problémának.

Egy másik tényező, amely megnehezíti a gázóriások születését, az embrió spirális mozgása a csillag felé. Az I. típusú migrációnak nevezett folyamat során az embrió hullámokat gerjeszt a gázkorongban, amelyek viszont gravitációs hatást fejtenek ki az orbitális mozgására. A hullámok követik a bolygót, ahogy a nyoma egy hajót. A pálya külső oldalán lévő gáz lassabban forog, mint az embrió, és visszahúzza, lelassítva mozgását. A pályán belüli gáz pedig gyorsabban forog, és előre húzódik, felgyorsítva azt. A külső régió nagyobb, így megnyeri a csatát, és az embrió energiáját veszíti, és millió évenként több csillagászati ​​egységgel süllyed a pálya közepe felé. Ez a vándorlás általában a jégvonalnál megáll. Itt a szembejövő gázszél hátszélbe fordul, és elkezdi előre tolni az embriót, kompenzálva a fékezését. Talán ezért is van a Jupiter pontosan ott, ahol van.

Az embrió növekedése, vándorlása és a korongból történő gázvesztés közel azonos ütemben történik. A szerencsén múlik, hogy melyik folyamat nyer. Lehetséges, hogy az embriók több generációja megy keresztül a migrációs folyamaton anélkül, hogy be tudná fejezni növekedését. Mögöttük újabb kötegek planetezimálok mozognak a korong külső tartományaiból a korong középpontja felé, és ez addig ismétlődik, amíg végül létrejön egy gázóriás, vagy amíg az összes gáz fel nem oldódik, és a gázóriás már nem tud kialakulni. A csillagászok a vizsgált Nap-szerű csillagok mintegy 10%-ában Jupiter-szerű bolygókat fedeztek fel. Az ilyen bolygók magja ritka, sok generációból fennmaradt embrió lehet – az utolsó mohikán.

Mindezen folyamatok kimenetele az anyag kezdeti összetételétől függ. A nehéz elemekben gazdag csillagok körülbelül egyharmada rendelkezik olyan bolygókkal, mint a Jupiter. Valószínűleg az ilyen csillagoknak sűrű korongjai voltak, ami lehetővé tette hatalmas embriók kialakulását, amelyeknek nem voltak problémái a hőelvonással. És éppen ellenkezőleg, a nehéz elemekben szegény csillagok körül ritkán alakulnak ki bolygók.

Egy ponton a bolygó tömege szörnyen gyorsan növekedni kezd: 1000 év alatt egy olyan bolygó, mint a Jupiter, eléri végső tömegének felét. Ugyanakkor annyi hőt termel, hogy szinte úgy világít, mint a Nap. A folyamat akkor stabilizálódik, amikor a bolygó olyan hatalmassá válik, hogy a feje tetejére állítja az I. típusú migrációt. Ahelyett, hogy a korong megváltoztatná a bolygó pályáját, maga a bolygó kezdi megváltoztatni a gáz mozgását a korongban. A bolygó pályáján belüli gáz nála gyorsabban forog, ezért gravitációja lelassítja a gázt, és arra kényszeríti, hogy a csillag felé zuhanjon, vagyis távolodjon a bolygótól. A bolygó pályáján kívüli gáz lassabban forog, ezért a bolygó felgyorsítja, és arra kényszeríti, hogy kifelé, ismét távolodjon a bolygótól. Így a bolygó repedést okoz a korongban, és tönkreteszi az építőanyag utánpótlást. Gáz próbálja megtölteni, de a számítógépes modellek azt mutatják, hogy a bolygó megnyeri a csatát, ha 5 AU távolságra van. tömege meghaladja a Jupiter tömegét.

Ez a kritikus tömeg korszaktól függ. Minél korábban alakul ki egy bolygó, annál nagyobb lesz a növekedése, mivel még mindig sok gáz van a korongban. A Szaturnusz tömege kisebb, mint a Jupiter, egyszerűen azért, mert több millió évvel később alakult ki. A csillagászok felfedezték a bolygók hiányát, amelyek tömege 20 Földtömegtől (ez a Neptunusz tömege) 100 Földtömegig (a Szaturnusz tömegéig) terjed. Ez lehet a kulcs az evolúció képének rekonstruálásához.

Eredmény: Jupiter méretű bolygó (vagy annak hiánya).

5. A gázóriás nyugtalanná válik

Idő: 1-3 millió év

Furcsa módon az elmúlt tíz évben felfedezett Naprendszeren kívüli bolygók közül sok nagyon közel kering a csillaga körül, sokkal közelebb, mint a Merkúr a Nap körül. Ezek az úgynevezett „forró Jupiterek” nem ott alakultak ki, ahol most vannak, mert az orbitális táplálási zóna túl kicsi lenne a szükséges anyag ellátásához. Lehetséges, hogy létezésük három szakaszból álló eseménysort igényel, ami valamiért nem valósult meg Naprendszerünkben.

Először egy bolygórendszer belső részében, a jégvonal közelében kell kialakulnia egy gázóriásnak, miközben még van elég gáz a korongban. De ahhoz, hogy ez megtörténjen, a lemeznek sok szilárd anyagot kell tartalmaznia.

Másodszor, az óriásbolygónak el kell költöznie jelenlegi helyére. Az I-es típusú migráció ezt nem tudja biztosítani, mivel az embriókra már azelőtt hat, hogy azokban sok gáz halmozódott fel. De lehetséges a II-es típusú migráció is. A formáló óriás repedést okoz a korongban, és korlátozza a gáz áramlását a pályáján. Ebben az esetben meg kell küzdenie a turbulens gáz hajlamával a korong szomszédos területeire. A gáz soha nem hagyja abba a szivárgást a hasadékba, és diffúziója a központi csillag felé a bolygó keringési energiájának elvesztését okozza. Ez a folyamat meglehetősen lassú: több millió évbe telik, amíg a bolygó több csillagászati ​​egységet megmozgat. Ezért egy bolygónak meg kell kezdenie kialakulni a rendszer belső részében, ha végül a csillag közelében akar pályára állni. Ahogy ez és más bolygók befelé mozognak, a megmaradt planetezimálokat és embriókat maguk elé tolják, és talán "forró Földeket" hoznak létre a csillaghoz még közelebbi pályán.

Harmadszor, valaminek meg kell állítania a mozgást, mielőtt a bolygó ráesne a csillagra. Ez lehet a csillag mágneses tere, amely megtisztítja a csillag közelében lévő teret a gáztól, és gáz nélkül a mozgás leáll. Talán a bolygó gerjeszti az árapályt a csillagon, és ezek viszont lelassítják a bolygó esését. De ezek a korlátozók nem minden rendszerben működnek, így sok bolygó továbbra is a csillag felé halad.

Eredmény: közeli pályán álló óriásbolygó („forró Jupiter”).

Hogyan öleljünk meg egy csillagot

Sok rendszerben óriásbolygó képződik és spirálisan elindul a csillag felé. Ez azért történik, mert a korongban lévő gáz a belső súrlódás miatt energiát veszít, és a csillag felé telepszik, magával rántva a bolygót, ami végül olyan közel kerül a csillaghoz, hogy stabilizálja a pályáját.

6. Más óriásbolygók jelennek meg

Idő: 2-10 millió év

Ha sikerül egy gázóriásnak kialakulnia, akkor az hozzájárul a következő óriások megszületéséhez. Sok, és talán a legtöbb ismert óriásbolygónak hasonló tömegű ikrei vannak. A Naprendszerben a Jupiter segítette a Szaturnusz gyorsabb kialakulását, mint az a segítsége nélkül történt volna. Ráadásul „segítő kezet nyújtott” az Uránusznak és a Neptunusznak, amelyek nélkül nem érték volna el jelenlegi tömegüket. A Naptól való távolságukban a képződés folyamata külső segítség nélkül nagyon lassan megy végbe: a korong még azelőtt feloldódik, hogy a bolygóknak idejük lett volna tömeget szerezniük.

Az első gázóriás több okból is hasznosnak bizonyul. Az általa kialakult rés külső szélén az anyag általában ugyanazon okból koncentrálódik, mint a jégvonalnál: a nyomáskülönbség hatására a gáz felgyorsul, és hátszélként hat a porszemekre és a planetezimálokra, megállítva azok vándorlását a lemez külső régiói. Ráadásul az első gázóriás gravitációja gyakran a szomszédos planetezimálokat a rendszer külső régiójába dobja, ahol új bolygók keletkeznek belőlük.

A bolygók második generációja az első gázóriás által számukra összegyűjtött anyagból jön létre. Ebben az esetben nagy jelentősége van a tempónak: már egy kis késleltetés is jelentősen megváltoztathatja az eredményt. Az Uránusz és a Neptunusz esetében a planetezimálok felhalmozódása túlzott mértékű volt. Az embrió túl nagy, 10-20 földtömegű lett, ami addig késleltette a gázfelszaporodás megindulását, amíg szinte már nem maradt gáz a korongban. Ezeknek a testeknek a kialakulása akkor fejeződött be, amikor mindössze két földi tömegű gázt nyertek. De ezek már nem gázóriások, hanem jégóriások, amelyek a leggyakoribb típusnak bizonyulhatnak.

