С. Поэтому 5 миллиардов лет назад вся ее гидросфера массой в 3 ·1018 тонн (100%) находилась в атмосфере в парообразном состоянии. В дальнейшем количество атмосферной влаги стремительно уменьшалось: 4 миллиардов лет назад - 30% всей гидросферы, 3 миллиарда лет - 15%, 2 миллиарда лет - 5%, 1 миллиард лет назад - 1%, сейчас - всего 0,0005%, или 1,5 ? 1013 тонн. Необходимо обратить внимание на то, что за последний миллиард лет количество атмосферных осадков снизилось в 2000 раз. В будущем их станет еще меньше, и засуха охватит всю поверхность континентов.
Сейчас в атмосфере содержится 1,5 ·1013 тонн водяного пара. В прошлом эта цифра была значительно выше, например 200 миллионов лет назад атмосфера содержала в виде пара около 1015 тонн воды, так как вся планета, от экватора до полюсов, была теплая, а яркость Солнца была в десятки раз выше. Соответственно этому и испарение воды с поверхности океанов и морей было в десятки раз большее. В прошлом дождевые осадки были намного обильнее и, что самое главное, осадки происходили по всей территории континентов, что исключало возможность появления пустынь или засушливых районов. Уменьшение атмосферной влаги влечет за собой уменьшение количества дождей и общей массы дождевых осадков. Не будет дождей - исчезнут с лица Земли резервуары пресной воды: озера, реки, болота. Кроме того, воды озера или реки питают только растения, растущие по берегам. Дожди питают влагой растения на огромных площадях. Поэтому роль дождей в увеличении биомассы Земли неизмеримо выше, чем роль озер и рек. Однако, к сожалению, количество дождей на земном шаре с каждым годом уменьшается. Ведь Земля постепенно становится холоднее, а с холодной поверхности испаряется меньше воды.
2. С каждым годом пустыни на Земле занимают новые территории. Холод и засуха - вот какой эволюционный меч занесен над цветущей жизнью на Земле. Литосфера Земли постепенно остывает. В наше время тепло на поверхности планеты в основном поддерживается за счет солнечного излучения. Ежегодно радиоактивные недра Земли выделяют на поверхность тепловую энергию в количестве 1,9 ·1027 эрг, а от Солнца приходит тепловая энергия 1,5 · 1031 эрг, что почти в 8000 раз выше. Но поток солнечного тепла также уменьшается на 0,015% в год. См. § 40. Цветущую Землю уничтожает холод.
Общее охлаждение поверхности планеты приводит к уменьшению (или даже прекращению) испарения воды в атмосферу с поверхностных бассейнов океанов, морей, рек, озер, ледников, болот, лугов, лесов. Обилие дождевых осадков в прошлом образовывало в большом количестве реки, озера и болота, десятки тысяч которых в настоящее время просто перестали существовать. Сейчас люди любуются огромными пещерами и гротами, которые когда-то прорыл мощный подземный поток термальных вод. Охлаждение поверхности Земли резко сократило испарение воды в атмосферу и сократило количество осадков (дождей и снегопадов). Из-за этого расширяют свои границы такие пустыни, как Сахара, Аравийская, Каракумы, Гоби и другие. Вследствие этого на одних континентах реки полностью высыхают и исчезают, а на других - реки медленно мелеют. Особенно показательно обмеление крупных сибирских рек. Процесс похолодания на Земле будет прогрессировать, следовательно, засуха на континентах в будущем проявит себя еще больше.
Обратим внимание на эволюцию песчаных пустынь. На Земле 50 тысяч лет назад не было ни одного квадратного метра сухой песчаной пустыни. По всей поверхности континентов шли проливные дожди, росли трава и деревья. Первая пустыня образовалась на африканском континенте 50 тысяч лет назад - пустыня Сахара. Это было небольшое пятно в центре существующей сейчас пустыни, составляющей 10% от сегодняшней ее площади. Далее (30 тысяч лет назад) образовались пустыни в Азии, Австралии, Америке. Эволюция пустынь представляется следующим образом: 50000 лет назад песчаных пустынь не существовало, 40000 лет назад - 1% территории земного шара были покрыты пустынями, 30000 лет назад - 3%, 20000 лет назад - 5%, 10000 лет назад - 10%, сейчас - 25%. В будущем (через 30000 лет) вся поверхность Земли превратиться в песчаную пустыню. Уменьшение количества атмосферной влаги и прогрессирующее охлаждение оказывает отрицательный эффект на развитие жизни на нашей планете.
