Эволюция планет и факторы формирование природных условий

Тела Солнечной системы Внешняя группа (Крупные тела) Внешняя группа (Крупные тела) Солнце, планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Плутон. Внутреняя (земная) группа Внутреняя (земная) группа Меркурий, Венера, Земля, Марс ; спутники планет, астероиды

Внешняя группа - Представляют собой жидкие шары с малой плотностью веществ (0.7 – 1.41). На их долю приходится почти вся масса Солнечной системы. Внешняя группа - Представляют собой жидкие шары с малой плотностью веществ (0.7 – 1.41). На их долю приходится почти вся масса Солнечной системы. Внешняя группа Внешняя группа Внутреняя группа – Тела образованы тяжёлым веществом ( плотность 3.0 – 5.5), находящимся в твёрдом или расплавленом состоянии. Их твердая поверхность контактирует или с воздушной средой и гидросферой, или непосредствено с вакуумом межпланетного пространства. Внутреняя группа – Тела образованы тяжёлым веществом ( плотность 3.0 – 5.5), находящимся в твёрдом или расплавленом состоянии. Их твердая поверхность контактирует или с воздушной средой и гидросферой, или непосредствено с вакуумом межпланетного пространства. Внутреняя группа Внутреняя группа Различия групп

Эволюция планет Эволюция планет очень сложна, изменчива во времени и распадается на комплекс взаимосвязаных процессов. Эволюция планет рассматривается здесь прежде всего с физической стороны, но с элементами геологии, поскольку планетарная геология имеет существеные достижения в исследовании Земли и наших космических соседей. Чтобы познать природную обстановку на планетах, надо иметь ввиду, что она формируется в неразрывной связи с глобальной эволюцией космического тела. Поэтому необходимо проследить историю преобразования вещества планет.

Эволюция планет : Ф Ф аапа как тттт ооо рр ыыыы э э э э вввв ооо лол юююю ввц ии ии Ф аапа заз аапа э э э э вввв ооо лол юююю ввц ии ии С С тттт рр ооо ее ин ии ее п п п п лол аапа ин ее тттт П ПП рр ии рр ооо ддт ин аапа яя о о о о боб сс тттт аапа ин ооо вввв как аапа н аапа п п п п лол аапа ин ее тттт аапа хох

Факторы Эволюции Любой природный процесс может функционировать лишь при условии снабжения его необходимой энергией. Потоки её, а также сопутствующее ей вещество, обусловливающие эволюцию планеты, называют называют факторами эволюции факторами эволюции

ФФФФ аапа как тттт ооо рр ыыыы Э Э Э Э вввв ооо лол юююю ввц ии ии Солнечная энергия Солнечная энергия Солнечная энергия Солнечная энергия Метеоритная бомбардировка Метеоритная бомбардировка Метеоритная бомбардировка Метеоритная бомбардировка Покровные брекчии формации Фра Мауро Покровные брекчии формации Фра Мауро Покровные брекчии формации Фра Мауро Покровные брекчии формации Фра Мауро Реголит Реголит Реголит Эндогеный фактор Эндогеный фактор Эндогеный фактор Эндогеный фактор Экзогеный фактор Экзогеный фактор Экзогеный фактор Экзогеный фактор

Солнечная энергия Солнечная энергия На планете солнечная энергия выступает в виде потоков электромагнитного излучения (солнечной радиации) и корпускулярного излучения (солнечного ветра). Значение для природной обстановки на планетах корпускулярного излучения учеными достаточно не выяснено, что побуждает нас не входить в его рассмотрение. Солнечная радиация формирует на поверхности планет внутреней группы тепловое поле. Оно возбуждает комплекс экзогеных процессов. Их количество и интенсивность зависят не только от мощности поступающего на поверхность планеты потока солнечной энергии, сколько от поглощающей способности внешней области планет – воздушной и водной сред.

Метеоритная бомбардировка Метеоритная бомбардировка Метеоритная бомбардировка – это выпадение на планету различного размера космических тел. В первые сотни миллионов лет существования планет этот фактор был важнейшим в их эволюции. На планетах с атмосферами и водной средой эффект метеоритной бомбардировки ослабевал и сам по себе, и особено вследствие эндогеным и экзогеным, т.е. присущими самой планете факторами. В структурном отношении метеоритная бомбардировка приводит как к образованию радиально-кольцевых структур планетной коры, так и к возникновению зоны дробления кореных пород. На планете образуются два слоя рыхлых пород – своеобразных ударных брекчий (собствено брекчий или макрореголита) и реголита.