A második generációs bolygók gravitációs mezői növelik a káoszt a rendszerben. Ha ezek a testek túl közel alakultak ki, akkor egymással és a gázkoronggal való kölcsönhatásuk magasabb elliptikus pályákra dobhatja őket. A Naprendszerben a bolygók szinte körkörös pályával rendelkeznek, és kellően távol helyezkednek el egymástól, ami csökkenti kölcsönös befolyásukat. De más bolygórendszerekben a pályák általában ellipszis alakúak. Egyes rendszerekben rezonánsak, vagyis a keringési periódusok kis egész számokként kapcsolódnak egymáshoz. Nem valószínű, hogy ez a kialakulás során épült be, de a bolygók vándorlása során keletkezhetett, amikor fokozatosan a kölcsönös gravitációs hatás egymáshoz kötötte őket. Az ilyen rendszerek és a Naprendszer közötti különbséget az eltérő kezdeti gázeloszlás határozhatja meg.

A legtöbb csillag halmazban születik, és több mint fele kettős. A bolygók a csillagok keringési síkján kívül is kialakulhatnak; ilyenkor a szomszédos csillag gravitációja gyorsan átrendezi és eltorzítja a bolygók pályáját, és nem olyan lapos rendszereket hoz létre, mint a mi Naprendszerünk, hanem gömb alakúakat, amelyek méhrajra emlékeztetnek egy kaptár körül.

Eredmény:óriásbolygók társasága.

Kiegészítés a családhoz

Az első gázóriás megteremti a feltételeket a következő megszületéséhez. Az általa megtisztított csík erődárokként hat, amelyet nem tud leküzdeni a korongon kívülről a korong közepére mozgó anyag. A rés külső oldalán gyűlik össze, ahol új bolygók keletkeznek belőle.

7. Földszerű bolygók alakulnak ki

Idő: 10-100 millió év

A bolygókutatók úgy vélik, hogy a Földhöz hasonló bolygók gyakoribbak, mint az óriásbolygók. Míg egy gázóriás születése a versengő folyamatok pontos egyensúlyát követeli meg, addig egy sziklás bolygó kialakulásának sokkal összetettebbnek kell lennie.

A Naprendszeren kívüli Föld-szerű bolygók felfedezése előtt csak a Naprendszerrel kapcsolatos adatokra támaszkodtunk. A négy földi bolygó – a Merkúr, a Vénusz, a Föld és a Mars – elsősorban magas forráspontú anyagokból, például vasból és szilikátkőzetekből áll. Ez azt jelzi, hogy a jégvonalon belül alakultak ki, és nem vándoroltak észrevehetően. Ilyen távolságra a csillagtól a bolygóembriók egy gáznemű korongban akár 0,1 Földtömegig is növekedhetnek, azaz nem több, mint a Merkúr. A további növekedéshez az embriók pályáinak keresztezniük kell egymást, majd összeütköznek és összeolvadnak. Ennek feltételei a gáz korongból való elpárolgása után jönnek létre: több millió éven át tartó kölcsönös zavarások hatására az atommagok pályái ellipszisekké nyúlnak, és elkezdik metszeni egymást.

Sokkal nehezebb megmagyarázni, hogy a rendszer hogyan stabilizálja újra önmagát, és hogyan kerültek a földi bolygók jelenlegi, csaknem kör alakú pályájukra. Egy kis mennyiségű maradék gáz ezt biztosítani tudta, de ennek a gáznak meg kellett volna akadályoznia az embriók pályáinak kezdeti „lazulását”. Talán, amikor a bolygók már majdnem kialakultak, még mindig van egy tisztességes planetezimálraj. A következő 100 millió év során a bolygók elsöpörnek néhányat ezeknek a planetezimáloknak, a fennmaradóakat pedig a Nap felé tereli. A bolygók szabálytalan mozgásukat a kudarcra ítélt planetezimálokra adják át, és körkörös vagy közel körkörös pályákra mozognak.

Egy másik elképzelés az, hogy a Jupiter gravitációjának hosszú távú hatása miatt a formálódó földi bolygók elvándorolnak, és friss anyaggal rendelkező területekre költöztetik őket. Ennek a befolyásnak nagyobbnak kell lennie a rezonáns pályákon, amelyek fokozatosan befelé tolódnak, ahogy a Jupiter leereszkedett jelenlegi pályája felé. A radioizotópos mérések azt mutatják, hogy az aszteroidák először (4 millió évvel a Nap keletkezése után), majd a Mars (10 millió évvel később), majd a Föld (50 millió évvel később) jöttek létre: mintha a Jupiter által keltett hullám haladna át a Naprendszeren. . Ha nem ütközik akadályba, az összes földi bolygót a Merkúr pályája felé mozdította volna. Hogyan sikerült elkerülniük egy ilyen szomorú sorsot? Lehet, hogy már túl masszívak lettek, és a Jupiter nem nagyon tudta mozgatni őket, esetleg erős becsapódások sodorták ki őket a Jupiter befolyási zónájából.

Megjegyzendő, hogy sok bolygókutató nem tartja a Jupiter szerepét meghatározónak a sziklás bolygók kialakulásában. A legtöbb napszerű csillagnak nincsenek Jupiterhez hasonló bolygói, de körülöttük poros korongok vannak. Ez azt jelenti, hogy ott vannak planetezimálok és bolygóembriók, amelyekből olyan objektumok alakulhatnak ki, mint a Föld. A fő kérdés, amelyet a megfigyelőknek meg kell válaszolniuk a következő évtizedben, hogy hány rendszerben van Föld, de nincs Jupiter.

Bolygónk legfontosabb korszaka a Nap keletkezése utáni 30 és 100 millió év közötti időszak volt, amikor egy Mars méretű embrió az ősföldbe csapódott, és hatalmas mennyiségű törmeléket generált, amelyből a Hold kialakult. Egy ilyen erős becsapódás természetesen hatalmas mennyiségű anyagot szórt szét a Naprendszerben; ezért más rendszerekben a Földhöz hasonló bolygóknak is lehetnek műholdaik. Ennek az erős ütésnek a Föld elsődleges légkörét kellett volna megzavarnia. Mai légköre nagyrészt a planetezimálokban rekedt gázból keletkezett. A Föld belőlük alakult ki, később ez a gáz a vulkánkitörések során került elő.

Eredmény: földi bolygók.

A nem körkörös mozgás magyarázata

A belső Naprendszerben a bolygóembriók nem tudnak növekedni gáz megkötésével, ezért össze kell olvadniuk egymással. Ehhez a pályájuknak kereszteznie kell egymást, ami azt jelenti, hogy valaminek meg kell szakítania a kezdetben körkörös mozgásukat.

Amikor az embriók kialakulnak, körkörös vagy közel kör alakú pályáik nem metszik egymást.

Az embriók gravitációs kölcsönhatása egymással és az óriásbolygóval megzavarja a pályákat.

Az embriók egy földi típusú bolygóvá egyesülnek. Visszatér egy körpályára, összekeveri a maradék gázt és szétszórja a megmaradt planetezimálokat.

8. Megkezdődnek a mentesítési műveletek

Idő: 50 milliótól 1 milliárd évig

Ezen a ponton majdnem kialakult a bolygórendszer. Folytatódik több további kisebb folyamat: a környező csillaghalmaz felbomlása, amely gravitációjával képes destabilizálni a bolygók pályáját; belső instabilitás, amely azután következik be, hogy egy csillag végleg összeomlik a gázkorongja; és végül a megmaradt planetezimálok folyamatos szétszóródása az óriásbolygó által. A Naprendszerben az Uránusz és a Neptunusz planetezimálokat lövell kifelé, a Kuiper-övbe vagy a Nap felé. A Jupiter pedig erőteljes gravitációjával az Oort-felhőbe küldi őket, a Nap gravitációs befolyásának tartományának legszélére. Az Oort-felhő körülbelül 100 földtömegnyi anyagot tartalmazhat. Időről időre a Kuiper-övből vagy az Oort-felhőből származó planetezimálok közelednek a Naphoz, üstökösöket képezve.

A planetezimálok szórásával maguk a bolygók is vándorolnak egy kicsit, és ez magyarázhatja a Plútó és a Neptunusz pályáinak szinkronizálását. Lehetséges, hogy a Szaturnusz pályája valamikor közelebb volt a Jupiterhez, de aztán eltávolodott tőle. Ez valószínűleg az úgynevezett késői bombázási korszakhoz kapcsolódik – a Holddal (és nyilván a Földdel) való nagyon intenzív ütközések időszakához, amely 800 millió évvel a Nap kialakulása után kezdődött. Egyes rendszerekben a kialakult bolygók grandiózus ütközései előfordulhatnak a fejlődés késői szakaszában.

Eredmény: A bolygók és üstökösök kialakulásának vége.

Hírnökök a múltból

A meteoritok nemcsak űrkőzetek, hanem űrkövületek. Bolygótudósok szerint ezek az egyetlen kézzelfogható bizonyítékok a Naprendszer születésére. Úgy gondolják, hogy ezek aszteroidák darabjai, amelyek olyan planetezimálok töredékei, amelyek soha nem vettek részt a bolygók kialakulásában, és örökre fagyva maradtak. A meteoritok összetétele mindent tükröz, ami szülőtestükkel történt. Elképesztő, hogy a Jupiter régóta fennálló gravitációs befolyásának nyomait mutatják.

A vas- és köves meteoritok nyilvánvalóan olyan planetezimálokban keletkeztek, amelyek megolvadtak, és a vas elvált a szilikátoktól. A nehéz vas a velejéig süllyedt, a külső rétegekben pedig könnyű szilikátok halmozódtak fel. A tudósok úgy vélik, hogy a felmelegedést az alumínium-26 radioaktív izotóp bomlása okozta, amelynek felezési ideje 700 ezer év. Egy szupernóva-robbanás vagy egy közeli csillag „megfertőzheti” a protoszoláris felhőt ezzel az izotóppal, aminek következtében az nagy mennyiségben bekerült a Naprendszer első generációs planetezimáljába.

