«История происхождения Земли»

Министерство образования и науки Республики Казахстан

КГУ «Гимназия города Балхаш»

Направление – естественные науки

Исследовательский проект по теме:

«История происхождения Земли»

Автор: Карстен Владислав,

ученик 2 «В» класса гимназии

г. Балхаш, Карагандинской области

Руководитель: Ким Е.О.,

учитель начальных классов

Балхаш – 2012 г.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Аннотация                                                                                                                3

Введение                                                                                                                   4

Глава 1. Образование солнечной системы.                                                           4

Глава 2. Рождение Земли.                                                                                       7

Глава 3. Образование воды на Земле.                                                                   8

Глава 4. Образование кислорода                                                                           10

Заключение                                                                                                              13

Список использованной литературы                                                                     13

Приложение                                                                                                              14

Аннотация

Проблема: расширение знаний о происхождении Земли с точки зрения науки. Экологическое самообразование.

Тема: «История происхождения Земли»

Цель: поиск информации о различных гипотезах происхождения нашей планеты.

Гипотеза: сбор информации о  различных версиях происхождения Земли позволит расширить кругозор, приобрести навыки работы с научно – популярной литературой, предоставит возможность для экологического самообразования.

Задачи:

1. сбор информации о различных гипотезах происхождения нашей планеты;
2. расширение кругозора в области познания об окружающем мире;
3. доказать необходимость сохранения окружающей природы уникальной планеты Земля.

Объект: планета Земля.

База исследования: собранный документальный и фотоматериал, научно – познавательная литература.

Методы: поисковый, анализ, экскурсия, наблюдение, обобщение.

Продукт: исследовательская работа, фотографии.

Введение

Земля – гигантская масса скал и воды, летящая в космосе. Она не такая, как любая из известных нам планет потому, что она поддерживает жизнь. Это не просто наш дом, это единственное безопасное пристанище, которое у нас есть во вселенной. Ну как она здесь оказалась? Какие странные силы природы создали эту дышащую планету, от которой мы зависим?

Эта загадка, которую ученые только сейчас начинают разгадывать. С точки зрения науки суммируем результаты последних исследований, чтобы выяснить, что же оказало воздействие на создание Земли, на которой могут жить люди.  В обширном космосе есть только одно известное нам место, где может выжить человек.  Кажется, что Земля словно создана для нас, она обеспечивает нас водой для питья, пищей для еды и воздухом для дыхания. Это единственный дом, который у нас есть и мы целиком и полностью надеемся на него, но пять миллиардов лет назад он не существовал…там, где сейчас находится Земля в обширном космосе  галактики  «Млечный путь» было просто огромное облако газа и пыли. Я расскажу удивительную история о превращении этого пылевого облака в планету, которую мы знаем сейчас.

Образование солнечной системы

Всё началось с большого облака газа и пыли, частичек всякой грязи, песчинок, крупинок силикона. Ученые называют такие скопления пыли и газа молекулярными облаками, но они не похожи на облака. Которые мы видим на Земле. Молекулярные облака огромны, они имеют размеры сотни световых лет.

Облака, из которых появилась Земля, состоят из остатков сотен мертвых звезд. Когда звезды ранних лет сжигали свое топливо- они взрывались, осыпая окружающее пространство своим пеплом. Когда первое поколение звезд умерло, либо спокойно, либо,взрываясь, с образованием что мы называем «сверхновой звездой» тяжелые элементы: железо, кремний, алюминий, никель, созданные в звезде, были выброшены назад в галактику, этот коктейль из элементов, создает молекулярное облако, из него зарождаются новые звезды и планеты. Движущей силой их создания, является гравитация, та же сила, которая притягивает яблоки к Земле, она притягивает в космосе объекты друг к другу, она собирает частицы пыли молекулярного облака. На протяжении следующих десяти миллионов лет молекулярное облако медленно сжимается под действием собственной гравитации.