Покровные брекчии формации Фра Мауро Покровные брекчии формации Фра Мауро При ударе крупных метеоритов о луную поверхность из образовавшегося кратера на сотни километров во все стороны выбрасывается масса обломочного материала. В результате такой бомбардировки в течении миллиардов лет вся поверхность Луны оказалась засыпаной этими выбросами, образовавшими покровную толщу брекчий – формацию Фра Мауро (от названия вулкана Фра Мауро, вблизи которого она впервые была изучена экипажем «Апполон-14»). Мощность формации варьирует в широких пределах – от десятков метров до километра и более. Под влиянием непрерывного потока падающих метеоритов в течении всей истории Луны поверхностные породы были раздроблены на глубину нескольких километров.

Реголит Плотные сцементированые макробрекчии Фра Мауро перекрываются слоем в основном тонкозернистого материала – реголита. Мощность слоя обычно колеблется в пределах нескольких метрах. По мнению академика А.П.Виноградова, реголит – это космическая кора выветривания, образованая в результате бомбардировки луного грунта потоком микрометеоритов в течение сотен миллионов – первых миллиардов лет. «Это разнозернистый темно- серый, даже черный порошок, который легко слипается в отдельные рыхлые комки… зерна реголита оплавлены или округлены. Редко встречаются угловатые зерна».

Эндогеный фактор Эндогеный фактор В соответствии с массой вещества в планете за счет радиоактивных элементов и гравитационого сжатия генерируется внутри планетная, эндогеная энергия. Луна как наименьшая по массе планета внутреней группы очень слабо обеспечена внутреней энергией. Следовательно, и её эндогеные процессы, т.е. перемещения и преобразования вещества, не имеют такой активностью, как, например, у Земли.

Экзогеный фактор Экзогеный фактор Под влиянием солнечной энергии, формирующей тепловое поле поверхности планет, во внешних их сферах развивается сложный комплекс экзогеных процессов – перемещения и преобразования вещества. В геологическом о геоморфологическом аспектах они выступают как антиподы по отношению к эндогеным процессам. Это проявляется в том, что созданые эндогеным фактором морфологически выраженые тектонические структуры экзогеным фактором уничтожаются. На без атмосферных и безводных планетах Луне и Меркурии экзогеные процессы, перечень которых крайне ограничен, протекают чрезвычайно слабо. Очень высокая активность сложного комплекса экзогеных процессов на Земле обусловлена наличием у неё огромных масс воды, находящейся в глобальном круговороте.

Фаза Эволюции Сопоставление даных об эволюции планет, за последние несколько десятилетий в результате космических исследований, позволяет говорить об однотипности раней истории планет земной группы. Но в последующее за раней историей время развитие планет происходило неодинаково…. Сопоставление даных об эволюции планет, за последние несколько десятилетий в результате космических исследований, позволяет говорить об однотипности раней истории планет земной группы. Но в последующее за раней историей время развитие планет происходило неодинаково….

Фаза эволюции Фаза эволюции Фаза аккреции ( рождение планет ) Фаза аккреции ( рождение планет ) Фаза аккреции ( рождение планет ) Фаза аккреции ( рождение планет ) Фаза расплавления Фаза расплавления Фаза расплавления Фаза расплавления « Луная » фаза « Луная » фаза « Луная » фаза « Луная » фаза Последующее время Последующее время Последующее время Последующее время

Фаза аккреции ( рождение планет ) Фаза аккреции ( рождение планет ) Фазу образования планет надо представлять себе как аккумуляцию первоначально крайне разреженого газопылевого материала протопланетного (т.е. существующего до планет) облака или туманости. Это холодное облако вращалось и постепено уплотнялось. В условиях вакуума космического пространства на сгущение твердых частиц, их соединение между собой в более крупные агрегаты существеное влияние оказывали газы первичной атмосферы.