3. Увеличения площадей «вечной мерзлоты». Давно прошло то время, когда на всей поверхности Земли было тепло и влажно. Уже в течение 3 миллионов лет северный и южный районы Земли являются полюсами холода, где мороз достигает более 60 ? С и ниже. В этих местах планеты вода океанов превращается в огромные ледяные глыбы - ледники и айсберги. Ледяные массивы на полюсах являются предвестниками глобального процесса оледенения океанов. Через 400 миллионов лет поверхность Земли остынет до минус 20 ?- 40 ? C. К тому времени вода океанов, рек и озер превратится в лед и снег. Одновременно произойдет замерзание подземных вод. Континенты и дно океанов и морей покроются слоем «вечной мерзлоты». Сейчас «вечная мерзлота» занимает территорию Сибири на 37%, Канады - на 20, Аляски - на 60% и так далее. По своей физической структуре вещество «вечной мерзлоты» представляет собой вмурованную в лед почву, кварцевый песок, камни и горные породы. Толщина ее слоя варьирует от 20 до 200 м. «Вечная мерзлота» появилась в северных районах Азии, Европы и Америки (Гренландии) 200 000 лет назад. Таким образом, гидросфера Земли из парообразного (атмосферная влага) и жидкого (океаны, моря, реки, озера, подземные воды) состояний через несколько миллионов лет превратится в твердое вещество - лед и снег.
4. «Вечная мерзлота» на других планетах. Американский космический аппарат в феврале 1998 года обнаружил наличие панциря «вечной мерзлоты» толщиной в несколько десятков метров, который располагается по всей поверхности Луны. Панцирь льда находится под слоем грунта, песка и камней на глубине 1-2 метра от поверхности планеты. Этот факт лишний раз доказывает, что 3 миллиарда лет назад на Луне существовала гидросфера в виде океанов, морей, озер, рек, дождевых облаков, поверхность ее была горячая, действовали десятки мощных вулканов. Далее вода просочилась внутрь рыхлых пород коры Луны. Но масса Луны меньше земной в 81 раз. Планета остыла до минусовых температур при возрасте 3 миллиарда лет (возраст современной Земли 5 миллиардов лет). Вскоре планета потеряла атмосферу, а потом и поверхностные водоемы в виде океанов и морей. Ночная сторона Луны имеет температуру минус 150 градусов по Цельсию, поэтому подземные воды превратились в лед и навечно остались в составе коры планеты. Дневная сторона Луны нагревается почти до 200 градусов, но благодаря теплоизоляционным свойствам поверхностного грунта он может прогреться только на глубину 0,5 - 1 метра. Ниже располагается царство «вечной мерзлоты» и вечного холода, так как планета полностью остыла до минус 273 ? по Цельсию. Только так можно объяснить образование слоя «вечной мерзлоты» на поверхности Луны. Другие гипотезы будут просто неправдоподобны. Рассуждая аналогичным образом можно утверждать, что все малые планеты Солнечной системы, которые сейчас лишены атмосферы (Меркурий, Марс, Плутон), и все спутники планет (Луна, спутники Юпитера, Сатурна) имеют толстый слой вечной мерзлоты под грунтом. Будущие космонавты в избытке обеспечат себя водой на других планетах, на спутниках крупных планет, а также на Луне. Воду они будут получать изо льда «вечной мерзлоты». В 2004 году американские ученые благодаря бурению и химическому исследованию, сделанному космическим аппаратом на поверхности Марса, обнаружили лёд и слой вечной мерзлоты и на этой планете.
§ 55. Стадия отсутствия гидросферы на Земле. Эволюция гидросферы Земли и других планет.
Нет ничего вечного. Не вечно будет существовать и водная оболочка Земли, гидросфера.