Когда газовое облако схлопывается под действием силы тяготения, чтобы стать звездой, происходит нечто весьма интересное, чтобы убедиться в этом я провел эксперимент с помощью двух гантелей и карусели. Я встал на карусель, увеличил свою массу массой гантель,я развел их в разные стороны, так что теперь масса моего тела распределилась на значительное расстояние от центра.Я играю роль молекулярного облака, грузы представляют массу облака, которая вначале распределена в огромном объеме, теперь я попросил маму подтолкнуть меня и предать мне небольшой угловой момент, как только я начинаю вращаться, я начинаю прижимать гантели ближе к центру моей массы и чем ближе гантели к моей массе, тем быстрее я вращаюсь, а когда я их раздвигаю, я вновь замедляюсь.

В точности это и происходит с межзвездным облаком: огромное молекулярное облако медленно вращается, когда оно сжимается, это вращение ускоряется, когда

облако сжимается, энергия материала влетающего в него из космоса нагревает центр облака, этот вращающийся шар стал нашим солнцем.

Остальная часть облака вращалась так быстро, что растянулась в обширный диск из пыли и газа- это была колыбель жизни, материал из которого образуется Земля и все остальные планеты.Ученые считают, что эволюция планеты началась четыре с половиной миллиарда лет назад. Земля начала свой путь к тому, чтобы стать планетой способной поддерживать жизнь. Первый шаг не занял много времени. Когда глыбы из частиц пыли и газа выросли до размеров полумили в диаметре, их масса стала достаточно большой, чтобы силой своего тяготения притягивать материал из окружающих участков диска. Словно гигантские пылесосы они затягивали материалы с диска, пока там ничего не осталось.  Во внутренней солнечной системе выросло около двадцати планет. Этот процесс занял около трех миллионов лет.  Следующий этап эволюции Земли был невероятно бурным.  При  вращении этих двадцати планет вокруг солнца, их гравитационные поля взаимодействовали,  и планеты начали сталкиваться. При каждом столкновении две планеты объединялись. Со временем эти столкновения оставили во внутренней системе всего несколько планет, включая  Венеру, меркурий, марс и Землю.

Астрономы считают, что система выросла до этой стадии примерно за тридцать миллионов лет. Но какой была молодая Земля, что случилось бы, если бы человек оказался на ней?

Рождение Земли.

Энергия столкновения с другими планетами сделала землю невероятно горячей. Её температура восемь с половиной градусов по фаренгейту! Под такой температурой человек мгновенно бы превратился в облачко пара и пепла. А после того как наша планета остывала, надвигалась другая опасность.

Поток заряженных частиц солнечного ветра обрушивается на молодую Землю. Он столь интенсивен, что исключил бы все шанцы на существование жизни. Заряженные частицы, исходящие от солнца – это вид радиации, который может нанести сильные повреждения живым клеткам. Когда формировалась молодая Земля, энергия,  выделяемая при ударах материала по планете,разогревала её, нагрев был столь сильным, что расплавились даже скалы. Легкие элементы на расплавленной Земле поднялись к поверхности, тогда как тяжелые, в том числе железо опустились к центру, там они сформировали расплавленное ядро, именно это железное ядро защищает нас от смертельного воздействия солнечный лучей.

Ядро Земли действует как динамо, создавая магнитное поле, это процесс в котором токи в жидком железе приводит к образованию магнитных полей. Вращательные движения ядра создают магнитный щит вокруг Земли. Магнитное поле ядра дает нашей планете северный и южный полюс, кроме того оно уходит далеко в космос, эта зона называется магнитосферой и именно она защищает нас от солнечного ветра. Когда частицы из солнца летят к Земле, магнитосфера блокирует их полет,те которые прорываются сквозь магнитосферу, отклоняются к полюсам. Здесь при входе в атмосферуони реагируют  в воздухес молекулами, создавая полярное сияние:

Северное и Южное. И сегодня солнечный ветер по-прежнему вредит нашей атмосфере, но благодаря магнитосфере этот урон не угрожает жизни. Магнитное поле, создаваемое железом в центре  Земли,  сыграло жизненно важную роль в эволюции планеты, без него у нас не было бы воздуха, чтобы дышать. На данном этапе развития Земля уже достаточно остыла и защищена от солнечной радиации. Но на ней все ещё нет кислорода и воды и если бы человек и,  выжил, он попал бы под удар, так на этом этапе эволюции Земли произошло столкновение с другой планетой. И знаем мы об этом событии лишь благодаря другому небесному телу.