Фаза расплавления Фаза расплавления Первым общим этапом для всех планет внутреней группы после аккреции было сплошное расплавление их внешних сфер. Этот этап соответствовал концу фазы аккреции, когда на планеты выпадало наибольшее количество самых крупных тел – планетезималей и выделялось огромное количество тепловой энергии. Учитывая тот факт, что к настоящему времени вещество всех планет земной группы продифференцировано (т. е. в соответствии со своим удельным весом и составом разделилось на более тяжелое ядро, мантию и кору), высказывается мнение о полном расплавлении планетного вещества уже в конце фазы аккреции или непосредствено после неё

« Луная » фаза « Луная » фаза Все планеты внутреней группы, в том числе и Земля, пережили «луную» фазу. Это было время, когда господствующим рельефообразующим процессом на планетах была бомбардировка и ударные катерные формы составляли основной элемент луного рельефа. Другими словами, в то время поверхность каждой планеты напоминала современый рельеф поверхности Луны, откуда и произошло название фазы. У Луны и Меркурия «луная» фаза, начавшаяся примерно 1 млрд. лет назад, продолжается и в современую эпоху. Для того, чтобы на планетах мог сформироваться и длительно существовать кратерный рельеф «луной» фазы, видимо, было необходимо, чтобы процесс метеоритного рельефообразования был достаточно мощным.

Последующее время Последующее время В фазы раней истории эволюция планет земной группы протекала однотипно. Но в дальнейшем (вплоть до современой геологической эпохи включительно) однотипность сохранилась лишь у Луны и Меркурия. Остальные планеты внутреней группы отличались между собой характером эволюции.

СССС тттт рр ооо ее ин ии ее п п п п лол аапа ин ее тттт В результате длительной эволюции сформировалась в общем сходная структура планет. Конечно, на фоне общности отчётливо проявляются и их специфические особености, придающие каждой планете свою индивидуальность. В соответствии с системным подходом каждую планету мы рассматриваем как открытую природную систему. Открытыми системами, но более низкого ранга признаются и все концентрические сферы и слои внутри планет. Здесь остановимся на делении планет на две подсистемы : Внутренюю Внутренюю Внутренюю Внешнюю Внешнюю Внешнюю

Обе части, будучи тесно связаны между собой как части целого, в то же время различаются тепловыми полями и протекающими в них процессами. Внешняя область питается космической энергией, главным образом солнечной, внутреняя – эндогеной. Возбуждаемые во внешней области экзогеные процессы отличаются динамичностью, протекают в высоком темпе и подчинятся климатическим колебаниям – суточному и сезоному ритмам, годовой и многолетней периодичности. Возбуждаемые во внешней области экзогеные процессы отличаются динамичностью, протекают в высоком темпе и подчинятся климатическим колебаниям – суточному и сезоному ритмам, годовой и многолетней периодичности. Во внутреней области процессы чрезвычайно замедлены, что объясняется большими масштабами вовлекаемых в движение масс планетного вещества. Цикличность процессов в ней подчинена не климатическим, а геологическим закономерностям. Во внутреней области процессы чрезвычайно замедлены, что объясняется большими масштабами вовлекаемых в движение масс планетного вещества. Цикличность процессов в ней подчинена не климатическим, а геологическим закономерностям.

Вывод Границей между внешней и внутреней областями служит горизонт постояной температуры в планетной коре. Это нижний предел непосредственого проникновения в глубь литосферы солнечной энергии. Эта граница является в то же время подошвой коры выветривания, или зоны гипергенеза. В географическом аспекте сравнительной планетологии основной интерес представляет внешняя область планет. Когда мы говорим о природной обстановке на планетах, то имеем в виду их внешнюю область.

ПППП рр ии рр ооо ддт ин аапа яя о о о о боб сс тттт аапа ин ооо вввв как аапа н н н н аапа пппп лол аапа ин ее тттт аапа хох Под природной обстановкой мы понимаем внешнюю область планет, которая в отличие от внутреней, питающейся эндогеной энергией, обеспечивается в своём развитии преимуществено солнечной энергией. Имено ей обязаны своим формированием теплового поля поверхности планет вне зависимости от их расстояния до светила. Тепловое поля – это энергетическая основа развития природы внешней области планет. Прежде чем сравнивать природные условия планет, выясним, что мы будем понимать под термином «природная среда».