1. Земля без воды. В этом параграфе рассмотрим судьбу гидросферы Земли, начиная от её возникновения и кончая ее гибелью. Около 5 миллиардов лет назад поверхность Земли была разогрета до 2 - 3 тысяч градусов и вся вода планеты (гидросфера) находилась как пар в атмосфере. При возрасте Солнечной системы в 6 миллиардов лет, то есть через 1 миллиард лет, Солнце почти перестанет светить, а Земля остынет до нуля градуса по Кельвину. Оставшиеся на поверхности Земли морские и пресные воды, одновременно с подземными, превратятся в лед и снег. Вся поверхность планеты (литосферы) будет покрыта слоем "вечной мерзлоты" толщиной 300 - 500 метров. В глубоких морских котловинах будут лежать огромные глыбы льда. Потом начнется глобальный процесс «холодной возгонки» поверхностных льдов и снегов. «Холодной», или «сухой», возгонкой в физике называют процесс, когда твердое вещество (например, лед), минуя жидкое состояние (воду), сразу превращается в газообразное состояние (пар). Молекулы воды земной гидросферы под действием «солнечного ветра» и других факторов диссипации будут рассеяны по космическому пространству. Приблизительно через 2 миллиарда лет все поверхностные льды и снега Земли будут утрачены планетой. Однако подземные льды «вечной мерзлоты» могут существовать вечно, вплоть до «смерти» самой планеты. Итак, мы проследили этапы эволюции земной гидросферы от её возникновения до гибели. Теперь «возведем» полученные знания в систему.
2. Законы изменения площадей океанов и континентов на Земле на протяжении 5 миллиардов лет. Теперь исследуем проблему о взаимоотношении суши и океана на протяжении всей планетарной эволюции. Как показывают геологические исследования, на Земле уже 5 раз изменилось соотношение площадей суши и океана. Если всю площадь земного шара принять за 100%, то можно выделить три географических периода, когда суша занимала 80% поверхности (а океаны соответственно 20%), и два периода, когда океан занимал 80% поверхности Земли (а суша соответственно 20%). Смотрите график 25.
Рисунок 25. Изменение площадей континентов и океанов за 5 миллиардов лет.
Геофизика. Географические изменения на планете происходят только по причине ее охлаждения. Благодаря этому процессу «сократившиеся в объеме под действием холода» тектонические платформы попеременно «проваливаются» по направлению к центру Земли, а общий объем планеты неотвратимо уменьшается. Суша сильнее подвержена охлаждению, чем тектонические платформы, покрытые километровым слоем морской воды. При сильном морозе вода "поглощает энергию холода", превращаясь из жидкого агрегатного состояния в лед, выделяя при этом тепло в окружающее пространство. Все тектонические платформы суши быстрее охлаждаются, нежели платформы дна океанов и морей, быстрее уменьшаются в объеме, поэтому чаще проваливаются к центру Земли, коллапсируют. «Коллапсирующая» континентальная платформа спадает по направлению к центру Земли медленно, на протяжении десятков миллионов лет. Континентальные платформы от охлаждения медленно погружаются в воды мирового океана после тысяч землетрясений, так как каждое землетрясение опускает платформу ближе к центру планеты на 0,5 - 1 метра. Одновременно с этим процессом рядом расположенные океанические платформы под километровым слоем воды почти не охлаждаются, их объем не уменьшается, поэтому они "медленно поднимаются" над континентами, а через миллионы лет они становятся континентальной сушей. Вот почему соотношение площадей, занимаемых океаном и сушей, постоянно меняется. Те платформы, которые когда-то были дном океана, благодаря наличию «слоя водной изоляции от холода» не подвергаются охлаждению, и вскоре становятся континентами. Последующее быстрое охлаждение континентальных платформ приводит и к очередному уменьшению общего объема, они сжимаются, и опять опускаются ближе к центру Земли, заливаются водами океана, становятся дном океана. Поэтому все тектонические платформы, покрывающие (как скорлупа куриного яйца) Землю, десятки раз были сушей, и десятки раз - были дном океана. На протяжении 5 миллиардов лет вся поверхность Земли имела только 3 периода своего развития, когда состояла почти из одной суши, и 2 периода, когда Земля состояла почти из одного океана. Соотношение «океанов и континентов» на Земле закономерно изменялась 5 раз. Смотрите график 25. К возникновению этих периодов эволюции нашей планеты приводили глобальные геофизические механизмы: миллионы «проседаний» тектонических платформ к центру Земли (землетрясений), тысячи вулканических извержений, сотни процессов горообразования.