A vas- és kőmeteoritok azonban ritkák. Legtöbbjük kondrulákat tartalmaz – apró, milliméteres méretű szemcséket. Ezek a meteoritok - kondritok - a planetezimálok előtt keletkeztek, és soha nem olvadtak meg. Úgy tűnik, hogy az aszteroidák többsége nem kapcsolódik a planetezimálok első generációjához, amelyek nagy valószínűséggel a Jupiter hatására löktek ki a rendszerből. Planetológusok számításai szerint a jelenlegi aszteroidaöv régiója korábban ezerszer több anyagot tartalmazott, mint most. A Jupiter karmai közül kikerülő, vagy később az aszteroidaövbe került részecskék új planetezimálokká egyesültek, de addigra már alig maradt bennük alumínium-26, így soha nem olvadtak meg. A kondritok izotópos összetétele azt mutatja, hogy körülbelül 2 millió évvel a Naprendszer kialakulása után keletkeztek.

Egyes kondrulák üveges szerkezete arra utal, hogy mielőtt bekerültek volna a planetezimálokba, élesen felmelegítették, megolvadtak, majd gyorsan lehűtötték őket. A Jupiter korai keringési vándorlását kiváltó hullámok lökéshullámokká változhattak, és okozhatták ezt a hirtelen felmelegedést.

Nincs egyetlen terv

A Naprendszeren kívüli bolygók felfedezésének korszaka előtt csak a Naprendszert tudtuk tanulmányozni. Ez ugyan lehetővé tette a legfontosabb folyamatok mikrofizikájának megértését, de más rendszerek fejlődési útjáról fogalmunk sem volt. Az elmúlt évtizedben felfedezett bolygók elképesztő sokfélesége jelentősen kitágította tudásunk horizontját. Kezdjük megérteni, hogy a Naprendszeren kívüli bolygók a protobolygók utolsó túlélő generációja, amelyek képződést, vándorlást, pusztulást és folyamatos dinamikus evolúciót tapasztaltak. A Naprendszerünkben uralkodó relatív rend nem tükrözheti semmilyen általános tervet.

Az elméletalkotók attól kezdve, hogy megpróbálták kitalálni, hogyan alakult ki Naprendszerünk a távoli múltban, olyan kutatások felé fordultak, amelyek lehetővé teszik, hogy előrejelzéseket készítsenek a közeljövőben felfedezhető, még fel nem fedezett rendszerek tulajdonságairól. Mostanáig a megfigyelők csak a Jupiterhez hasonló tömegű bolygókat vettek észre a napszerű csillagok közelében. Új generációs műszerekkel felvértezve képesek lesznek a Földhöz hasonló objektumok után kutatni, amelyeknek a szukcessziós akkréció elmélete szerint elterjedtnek kell lenniük. A bolygótudósok most kezdik felismerni, milyen sokszínűek a világok az Univerzumban.

Fordítás: V. G. Surdin

További irodalom:
1) A bolygókeletkezés determinisztikus modellje felé. S.Ida és D.N.C. Lin: Astrophysical Journal, Vol. 604, sz. 1, 388-413. oldal; 2004. március.
2) Bolygóképződés: elmélet, megfigyelés és kísérletek. Szerkesztette: Hubert Klahr és Wolfgang Brandner. Cambridge University Press, 2006.
3) Alven H., Arrhenius G. A Naprendszer evolúciója. M.: Mir, 1979.
4) Vityazev A.V., Pechernikova G.V., Safronov V.S. Földi bolygók: eredet és korai evolúció. M.: Nauka, 1990.

A Föld a harmadik bolygó a Naptól számítva, és az ötödik legnagyobb a Naprendszer összes bolygója között. Átmérője, tömege és sűrűsége tekintetében is a legnagyobb a földi bolygók között.

Néha világnak, kék bolygónak, néha Terrának (a latin Terra szóból) nevezik. Az egyetlen ember által jelenleg ismert test, különösen a Naprendszer és általában az Univerzum, amelyet élő szervezetek laknak.

A tudományos bizonyítékok azt mutatják, hogy a Föld körülbelül 4,54 milliárd évvel ezelőtt egy napködből alakult ki, és röviddel ezután megszerezte egyetlen természetes műholdját, a Holdat. Az élet körülbelül 3,5 milliárd évvel ezelőtt jelent meg a Földön, vagyis keletkezése után 1 milliárdon belül. Azóta a Föld bioszférája jelentősen megváltoztatta a légkört és más abiotikus tényezőket, ami az aerob élőlények mennyiségi növekedését, valamint az ózonréteg kialakulását idézi elő, amely a Föld mágneses mezőjével együtt gyengíti az életre káros napsugárzást, ezzel fenntartva a földi élet létfeltételeit.

Maga a földkéreg által okozott sugárzás kialakulása óta jelentősen csökkent a benne lévő radionuklidok fokozatos bomlása miatt. A földkéreg több szegmensre vagy tektonikus lemezekre oszlik, amelyek évente több centiméteres sebességgel mozognak a felszínen. A bolygó felszínének megközelítőleg 70,8%-át a Világóceán foglalja el, a felszín többi részét kontinensek és szigetek foglalják el. A kontinenseken folyók és tavak vannak, a Világóceánnal együtt ezek alkotják a hidroszférát. Az összes ismert életforma számára nélkülözhetetlen folyékony víz a Naprendszerben a Földön kívül egyetlen ismert bolygó vagy planetoid felszínén sem létezik. A Föld sarkait jéghéj borítja, amely magában foglalja a sarkvidéki tengeri jeget és az antarktiszi jégtakarót.

A Föld belseje meglehetősen aktív, és egy vastag, nagyon viszkózus, köpenynek nevezett rétegből áll, amely egy folyékony külső magot takar, amely a Föld mágneses mezőjének forrása, valamint egy belső szilárd magból, amely feltehetően vasból és nikkelből áll. A Föld fizikai jellemzői és keringési mozgása lehetővé tették az élet fennmaradását az elmúlt 3,5 milliárd évben. Különböző becslések szerint a Föld még 0,5-2,3 milliárd évig fenntartja az élő szervezetek létezésének feltételeit.

A Föld kölcsönhatásba lép (a gravitációs erők húzzák) más űrbeli objektumokkal, beleértve a Napot és a Holdat. A Föld a Nap körül kering, és körülbelül 365,26 napnap alatt tesz körül egy teljes körforgást, ami egy sziderikus év. A Föld forgástengelye 23,44°-kal ferde a keringési síkjára merőlegeshez képest, ez évszakos változásokat okoz a bolygó felszínén egy trópusi év - 365,24 napnap - periódussal. Egy nap most körülbelül 24 órás. A Hold körülbelül 4,53 milliárd évvel ezelőtt kezdte meg a Föld körüli keringését. A Hold gravitációs hatása a Földre óceáni árapályokat okoz. A Hold stabilizálja a Föld tengelyének dőlését is, és fokozatosan lassítja a Föld forgását. Egyes elméletek azt sugallják, hogy az aszteroida becsapódások jelentős változásokhoz vezettek a környezetben és a Föld felszínén, különösen különböző élőlényfajok tömeges kihalásában.

A bolygó élőlények millióinak ad otthont, köztük az embernek. A Föld területe 195 független államra oszlik, amelyek diplomáciai kapcsolatokon, utazásokon, kereskedelemen vagy katonai akciókon keresztül lépnek kapcsolatba egymással. Az emberi kultúra számos elképzelést alakított ki az univerzum felépítéséről – ilyen például a lapos Föld fogalma, a világ geocentrikus rendszere és a Gaia-hipotézis, amely szerint a Föld egyetlen szuperorganizmus.

A Föld története

A Föld és a Naprendszer más bolygóinak kialakulására vonatkozó modern tudományos hipotézis a napköd-hipotézis, amely szerint a Naprendszer egy nagy csillagközi por- és gázfelhőből jött létre. A felhő főként az Ősrobbanás után keletkezett hidrogénből és héliumból, valamint a szupernóva-robbanások következtében visszamaradt nehezebb elemekből állt. Körülbelül 4,5 milliárd évvel ezelőtt a felhő zsugorodni kezdett, valószínűleg egy több fényévnyi távolságból kitört szupernóva lökéshullámának hatására. Ahogy a felhő összehúzódni kezdett, szögimpulzusa, gravitációja és tehetetlensége a forgástengelyére merőleges protoplanetáris koronggá lapította. Ezt követően a protoplanetáris korongban lévő törmelék a gravitáció hatására ütközni kezdett, és összeolvadva létrehozták az első planetoidokat.

A felszaporodási folyamat során a Naprendszer kialakulásából visszamaradt planetoidok, por, gáz és törmelék egyre nagyobb objektumokká kezdtek egyesülni, és bolygókat alkottak. A Föld kialakulásának hozzávetőleges időpontja 4,54±0,04 milliárd évvel ezelőtt. A bolygó kialakulásának teljes folyamata körülbelül 10-20 millió évig tartott.

A Hold később, hozzávetőleg 4,527 ± 0,01 milliárd évvel ezelőtt keletkezett, bár eredetét még nem állapították meg pontosan. A fő hipotézis az, hogy a Földnek a Marshoz hasonló méretű és a Föld tömegének 10%-át kitevő tárggyal való tangenciális ütközés után visszamaradt anyag akkréciójával jött létre (néha ezt az objektumot „Theiának” nevezik). Ez az ütközés körülbelül 100 milliószor több energiát szabadított fel, mint az, amely a dinoszauruszok kihalását okozta. Ez elég volt ahhoz, hogy a Föld külső rétegeit elpárologtassa, és mindkét test megolvadjon. A köpeny egy része a Föld pályájára került, ami megjósolja, hogy a Hold miért mentes a fémes anyagoktól, és megmagyarázza szokatlan összetételét. Saját gravitációja hatására a kilökődött anyag gömb alakú formát öltött, és kialakult a Hold.

