Біосфера: межі біосфери. Склад та межі біосфери. Верхня межа біосфери. Літосфера – кам'яна чи тверда оболонка Землі. Вона складається із земної кори та верхньої частини мантії. Земна кора складається з літосферних плит, великих і жорстких земних блоків.
Напевно, ні про що інше люди стільки не сперечалися, як про появі життя Землі.Так що там. Буквально кілька місяців тому я з подругою обговорювала зображення "космонавтів", вирубані в камені на стінах однієї з американських пірамід. А раптом ми – нащадки прибульців? Але залишу цю гіпотезу їй. У вчених щодо цього інші припущення.
Життя зародилося у водній оболонці Землі (гідросфері)
Давним давно близько 4 мільярдів років томуколи Земля вже трохи охолола і була покрита практично повністю теплим океаном, сталося щось чудове. Наскільки це вдалося встановити вченим (і повторити в лабораторії), морську воду вдарила блискавка, і під впливом електрики розрізнені молекули, бултыхавшиеся досі без діла, об'єдналися в маленькі грудочки - коацервати. До речі, автором тепер уже всесвітньо відомої теоріїпро виникнення життя з таких ось "клубків", став наш співвітчизник біохімік Олександр Опарін.Саме він першим у світі припустив, що перехідним моментом від "не живого" до "живого" стала коацервація - можливість різних атомівта молекул під дією певних факторів об'єднуватись у структуру.
Саме у гідросфері (у водній оболонці Землі) були найкращі умовидля цього процесу. Атоми речовин могли вільно переміщатися, кора планети, що не до кінця охолола, підігрівала воду, прискорюючи реакції, і нарешті, в океані постійно вирували грози, виробляючи дармову електрику для всіх "експериментів" природи.
Ці коацервати, звичайно, ще не можна було назвати живими. По суті, у структурі відбувалися процеси, зумовлені хімічними властивостямиз'єднань. Йшли реакції, "одне" приєднувалося до "іншого". Так, ймовірно, тривало доти, доки не з'явилася структура - молекула РНК ( рибонуклеїнова кислота), яка була здатна сама себе копіювати.
Перші кроки життя у водній оболонці
Тепер уже було чомусь еволюціонувати. Речовина могла дублювати себе, отже, могло видозмінюватися. Однак це був дуже довгий процес. Ось його коротка та приблизна хронологія:
- 4 мільярди років томуз'явилися перші організми, які навіть не мали ядра;
- 3 мільярди років тому– хтось із них навчився фотосинтезу (добувати енергію зі світла);
- 2 мільярди років- У клітин з'явилося ядро;
- 1 мільярд років- З'явилися перші багатоклітинні;
- 560 мільйонів років тому– перші предки комах (членистоногі), залишили сліди своїх хітинових покриттів;
- 510 млн- Риби;
- 465 млн– рослини почали виходити Землю.
Підкорення суші
Відбувалося за схемою, подібною до розвитку життя у воді, лише прискорено:
- 350 млн- перші земноводні вирішили обживати твердь;
- 210 млн- світові з'явилися перші ссавці;
- 160 млн- Якийсь ящірці захотілося політати, і вона почала відрощувати крила. Птахи;
- 65 млн- Не зовсім еволюція, швидше навпаки. Вимерли динозаври;
- 2,6 млн- з'явилися людиноподібні ссавці;
- і нарешті близько 100 тисяч років тому- "Люди" стали схожі на людей.
Звісно, не можна зі 100% упевненістю сказати, що все було саме так. Тому й називається "теорією". Є факти, які говорять на користь цих припущень, і їх чимало. Але поживемо, побачимо. Раптом ще виявиться, що Земля насправді плоска, стоїть на трьох китах, А людей сюди привезли прибульці.
Найбільшим узагальненням у комплексі наук про Землю (геологія, географія, геохімія, біологія) стало вчення про біосферу, створене російським ученим В. І. Вернадським. Почавши свою наукову діяльність(як геолог) з вивчення осадових порід земної кори, В. І. Вернадський виявив величезну роль живих організмів у складних геохімічних процесах нашої планети. 1926 р. вийшла його книга «Біосфера». У цьому творі глибоко аналізуються складні взаємини живих організмів та неживої природиЗемлі. Його робота дещо випередила час. Лише у другій половині ХХ ст., на тлі загострення екологічних проблем, його вчення про біосферу набуло широкого поширення.
Важливим елементом вчення В. І. Вернадського про біосферу є ідея тісної залежності біосфери від діяльності людини та збереження її в результаті розумного ставлення людини до природи. Вчений писав:
Людство, взяте загалом, стає потужною геологічною силою. Перед ним, перед його думкою і працею постає питання про перебудову біосфери на користь вільно мислячого людства як єдиного цілого. Це нове стан біосфери, якого ми, не помічаючи цього, наближаємося, і є ноосфера. 1
В даний час вчення про біосферу є найважливішою частиною екології, безпосередньо пов'язаною з проблемами регулювання взаємодії людини і природи.
Вперше термін «біосфера» був ужитий Ж. Б. Ламарком початку XIXв. Пізніше він був згаданий у роботі австрійського геолога Еге. Зюсса в 1875 р. Однак це поняття не було детально розроблено названими вченими, а використано побіжно для позначення сфери життя на Землі. Лише у роботах В. І. Вернадського воно аналізується детально і ретельно і під ним розуміється «оболонка життя» на нашій планеті.
Біосфероюназивають сукупність всіх живих організмів нашої планети і ті області геологічних оболонок Землі, які заселені живими істотами і піддавалися протягом геологічної історіїїхнього впливу.
Кордони біосфери.Живі організми нерівномірно поширені у геологічних оболонках Землі: літосфері, гідросфері та атмосфері(Рис. 1). Тому біосфера зараз включає верхню частинулітосфери, всю гідросферу та нижню частину атмосфери.