Образование воды на Земле.

Откуда пришла вода одна из самых больших загадок в науке. Сейчас на Земле находится примерно триста двадцать шесть миллионов триллиона галлонов воды – это триста девяносто четыре триллиона олимпийских плавательных бассейна. Но многие астрономы считают, что даже если на молодой Земле вообще была вода, то её было очень мало… в то время, когда формировалась земля, внутренняя солнечная система была слишком горячей для существования в ней жидкой воды, область от солнца до пояса астероидов была почти абсолютно сухой. Ближайшие запасы воды, находились за сто шестьдесят миллионов миль от Земли во внешнем поясе астероидов, за ним вдали от солнечного жара вода вмерзала в формирующиеся планеты и другие объекты.

Но как вода пропутешествовала оттуда к Земле?  Загадка, которую ученые только сейчас начинают разгадывать. Веками люди доказывали, что кометы принесли воду на Землю, когда они смотрели на Луну, было ясно по наличию кратеров. Что её поверхность бомбардировали крупные объекты, и такие же объекты должны были врезаться в Землю, но намного более динамичная геологическая активность нашей планеты, стерла все следы ударов. Ученые так же были уверены, что кометы содержат воду в виде льда. При изучении осколков комет ученые обнаружили, значительное количество в них воды, но могли ли они принести эту воду на Землю? При сравнении воды в хвостах комет ученые отметили несоответствие её с водой в наших океанах. Кометная теория ещё не умерла, но интерес к ней поугас. Взамен неё ученые предложили захватывающую новую идею. Астрономы подозревают, что падающие  астероиды принесли воду на Землю, и чем дальше изначально они находились от солнца, тем больше воды они содержали. Если это так, то наши океаны пришли из космоса, в ливне метеоритов. Но остается один вопрос, что могло заставить такое количество сойти со своих орбит и обрушиться на Землю? Виновником, похоже,  является крупнейшая планета солнечной системы – Юпитер.

Он расположен сразу за поясом астероидов, а масса Юпитера столь велика, что его гравитация нарушает орбиты любых объектов, оказавшихся рядом. В далеком прошлом он стянул тысячи астероидов с их нормальных круговых орбит, на эллиптические орбиты, которые пересекают орбиту Земли, после того, как это произошло, столкновения стали неизбежны. Началась бомбардировка Земли.

Когда астероиды врезались в Землю, они разбивались вдребезги, содержащаяся в них вода уходила. Взрыв за взрывом и они создали океаны, которые мы видим сегодня. Итак,  по расчетам ученых вода прибыла на Землю менее чем за сто пятьдесят миллионом лет, в те времена в морях было много железа. Значительная часть которого,  туда попадала из гидротермальных источников и атмосфера была намного плотнее, чем сейчас, океаны богатые железом выглядели зелеными, а более плотная атмосфера придавала небу красноватый оттенок. Условие для существования человека стали получше, грунт остыл до терпимой температуры и есть вода для поддержания жизни, но остается одна страшная проблема – атмосфера состоит в основном из азота, углекислого газа и метана, но нет кислорода. Без кислорода, которым можно дышать человеку, выжить невозможно!

Образование кислорода.

В ранние годы своей жизни Земля подвергается жестокой и бурной атаки. Со временем активность снижается, а через полмиллиарда лет после начала формирования Земли, она остыла и покрылась океана, но в атмосфере всё еще нет кислорода, без него животные и люди не могут существовать.

Одним из ученных, изучавших как Земля получила кислород,является геолог Мартин Ван Кранендонг.