1) Период № 1. Период отсутствия океанов (существовал 5 миллиардов лет назад, когда возраст Земли был 0 лет, радиус Земли равнялся 10 000 километров). Сразу после образования планеты ее поверхность была разогрета до 100 ? - 1000 ? С, и поэтому вся вода содержалась в атмосфере в парообразном состоянии. Следовательно, Земля в то время не имела океанов и состояла на 100% из суши. Миллионы больших и мелких вулканов насыщали атмосферу различными газами и парами воды. От соприкосновения углекислого газа и паров воды с раскаленной вулканической лавой происходил синтез миллиардов тонн органических молекул. Так синтезировались органические молекулы нефти.
2) Период № 2. Период отсутствия суши, период "всемирного потопа" (3 - 4 миллиардов лет назад, возраст Земли 1 - 2 миллиарда лет, радиус 8000 километров). При возрасте планеты в 1 миллиард лет (4 миллиардов лет назад) произошло охлаждение ее поверхности до температуры ниже точки кипения воды - ниже 100? С. Это был период необычайно сильных дождей и горячих вод океанов. Сначала образовались тысячи огромных озер, потом вода залила все низко расположенные платформы, образовались моря и океаны. Вскоре вся гидросфера в количестве 3 ? 10 18 тонн покрыла почти всю поверхность Земли. При возрасте Земли в 1,5 миллиардов лет (3,5 миллиардов лет назад) вода покрыла почти всю (на 80%) поверхность планеты. В это время в океанах возникли примитивные формы жизни. Подземных вод в то время не существовало, так как уже на глубине нескольких метров от поверхности раскаленные грунтовые породы превращали воду в пар. Вся гидросфера состояла исключительно из поверхностных водоемов и атмосферной влаги.
3) Период № 3. Период увеличения площади континентов и уменьшения площади океанов (0,5 - 3 миллиарда лет назад, возраст Земли 2- 4,5 миллиардов лет, радиус 7500 километров). При возрасте Земли более 2 миллиарда лет недра планеты остыли до температуры ниже 100 градусов по Цельсию на глубину до 500 - 700 километров. Поэтому воды океанов и морей начали активно проникать под землю и образовывать огромные подземные "моря и озера". В этот период произошло глобальное перераспределение водных ресурсов между поверхностными и подземными водами. Поверхность Земли представляла на 80% сушу. Этому способствовали следующие обстоятельства.
Во-первых, более 80% всех вод просочилось под землю. На всем протяжении третьего этапа геологической эволюции гидросферы происходил процесс увеличения массы подземных вод. Начиная с возраста Земли в 2 миллиарда лет количество воды в океанах и морях постоянно уменьшалось. Кора Земли как губка впитывала воду, и 4 миллиардов лет назад под землей содержалось уже 80% всей гидросферы. На сегодняшний день содержится только 55% массы гидросферы под землей. В то время (4 миллиардов лет назад) площадь океанов уменьшилось до 20% (сейчас 70%), а континенты (суша) занимали 80% поверхности планеты (сейчас 30%). Соотношение площадей океанов и морей очередной раз поменялось.
Во-вторых, благодаря увеличению массы подземных вод на поверхности Земли и проливных дождей появились миллионы рек и озер с пресной водой. Реки возникают благодаря выходу на поверхность Земли подземных вод в виде родников, ключей, подземных рек. Поэтому 2 миллиарда лет тому назад количество рек и пресных озер было в 5000 раз больше, чем сейчас.
В-третьих, в период 0,5 - 3 миллиарда лет назад все океаны и моря были мелководные (не более 0,5 километра глубины) и теплыми. Обмеление океанов произошло по следующим двум причинам.
а) Вследствие уменьшения массы поверхностных вод (океанов и морей) и увеличения массы подземных вод, площадь океанов с каждым годом уменьшалась. (Об этом уже рассказано выше).