Мал. 1.Область поширення організмів у біосфері:1 - рівень озонового шару, що затримує жорстке ультрафіолетове випромінювання; 2 – межа снігів; 3 - ґрунт; 4 - тварини, що мешкають у печерах; 5 - бактерії в нафтових свердловинах
Літосфера – це верхня тверда оболонка Землі. Її товщина коливається не більше 50–200 км. Поширення життя у ній обмежено та різко зменшується з глибиною. Переважна кількість видів зосереджена в верхньому шарімає товщину в кілька десятків сантиметрів. Деякі види проникають у глибину на кілька метрів або десятків метрів ( тварини, що риють - кроти, черв'яки; бактерії; коріння рослин). Найбільша глибина, де були виявлені деякі види бактерій, становить 3–4 км (в підземних водахта нафтоносних горизонтах). Поширенню життя в глиб літосфери перешкоджають різні фактори. Проникнення рослин неможливе через відсутність світла. Для всіх форм життя суттєвими перепонами служать і щільність середовища і температура, що зростають з глибиною. У середньому температурний приріст становить близько 3 ° С на кожні 100 м. Саме тому нижнім кордономпоширення життя у літосфері вважають трикілометрову глибину, (де температура сягає близько +100 °С).
Гідросфера- водна оболонкаЗемлі є сукупністю океанів, морів, озер і річок. На відміну від літосфери та атмосфери вона повністю освоєна живими організмами. Навіть на дні Світового океану, на глибинах близько 12 км, було виявлено різноманітні видиживих істот (тварини, бактерії). Однак основна маса видів мешкає у гідросфері в межах 150-200 м від поверхні. Це з тим, що до такої глибини проникає світло. А отже, в нижчих горизонтах неможливе існування рослин та багатьох видів, що залежать у харчуванні від рослин. Розповсюдження організмів на великих глибинзабезпечується за рахунок постійного «дощу» екскрементів, залишків мертвих організмів, що падають з верхніх шарів, і навіть хижацтва. Гідробіонти мешкають як у прісній, так і в солоній воді і за місцем проживання діляться на 3 групи:
1) планктон - організми, що живуть на поверхні водойм і пасивно пересуваються за рахунок руху води;
2) нектон - активно пересуваються в товщі води;
3) бентос - організми, що мешкають на дні водойм або зариваються в мул.
Атмосфера- газова оболонкаЗемлі, що має певний хімічний склад: близько 78 % азоту, 21 - кисню, 1 - аргону та 0,03 % Вуглекислий газ. У біосферу входять лише нижні шари атмосфери. Життя в них не може існувати без безпосереднього зв'язку з літосферою та гідросферою. Великі деревні рослини досягають декількох десятків метрів у висоту, розташовуючи свої крони вгору. На сотні метрів піднімаються літаючі тварини - комахи, птахи, летючі миші. Деякі види хижих птахівпіднімаються на 3-5 км над поверхнею Землі, виглядаючи свій видобуток. Нарешті, висхідними повітряними потокамипасивно заносяться на десятки кілометрів нагору бактерії, суперечки рослин, грибів, насіння. Однак усі перелічені літаючі організми чи занесені бактерії лише тимчасово перебувають у атмосфері. Немає організмів, які постійно живуть у повітрі.
Верхньою межею біосфери прийнято вважати озоновий шар, що знаходиться на висоті від 30 до 50 км над поверхнею Землі. Він захищає все живе на нашій планеті від потужного ультрафіолетового сонячного випромінюваннязначною мірою поглинаючи ці промені. Вище озонового шару існування життя неможливе.
Таким чином, основна частина видів живих організмів зосереджена на межах атмосфери та літосфери, атмосфери та гідросфери, утворюючи відносно «тонку плівку життя» на поверхні нашої планети.
Будова та функціонування біосфери.Біосфера - це глобальна екологічна система , що складається з безлічі екосистем низького рангу, біогеоценозів, взаємодією яких один з одним і обумовлена її цілісність Справді, біогеоценози існують не ізольовано – між ними існують безпосередні зв'язки та стосунки. Наприклад, у водні біогеоценози вітром, дощами, талими водамивиносяться з наземних екосистем мінеральні та органічні речовини. Може відбуватися переміщення організмів з одного біогеоценозу до іншого (наприклад, сезонні міграції тварин). І нарешті, всіх об'єднує атмосфера Землі, яка є спільним резервуаром для живих істот. До неї надходять кисень (що виділяється рослинами у процесі фотосинтезу) і вуглекислий газ (що утворюється у процесі дихання аеробних організмів). З атмосфери рослини всіх екосистем черпають вуглекислий газ, необхідний їм у процесі фотосинтезу, а всі дихають організми отримують кисень.
Існування біосфери базується на кругообігу речовин, що безперервно здійснюється, енергетичною основою якого є сонячне світло(Рис. 2).
Мал. 2.Схема біогеохімічної циклічності у біосфері. Праворучна схемі розріз дерново-підзолистого ґрунту під хвойним лісом
Кругообіг речовин у природі між живою та неживою матерією - одна з найбільш характерних рисбіосфери. Біологічний кругообіг- це біогенна міграція атомів з навколишнього середовища в організми та з організмів навколишнє середовище. Біомаса виконує й інші функції:
1) газова - постійний газообмін з зовнішнім середовищемза рахунок дихання живих організмів та фотосинтезу рослин;
2) концентраційна – стала біогенна міграція атомів у живі організми, а після їх відмирання – у неживу природу;
3) окислювально-відновна - обмін речовиною та енергією із зовнішнім середовищем. При дисиміляції окислюються органічні речовини; при асиміляції використовується енергія АТФ;
4) біохімічна – хімічні перетворення речовин, що становлять основу життєдіяльності організму.
ОБОЛОНКИ ЗЕМЛІ
ЛІТОСФЕРА
Літосфера – кам'яна чи тверда оболонка Землі. Вона складається із земної кори та верхньої частини мантії. Земна кора складається з літосферних плит, великих та твердих блоків земної кори.
За гіпотезою А. Вегенера про дрейф континентів, літосферні плити знаходяться в постійному русі. Воно обумовлено переміщенням речовини в верхньої мантії. Швидкість руху літосферних плит- 1-6 см. на рік. При їх зіткненні на їх межах утворюються гори, якщо в зоні зіткнення обидві плити несуть материкову кору, і глибоководні жолоби, якщо одна з плит несе океанічну кору.