Природная Природная Среда Природная Применительно к Земле вместо терминов «природная обстановка», «природные условия» будем употреблять понятие «природная среда», т.е. совокупность физических процессов в сочетании с природными компонентами – водами, поверхностью литосферы, грунтом, органическим миром, и т.д. Основным свойством природной среды на Земле признаётся способность её к зарождению жизни, развитию органического мира, обеспечению условий существования человека и его деятельности. Хотя это и важнейшее свойство природной среды нашей планеты, оно не может быть принято за основу сравнения природной обстановки на планетах, поскольку никаких признаков жизни на планетах пока не обнаружено.

Формирование Природной Среды Попытаемся же выяснить такие элементы и свойства природы, которые были бы присущи всем планетам на протяжении их истории. Климатические условия Климатические условия Климатические условия Климатические условия Тепловое поле поверхности планет и факторы его формирования Тепловое поле поверхности планет и факторы его формирования Тепловое поле поверхности планет и факторы его формирования Тепловое поле поверхности планет и факторы его формирования Период обращения планет вокруг Солнца Период обращения планет вокруг Солнца Период обращения планет вокруг Солнца Период обращения планет вокруг Солнца Период осевого вращения планет Период осевого вращения планет Период осевого вращения планет Период осевого вращения планет Эксцентриситет орбиты Эксцентриситет орбиты Эксцентриситет орбиты Эксцентриситет орбиты Наклон орбитальной плоскости к эклиптике Наклон орбитальной плоскости к эклиптике Наклон орбитальной плоскости к эклиптике Наклон орбитальной плоскости к эклиптике Атмосфера и гидросфера Атмосфера и гидросфера Атмосфера и гидросфера Атмосфера и гидросфера Выводы формирование Природной среды Выводы формирование Природной среды Выводы формирование Природной среды Выводы формирование Природной среды

Климатические Климатические условия Климатические Замечательный отечественый естествоиспытатель конца прошлого и начала текущего столетий В.В. Докучаев (1948) открыл закон природной зональности Земли, или географическую зональность. В формировании природных зон определяющим фактором В.В. Докучаев признал климат. Для безветреных планет – Луны и Меркурия действительны только два климатообразующих фактора – солнечная радиация и подстилающая поверхность. Эти факторы свойствены и другим планетам. Его можно назвать своеобразным «солярным климатом». Но у планет с атмосферами добавляется ещё новый фактор – состав и другие параметры воздушной среды, а также её циркуляция, на которую влияет фактор вращения Земли (закон Кориолиса). На всех планетах земной группы существуют климатические условия, правда существено различающиеся между собой, но тем не менее обеспечивающие формирование природных условий в очень широком диапазоне различий – от открытого космоса на Луне до богатых жизнью на Земле

Тепловое поле поверхности планет и факторы его формирования Тепловое поле поверхности планет и факторы его формирования Поверхность планет – важнейшая контактная поверхность физических сред – литосферы, атмосферы, гидросферы и вакуума межпланетного пространства. Поверхность планет – это и энергетический фокус внешней области планет, где воспринимаются потоки энергии как из космического пространства, так и из недр где происходят их отражения и переизлучение в межпланетное пространство. Имено здесь формируется тепловое поле внешней области планеты – сфера зарождение комплекса природных процессов, зависимых в своём проявлении от его напряжености и режима. Факторы формирование напряжёности и режима теплового поля планет. Факторы формирование напряжёности и режима теплового поля планет.Факторы формирование напряжёности и режима теплового поля планет.Факторы формирование напряжёности и режима теплового поля планет.

Факторы формирование напряжёности и режима теплового поля планет Солнечная радиация радиация Период Период Эксцентри- Наклон оси к плос- Наклон орбитальной Период Период Эксцентри- Наклон оси к плос- Наклон орбитальной обращения вращения -ситет орбиты -кости орбиты плоскости к эклиптике обращения вращения -ситет орбиты -кости орбиты плоскости к эклиптике Метеоритная Атмосфера Другие источники Метеоритная Атмосфера Другие источники бомбардировка энергии бомбардировка энергии Грунт Грунт тепловое поля поверхности планет тепловое поля поверхности планет Тепловой поток Гравитационая Тепловой поток Гравитационая Эндогеная энергия Эндогеная энергия

Период обращения планет вокруг Солнца Обуславливает продолжительность годовых циклов изменчивость температурного поля поверхности и хода экзогеных процессов. У планет Солнечной системы длительность года изменяется от 58 дней у Меркурия до 250 земных лет у Плутона. С увеличением продолжительности года изменяются температуры поверхности планеты.