б) Вследствие того, что Земля 3 миллиарда лет назад имела большую площадь поверхности, океаны были очень мелкие. В то время Земля имела радиус 7500 километров, а сейчас он равен 6400 километров, то есть раньше радиус Земли был больше на 1100 километров, а поэтому площадь поверхности Земли была почти в 2 раза больше современной. Водная масса на поверхности Земли в то время была меньше современной в 3 раза и одновременно вода растекалась по площади земного шара, которая была больше современной в 2 раза. Вот почему в период 0,5 - 3 миллиарда лет назад все океаны и моря были мелководными (не более 0,5 километра глубины). Континенты занимали большую часть (более 80%) поверхности планеты. Уменьшение площадей океанов стало главной причиной появления наземных животных и растений.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144
Сейчас в атмосфере содержится 1,5 ·1013 тонн водяного пара. В прошлом эта цифра была значительно выше, например 200 миллионов лет назад атмосфера содержала в виде пара около 1015 тонн воды, так как вся планета, от экватора до полюсов, была теплая, а яркость Солнца была в десятки раз выше. Соответственно этому и испарение воды с поверхности океанов и морей было в десятки раз большее. В прошлом дождевые осадки были намного обильнее и, что самое главное, осадки происходили по всей территории континентов, что исключало возможность появления пустынь или засушливых районов. Уменьшение атмосферной влаги влечет за собой уменьшение количества дождей и общей массы дождевых осадков. Не будет дождей - исчезнут с лица Земли резервуары пресной воды: озера, реки, болота. Кроме того, воды озера или реки питают только растения, растущие по берегам. Дожди питают влагой растения на огромных площадях. Поэтому роль дождей в увеличении биомассы Земли неизмеримо выше, чем роль озер и рек. Однако, к сожалению, количество дождей на земном шаре с каждым годом уменьшается. Ведь Земля постепенно становится холоднее, а с холодной поверхности испаряется меньше воды.
2. С каждым годом пустыни на Земле занимают новые территории. Холод и засуха - вот какой эволюционный меч занесен над цветущей жизнью на Земле. Литосфера Земли постепенно остывает. В наше время тепло на поверхности планеты в основном поддерживается за счет солнечного излучения. Ежегодно радиоактивные недра Земли выделяют на поверхность тепловую энергию в количестве 1,9 ·1027 эрг, а от Солнца приходит тепловая энергия 1,5 · 1031 эрг, что почти в 8000 раз выше. Но поток солнечного тепла также уменьшается на 0,015% в год. См. § 40. Цветущую Землю уничтожает холод.
Общее охлаждение поверхности планеты приводит к уменьшению (или даже прекращению) испарения воды в атмосферу с поверхностных бассейнов океанов, морей, рек, озер, ледников, болот, лугов, лесов. Обилие дождевых осадков в прошлом образовывало в большом количестве реки, озера и болота, десятки тысяч которых в настоящее время просто перестали существовать. Сейчас люди любуются огромными пещерами и гротами, которые когда-то прорыл мощный подземный поток термальных вод. Охлаждение поверхности Земли резко сократило испарение воды в атмосферу и сократило количество осадков (дождей и снегопадов). Из-за этого расширяют свои границы такие пустыни, как Сахара, Аравийская, Каракумы, Гоби и другие. Вследствие этого на одних континентах реки полностью высыхают и исчезают, а на других - реки медленно мелеют. Особенно показательно обмеление крупных сибирских рек. Процесс похолодания на Земле будет прогрессировать, следовательно, засуха на континентах в будущем проявит себя еще больше.
Обратим внимание на эволюцию песчаных пустынь. На Земле 50 тысяч лет назад не было ни одного квадратного метра сухой песчаной пустыни. По всей поверхности континентов шли проливные дожди, росли трава и деревья. Первая пустыня образовалась на африканском континенте 50 тысяч лет назад - пустыня Сахара. Это было небольшое пятно в центре существующей сейчас пустыни, составляющей 10% от сегодняшней ее площади. Далее (30 тысяч лет назад) образовались пустыни в Азии, Австралии, Америке. Эволюция пустынь представляется следующим образом: 50000 лет назад песчаных пустынь не существовало, 40000 лет назад - 1% территории земного шара были покрыты пустынями, 30000 лет назад - 3%, 20000 лет назад - 5%, 10000 лет назад - 10%, сейчас - 25%. В будущем (через 30000 лет) вся поверхность Земли превратиться в песчаную пустыню. Уменьшение количества атмосферной влаги и прогрессирующее охлаждение оказывает отрицательный эффект на развитие жизни на нашей планете.