АТМОСФЕРА
Атмосфера – газоподібна оболонка Землі, яка бере участь у її добовому та річному обертанні.
До її складу входять: азот – 78%, кисень – 21%, аргон – 0,9%, вуглекислий газ – 0.03%, інертні гази, водяна пара, пил, мікроорганізми.
Товщина атмосфери – близько 3000 км. Виділяють шари: від 7 до 18км-тропосфера, до 50км-стратосфера, до 85км-мезосфера, до 300км-термосфера, вище 600-1000-екзосфера.
ГІДРОСФЕРА
Гідросфера – уривчаста водна оболонка Землі. Включає всю воду, розташовану на поверхні і в товщі земної кори в твердому, рідкому та газоподібному стані: океани та моря (96%), підземні води (близько 2%), льодовики та сніги (близько 2%), річки, озера, болота .
БІОСФЕРА
Біосфера – одна з оболонок Землі, в якій існують живі організми.
Живі організми проникають у всі географічні оболонки, перебувають у складних взаємозв'язках із нею.
- В атмосфері мікроорганізми виявлено на висоті до 30 км. Вважають що більша частинакисню біогенного походження, а завдяки зеленим рослинамв атмосфері невеликий вміст вуглекислого газу.
- У літосферу живі істоти проникають на глибину до 5 км. До її складу входить особлива природна освіта – ґрунт. Крім утворення ґрунту живі організми беруть участь у процесах вивітрювання, у створенні органогенних гірських порід, а також створюють деякі форми рельєфу (коралові острови).
- У гідросферу життя проникає на всю її товщу, аж до дна глибоких западин. Біосфера поділяється на структурні одиниці різних рівнів, найбільші з яких -природні зонита висотні пояси.
ГЕОГРАФІЧНА ОБОЛОНКА
Географічна оболонка - цілісна і безперервна оболонка Землі, що включає нижню частину атмосфери, верхню - літосфери, всю гідросферу і всю біосферу
Між оболонками Землі відбувається безперервний обмін речовиною та енергією.
Географічна оболонка (ГО) відрізняється великою різноманітністю речовинного складу та видів енергії
Речовина оболонки одночасно може перебувати у трьох агрегатних станах.
ГО – область зародження життя Землі
ОСОБЛИВОСТІ ГЕОГРАФІЧНОЇ ОБОЛОНКИ
2. ГО – найбільш складно влаштована частина нашої планети, особливо на контакті сфер: атмосфери та літосфери (поверхні суші), атмосфери та гідросфери (поверхневі шари Світового океану), гідросфери та літосфери (дно океану)
Вгору та вниз від цих поверхонь будова ГО стає більш простою
ОСОБЛИВОСТІ ГЕОГРАФІЧНОЇ ОБОЛОНКИ
3. ГО неоднорідна у вертикальному, а й горизонтальному напрямах, вона диференціюється окремі природні комплекси (ландшафти) – щодо однорідні ділянки Землі
Природні комплекси, що утворилися на суші, називають природними територіальними, у водоймищі – природними аквальними.
ЦІЛІСНІСТЬ ГО
Цілісність – єдність географічної оболонки, зумовлене тісним взаємозв'язком складових її компонентів, причому ГО – не механічна сума компонентів, а якісно нове утворення, що розвивається, як єдине ціле
Цілісність властива всім природним комплексам, вона досягається кругообігом речовини та енергії
РИТМІЧНІСТЬ
Географічній оболонці властива ритмічність - повторюваність у часі тих чи інших явищ
ДОБОВИЙ РИТМ
Виявляється у змінах температури, тиску та вологості повітря, хмарності, сили вітру, у явищах припливів та відливів, циркуляції брізів, у функціонуванні живих організмів.
-
В одній галактиці налічується близько 100 млрд зірок, а всього в нашому Всесвіті існує 100 млрд галактик. Якби вам заманулося вирушити в подорож із Землі до самого краю Всесвіту, то це зайняло б у вас більше 15 млрд років за умови, що ви пересуватиметеся зі швидкістю світла - 300 000 км в секунду. Але звідки ж з'явилася космічна матерія? Як виник Всесвіт? Історія Землі налічує близько 4,6 млрд. років. За цей час на ній виникали та вимирали багато мільйонів видів рослин та тварин; виростали і зверталися на порох найвищі гірські хребти; величезні материки щось розколювалися на частини і розбігалися в різні сторонито зіштовхувалися один з одним, утворюючи нові гігантські масиви суші. Звідки ми все це знаємо? Справа в тому, що, незважаючи на всі катастрофи і катаклізми, якими така багата історія нашої планети, на диво багато з її бурхливого минулого відображається в гірських породах, що існують і донині, в скам'янілостях, які в них знаходять, а також в організмах живих істот , що мешкають на землі в наші дні. Зрозуміло, цей літопис неповний. Нам трапляються лише її фрагменти, між ними зяють порожнечі, з оповіді випадають цілі розділи, вкрай важливі для розуміння того, що відбувалося насправді. І все-таки навіть у такому урізаному вигляді історія нашої Землі не поступиться захопливістю будь-якому детективному роману.Астрономи вважають, що наш світ виник у результаті Великого Вибуху. Вибухнувши, гігантський вогненна кулярозкидав по простору матерію та енергію, які згодом згустилися, утворивши мільярди зірок, а ті, у свою чергу, об'єдналися у численні галактики.
Теорія великого вибуху.
Теорія, якої дотримується більшість сучасних учених, стверджує, що Всесвіт утворився внаслідок так званого Великого Вибуху. Неймовірно гаряча вогненна куля, температура якої досягала мільярдів градусів, в якийсь момент вибухнула і розкидала у всіх напрямках потоки енергії та частинок матерії, надавши їм колосального прискорення.
Будь-яка речовина складається з крихітних частинок – атомів. Атоми - це дрібні матеріальні частинки, здатні брати участь у хімічних реакціях. Однак вони, у свою чергу, складаються із ще дрібніших, елементарних частинок. У світі є безліч різновидів атомів, які називаються хімічними елементами. Кожен хімічний елемент включає атоми певних розмірівта ваги і відрізняється від інших хімічних елементів. Тому в ході хімічних реакцій кожен хімічний елемент поводиться тільки йому властивим чином. Все, що існує у Всесвіті, від найбільших галактик до найдрібніших живих організмів, складається з хімічних елементів.Після Великого Вибуху.