Az ősföld a felszaporodás révén nagyobbra nőtt, és elég meleg volt ahhoz, hogy megolvasztja a fémeket és az ásványokat. A vas, valamint a vele geokémiailag rokon sziderofil elemek, amelyek sűrűsége nagyobb, mint a szilikátok és az alumínium-szilikátok, a Föld középpontjába süllyedtek. Ez a Föld belső rétegeinek köpenyre és fémmagra való szétválásához vezetett mindössze 10 millió évvel a Föld kialakulásának kezdete után, létrehozva a Föld réteges szerkezetét és kialakítva a Föld mágneses terét. A kéregből felszabaduló gázok és a vulkáni tevékenység az elsődleges légkör kialakulásához vezetett. A vízgőz lecsapódása, amelyet az üstökösök és aszteroidák által behozott jég fokoz, óceánok kialakulásához vezetett. A Föld légköre akkor könnyű atmofil elemekből állt: hidrogénből és héliumból, de jóval több szén-dioxidot tartalmazott, mint most, és ez mentette meg az óceánokat a fagyástól, hiszen a Nap fényessége akkor még nem haladta meg a jelenlegi szintjének 70%-át. Körülbelül 3,5 milliárd évvel ezelőtt alakult ki a Föld mágneses tere, amely megakadályozta, hogy a napszél pusztítsa a légkört.

A bolygó felszíne több száz millió év alatt folyamatosan változott: kontinensek jelentek meg és omlottak össze. Áthaladtak a felszínen, és néha egy szuperkontinensbe gyűltek össze. Körülbelül 750 millió évvel ezelőtt kezdett szétválni a legkorábbi ismert szuperkontinens, Rodinia. Később ezek a részek egyesültek Pannotiába (600-540 millió évvel ezelőtt), majd az utolsó szuperkontinensbe, a Pangea-ba, amely 180 millió éve szakadt fel.

Az élet megjelenése

Számos hipotézis létezik a földi élet eredetére vonatkozóan. Körülbelül 3,5-3,8 milliárd évvel ezelőtt jelent meg az „utolsó egyetemes közös ős”, amelyből később az összes többi élő szervezet származott.

A fotoszintézis fejlődése lehetővé tette az élő szervezetek számára a napenergia közvetlen felhasználását. Ez a légkör oxigénesedéséhez vezetett, ami körülbelül 2500 millió évvel ezelőtt kezdődött, a felső rétegekben pedig az ózonréteg kialakulásához. A kis sejtek és a nagyobb sejtek szimbiózisa összetett sejtek - eukarióták - kialakulásához vezetett. Körülbelül 2,1 milliárd évvel ezelőtt megjelentek a többsejtű szervezetek, amelyek folyamatosan alkalmazkodtak a környező viszonyokhoz. A káros ultraibolya sugárzás ózonréteg általi elnyelésének köszönhetően az élet megkezdhette a Föld felszínének fejlődését.

1960-ban terjesztették elő a Snowball Earth hipotézist, azzal érvelve, hogy 750 és 580 millió évvel ezelőtt a Földet teljesen jég borította. Ez a hipotézis megmagyarázza a kambriumi robbanást, amely a többsejtű életformák sokféleségének drámai növekedése körülbelül 542 millió évvel ezelőtt.

Körülbelül 1200 millió évvel ezelőtt jelentek meg az első algák, és körülbelül 450 millió évvel ezelőtt jelentek meg az első magasabb rendű növények. A gerinctelenek az ediacarai időszakban, a gerincesek pedig a kambriumi robbanás során, körülbelül 525 millió évvel ezelőtt.

Öt tömeges kihalás történt a kambriumi robbanás óta. A perm végi kihalási esemény, a legnagyobb esemény a földi élet történetében, a bolygó élőlényeinek több mint 90%-ának halálát okozta. A permi katasztrófa után az arkosauruszok váltak a leggyakoribb szárazföldi gerincesekké, amelyekből a triász időszak végén fejlődtek ki a dinoszauruszok. Ők uralták a bolygót a jura és a kréta időszakban. A kréta-paleogén kihalási esemény 65 millió évvel ezelőtt történt, valószínűleg egy meteorit becsapódása miatt; a dinoszauruszok és más nagy hüllők kipusztulásához vezetett, de megkerült sok kis állatot, például az emlősöket, amelyek akkoriban kis rovarevő állatok voltak, és a madarakat, a dinoszauruszok evolúciós ágát. Az elmúlt 65 millió év során az emlősfajok hatalmas változatossága fejlődött ki, és néhány millió évvel ezelőtt a majomszerű állatok képesek lettek egyenesen járni. Ez lehetővé tette az eszközök használatát és megkönnyítette a kommunikációt, ami elősegítette az élelem beszerzését és serkentette a nagy agy szükségességét. A mezőgazdaság, majd a civilizáció fejlődése rövid időn belül lehetővé tette az emberek számára, hogy úgy befolyásolják a Földet, mint az élet bármely más formája, befolyásolják más fajok természetét és számát.

Az utolsó jégkorszak körülbelül 40 millió évvel ezelőtt kezdődött, és körülbelül 3 millió évvel ezelőtt a pleisztocénben tetőzött. A Föld felszínének átlaghőmérsékletében bekövetkező hosszú távú és jelentős változások hátterében, amelyek összefüggésbe hozhatók a Naprendszer Galaxis közepe körüli forradalmi periódusával (kb. 200 millió év), vannak olyan ciklusok is, kisebb amplitúdójú és időtartamú, 40-100 ezer évenként előforduló, egyértelműen önoszcilláló jellegű lehűlés és felmelegedés, amelyet valószínűleg a teljes bioszféra egészének reakciójából származó visszacsatolás okoz, amely a bioszféra stabilizálására törekszik. a Föld klímája (lásd James Lovelock Gaia-hipotézisét, valamint V.G. Gorshkov biotikus szabályozási elméletét).

Az északi féltekén az utolsó eljegesedési ciklus körülbelül 10 ezer éve ért véget.

A Föld szerkezete

A lemeztektonikai elmélet szerint a Föld külső része két rétegből áll: a földkérget magába foglaló litoszférából és a köpeny megszilárdult felső részéből. A litoszféra alatt található az asztenoszféra, amely a köpeny külső részét alkotja. Az asztenoszféra túlhevített és rendkívül viszkózus folyadékként viselkedik.

A litoszféra tektonikus lemezekre oszlik, és úgy tűnik, hogy az asztenoszférán lebeg. A lemezek merev szegmensek, amelyek egymáshoz képest mozognak. Kölcsönös mozgásuknak három típusa van: konvergencia (konvergencia), divergencia (divergencia) és a transzformációs törésvonalak mentén elcsúszott ütések. A tektonikus lemezek közötti töréseken földrengések, vulkáni tevékenység, hegyépítés és óceáni medencék kialakulása fordulhat elő.

A legnagyobb tektonikus lemezek listája méretekkel a jobb oldali táblázatban található. A kisebb lemezek közé tartoznak a hindusztáni, arab, karibi, nazcai és skóciai lemezek. Az ausztrál lemez valójában 50 és 55 millió évvel ezelőtt egyesült a hindusztáni lemezzel. Az óceánlemezek mozognak a leggyorsabban; Így a Cocos-lemez évi 75 mm-es, a Csendes-óceáni lemez pedig 52-69 mm-es sebességgel mozog évente. Az eurázsiai lemez legkisebb sebessége évi 21 mm.

Földrajzi boríték

A bolygó felszínközeli részeit (a litoszféra felső része, a hidroszféra, az atmoszféra alsó rétegei) általában földrajzi buroknak nevezik, és a földrajz vizsgálja.

A Föld domborzata igen változatos. A bolygó felszínének körülbelül 70,8%-át víz borítja (beleértve a kontinentális talapzatokat is). A víz alatti felszín hegyvidéki, és magában foglalja az óceánközépi gerincek rendszerét, valamint tengeralattjáró vulkánokat, óceáni árkokat, tengeralattjáró kanyonokat, óceáni fennsíkokat és mélységi síkságokat. A fennmaradó 29,2%, amelyet nem borít víz, hegyek, sivatagok, síkságok, fennsíkok stb.

A geológiai időszakok során a bolygó felszíne folyamatosan változik a tektonikai folyamatok és az erózió miatt. A tektonikus lemezek domborzata az időjárás hatására alakul ki, ami csapadék, hőmérséklet-ingadozás, kémiai hatások következménye. A földfelszínt megváltoztatják a gleccserek, a part menti erózió, a korallzátonyok kialakulása és a nagy meteoritokkal való ütközések.

Ahogy a kontinentális lemezek áthaladnak a bolygón, az óceán feneke lesüllyed előrehaladó széleik alá. Ugyanakkor a mélyből felszálló köpenyanyag divergens határvonalat hoz létre az óceán közepén. Ez a két folyamat együttesen az óceáni lemez anyagának folyamatos megújulásához vezet. Az óceán fenekének nagy része kevesebb, mint 100 millió éves. A legrégebbi óceáni kéreg a Csendes-óceán nyugati részén található, és körülbelül 200 millió éves. Összehasonlításképpen: a szárazföldön talált legrégebbi kövületek körülbelül 3 milliárd évesek.