3. Увеличения площадей «вечной мерзлоты». Давно прошло то время, когда на всей поверхности Земли было тепло и влажно. Уже в течение 3 миллионов лет северный и южный районы Земли являются полюсами холода, где мороз достигает более 60 ? С и ниже. В этих местах планеты вода океанов превращается в огромные ледяные глыбы - ледники и айсберги. Ледяные массивы на полюсах являются предвестниками глобального процесса оледенения океанов. Через 400 миллионов лет поверхность Земли остынет до минус 20 ?- 40 ? C. К тому времени вода океанов, рек и озер превратится в лед и снег. Одновременно произойдет замерзание подземных вод. Континенты и дно океанов и морей покроются слоем «вечной мерзлоты». Сейчас «вечная мерзлота» занимает территорию Сибири на 37%, Канады - на 20, Аляски - на 60% и так далее. По своей физической структуре вещество «вечной мерзлоты» представляет собой вмурованную в лед почву, кварцевый песок, камни и горные породы. Толщина ее слоя варьирует от 20 до 200 м. «Вечная мерзлота» появилась в северных районах Азии, Европы и Америки (Гренландии) 200 000 лет назад. Таким образом, гидросфера Земли из парообразного (атмосферная влага) и жидкого (океаны, моря, реки, озера, подземные воды) состояний через несколько миллионов лет превратится в твердое вещество - лед и снег.
4. «Вечная мерзлота» на других планетах. Американский космический аппарат в феврале 1998 года обнаружил наличие панциря «вечной мерзлоты» толщиной в несколько десятков метров, который располагается по всей поверхности Луны. Панцирь льда находится под слоем грунта, песка и камней на глубине 1-2 метра от поверхности планеты. Этот факт лишний раз доказывает, что 3 миллиарда лет назад на Луне существовала гидросфера в виде океанов, морей, озер, рек, дождевых облаков, поверхность ее была горячая, действовали десятки мощных вулканов. Далее вода просочилась внутрь рыхлых пород коры Луны. Но масса Луны меньше земной в 81 раз. Планета остыла до минусовых температур при возрасте 3 миллиарда лет (возраст современной Земли 5 миллиардов лет). Вскоре планета потеряла атмосферу, а потом и поверхностные водоемы в виде океанов и морей. Ночная сторона Луны имеет температуру минус 150 градусов по Цельсию, поэтому подземные воды превратились в лед и навечно остались в составе коры планеты. Дневная сторона Луны нагревается почти до 200 градусов, но благодаря теплоизоляционным свойствам поверхностного грунта он может прогреться только на глубину 0,5 - 1 метра. Ниже располагается царство «вечной мерзлоты» и вечного холода, так как планета полностью остыла до минус 273 ? по Цельсию. Только так можно объяснить образование слоя «вечной мерзлоты» на поверхности Луны. Другие гипотезы будут просто неправдоподобны. Рассуждая аналогичным образом можно утверждать, что все малые планеты Солнечной системы, которые сейчас лишены атмосферы (Меркурий, Марс, Плутон), и все спутники планет (Луна, спутники Юпитера, Сатурна) имеют толстый слой вечной мерзлоты под грунтом. Будущие космонавты в избытке обеспечат себя водой на других планетах, на спутниках крупных планет, а также на Луне. Воду они будут получать изо льда «вечной мерзлоты». В 2004 году американские ученые благодаря бурению и химическому исследованию, сделанному космическим аппаратом на поверхности Марса, обнаружили лёд и слой вечной мерзлоты и на этой планете.
§ 55. Стадия отсутствия гидросферы на Земле. Эволюция гидросферы Земли и других планет.
Нет ничего вечного. Не вечно будет существовать и водная оболочка Земли, гидросфера.