Оскільки вогненна куля, що розлетілася на частини в результаті Великого Вибуху, мала колосальну температуру, крихітні частинки матерії мали спочатку занадто. великою енергієюі не могли з'єднатися один з одним, щоб утворити атоми. Однак приблизно через мільйон років температура Всесвіту знизилася до 4000"С, і з елементарних частинокстали формуватися різні атоми. Спочатку виникли найлегші хімічні елементи- гелій та водень. Поступово Всесвіт охолоджувався все сильніше і утворювався більше важкі елементи. Процес утворення нових атомів та елементів триває й донині у надрах таких зірок, як, наприклад, наше Сонце. Їхня температура надзвичайно висока.
Всесвіт остигав. Новоутворені атоми збиралися в гігантські хмари пилу та газу. Частинки пилу стикалися одна з одною, зливалися в єдине ціле. Гравітаційні сили притягували невеликі об'єкти до більшим. У результаті Всесвіту з часом сформувалися галактики, зірки, планети.
Земля має розплавлене ядро, багате на залізо і нікель. Земна кора складається з більш легких елементів і плаває на поверхні частково розплавлених гірських порід, що утворюють мантію Землі.Всесвіт, що розширюється.
Великий Вибух виявився настільки потужним, що вся матерія Всесвіту з величезною швидкістю розлетілася космічним простором. Більш того, Всесвіт продовжує розширюватись і донині. Ми можемо впевнено стверджувати це тому, що віддалені галактики все ще відсуваються від нас, а відстані між ними постійно збільшуються. Отже, колись галактики розташовувалися набагато ближче один до одного, ніж у наші дні.
Ніхто точно не знає, як утворилася Сонячна система. Основна теорія свідчить, що Сонце і планети сформувалися з хмари космічного газу і пилу, що завихряється. Більше щільні частини цієї хмари за допомогою гравітаційних сил притягували до себе ззовні всі Велика кількістьречовини. У результаті з нього виникли Сонце та всі його планети.Мікрохвилі з минулого.
Виходячи з припущення, що Всесвіт сформувався в результаті "гарячого" Великого Вибуху, тобто виникла з гігантської вогняної кулі, вчені спробували підрахувати, наскільки вона повинна була охолонути до теперішнього часу. Вони дійшли висновку, що температура міжгалактичного простору має становити близько -270°С. Температуру Всесвіту вчені визначають і за інтенсивністю мікрохвильового (теплового) випромінювання, що йде із глибин космосу. Проведені вимірювання підтвердили, що вона насправді становить приблизно -270°С.
Який вік Всесвіту?
Щоб дізнатися відстань до тієї чи іншої галактики, астрономи визначають її розміри, яскравість і колір світла, що нею випромінюється. Якщо теорія Великого Вибуху вірна, то, значить, всі існуючі нині галактики спочатку були стиснуті в одну надщільну і гарячу вогняну кулю. Вам достатньо поділити відстань від однієї галактики до іншої на швидкість, з якою вони віддаляються один від одного, щоб встановити, як давно вони становили єдине ціле. Це і буде віком Всесвіту. Зрозуміло, цей метод не дозволяє отримати точних даних, але все ж таки він дає підстави вважати, що вік Всесвіту - від 12 до 20 млрд років.
Потік лави випливає з кратера вулкана Кілауеа, розташованого на острові Гаваю. Коли лава виходить на поверхню Землі, вона застигає, утворюючи нові гірські породи.
Освіта Сонячна система.Галактики сформувалися, ймовірно, приблизно через 1 - 2 млрд років після Великого Вибуху, а Сонячна система виникла приблизно на 8 млрд років пізніше. Адже матерія розподілялася по простору зовсім на рівномірно. Більш щільні області завдяки гравітаційним силам притягували до себе все більше пилу та газу. Розміри цих областей стрімко зростали. Вони перетворювалися на гігантські хмари пилу і газу, що завихрулися, - так звані туманності.
Одна така туманність – а саме сонячна туманність – згустившись, утворила наше Сонце. З інших частин хмари виникли згустки речовини, що стали планетами, зокрема Землею. Вони утримувалися на своїх навколосонячних орбітах потужним гравітаційним полемСонце. У міру того як гравітаційні силипритягували частки сонячної речовини дедалі ближче один до одного, Сонце ставало дедалі менше і щільніше. При цьому в сонячному ядрі виник жахливий тиск. Воно перетворювалося на колосальну теплову енергію, а це, у свою чергу, прискорювало хід термо ядерних реакційвсередині Сонця. В результаті утворювалися нові атоми і виділялося ще більше тепла.
Виникнення умов життя.
Приблизно самі процеси, хоча й у значно менших масштабах, відбувалися і Землі. Земне ядро швидко стискалося. Через ядерні реакції та розпад радіоактивних елементівв надрах Землі виділялося так багато тепла, що гірські породи, що її утворюють, розплавилися. Більш легкі речовини, багаті кремнієм - схожим на скло мінералом, - відокремилися в земному ядрівід більш щільних заліза та нікелю і утворили першу земну кору. Приблизно через мільярд років, коли Земля суттєво охолодилася, земна кора затверділа і перетворилася на міцну зовнішню оболонкунашої планети, що складається з твердих гірських порід.
Охолоджуючи, Земля викидала зі свого ядра безліч різних газів. Зазвичай це відбувалося під час виверження вулканів. Легкі гази, такі як водень або гелій, здебільшоговипаровувалися в космічний простір. Однак сила тяжіння Землі була досить великою, щоб утримувати біля її поверхні важчі гази. Вони й склали основу земної атмосфери. Частина водяної пари з атмосфери сконденсувалася, і Землі виникли океани. Тепер наша планета була повністю готова до того, щоб стати колискою життя.
Народження та загибель гірських порід.