A kontinentális lemezek alacsony sűrűségű anyagokból, például vulkáni gránitból és andezitből állnak. Kevésbé gyakori a bazalt, egy sűrű vulkanikus kőzet, amely az óceán fenekének fő alkotóeleme. A kontinensek felszínének körülbelül 75%-át üledékes kőzetek borítják, bár ezek a kőzetek a földkéreg hozzávetőleg 5%-át teszik ki. A Föld harmadik leggyakoribb kőzetei a metamorf kőzetek, amelyek üledékes vagy magmás kőzetek nagy nyomáson, magas hőmérsékleten vagy mindkettő hatására (metamorfózis) képződnek. A Föld felszínén leggyakrabban előforduló szilikátok a kvarc, a földpát, az amfibol, a csillám, a piroxén és az olivin; karbonátok - kalcit (mészkőben), aragonit és dolomit.

A pedoszféra a litoszféra legfelső rétege, és talajt foglal magában. A litoszféra, a légkör és a hidroszféra határán helyezkedik el. Ma a megművelt földterület teljes területe a földterület 13,31%-a, amelynek csak 4,71%-át foglalják el állandóan mezőgazdasági növények. A Föld területének hozzávetőleg 40%-a szántó és legelő területe ma, ez körülbelül 1,3 107 km² szántó és 3,4 107 km² gyepterület.

Hidroszféra

A hidroszféra (az ógörögül Yδωρ - víz és σφαῖρα - labda) a Föld összes vízkészletének összessége.

A folyékony víz jelenléte a Föld felszínén egyedülálló tulajdonság, amely megkülönbözteti bolygónkat a Naprendszer többi objektumától. A víz nagy része az óceánokban és a tengerekben koncentrálódik, sokkal kevésbé a folyóhálózatokban, tavakban, mocsarakban és a talajvízben. A légkörben nagy víztartalékok is vannak, felhők és vízgőz formájában.

A víz egy része szilárd halmazállapotú, gleccserek, hótakaró és permafrost formájában, amelyek a krioszférát alkotják.

A világóceán teljes víztömege körülbelül 1,35·1018 tonna, vagyis a Föld teljes tömegének körülbelül 1/4400-a. Az óceánok területe körülbelül 3 618 108 km2, átlagos mélysége 3 682 m, ami lehetővé teszi a bennük lévő víz teljes térfogatának kiszámítását: 1 332 109 km3. Ha mindezt a vizet egyenletesen oszlanák el a felszínen, akkor több mint 2,7 km vastag réteg keletkezne. A Földön található összes víznek csak 2,5%-a friss, a többi sós. Az édesvíz nagy része, mintegy 68,7%-a jelenleg a gleccserekben található. A folyékony víz valószínűleg körülbelül négymilliárd éve jelent meg a Földön.

A Föld óceánjainak átlagos sótartalma körülbelül 35 gramm só/kg tengervíz (35 ‰). Ennek a sónak a nagy része vulkánkitörések során szabadult fel, vagy az óceán fenekét alkotó, lehűlt magmás kőzetekből vonták ki.

A Föld légköre

Az atmoszféra a Föld bolygót körülvevő gáznemű héj; nitrogénből és oxigénből áll, nyomokban vízgőzből, szén-dioxidból és egyéb gázokból. Megalakulása óta jelentősen megváltozott a bioszféra hatására. Az oxigénes fotoszintézis 2,4-2,5 milliárd évvel ezelőtti megjelenése hozzájárult az aerob organizmusok fejlődéséhez, valamint a légkör oxigénnel való telítéséhez és az ózonréteg kialakulásához, amely megvéd minden élőlényt a káros ultraibolya sugaraktól. A légkör határozza meg az időjárást a Föld felszínén, védi a bolygót a kozmikus sugaraktól, részben pedig a meteoritbombázástól. Szabályozza a fő klímaalkotó folyamatokat is: a víz körforgását a természetben, a légtömegek keringését és a hőátadást. A légkörben lévő molekulák képesek felfogni a hőenergiát, megakadályozva annak kijutását a világűrbe, ezáltal növelve a bolygó hőmérsékletét. Ezt a jelenséget üvegházhatásnak nevezik. A fő üvegházhatású gázok a vízgőz, a szén-dioxid, a metán és az ózon. E hőszigetelő hatás nélkül a Föld átlagos felszíni hőmérséklete mínusz 18 és mínusz 23 °C között lenne, bár a valóságban 14,8 °C, és élet nagy valószínűséggel nem létezne.

A Föld légköre különböző hőmérsékletű, sűrűségű, kémiai összetételű stb. rétegekre oszlik. A Föld légkörét alkotó gázok össztömege körülbelül 5,15 1018 kg. Tengerszinten a légkör 1 atm (101,325 kPa) nyomást fejt ki a Föld felszínére. Az átlagos levegősűrűség a felszínen 1,22 g/l, és a magasság növekedésével gyorsan csökken: például 10 km-es tengerszint feletti magasságban nem haladja meg a 0,41 g/l-t, 100 km-es magasságban. - 10-7 g/l.

A légkör alsó része a teljes tömegének körülbelül 80%-át és az összes vízgőz 99%-át (1,3-1,5 1013 tonna) tartalmazza, ezt a réteget troposzférának nevezik. Vastagsága változó és függ az éghajlat típusától és az évszakos tényezőktől: például a sarki régiókban körülbelül 8-10 km, a mérsékelt égövben akár 10-12 km, a trópusi vagy egyenlítői régiókban pedig eléri a 16-18 km-t. km. A légkörnek ebben a rétegében a hőmérséklet átlagosan 6 °C-kal csökken minden kilométerenként, ahogy az ember magasságban mozog. Fent található az átmeneti réteg - a tropopauza, amely elválasztja a troposzférát a sztratoszférától. A hőmérséklet itt 190-220 K között van.

A sztratoszféra a légkör olyan rétege, amely 10-12-55 km magasságban helyezkedik el (időjárási viszonyoktól és évszaktól függően). A légkör teljes tömegének legfeljebb 20% -át teszi ki. Ezt a réteget a hőmérséklet ~25 km-es magasságig történő csökkenése, majd a mezoszférával határos közel 0 °C-os emelkedés követi. Ezt a határt sztratopausának nevezik, és 47-52 km magasságban található. A sztratoszférában található a legmagasabb ózonkoncentráció a légkörben, amely megvédi a Föld összes élő szervezetét a Nap káros ultraibolya sugárzásától. A napsugárzás ózonréteg általi intenzív elnyelése a légkör ezen részén gyors hőmérséklet-emelkedést okoz.

A mezoszféra a Föld felszíne felett 50-80 km-es magasságban, a sztratoszféra és a termoszféra között helyezkedik el. Ezektől a rétegektől a mezopauza választja el (80-90 km). Ez a Föld leghidegebb helye, a hőmérséklet itt –100 °C-ra csökken. Ezen a hőmérsékleten a levegőben lévő víz gyorsan megfagy, szaggatott felhőket képezve. Közvetlenül napnyugta után megfigyelhetők, de a legjobb láthatóság akkor jön létre, ha 4-16°-kal a horizont alatt van. A mezoszférában a legtöbb meteorit, amely behatol a föld légkörébe, eléget. A Föld felszínéről hulló csillagokként figyelik meg őket. 100 km-es tengerszint feletti magasságban van egy hagyományos határ a Föld légköre és az űr között - a Karman-vonal.

A termoszférában a hőmérséklet gyorsan 1000 K-re emelkedik, ez a benne lévő rövidhullámú napsugárzás elnyelésének köszönhető. Ez a légkör leghosszabb rétege (80-1000 km). Körülbelül 800 km-es magasságban a hőmérséklet emelkedése megáll, mivel itt a levegő nagyon ritka és gyengén nyeli el a napsugárzást.

Az ionoszféra az utolsó két réteget tartalmazza. Itt a molekulák ionizálódnak a napszél hatására, és aurorák keletkeznek.

Az exoszféra a Föld légkörének külső és nagyon ritka része. Ebben a rétegben a részecskék képesek leküzdeni a Föld második szökési sebességét, és kijutnak a világűrbe. Ez lassú, de állandó folyamatot okoz, amelyet légköri disszipációnak neveznek. Többnyire könnyű gázok részecskéi kerülnek az űrbe: hidrogén és hélium. A legalacsonyabb molekulatömegű hidrogénmolekulák könnyebben érik el a szökési sebességet, és gyorsabban távoznak az űrbe, mint más gázok. Úgy gondolják, hogy a redukálószerek, például a hidrogén elvesztése szükséges feltétele volt az oxigén légkörben való tartós felhalmozódásának. Következésképpen a hidrogén azon képessége, hogy elhagyja a Föld légkörét, befolyásolhatta a bolygó életének fejlődését. Jelenleg a légkörbe kerülő hidrogén nagy része vízzé alakul anélkül, hogy elhagyná a Földet, és a hidrogénvesztés főként a felső légkörben lévő metán pusztulásából következik be.

A légkör kémiai összetétele

A Föld felszínén a levegő legfeljebb 78,08% nitrogént (térfogat szerint), 20,95% oxigént, 0,93% argont és körülbelül 0,03% szén-dioxidot tartalmaz. A fennmaradó komponensek legfeljebb 0,1%-ot tesznek ki: hidrogén, metán, szén-monoxid, kén- és nitrogén-oxidok, vízgőz és inert gázok. Az évszaktól, az éghajlattól és a terepviszonyoktól függően a légkörben por, szerves anyagok részecskék, hamu, korom stb. lehet. 200 km felett a nitrogén válik a légkör fő összetevőjévé. 600 km-es magasságban a hélium, 2000 km-től a hidrogén („hidrogénkorona”) dominál.