1. Земля без воды. В этом параграфе рассмотрим судьбу гидросферы Земли, начиная от её возникновения и кончая ее гибелью. Около 5 миллиардов лет назад поверхность Земли была разогрета до 2 - 3 тысяч градусов и вся вода планеты (гидросфера) находилась как пар в атмосфере. При возрасте Солнечной системы в 6 миллиардов лет, то есть через 1 миллиард лет, Солнце почти перестанет светить, а Земля остынет до нуля градуса по Кельвину. Оставшиеся на поверхности Земли морские и пресные воды, одновременно с подземными, превратятся в лед и снег. Вся поверхность планеты (литосферы) будет покрыта слоем "вечной мерзлоты" толщиной 300 - 500 метров. В глубоких морских котловинах будут лежать огромные глыбы льда. Потом начнется глобальный процесс «холодной возгонки» поверхностных льдов и снегов. «Холодной», или «сухой», возгонкой в физике называют процесс, когда твердое вещество (например, лед), минуя жидкое состояние (воду), сразу превращается в газообразное состояние (пар). Молекулы воды земной гидросферы под действием «солнечного ветра» и других факторов диссипации будут рассеяны по космическому пространству. Приблизительно через 2 миллиарда лет все поверхностные льды и снега Земли будут утрачены планетой. Однако подземные льды «вечной мерзлоты» могут существовать вечно, вплоть до «смерти» самой планеты. Итак, мы проследили этапы эволюции земной гидросферы от её возникновения до гибели. Теперь «возведем» полученные знания в систему.
2. Законы изменения площадей океанов и континентов на Земле на протяжении 5 миллиардов лет. Теперь исследуем проблему о взаимоотношении суши и океана на протяжении всей планетарной эволюции. Как показывают геологические исследования, на Земле уже 5 раз изменилось соотношение площадей суши и океана. Если всю площадь земного шара принять за 100%, то можно выделить три географических периода, когда суша занимала 80% поверхности (а океаны соответственно 20%), и два периода, когда океан занимал 80% поверхности Земли (а суша соответственно 20%). Смотрите график 25.
Рисунок 25. Изменение площадей континентов и океанов за 5 миллиардов лет.
Геофизика. Географические изменения на планете происходят только по причине ее охлаждения. Благодаря этому процессу «сократившиеся в объеме под действием холода» тектонические платформы попеременно «проваливаются» по направлению к центру Земли, а общий объем планеты неотвратимо уменьшается. Суша сильнее подвержена охлаждению, чем тектонические платформы, покрытые километровым слоем морской воды. При сильном морозе вода "поглощает энергию холода", превращаясь из жидкого агрегатного состояния в лед, выделяя при этом тепло в окружающее пространство. Все тектонические платформы суши быстрее охлаждаются, нежели платформы дна океанов и морей, быстрее уменьшаются в объеме, поэтому чаще проваливаются к центру Земли, коллапсируют. «Коллапсирующая» континентальная платформа спадает по направлению к центру Земли медленно, на протяжении десятков миллионов лет. Континентальные платформы от охлаждения медленно погружаются в воды мирового океана после тысяч землетрясений, так как каждое землетрясение опускает платформу ближе к центру планеты на 0,5 - 1 метра. Одновременно с этим процессом рядом расположенные океанические платформы под километровым слоем воды почти не охлаждаются, их объем не уменьшается, поэтому они "медленно поднимаются" над континентами, а через миллионы лет они становятся континентальной сушей. Вот почему соотношение площадей, занимаемых океаном и сушей, постоянно меняется. Те платформы, которые когда-то были дном океана, благодаря наличию «слоя водной изоляции от холода» не подвергаются охлаждению, и вскоре становятся континентами. Последующее быстрое охлаждение континентальных платформ приводит и к очередному уменьшению общего объема, они сжимаются, и опять опускаются ближе к центру Земли, заливаются водами океана, становятся дном океана. Поэтому все тектонические платформы, покрывающие (как скорлупа куриного яйца) Землю, десятки раз были сушей, и десятки раз - были дном океана. На протяжении 5 миллиардов лет вся поверхность Земли имела только 3 периода своего развития, когда состояла почти из одной суши, и 2 периода, когда Земля состояла почти из одного океана. Соотношение «океанов и континентов» на Земле закономерно изменялась 5 раз. Смотрите график 25. К возникновению этих периодов эволюции нашей планеты приводили глобальные геофизические механизмы: миллионы «проседаний» тектонических платформ к центру Земли (землетрясений), тысячи вулканических извержений, сотни процессов горообразования.
1) Период № 1. Период отсутствия океанов (существовал 5 миллиардов лет назад, когда возраст Земли был 0 лет, радиус Земли равнялся 10 000 километров). Сразу после образования планеты ее поверхность была разогрета до 100 ? - 1000 ? С, и поэтому вся вода содержалась в атмосфере в парообразном состоянии. Следовательно, Земля в то время не имела океанов и состояла на 100% из суши. Миллионы больших и мелких вулканов насыщали атмосферу различными газами и парами воды. От соприкосновения углекислого газа и паров воды с раскаленной вулканической лавой происходил синтез миллиардов тонн органических молекул. Так синтезировались органические молекулы нефти.