Земна суша утворюється твердими гірськими породами, часто покритими шаром ґрунту та рослинністю. Але звідки гірські породи беруться? Нові гірські породи формуються з речовини, що народжується глибоко в надрах Землі. У нижніх шарах земної кори температура набагато вище, ніж на поверхні, а складові їх гірські породи знаходяться під величезним тиском. Під впливом жару і тиску гірські породи прогинаються і розм'якшуються, а то й зовсім плавляться. Як тільки у земній корі утворюється слабке місце, Розплавлені гірські породи - їх називають магмою - прориваються на поверхню Землі. Магма випливає з жерлів вулканів у вигляді лави і поширюється на великої площі. Застигаючи, лава перетворюється на тверду гірську породу.
Вибухи та вогняні фонтани.
В одних випадках народження гірських порід супроводжується грандіозними катаклізмами, в інших проходить тихо та непомітно. Існує безліч різновидів магми, і з них утворюються різні типигірських порід. Наприклад, базальтова магма дуже текуча, легко виходить на поверхню, розтікається широкими потоками та швидко застигає. Іноді вона виривається із жерла вулкана яскравим "вогненним фонтаном" - таке відбувається, коли земна кора не витримує її тиску.
Інші види магми набагато густіше: їхня густота, або консистенція, більше схожа на чорну патоку. Гази, що містяться в такій магмі, з великими труднощами пробиваються на поверхню крізь її щільну масу. Згадайте, як легко бульбашки повітря вириваються з окропу і наскільки повільніше це відбувається, коли ви нагріваєте щось густіше, наприклад кисіль. Коли щільніша магма піднімається ближче до поверхні, тиск на неї зменшується. Розчинені в пий гази прагнуть розширитися, але не можуть. Коли магма нарешті виривається назовні, гази розширюються настільки стрімко, що відбувається грандіозний вибух. Лава, уламки гірських порід і попіл розлітаються на всі боки, як снаряди, випущені з гармати. Подібне виверження трапилося 1902 р. на о-ві Мартініка в Карибському морі. Катастрофічне виверження вулкана Моптап-Пеле повністю зруйнувало порт Сеп-П'єр. Загинуло близько 30 000 людей.
Освіта кристалів.
Гірські породи, що формуються з лави, що остигає, називають вулканічними, або виверженими, гірськими породами. Поки лава остигає, мінерали, що містяться в розплавлених породах, поступово перетворюються на тверді кристали. Якщо лава остигає швидко, кристали не встигають вирости і залишаються дуже маленькими. Подібне відбувається при утворенні базальту. Іноді лава охолоджується настільки швидко, що з неї виходить гладка склоподібна порода, яка взагалі не містить кристалів, така як обсидіан (вулканічне скло). Подібне, як правило, трапляється при підводному виверженні або коли маленькі частинки лави викидаються з жерла вулкана високо в холодне повітря.
Ерозія та вивітрювання гірських порід у каньйонах Сідар-Брейкс, штат Юта, США. Ці каньйони утворилися в результаті ерозійної дії річки, що проклала своє русло через шари осадових порід, "видавлених" догори рухами земної кори. Оголені гірські схили поступово вивітрилися, і уламки порід утворили на них кам'янисті осипи. Серед цих осипів стирчать виступи все ще твердих скель, які й утворюють краї каньйонів.Свідчення минулого.
Розміри кристалів, які у вулканічних породах, дозволяють нам судити, наскільки швидко остигала лава і якому відстані від Землі вона залягала. Перед вами шматок граніту, як він виглядає в поляризованому світліпід мікроскопом. Різні кристали мають у цьому зображенні різний колір.
Гнейс - метаморфічна гірська порода, що утворилася з осадової породи під впливом тепла та тиску. Малюнок із різнокольорових смуг, які ви бачите на цьому шматку гнейсу, дозволяє визначити напрямок, у якому земна кора, рухаючись, давила на шари гірських порід. Так ми отримуємо уявлення про події, що відбувалися 3,5 млрд. років тому.
За складками та розломами (розривами) у гірських породах ми можемо судити, у якому напрямку діяли колосальні напруження в земній корі в давно минулі геологічні епохи. Ці складки виникли в результаті горотворчих рухів земної кори, що почалися 26 млн. років тому. У цих місцях жахливі силистиснули шари осадових гірських порід - і утворилися складки.
Магма далеко не завжди досягає поверхні Землі. Вона може затримуватися в нижніх шарах земної кори і тоді остигає набагато повільніше, утворюючи чудові великі кристали. Саме так з'являється граніт. Величина кристалів у деяких голяках дозволяє встановити, як багато мільйонів років тому сформувалася дана порода.
Худуз, провінція Альберта, Канада. Дощі та піщані бурі руйнують м'які гірські породи швидше, ніж тверді, і в результаті виникають рештки (виступи) з химерними обрисами.Осадові "бутерброди".
Не всі гірські породи схожі на вулканічні, такі як граніт або базальт. Багато з них складаються з безлічі шарів і схожі на величезний стос бутербродів. Вони утворилися колись із зруйнованих вітром, дощами та річками інших гірських порід, уламки яких змило в озера чи моря, і вони осіли на дні під товщею водою. Поступово таких опадів накопичується велика кількість. Вони нагромаджуються один на одного, утворюючи шари завтовшки сотні і навіть тисячі метрів. Вода озера чи моря тисне ці відкладення з колосальної силою. Вода, що знаходиться в них, видавлюється, і вони спресовуються в щільну масу. В той же час мінеральні речовини, Раніше розчинені у видавлюваної воді, як би цементують всю цю масу, і в результаті з неї формується нова гірська порода, яку називають осадовою.
І вулканічні, і осадові породиможуть під впливом рухів земної кори виштовхуватися догори, утворюючи нові гірські системи. У освіті гір беруть участь колосальні сили. Під їх впливом гірські породи або дуже нагріваються, або жахливо стискаються. При цьому вони перетворюються - трансформуються: один мінерал може перетворитися на інший, кристали розплющуються і приймають інше розташування. В результаті на місці однієї гірської породи виникає інша. Гірські породи, що сформувалися при трансформації інших гірських порід під впливом вищезгаданих сил, називаються метаморфічними.Ніщо не вічне, навіть гори.