Időjárás és éghajlat

A Föld légkörének nincsenek határozott határai, fokozatosan elvékonyodik és ritkul, és a világűrbe kerül. A légkör tömegének háromnegyede a bolygó felszínétől (a troposzférában) lévő első 11 kilométerre található. A napenergia felmelegíti ezt a réteget a felszín közelében, ami a levegő kitágulását és sűrűségének csökkenését okozza. A felmelegedett levegő ekkor felemelkedik, és a hidegebb, sűrűbb levegő veszi át a helyét. Így keletkezik a légköri keringés - a légtömegek zárt áramlásának rendszere a hőenergia újraelosztása révén.

A légköri cirkuláció alapját az egyenlítői övben (30° szélességi fok alatt) és a mérsékelt égövi nyugati szelek (30° és 60° közötti szélességi körökben) képezik. Az óceáni áramlatok szintén fontos tényezők az éghajlat alakításában, csakúgy, mint a termohalin keringés, amely az egyenlítői régióktól a sarki régiókig osztja el a hőenergiát.

A felszínről felszálló vízgőz felhőket képez a légkörben. Amikor a légköri viszonyok lehetővé teszik a meleg, nedves levegő felemelkedését, ez a víz lecsapódik, és eső, hó vagy jégeső formájában a felszínre hullik. A szárazföldre hulló csapadék nagy része folyókban köt ki, és végül visszatér az óceánokba, vagy a tavakban marad, mielőtt ismét elpárologna, megismétlve a ciklust. Ez a víz körforgása a természetben létfontosságú a szárazföldi élet létéhez. Az évente lehulló csapadék mennyisége a régió földrajzi elhelyezkedésétől függően változó, több métertől több milliméterig terjed. A légköri keringés, a terület topológiai adottságai és a hőmérséklet-változások határozzák meg az egyes régiókban lehulló átlagos csapadékmennyiséget.

A Föld felszínét elérő napenergia mennyisége a szélesség növekedésével csökken. Magasabb szélességeken a napfény élesebb szögben éri a felszínt, mint alacsonyabb szélességeken; és hosszabb utat kell megtennie a földi légkörben. Ennek eredményeként az évi átlagos levegőhőmérséklet (tengerszinten) körülbelül 0,4 °C-kal csökken, ha az Egyenlítő mindkét oldalán 1 fokkal elmozdulunk. A Föld éghajlati zónákra oszlik - természetes zónákra, amelyek megközelítőleg egyenletes éghajlatúak. Az éghajlati típusokat hőmérsékleti viszonyok, a téli és nyári csapadék mennyisége szerint osztályozhatjuk. A legelterjedtebb klímaosztályozási rendszer a Köppen-besorolás, amely szerint az éghajlat típusának meghatározásához az a legjobb kritérium, hogy az adott területen természetes körülmények között milyen növények nőnek. A rendszer öt fő éghajlati zónát foglal magában (trópusi esőerdők, sivatagok, mérsékelt éghajlati övezetek, kontinentális éghajlat és poláris típusok), amelyek viszont specifikusabb altípusokra oszlanak.

Bioszféra

A bioszféra a földhéjak (lito-, hidro- és atmoszféra) részeinek gyűjteménye, amelyet élő szervezetek népesítenek be, befolyásuk alatt állnak, és létfontosságú tevékenységük termékei foglalják el. A „bioszféra” kifejezést először Eduard Suess osztrák geológus és paleontológus javasolta 1875-ben. A bioszféra a Föld héja, amelyet élő szervezetek laknak be és alakítanak át. Legkorábban 3,8 milliárd évvel ezelőtt kezdett kialakulni, amikor az első organizmusok megjelentek bolygónkon. Magában foglalja a teljes hidroszférát, a litoszféra felső részét és a légkör alsó részét, vagyis az ökoszférát lakja. A bioszféra az összes élő szervezet összessége. Több mint 3 000 000 növény-, állat-, gomba- és mikroorganizmusfaj otthona.

A bioszféra ökoszisztémákból áll, amelyek magukban foglalják az élő szervezetek közösségeit (biocenózis), azok élőhelyeit (biotóp), valamint a köztük lévő anyagot és energiát cserélő kapcsolatrendszereket. A szárazföldön főként a szélesség, a tengerszint feletti magasság és a csapadékkülönbségek választják el őket. Az Északi-sarkvidéken vagy az Antarktiszon, nagy tengerszint feletti magasságban vagy rendkívül száraz területeken található szárazföldi ökoszisztémákban viszonylag szegények a növények és az állatok; a fajok sokfélesége az egyenlítői öv trópusi esőerdőiben éri el a tetőpontját.

A Föld mágneses tere

Első közelítéssel a Föld mágneses tere egy dipólus, amelynek pólusai a bolygó földrajzi pólusai mellett helyezkednek el. A mező magnetoszférát alkot, amely eltéríti a napszél részecskéit. Felhalmozódnak a sugárzási övekben - két koncentrikus tórusz alakú régióban a Föld körül. A mágneses pólusok közelében ezek a részecskék „kicsapódhatnak” a légkörbe, és aurorák megjelenéséhez vezethetnek. Az Egyenlítőnél a Föld mágneses mezejének indukciója 3,05·10-5 T, mágneses nyomatéka 7,91·1015 T·m3.

A "mágneses dinamó" elmélet szerint a mező a Föld középső régiójában jön létre, ahol a hő elektromos áramot hoz létre a folyékony fémmagban. Ez viszont mágneses mező kialakulásához vezet a Föld közelében. A magban a konvekciós mozgások kaotikusak; a mágneses pólusok sodródnak, és időszakonként megváltoztatják a polaritásukat. Ez megfordulásokat okoz a Föld mágneses terén, ami átlagosan néhány millió évente többször előfordul. Az utolsó fordulat körülbelül 700 000 évvel ezelőtt történt.

A magnetoszféra a Föld körüli térrész, amely akkor jön létre, amikor a töltött napszél részecskék árama mágneses tér hatására eltér eredeti pályájától. A Nap felőli oldalon az orrlökése körülbelül 17 km vastag, és körülbelül 90 000 km távolságra található a Földtől. A bolygó éjszakai oldalán a magnetoszféra megnyúlik, és hosszú hengeres alakot kap.

Amikor nagy energiájú töltött részecskék ütköznek a Föld magnetoszférájával, sugárzási övek (Van Allen övek) jelennek meg. Az aurórák akkor keletkeznek, amikor a napplazma a mágneses pólusok tartományában eléri a Föld légkörét.

A Föld keringése és forgása

A Földnek átlagosan 23 óra 56 perc és 4,091 másodperc (sziderális nap) kell ahhoz, hogy egy kört megtegyen a tengelye körül. A bolygó forgási sebessége nyugatról keletre körülbelül 15 fok/óra (1 fok/4 perc, 15′/perc). Ez megegyezik a Nap vagy a Hold kétpercenkénti szögátmérőjével (a Nap és a Hold látszólagos mérete megközelítőleg azonos).

A Föld forgása instabil: az égi szférához viszonyított forgási sebessége változik (áprilisban és novemberben a nap hossza 0,001 s-kal tér el a szabványtól), a forgástengely precesszes (évente 20,1″-mal) ) és ingadozik (a pillanatnyi pólus távolsága az átlagtól nem haladja meg a 15′-ot). Nagy időskálán lelassul. A Föld egy forradalmának időtartama az elmúlt 2000 évben átlagosan 0,0023 másodperccel nőtt évszázadonként (az elmúlt 250 év megfigyelései szerint ez a növekedés kevesebb - körülbelül 0,0014 másodperc 100 évenként). Az árapálygyorsulás miatt átlagosan minden következő nap ~29 nanomásodperccel hosszabb, mint az előző.

A Földnek az állócsillagokhoz viszonyított forgási periódusa a Nemzetközi Földforgási Szolgálat (IERS) szerint 86164,098903691 másodperc az UT1 verzió szerint vagy 23 óra 56 perc. 4,098903691 p.

A Föld elliptikus pályán kering a Nap körül, körülbelül 150 millió km távolságra, átlagos sebessége 29,765 km/s. A sebesség 30,27 km/s (perihéliumban) és 29,27 km/sec (aphelion) között mozog. Keringési pályán mozogva a Föld 365,2564 átlagos napnap (egy sziderális év) alatt tesz teljes körforgást. A Földről a Nap mozgása a csillagokhoz képest körülbelül napi 1° keleti irányban. A Föld keringési sebessége nem állandó: júliusban (az aphelion áthaladásakor) minimális, és körülbelül napi 60 ívperc, januárban a perihélium áthaladásakor pedig maximum, körülbelül napi 62 perc. A Nap és az egész Naprendszer a Tejút-galaxis közepe körül egy szinte kör alakú pályán kering, körülbelül 220 km/s sebességgel. A Tejúton belüli Naprendszer viszont hozzávetőleg 20 km/s sebességgel mozog egy pont (csúcs) felé, amely a Lyra és a Herkules csillagkép határán található, és az Univerzum tágulásával felgyorsul.

A Hold és a Föld a csillagokhoz képest 27,32 naponként egy közös tömegközéppont körül kering. A hold két azonos fázisa (szinodikus hónap) közötti időintervallum 29,53059 nap. Az északi égi pólusról nézve a Hold az óramutató járásával ellentétes irányban kering a Föld körül. Az összes bolygó Nap körüli forgása, valamint a Nap, a Föld és a Hold forgása a tengelyük körül ugyanabban az irányban történik. A Föld forgástengelye 23,5 fokkal eltér a keringési síkjára merőlegestől (a precesszió hatására a Föld tengelyének iránya és dőlésszöge változik, a Nap látszólagos magassága pedig az évszaktól függ); A Hold pályája 5 fokkal dől el a Föld pályájához képest (enélkül az eltérés nélkül minden hónapban egy nap- és egy holdfogyatkozás lenne).