2) Период № 2. Период отсутствия суши, период "всемирного потопа" (3 - 4 миллиардов лет назад, возраст Земли 1 - 2 миллиарда лет, радиус 8000 километров). При возрасте планеты в 1 миллиард лет (4 миллиардов лет назад) произошло охлаждение ее поверхности до температуры ниже точки кипения воды - ниже 100? С. Это был период необычайно сильных дождей и горячих вод океанов. Сначала образовались тысячи огромных озер, потом вода залила все низко расположенные платформы, образовались моря и океаны. Вскоре вся гидросфера в количестве 3 ? 10 18 тонн покрыла почти всю поверхность Земли. При возрасте Земли в 1,5 миллиардов лет (3,5 миллиардов лет назад) вода покрыла почти всю (на 80%) поверхность планеты. В это время в океанах возникли примитивные формы жизни. Подземных вод в то время не существовало, так как уже на глубине нескольких метров от поверхности раскаленные грунтовые породы превращали воду в пар. Вся гидросфера состояла исключительно из поверхностных водоемов и атмосферной влаги.
3) Период № 3. Период увеличения площади континентов и уменьшения площади океанов (0,5 - 3 миллиарда лет назад, возраст Земли 2- 4,5 миллиардов лет, радиус 7500 километров). При возрасте Земли более 2 миллиарда лет недра планеты остыли до температуры ниже 100 градусов по Цельсию на глубину до 500 - 700 километров. Поэтому воды океанов и морей начали активно проникать под землю и образовывать огромные подземные "моря и озера". В этот период произошло глобальное перераспределение водных ресурсов между поверхностными и подземными водами. Поверхность Земли представляла на 80% сушу. Этому способствовали следующие обстоятельства.
Во-первых, более 80% всех вод просочилось под землю. На всем протяжении третьего этапа геологической эволюции гидросферы происходил процесс увеличения массы подземных вод. Начиная с возраста Земли в 2 миллиарда лет количество воды в океанах и морях постоянно уменьшалось. Кора Земли как губка впитывала воду, и 4 миллиардов лет назад под землей содержалось уже 80% всей гидросферы. На сегодняшний день содержится только 55% массы гидросферы под землей. В то время (4 миллиардов лет назад) площадь океанов уменьшилось до 20% (сейчас 70%), а континенты (суша) занимали 80% поверхности планеты (сейчас 30%). Соотношение площадей океанов и морей очередной раз поменялось.
Во-вторых, благодаря увеличению массы подземных вод на поверхности Земли и проливных дождей появились миллионы рек и озер с пресной водой. Реки возникают благодаря выходу на поверхность Земли подземных вод в виде родников, ключей, подземных рек. Поэтому 2 миллиарда лет тому назад количество рек и пресных озер было в 5000 раз больше, чем сейчас.
В-третьих, в период 0,5 - 3 миллиарда лет назад все океаны и моря были мелководные (не более 0,5 километра глубины) и теплыми. Обмеление океанов произошло по следующим двум причинам.
а) Вследствие уменьшения массы поверхностных вод (океанов и морей) и увеличения массы подземных вод, площадь океанов с каждым годом уменьшалась. (Об этом уже рассказано выше).
б) Вследствие того, что Земля 3 миллиарда лет назад имела большую площадь поверхности, океаны были очень мелкие. В то время Земля имела радиус 7500 километров, а сейчас он равен 6400 километров, то есть раньше радиус Земли был больше на 1100 километров, а поэтому площадь поверхности Земли была почти в 2 раза больше современной. Водная масса на поверхности Земли в то время была меньше современной в 3 раза и одновременно вода растекалась по площади земного шара, которая была больше современной в 2 раза. Вот почему в период 0,5 - 3 миллиарда лет назад все океаны и моря были мелководными (не более 0,5 километра глубины). Континенты занимали большую часть (более 80%) поверхности планеты. Уменьшение площадей океанов стало главной причиной появления наземных животных и растений.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144