На перший погляд нічого не може бути міцнішим і довговічнішим, ніж величезна гора. На жаль, це всього лише ілюзія. Якщо ґрунтуватися на геологічній шкалі часу, де рахунок йде на мільйони і навіть сотні мільйонів років, то гори виявляються такими ж тимчасовими, як і все інше, включаючи нас з вами.
Будь-яка гірська порода, як тільки почне піддаватися впливу атмосфери, миттєво руйнуватиметься. Якщо ви поглянете на свіжий уламок скелі або розколотий голяка, то побачите, що поверхня породи, що знову утворилася, часто зовсім іншого кольору, ніж стара, довго пробула на повітрі. Це пояснюється впливом кисню, що міститься в атмосфері, а в багатьох випадках – і дощової води. Через них на поверхні гірської породи відбуваються різні хімічні реакції, що поступово змінюють її властивості.
Згодом ці реакції призводять до вивільнення мінералів, що скріплюють породу, і вона починає розсипатися. У породі утворюються крихітні тріщини, у які проникає вода. Замерзаючи, ця вода розширюється та розриває породу зсередини. Коли крига розтане, така порода просто розвалиться на шматки. Шматки породи, що дуже швидко відвалилися, змиють дощі. Цей процес називається ерозією.
Льодовик Мюїр на Алясці. Руйнівна дія льодовика і каміння, що вмерзло в нього знизу і з боків, поступово викликає ерозію стін і дна долини, по якій він рухається. У результаті льоду утворюються довгі смуги уламків гірських порід - звані морени. При злитті двох сусідніх льодовиків з'єднуються та його морени.Вода-руйнівник.
Шматки зруйнованої породи зрештою потрапляють у річки. Течія тягне їх за річковим руслом і сточує ними породу, яка утворює саме русло, поки уцілілі уламки не знайдуть нарешті тихий притулок на дні озера чи моря. Замерзла вода (лід) має ще більшу руйнівною силою. Льодовики і льодовикові покриви тягнуть у себе безліч великих і дрібних уламків гірських порід, вмерзших у тому крижані боки і черева. Ці уламки роблять глибокі борозни в породах, якими рухаються льодовики. Льодовик може переносити уламки скель, що впали на нього зверху, на багато сотень кілометрів.
Скульптури, створені вітром
Вітер також руйнує гірські породи. Особливо часто таке трапляється у пустелях, де вітер переносить мільйони найдрібніших піщин. Піщалки здебільшого складаються з кварцу, надзвичайно міцного мінералу. Вихор піщинок ударяється об скелі, вибиваючи з них нові й нові піщинки.
Часто вітер нагромаджує пісок у великі піщані пагорби, або дюни. Кожен порив вітру наносить на дюни новий шар піщин. Розташування схилів і крутість цих піщаних пагорбів дозволяють судити про напрям і силу вітру, що їх створив.
Льодовики роблять на своєму шляху глибокі U-подібні долини. У Нантфранконі, Уельс, льодовики зникли ще в доісторичні часизалишивши після себе широку долину, яка явно велика для невеликої річки, що протікає нині. Маленьке озеро на передньому планіперегороджено смугою особливо міцної гірської породи.Останніми роками наука про природу дедалі більше впадає у крайнощі. З одного боку, вона спрямовує свій погляд у бездонні простори Всесвіту, з іншого - вражає його в не менш невичерпні глибини мікросвіту. При цьому зрозуміло, що десь посередині, у світі життєвих масштабів, все встановлено давно і назавжди. Який божевільний ризикне нині спростовувати уявлення про кулястість і опуклість Землі чи геліоцентричну будову Сонячної системи? І все ж я стверджую: людство помиляється!
Всесвіт влаштований зовсім не так, як нас навчають у школі, як про це написано у підручниках та енциклопедіях. У цій думці я утвердився після довгих безсонних ночей, проведених біля телескопа, над кресленнями та викладками.
Ось мої постулати. Їх також три (як у Ейнштейна).
1, Так, Земля дійсно є сфера з радіусом близько 6400 км, але сфера порожня, і ми живемо не на зовнішній, а на внутрішній її поверхні. Все різноманіття об'єктів та явищ природи, весь видимий світукладений усередині цієї сфери.
2, Земля нерухома.
3, Промені світла поширюються по колам, що проходять через центр світу, швидкість світла сповільнюється в міру наближення до центру світу.
Кожна теорія має спиратися на суворі докази. З чого починають переконувати школяра в тому, що Земля опукла? З загальновідомої історіїз кораблем, що вирушає у плавання. Ось корабель досяг обрію і починає повільно ховатися за ним. Ось провожаючі бачать з берега лише палубу і щогли, ось одні тільки щогли, ось з-за обрію видніється лише вимпел - і нарешті корабель зникає з очей.
Все вірно у цій картині. Але хіба для пояснення цього факту так вже потрібне припущення про опуклість Землі?
Звернемося до моєї системи світу (див. рисунок). Дуга кола, позначена цифрою 1, це шлях світлового променя, який приходить до спостерігача. Заштрихована область, на яку йде корабель, спостереженню недоступна. Послідовні положення корабля дозволяють легко простежити його зникнення за горизонтом.
Ну та бог із ним, із кораблем. Займемося фундаментальнішими проблемами.
День і ніч. Їх прийнято пояснювати обертанням Землі навколо своєї осі. Але таке пояснення аж ніяк не єдине можливе. У моїй системі зміна дня і ночі відбувається внаслідок руху Сонця навколо центру світу за складною спіральною траєкторією (див. рисунок). Кожному витку спіралі відповідає визначений часроку.Сонце в моїй системі не гігантська розпечена куля, якою ми вважаємо її за традицією. Я скоріше уподібню його до вузькоспрямованого прожектора, промені якого розходяться у вигляді своєрідного криволінійно розширюється віяла. Легко помітити, що при цьому за Сонцем у напрямку центру світу має пролягати шлейф мороку та темряви. Коли Місяць у своєму блуканні орбітою заходить у цю похмуру зону, Землі трапляється місячне затемнення (див. малюнок, ділянка 3). Коли ж вона входить в область світла і загороджує собою частину сонячних променів, що йдуть до земної поверхні, відбувається затемнення сонячне.