Период осевого вращения планет Определяет продолжительность суток – ритм температурных колебаний поверхности. Самые короткие сутки у планет-гигантов: чем крупнее планета, тем за более короткий период она совершает полный оборот вокруг своей оси. Юпитеру требуется 9 часов 50 минут и 30 секунд, чтобы совершить оборот, Сатурну – 10 часов 14 минут, Венере – 247 земных суток. В соответствии с быстротой вращения планет вокруг оси находится и экваториальная скорость их поверхности. Например, у Юпитера экваториальная скорость наибольшая, она составляет км/час! У планет внутреней группы скорости вращения значительно меньше, и установить какую-либо закономерность в их вращении не удаётся. Со скоростью планет связана её объёмная форма. Чем медленее вращается планета, тем её форма больше приближается к шару, тем меньше выражено у нее сжатие. Оно выражается отношением разности экваториального и полярного радиусов планет к экваториальному радиусу. Rэ – Rп Rэ – Rп Rэ Rэ

Эксцентриситет орбиты Планеты обращаются вокруг Солнца не по круговым орбитам, а по эллипсам. Следовательно, расстояние их от светила все время меняется, а потому изменяется и мощность потока солнечной радиации, достигающей планеты. Чем больше у планеты эксцентриситет орбиты, тем большему изменению подвержен поток солнечной радиации. В конечном счёте изменчивость напряжёности потока солнечной радиации сказывается на напряжёности и режиме теплового поля поверхности планеты. На температурный режим поверхности планет оказывает влияние и величина наклона оси вращения к орбитальной плоскости. У одних планет оси располагаются почти перпендикулярно к орбитальным плоскостям (Меркурий Юпитер). Следствие такого положения осей – однообразие всего года природных условий – отсутствие сезонов. У планет с большим наклоном оси вращения резко выражены сезоны года. Тепловое поле их поверхности в значительной степени отражает ритм солнечной радиации.

Наклон орбитальной плоскости к эклиптике Влияет на поток солнечной радиации, усиливая или ослабляя его. Влияет на поток солнечной радиации, усиливая или ослабляя его.

Атмосфера и гидросфера Играют огромную роль в отражении и трансформации солнечной энергии, в возбуждении во внешней области планет комплекса экзогеных процессов, в формировании природной обстановке. Обе они всегда находятся на планетах совместно в тесной связи. Гидросфера в виде газового компонента (пара) входит в состав атмосферы. Атмосфера в зависимости от своих параметров – химического состава, плотности и др. – ослабляет поток солнечной радиации, поступающей на поверхность планеты. Также благодаря сочетанию ряда обстоятельств создаётся среда, обеспечивающая необходимые условия для зарождении жизни (примером может служить эволюция планеты Земля).

Выводы Формирование природной обстановки на планетах определяется участием многочисленых факторов, относительное значение которых в ходе времени и на разных планетах неодинаково. Формирование природной обстановки на планетах определяется участием многочисленых факторов, относительное значение которых в ходе времени и на разных планетах неодинаково. Энергетической основой природной обстановки планет является тепловое поле их поверхности, формирующееся главным образом за счёт солнечной энергии. Его напряжёность и режим обеспечивает зарождение и функционирование комплекса экзогеных процессов, активность которых находится в полной зависимости от климатических условий и изменений их во времени. Энергетической основой природной обстановки планет является тепловое поле их поверхности, формирующееся главным образом за счёт солнечной энергии. Его напряжёность и режим обеспечивает зарождение и функционирование комплекса экзогеных процессов, активность которых находится в полной зависимости от климатических условий и изменений их во времени. Важнейшими природными комплексами являются атмосфера, защищающая планету от воздействия межпланетного вакуума, повышающая температуру внешней области за счёт «парникового эффекта», и гидросфера. Роль последней неизмеримо возрастает, когда она мощная и состоит из воды во всех её фазах и находится в огромной массе, активно участвуя в глобальном и частных круговоротах. Важнейшими природными комплексами являются атмосфера, защищающая планету от воздействия межпланетного вакуума, повышающая температуру внешней области за счёт «парникового эффекта», и гидросфера. Роль последней неизмеримо возрастает, когда она мощная и состоит из воды во всех её фазах и находится в огромной массе, активно участвуя в глобальном и частных круговоротах.