A Föld tengelyének dőléséből adódóan a Nap horizont feletti magassága egész évben változik. Egy megfigyelő számára az északi szélességeken nyáron, amikor az Északi-sark a Nap felé dől, a nappali órák tovább tartanak, és a Nap magasabban van az égen. Ez magasabb átlagos levegőhőmérséklethez vezet. Amikor az Északi-sark elhajlik a Naptól, minden megfordul, és az éghajlat hidegebbé válik. A sarkkörön túl ilyenkor sarki éjszaka van, amely az északi sarkkör szélességi fokán csaknem két napig tart (a nap nem kel fel a téli napforduló napján), az Északi-sarkon eléri a hat hónapot.

Ezek az éghajlati változások (amit a Föld tengelyének dőlése okoz) évszakok változásához vezetnek. A négy évszakot a napfordulók – azok a pillanatok, amikor a Föld tengelye leginkább a Nap felé vagy a Naptól elfordul – és a napéjegyenlőségek határozzák meg. A téli napforduló december 21-e, a nyári június 21-e, a tavaszi napéjegyenlőség március 20-a körül, az őszi napéjegyenlőség pedig szeptember 23-a körül van. Amikor az Északi-sark a Nap felé billen, a Déli-sark elhajlik tőle. Így amikor az északi féltekén nyár van, akkor a déli féltekén tél van, és fordítva (bár a hónapokat ugyanúgy hívják, vagyis pl. az északi féltekén a február az utolsó (és leghidegebb) hónap a tél, a déli féltekén pedig a nyár utolsó (és legmelegebb) hónapja).

A Föld tengelyének dőlésszöge hosszú időn keresztül viszonylag állandó. Azonban 18,6 éves időközönként enyhe elmozduláson megy keresztül (ún. nutáció). Vannak hosszú periódusú (körülbelül 41 000 éves) rezgések is, amelyeket Milankovitch-ciklusoknak neveznek. A Föld tengelyének tájolása is idővel változik, a precessziós periódus időtartama 25 000 év; ez a precesszió az oka a sziderikus év és a trópusi év közötti különbségnek. Mindkét mozgást a Nap és a Hold által a Föld egyenlítői dudorára gyakorolt ​​változó gravitációs vonzás okozza. A Föld pólusai több méterrel elmozdulnak a felszínéhez képest. A pólusok ezen mozgásának különféle ciklikus összetevői vannak, amelyeket összefoglaló néven kváziperiodikus mozgásnak nevezünk. Ennek a mozgásnak az éves összetevői mellett létezik egy 14 hónapos ciklus, amelyet a Föld pólusainak Chandler-mozgásának neveznek. A Föld forgási sebessége sem állandó, ami a nap hosszának változásában is megmutatkozik.

Jelenleg a Föld január 3-a körül halad át a perihéliumon, és július 4-e körül az aphelionon. A perihéliumban a Földet érő napenergia mennyisége 6,9%-kal nagyobb, mint az aphelionban, mivel a Föld és a Nap távolsága az aphelionban 3,4%-kal nagyobb. Ezt a fordított négyzettörvény magyarázza. Mivel a déli félteke nagyjából ugyanabban az időben van megdöntve a Nap felé, amikor a Föld a legközelebb van a Naphoz, ezért egész évben valamivel több napenergiát kap, mint az északi félteke. Ez a hatás azonban jóval kisebb mértékű, mint a Föld tengelyének dőléséből adódó összenergia-változás, ráadásul a többletenergia nagy részét a déli féltekén található nagy mennyiségű víz nyeli el.

A Föld esetében a Domb-gömb (a Föld gravitációs hatásszférája) sugara körülbelül 1,5 millió km. Ez az a maximális távolság, amelyen a Föld gravitációja nagyobb, mint a többi bolygó és a Nap gravitációja.

Megfigyelés

A Földet először 1959-ben fényképezte le az űrből az Explorer 6. Az első ember, aki meglátta a Földet az űrből, Jurij Gagarin volt 1961-ben. Az Apollo 8 legénysége 1968-ban volt az első, aki megfigyelte a Föld felemelkedését a Hold körüli pályáról. 1972-ben az Apollo 17 legénysége elkészítette a Föld híres képét - "A kék márványt".

A világűrből és a "külső" bolygókról (a Föld pályáján túl) megfigyelhető a Föld áthaladása a Holdhoz hasonló fázisokon, ahogyan a Földön lévő megfigyelő láthatja a Vénusz fázisait (amit Galileo Galilei fedezett fel) ).

Hold

A Hold egy viszonylag nagy bolygószerű műhold, amelynek átmérője megegyezik a Föld negyedével. Bolygójának méretéhez képest ez a legnagyobb műhold a Naprendszerben. A Föld Hold elnevezése alapján más bolygók természetes műholdait is „holdoknak” nevezik.

A Föld és a Hold közötti gravitációs vonzás a Föld árapályának oka. A Holdra gyakorolt ​​hasonló hatás abban nyilvánul meg, hogy állandóan ugyanazzal az oldallal néz a Föld felé (a Hold tengelye körüli forgásának periódusa megegyezik a Föld körüli forgási periódusával; lásd még a Hold árapály-gyorsulása ). Ezt nevezik árapály-szinkronizálásnak. A Hold Föld körüli keringése során a Nap a műhold felszínének különböző részeit megvilágítja, ami a holdfázisok jelenségében nyilvánul meg: a felszín sötét részét terminátor választja el a világos résztől.

Az árapály-szinkronizáció miatt a Hold évente körülbelül 38 mm-rel távolodik el a Földtől. Évmilliók során ez az apró változás, valamint a Föld napszámának évi 23 mikroszekundumral történő növekedése jelentős változásokhoz vezet. Például a devonban (körülbelül 410 millió évvel ezelőtt) 400 nap volt egy évben, és egy nap 21,8 óráig tartott.

A Hold a bolygó éghajlatának megváltoztatásával jelentősen befolyásolhatja az élet kialakulását. Őslénytani leletek és számítógépes modellek azt mutatják, hogy a Föld tengelyének dőlését a Földnek a Holddal való apály-szinkronizálása stabilizálja. Ha a Föld forgási tengelye közelebb kerülne az ekliptika síkjához, a bolygó klímája ennek következtében rendkívül keménysé válna. Az egyik pólus közvetlenül a Napra mutatna, a másik pedig az ellenkező irányba, és ahogy a Föld a Nap körül kering, helyet cserélnének. A pólusok nyáron és télen közvetlenül a Nap felé mutatnak. A helyzetet tanulmányozó planetológusok azt állítják, hogy ebben az esetben minden nagy állat és magasabb rendű növény kihalna a Földön.

A Hold szögmérete a Földről nézve nagyon közel áll a Nap látszólagos méretéhez. E két égitest szögméretei (és térszöge) hasonlóak, mert bár a Nap átmérője 400-szor nagyobb, mint a Holdé, 400-szor távolabb van a Földtől. Ennek a körülménynek és a Hold keringésének jelentős excentricitásának köszönhetően teljes és gyűrűs fogyatkozások is megfigyelhetők a Földön.

A Hold eredetére vonatkozó leggyakoribb hipotézis, az óriás becsapódási hipotézis azt állítja, hogy a Hold a Theia protobolygó (körülbelül Mars méretű) és a proto-Földdel való ütközésekor keletkezett. Többek között ez magyarázza a holdtalaj és a szárazföldi talaj összetételében mutatkozó hasonlóságok és különbségek okait.

Jelenleg a Földnek nincs más természetes műholdja, kivéve a Holdat, de legalább két természetes társpálya létezik – a 3753 Cruithney, a 2002 AA29 aszteroidák és sok mesterséges.

Földközeli aszteroidák

Nagyméretű (több ezer km átmérőjű) aszteroidák földre zuhanása annak megsemmisülésének veszélyét hordozza magában, azonban a modern korban megfigyelt összes ilyen test túl kicsi ehhez, és lezuhanásuk csak a bioszférára veszélyes. A népszerű hipotézisek szerint az ilyen esések több tömeges kihalást is okozhattak. 1,3 csillagászati ​​egységnél kisebb perihélium távolsággal rendelkező aszteroidák, amelyek a belátható jövőben 0,05 AU vagy azzal egyenlő távolságon belül megközelíthetik a Földet. Vagyis potenciálisan veszélyes tárgyaknak számítanak. Összesen mintegy 6200 objektumot regisztráltak, amelyek legfeljebb 1,3 csillagászati ​​egységnyi távolságra haladnak el a Földtől. A bolygóra esésük veszélye elhanyagolhatónak tekinthető. A modern becslések szerint az ilyen testekkel való ütközések (a legpesszimistább előrejelzések szerint) valószínűleg nem fordulnak elő gyakrabban, mint százezer évente.