У центрі світу розташовується потік матерії, що набув форми еластичної кулі. Поверхня його. усіяна світлими точками – зірками. Центр світу є осередком як матерії, а й енергії. Вона випромінюється безперервними потоками, що досягають Землі у вигляді зоряного світла та космічного випромінювання. Астероїди і планети суть також породження центру світу: в деякі критичні фази розвитку вони вириваються звідти і повільно віддаляються по спіральних траєкторіях, що розкручуються, - на радість астрономам, які відкривають їх у міру надходження.
Я вже помічав, що всі, хто стикається з моєю теорією вперше, спочатку дивуються: як усе розмаїття явищ природи, весь безмежний космос може вміщатися всередині такої невеликої сфери? Як "величезний небозвід, усеяний міріадами зірок і обіймає Землю з усіх боків, може бути представлений малим згустком матерії зі точками, що світяться на ньому? Вони забувають, що це не просто згусток, а центр світу, який є осередок. Інерція мислення не дозволяє їм осмислити мою струнку картину світу з позиції трьох постулатів, а між тим тут все просто (див. малюнок, ділянка 4.) Промені світла приходять до спостерігача від нижньої частини кулястого центрального згустку матерії по кругових траєкторіях, причому під усіма кутами до земної поверхні - від нуля до дев'яноста градусів, тому спостерігачеві й здається, що небесне склепіння, що іскряться зірками, нависає над ним подібно до купола.
Нове завжди спантеличує. Як сказано кимось із великих, «кожна нова теоріямає бути трошки божевільною». Але мені особисто здається божевільною стара система світу, де відстані до небесних тілвимірюються так званими астрономічними числами: до Місяця –384 400 кілометрів, до Сонця-149 500 000 кілометрів, до найближчої зірки – 40 000 000 000 000 кілометрів! Помились наборщик і додай до подібного числа пару-другу нулів - навряд чи хтось помітить помилку, почуватиме неточність. Здоровий глузднеспроможна сприймати такі речі. Відбувається жахлива інфляція нулів!
А що маю? Жодна з відстаней не перевищує 12 тисяч кілометрів. Непосвяченим і це може бути дивним.
1. Припущення про непрямолінійне поширення світла робить зрозумілим зникнення корабля за горизонтом у світі Кіфи Васильовича. 2. Те саме припущення дозволяє пояснити, чому в цьому гіпотетичному світі промені Сонця протягом дня змінюють свій нахил до земної поверхні. 3. Так у « внутрішньому світі» відбуваються місячні затемнення. 4. Так у «внутрішньому світі» виникає ілюзія зоряного бані. 5. Так в результаті інверсії щодо земної поверхні навколоземний світ переходить усередину земної сфери. 6. Схема експерименту, який дозволив би Кіфі Васильовичу довести, що промені світла поширюються не прямолінійно. 7. Схема, що пояснює відсутність тяжіння у «внутрішньому світі».
Адже, наприклад, вищезазначену відстань до Місяця «переконливо» підтверджують дані радіолокації. Але що вимірює радіолокація? Хіба відстань? Ні. Вона заміряє час, протягом якого здійснює свій шлях до Місяця і назад радіосигнал. Ось все, що може дати з цього приводу експеримент. А далі – обчислення на базі старої системи світу. Час множиться на «швидкість світла», з якої нібито поширюється сигнал, на так звану «світову постійну», приблизно рівну трьомстам тисяч кілометрів на секунду. І будь ласка! - Ось вам і астрономічна величина. Але біда (біда старої теорії!) у тому, що цієї постійної швидкостіз ні і бути не може. Швидкість світла сповільнюється при наближенні до центру світу (див. мій третій постулат!). І тут результат множення часу на середню швидкістьсвітла не може перевищити 12 тисяч кілометрів. А швидкість світла в кожній точці простору є межа для швидкості розповсюдження будь-якого сигналу, - «його ж не перейдеш» (це ще до мене справедливо відзначив інший геніальний мислительнашого часу – Альберт Ейнштейн).
А тому польоти до зірок досі залишаються проблемою, бо часи, за які можна досягти зірок, і в моїй системі світу дуже великі.
Втім, хто знає, можливо, знайдеться спосіб пронизувати простір іншими траєкторіями? Мета приваблива: воістину до найдальшої планети не так вже й далеко! Не далі ніж від Москви до Владивостока. Але близький лікоть, та не вкусиш.
Звичайно, і в моїй теорії є білі плями – багате поле для досліджень та нових чудових відкриттів. Ну, наприклад, як виглядає наша Земля ззовні? І що її оточує?
Особисто я після довгих роздумів дійшов такого висновку. Подібно до Місяця і планет, Земля зовні пустельна і вкрита кратерами. Більше того, вона, у свою чергу, є планетою в якомусь більшому, що обіймає її і теж замкненому світі. Розмірковуючи за аналогією, неминуче дійшов висновку, що життя на Місяці та інших планетах є, але не зовні, а всередині. І це радісно.
Як тут не переосмислити відомий твірзнаменитого Свіфта про подорожі Гулівера! Вийди Гулівер на зовнішню поверхню Землі, він виявився б карликом у тому світі. А проникни він усередину Місяця або іншої планети, його вважали б велетнем. Ось вам і Гулівер, і ліліпути, і гіганти-бробдиндніги!
Будь-яке нове знання несе користь цивілізації, і моя теорія також. Глибинне буріння має бути повсюдно заборонено. Бо ми не знаємо товщини земної оболонкиі ризикуємо пробурити її та випустити всю благодатну атмосферу в інший світ.
І ще кілька слів на закінчення.
Свого часу існувала планетарна модель атома. Однак вона виявилася неспроможною. Впевнений, що така ж доля чекає планетарну модельСонячної системи і включає в себе модель Всесвіту. Нехай і моя теорія не залишиться у віках, нехай і вона свого часу заміниться на більш досконалу. Але на даному поверх розвитку науки саме в ній міститься істина.