Исследования привели его в акулий заливна западном побережье Австралии. Это объект всемирного наследия, родной дом для лугов морской травы и прирученный дельфинов. Но ученый прибыл сюда, чтобы познакомиться с наиболее древними существами – это одно из двух мест в мире, где обнаружены удивительные биологические постройки под названием Строматолиты. Строматолиты – это примитивные постройки, здесь они присутствуют в двух формах – короткие столбчатые из живых бактерий и отложений и пластовые бактериальные подстилки.

Живой частью строматолитов являются сине-зеленые бактерии, использующие для своего роста фотосинтез, получая энергию от солнца, они преобразуют углекислый газ в кислород. Именно в результате этого процесса, дающего кислород, мы имеем планету такой, какая она есть сейчас – место обитания людей, животных и растений. Поверить, что строматолиты подобные этим создали Земной кислород, ученого заставила примечательное открытие, сделанное в тысячи миль отсюда в отдаленном районе северной Австралии – это пилбора –один из древнейших ландшафтов в мире. Если вы хотите узнать,  что происходило в ранней истории Земли, вам нужно прийти сюда. Это действительно похоже на путешествие в машине времени на молодую Землю. Здесьв месте, хранящем и сохраняющем секреты,  находится древнейшие из обнаруженных окаменелостей, предки строматолитов акульего залива, что замечательно в обнажении парод в пилборе, так это то, что они содержат  древнейшие данные о жизни на Земле. Никто не знает,  как началась жизнь на Земле. Но эти удивительные окаменелости наводят на мысль. Что она возникла вскоре после формирования планет, эти окаменелые строматолиты в 15 раз старше динозавров. Бактерии, построившие их,  жили всего миллиард лет спустя, после рождения Земли. Это были первые организмы, которые запустили процесс изменения земной атмосферы. Атмосферы, богатой кислородом, которая позволила нам людям и всему живому на Земле, развиваться. Но кислород, производимый тогда, куда-то исчезал. Ключ к загадке можно увидеть в ущелье в Австралийском национальном парке «Кретжини»в трехстах милях отсюда. Геологи называют такие породы полосчатыми железно-рудными формациями и ученые считают, что эти формации обязаны своим существованием строматолитам. Они появились вследствие замечательного совпадения обстоятельств в истории Земли, они образовались около двух с половиной миллиардов лет назад, когда Земля была, очень молодой и являются продуктом жизнедеятельности микробов в древних океанах. В ранних океанах земли было полно железа, когда бактерии в строматолитах создавали пузырек кислорода, он реагировал с железом в воде. В океанах было так много железа. Что более миллиардов лет оно поглощало почти весь вырабатываемый строматолитами кислород, выпадающая в осадок ржавчина оседала на дне океана. Образуя твердую породу. Подсчитано, что по всей Земле в таких пародах заключено более, чем в 20 раз кислорода. Чем его содержится в современной атмосфере. А для формирования этих пород понадобилась невероятно долгое время. Понадобились миллиарды лет, чтобы большая часть железа ушла из океанов и осела в виде таких пород.

Лишь тогда содержание кислорода стало увеличиваться. Случилось это примерно два с половиной миллиарда лет назад. В течение последующих двух миллиардов лет содержание кислорода росло, пока всего пятьсот миллионов лет назад не достигло уровня, при котором могли выжить живые существа. И теперь,  наконец,  Земля стала пригодна для существования человека! Земля остыла, есть вода для питья и воздух, чтобы дышать, если бы мы перенеслись в то время, то, несомненно, смогли бы выжить. Но стех пор Земле предстоял ещё длинный путь, прежде чем по ней прошагают первые люди….

Заключение

Появятся динозавры, затем они будут уничтожены катастрофой, и только спустя время появятся первые люди. На это понадобилось более четырех миллиардов лет, но из огромного скопления промерзшей пыли и газа силы природы создали для нас единственное безопасное место во Вселенной, наш дом – Землю…

Список использованной литературы:

1. Сурдин В. Г. Динамика звездных систем. – М.: Изд-во Московского центра непрерывного образования, 2001.
2. Новиков И. Д. Эволюция Вселенной. – М., 1990.
3. Карапенков С. Х. Концепции современного естествознания. – М.: Академический проспект, 2003.