Földrajzi információk

Négyzet

• Terület: 510,072 millió km²
• Terület: 148,94 millió km² (29,1%)
• Víz: 361,132 millió km² (70,9%)

Partvonal hossza: 356 000 km

Sushi használata

2011-es adatok

• szántó - 10,43%
• évelő ültetvények - 1,15%
• egyéb - 88,42%

Öntözött területek: 3 096 621,45 km² (2011-ben)

Társadalmi-gazdasági földrajz

2011. október 31-én a világ lakossága elérte a 7 milliárd főt. Az ENSZ becslései szerint a világ népessége 2013-ban eléri a 7,3 milliárdot, 2050-ben pedig a 9,2 milliárdot. A népességnövekedés nagy része várhatóan a fejlődő országokban fog bekövetkezni. Az átlagos népsűrűség a szárazföldön körülbelül 40 fő/km2, és a Föld különböző részein nagyon eltérő, Ázsiában a legmagasabb. Az előrejelzések szerint a lakosság urbanizációs rátája 2030-ra eléri a 60%-ot, szemben a jelenlegi 49%-os globális átlaggal.

Szerep a kultúrában

Az orosz „föld” szó a praslavokhoz nyúlik vissza. *zemja azonos jelentéssel, ami viszont folytatja a pra-i.e. *dheĝhōm „föld”.

Magyarul a Föld az Föld. Ez a szó az óangol eorthe és a középangol erthe szóból folytatódik. A Földet először 1400 körül használták a bolygó elnevezéseként. Ez a bolygó egyetlen neve, amelyet nem a görög-római mitológiából vettek át.

A Föld szokásos csillagászati ​​jele egy körben körvonalazott kereszt. Ezt a szimbólumot különböző kultúrákban különböző célokra használták. A szimbólum másik változata egy kör tetején lévő kereszt (♁), egy stilizált gömb; a Föld bolygó korai csillagászati ​​szimbólumaként használták.

Sok kultúrában a Földet istenítették. Egy istennővel, egy anyaistennővel áll kapcsolatban, akit Földanyának hívnak, és gyakran termékenységistennőként ábrázolják.

Az aztékok Tonantzinnak nevezték a Földet – „anyánk”. A kínaiak számára ez a Hou-Tu (后土) istennő, hasonló a Föld görög istennőjéhez - Gaia. A skandináv mitológiában Jord földistennő Thor anyja és Annar lánya volt. Az ókori egyiptomi mitológiában sok más kultúrával ellentétben a Földet egy férfival - Geb istennel, az eget pedig egy nővel - Nut istennővel azonosítják.

Sok vallásban vannak mítoszok a világ keletkezéséről, amelyek arról szólnak, hogy a Földet egy vagy több istenség teremtette.

Sok ókori kultúrában a Földet laposnak tekintették; például Mezopotámia kultúrájában a világot az óceán felszínén lebegő lapos korongként ábrázolták. A Föld gömbalakjára vonatkozó feltételezéseket az ókori görög filozófusok fogalmazták meg; Pythagoras ragaszkodott ehhez az állásponthoz. A középkorban a legtöbb európai azt hitte, hogy a Föld gömb alakú, amit olyan gondolkodók is tanúsítottak, mint Aquinói Tamás. Az űrrepülés megjelenése előtt a Föld gömbalakjával kapcsolatos ítéletek másodlagos jellemzők megfigyelésén és más bolygók hasonló alakján alapultak.

A 20. század második felében bekövetkezett technológiai fejlődés megváltoztatta a Föld általános megítélését. Az űrrepülés előtt a Földet gyakran zöld világként ábrázolták. Frank Paul sci-fi író lehetett az első, aki egy felhőtlen kék bolygót ábrázolt (jól látható a szárazfölddel) az Amazing Stories magazin 1940. júliusi számának hátoldalán.

1972-ben az Apollo 17 legénysége elkészítette a Föld híres fényképét, a „Blue Marble” nevet. A Voyager 1 1990-ben a Földről nagy távolságból készített fényképe arra késztette Carl Sagant, hogy a bolygót egy halványkék ponthoz hasonlítsa. A Földet egy nagy űrhajóhoz is hasonlították, amelynek életfenntartó rendszere van, amit karban kell tartani. A Föld bioszféráját néha egyetlen nagy organizmusként írják le.

Ökológia

Az elmúlt két évszázad során egy növekvő környezetvédelmi mozgalom fejezte ki aggodalmát az emberi tevékenységeknek a Föld környezetére gyakorolt ​​növekvő hatása miatt. Ennek a társadalmi-politikai mozgalomnak a legfontosabb célja a természeti erőforrások védelme és a szennyezés felszámolása. A természetvédők a bolygó erőforrásainak fenntartható felhasználását és a környezetgazdálkodást támogatják. Ez véleményük szerint a kormányzati politika változtatásával és az egyes emberek egyéni hozzáállásának megváltoztatásával érhető el. Ez különösen igaz a nem megújuló erőforrások nagyarányú felhasználására. A termelés környezetre gyakorolt ​​hatásának figyelembevétele többletköltségeket ró, ami konfliktushoz vezet a kereskedelmi érdekek és a környezetvédelmi mozgalmak elképzelései között.

A Föld jövője

A bolygó jövője szorosan összefügg a Nap jövőjével. A Nap magjában „elköltött” hélium felhalmozódása következtében a csillag fényereje lassan növekedni kezd. A következő 1,1 milliárd év során 10%-kal fog növekedni, és ennek eredményeként a Naprendszer lakható zónája túl fog tolni a jelenlegi Föld pályáján. Egyes éghajlati modellek szerint a Föld felszínére eső napsugárzás mennyiségének növelése katasztrofális következményekkel jár, beleértve az összes óceán teljes elpárolgását.

A Föld felszíni hőmérsékletének emelkedése felgyorsítja a CO2 szervetlen keringését, és 500-900 millió éven belül a növényi halálos szintre (10 ppm C4 fotoszintézis esetén) csökkenti koncentrációját. A növényzet eltűnése a légkör oxigéntartalmának csökkenéséhez vezet, és néhány millió éven belül lehetetlenné válik az élet a Földön. Egymilliárd év múlva a víz teljesen eltűnik a bolygó felszínéről, és a felszíni átlaghőmérséklet eléri a 70 °C-ot. A szárazföld nagy része életképtelenné válik, és elsősorban az óceánban marad. De még ha a Nap örök és változatlan lenne is, a Föld folyamatos belső lehűlése a légkör és az óceánok nagy részének elvesztéséhez vezethet (a vulkáni aktivitás csökkenése miatt). Addigra az egyetlen élőlény a Földön extremofilek maradnak, olyan szervezetek, amelyek ellenállnak a magas hőmérsékletnek és a vízhiánynak.

3,5 milliárd év múlva a Nap fényereje 40%-kal nő a jelenlegi szinthez képest. A Föld felszínén addigra a körülmények hasonlóak lesznek a modern Vénusz felszíni viszonyaihoz: az óceánok teljesen elpárolognak és az űrbe repülnek, a felszín kopár forró sivataggá válik. Ez a katasztrófa lehetetlenné teszi az élet bármely formáját a Földön. 7,05 milliárd év múlva a napmagból kifogy a hidrogén. Ez oda vezet, hogy a Nap elhagyja a fő sorozatot és belép a vörös óriás színpadra. A modell azt mutatja, hogy sugara a Föld jelenlegi keringési sugarának körülbelül 77,5%-ára (0,775 AU) fog növekedni, fényessége pedig 2350-2700-szorosára nő. Addigra azonban a Föld pályája 1,4 AU-ra nőhet. Vagyis mivel a Nap gravitációja gyengül amiatt, hogy a napszél erősödése miatt tömegének 28-33%-át elveszíti. A 2008-as tanulmányok azonban azt mutatják, hogy a Földet még mindig elnyelheti a Nap a külső héjával való árapály-kölcsönhatások miatt.

Addigra a Föld felszíne olvadt állapotú lesz, a hőmérséklet a Földön eléri az 1370 °C-ot. A Föld légkörét valószínűleg a világűrbe repíti a vörös óriás által kibocsátott legerősebb napszél. A Nap vörös óriásfázisba lépésétől számítva 10 millió év múlva a napmag hőmérséklete eléri a 100 millió K-t, héliumkitörés következik be, és megindul a szén és oxigén héliumból történő szintézisének termonukleáris reakciója. sugara 9,5 modernre csökken. A hélium égési fázis 100-110 millió évig fog tartani, ezután a csillag külső héjának gyors tágulása megismétlődik, és ismét vörös óriássá válik. Az aszimptotikus óriás ágba belépve a Nap átmérője 213-szorosára nő. 20 millió év után kezdődik a csillag felszínének instabil pulzációinak időszaka. A Nap létezésének ezt a fázisát erőteljes kitörések kísérik majd, fényereje időnként 5000-szeresen haladja meg a jelenlegi szintet. Ez azért történik, mert a korábban nem érintett héliummaradékok belépnek a termonukleáris reakcióba.

Körülbelül 75 000 év múlva (más források szerint 400 000) a Nap ledobja a héját, és végül csak a vörös óriásból marad a kis központi magja - egy fehér törpe, egy kicsi, forró, de nagyon sűrű objektum, tömege körülbelül 54,1% az eredeti napelemhez képest. Ha a Földet elkerülheti, hogy a Nap külső héjai elnyeljék a vörös óriás fázisban, akkor sok milliárd (sőt trillió) évig létezni fog, amíg a Világegyetem létezik, de feltételek az újbóli megjelenéséhez. élet (legalábbis jelenlegi formájában) nem fog létezni a Földön. Ahogy a Nap belép a fehér törpe fázisba, a Föld felszíne fokozatosan lehűl és sötétségbe borul. Ha elképzeljük a Nap méretét a jövőbeli Föld felszínéről, akkor az nem korongnak fog kinézni, hanem egy ragyogó pontnak, amelynek szögmérete körülbelül 0°0’9″.

A Föld tömegével megegyező tömegű fekete lyuk Schwarzschild sugara 8 mm.

(1099 alkalommal látogatva, ma 1 látogatás)