Земля стародавніх була плоскою. Потім вчені загнули краї диска, перетворили його на сферу, надавши всьому живому її опуклу поверхню. Я вважаю, що вони загнули не туди.
Рукопис Кіфи Васильовича підготували до друку доктор фізико-математичних наук Ю. ПОПОВ та кандидат фізико-математичних наук Ю. ПУХНАЧОВ. Вони ж коментують викладену в рукописі теорію.
Скульптура Земну кулю". Встановлено у Ватикані!
Роздуми Кіфи Васильовича про те, що ми живемо десь усередині, спочатку приголомшують, чи не так? Але якщо вдуматися: у чому ж не прав автор дивної теорії? Де він грішить проти істини, проти очевидних фактів? Спробуйте, читачу, доказово спростувати його умовиводи - і ви переконаєтеся, що зробити це не так просто! Справа в тому, що картина світу, яку малює Кіфа Васильович, при всій її безглуздості, що здається, може бути підкріплена суворими співвідношеннями, пов'язаними з геометричним перетворенням, називається інверсією.На малюнку праворуч та у підписі до нього дано суворе визначенняцією математичної операції. Висловлюючись описово, її можна уподібнити відображенню в кривому дзеркалі. Роль дзеркала у своїй нижня деяка сфера; кожна точка поза сферою в результаті «віддзеркалення» потрапляє всередину неї.
Якщо як така сфера взяти земну поверхню, то Всесвіт ніби вивернеться навиворіт: все навколишнє Землю простір опиниться всередині кульки, з неосяжних далі космосу в околицю центру земної сфери зберуться в невеликий потік планети, зірки, галактики...
Цікаві перетворення зазнають у своїй промені світла. Справа в тому, що інверсія перетворює прямі в коло. І якщо світлові променівидаються нам прямолінійними, то в результаті інверсії вони, щоб укластися всередину земної сфери, згорнуться в кільця, набудуть вигляду кіл, що проходять через центр цієї сфери (див. рсунок). Використовуючи математичні формули, на яких ми не зупиняємося на сторінках популярного журналу, можна переконатися, що швидкість поширення світла, що була постійною поза сферою, в ній повинна зменшуватися в міру наближення до центру сфери назад пропорційно квадрату відстані до нього.
Вдивіться уважніше в картину, яка постає завдяки описаному перетворенню: перед вами вимальовуються риси дивного світу, створеного уявою Кіфи Васильовича
Втім, незважаючи на разючу дивність цього світу, все в ньому, на погляд його мешканців, буде виглядати так само, якою постає перед нами навколишня реальність. Насправді, розміри та форму, розстановку та взаємне розташуванняРозглянутих нами предметів ми оцінюємо по кутах, під якими зіниці наших очей приходять промені світла від цих предметів. А інверсія зберігає кути, під якими перетинаються лінії, зокрема траєкторії світлових променів. Отже, перемістившись завдяки інверсії зі звичного для нас світу в світ Кіфи Васильовича, ми бачили б усі предмети під тими самими кутами, під якими бачили їх раніше. Ми не помітили б жодної зримої різниці між колишнім і перетвореним світом, а отже, не змогли б визначити на вічко, на основі лише зорових вражень, де ми живемо – на Землі чи всередині Землі.
Виходить, що теорія Кіфи Васильовича нічим не суперечить очевидним, помітним неозброєними очима фактам! Щоб спростувати його фантастичні побудови, потрібні експерименти.
На верхньому кінці довгої вертикальної штанги перпендикулярно до неї укріпимо дзеркало. З іншого кінця штанги пустимо вздовж неї у напрямку дзеркала промінь лазера. Поки штанга стоїть перпендикулярно до земної поверхні (див. малюнок на стор. 131, ділянка 6), промінь йтиме по прямій і, відбившись від дзеркала, повернеться в ту ж точку, звідки був випущений. Так буде й у звичному для нас світі та у світі Кіфи Васильовича. Тепер нахилятимемо штангу і при цьому уважно стежитимемо, що відбувається з відбитим від дзеркала променем. У звичному для нас світі, де світло поширюється прямим, випущеним і відбитим промінням як і ранішезливалися б. У світі Кіфи Васильовича вони розійшлися б: випущений промінь, викривляючись все сильніше в міру нахилу штанги, падав би на дзеркало вже не перпендикулярно і, відбившись, пішов би іншою траєкторією. Розщеплення променя можна було б підтвердити усуненням зайчика на відповідному екрані.
Експеримент, здавалося б, чіткий і доказовий, але має вразливе місце.
Уявімо в просторі деяку сферу (на схемі вона зображена потовщеним колом). Кожній точці простору поставимо у відповідність іншу точку так, щоб обидві лежали на одному радіальному промені, що виходить із центру сфери, і відстані від них до центру сфери були пропорційні один одному. Коефіцієнт пропорційності візьмемо рівним квадратурадіуса сфери: тоді кожній її точно буде відповідати та сама точна, і в результаті сфера залишиться на місці.Так відбувається перетворення інверсії. Прямі лінії при цьому перетворюються на кола (прямолінійними залишаться лише ті, що проходять через центр сфери). На схемі відповідні один одному прямі та кола зображені лініями однакового малюнка. Прямі, що перетинаються під деяким кутом, в результаті інверсії переходять в кола, що перетинаються під тим самим кутом. Тому тіло М, видне з точки під зазначеним на схемі кутом, перейде в тіло М", видно з точки В" під таким же кутом (якщо припускати, що світло всередині сфери поширюється по колу).
Ось вона – внутрішня порожнина радіусом у відомі нам 6370 км. У центрі знаходиться спеціальний механізм, який забезпечує візуальні ефекти зоряного неба: Зоряна Сфера (ЗС). На ЗС зображені зірки. Уздовж неї пересуваються планети та Сонце. Причому, Сонце не є освітлювальний прилад: світло створює половина зіркової сфери, що обертається, а Сонце вносить лише невеликий добавок.Статтю підготовлено за матеріалами журналу "Наука і життя" за 1981 рік (№6, "А все-таки вона увігнута!" з архіву Кіфи Васильовича).
