Появилась Земля давно, а человек, сколько себя помнит, всегда стремился узнать что-то новое об истории ее возникновения. Первые попытки человек предпринимал ещё на заре своего существования. В силу скудности знания об окружающем мире попытки эти нельзя назвать успешными. Но постепенно знания росли и теории становись более жизнеспособными и убедительными.
Развитие Земли
Рассмотрение теорий происхождения Земли, с точки зрения хронологии, позволяет увидеть движение мысли ученых, занимающихся этим вопросом. У людей складывалось свое мнение, как появилась Земля, в зависимости от исторического периода, в котором они проживали.
Средние века
В Средневековье мифические герои и боги являлись первопричиной появления земли и людей её населявших. Первые научные труды появились на рубеже 16 и 17 веков.
Знаменитый французский учёный Жорж — Луи Леклёрк или сокращённо Буффон, в 1749 году издал работу «Теория Земли». В нем он выдвигает гипотезу возникновения земного шара вследствие отрыва от солнца, после того как на последний упала комета. Кусок, оторвавшийся от солнца, постепенно остыл и так возникла Земля. Буффону принадлежит также теория развития земного шара и земной поверхности. Но к настоящему времени все теоретические взгляды Буффона утратили свою актуальность и имеют ценность только в качестве примера движения мысли в этом направлении.
Гораздо более интересными являются взгляды немецкого философа Иммануила Канта. По мнению последнего, Солнце, а также все планеты были образованы из холодного пылеобразного облака, вследствие вращения и постепенного уплотнения материи. Но гипотеза Канта входит в противоречие с законами механики и не может рассматриваться как научная теория.
Теория Лапласа
Великий французский естествоиспытатель Пьер Лаплас считал, что Солнечная система образовалась из раскалённого облака газа, которое в результате остывания и сжатия дало начало Солнцу и всем планетам.
Первоначально Солнечная система представляла собой раскалённую газообразную туманность, чьи границы распространялись далеко за пределы современной системы. Будущая Солнечная система имела плотное образование в центре, которое, в силу постоянного уплотнения и сгущения, превратилось в Солнце. Солнце и вся его атмосфера обладают равномерным вращательным движением. Атмосфера представляет из себя поверхность, на которой центробежная сила уравновешивается притяжением центрального ядра. Под действием притяжения атмосфера постепенно сжимается. Следствием процесса будет:
- Постепенное ускорение процесса вращения.
- Увеличение центробежной силы.
- Отступание поверхности равновесия двух сил внутрь массы.
- Слой туманной материи отделяется под экватором в виде туманного кольца.
В это время вещество, расположенное вне экватора, начинает, наоборот, стекаться к нему. Однако обладая недостаточными скоростями, чтобы оторваться от общей массы, начинает поступать снова в туманность, образуя при этом внутренние туманные кольца. Часть из них падает обратно на Солнце и тем самым увеличивает его массу. Центральное сгущение увеличивается попеременно, чередуясь с внешним сокращением объёма, как следствие охлаждения и сжатия. Вследствие этого отделение туманных колец происходит ритмично, а не безостановочно. Из каждого кольца постепенно образуется планета.
Слабость теории Лапласа:
- Первичная туманность обладает столь малой массой, что она не в состоянии вращаться как твёрдое тело, то есть равномерно.
- Вещество не в состоянии отрываться скачками и исключительно в экваториальной области.
- Кольца, равные по массе современным планетам, не могли бы сгуститься, а просто рассеялись в окружающем пространстве.
- Источником энергии Солнца является термоядерный синтез, протекающий в самой звезде, а не процесс сжатия.
Двадцатый век
Наиболее активно теория возникновения Земли изучается в 20 веке. В 1917 году великий английский физик и математик Джеймс Хопвуд Джимс предложил приливную теорию образования Солнечной системы. Его анализ эволюции вращающихся тел позволил опровергнуть теорию Лапласа об образовании Солнца и системы в целом из одиночного раскаленного облака газа. В 20—30-е годы 20 века его приливная теория возникновения системы была доминирующей. Согласно ей, планеты, в том числе и Земля, были образованы из вещества, исторгнутого Солнцем, в следствии катастрофически близко проходившей звезды.
Редкость образования планетарных систем объясняется крайне редким сближением двух звезд до необходимого расстояния. В середине 30-х годов теория была опровергнута, но и по настоящее время приливная теория рассматривается как один из возможных вариантов образования звёздных скоплений.
Великий советский учёный Отто Юльевич Шмидт разработал космогоническую теорию образования Солнечной системы в результате уплотнения газопылевого облака. При этом будущее Солнце и планеты никогда не были газообразными телами, а образовались из холодных и твёрдых частиц. По мнению учёного, изначально вокруг Солнца существовало некое пылегазовое облако.
Частицы вещества, составляющие это облако, при движении постоянно сталкивались друг с другом, но постепенно выстроились таким образом, что сталкивались друг с другом всё меньше и меньше. А для этого необходимо, чтобы траектория движения происходила в одной плоскости и по своему характеру стала круговой.
Таким образом, вращаясь вокруг Солнца по разному диаметру, частицы перестали сталкиваться друг с другом. Но при этом расстояния между частицами уменьшались настолько, что они начали притягиваться друг к другу. Более плотные и крупные притягивали более мелкие и легкие. В результате происходило образование планет Солнечной системы.
Теория Шмидта позволила объяснить расположение планет в солнечной системе по весу и существующие расстояния между ними.
Современный взгляд
Современная наука считает, что Земля появилась около 4,5 миллиарда лет назад из массы газа и пыли, оставшихся после образования Солнца. Первичная атмосфера возникла в результате первичной вулканической дегазации. В этой атмосфере почти не было кислорода, и первоначальная земля была непригодна для проживания.
Вулканическая версия
Большая часть земной поверхности была в расплавленном состоянии из-за частой вулканической деятельности и столкновений с другими космическими телами. В результате одного из таких столкновений произошёл наклон земной оси и возникла Луна, как спутник Земли. Но постепенно такие интенсивные бомбардировки прекратились и это дало возможность планете остыть и образовать твёрдую кору. Кометы и астероиды доставили на планету воду, которая изначально концентрировалась в облаках и океанах.
В результате Земля постепенно стала пригодной для примитивной жизни, которая, в свою очередь, обогатила планету кислородом. Чтобы этого достичь, первый миллиард лет жизнь на земле существовала в микроскопических формах.
Около 550 — 590 миллионов лет тому назад стала появляться сложноустроенная многоклеточная жизнь. Во время кембрийского периода она претерпела процесс быстрого развития и превратилась в современные типы. Около 5 — 6 млн лет назад возникли первые шимпанзе, а это ближайший родственник первого человека, до которого оставалось совсем немного времени в масштабах Вселенной.
Теория туманности
Если рассматривать формирование Земли вместе с Солнечной системой, то сейчас придерживаются гипотезы солнечной туманности. В соответствии с этой гипотезой вся система, в том числе и планета Земля, образовалась из большого вращающегося облака, состоящего из межзвездной пыли и газа. Облако состояло в основном из водорода и гелия, а также небольшого количества более тяжёлых элементов.
Приблизительно 4,5 млрд лет назад гигантское облако начало сокращаться. В результате этого сокращения гравитация сплюснула облако в пропланетный диск перпендикулярно оси его вращения. Образовались первые протопланеты, в том числе и Земля, вращающиеся вокруг центральной части туманности.
Протоземля постепенно увеличивалась в размере до тех пор, пока земная поверхность была достаточно горячей, чтобы растворять тяжелые элементы группы 8 — железо, кобальт, никель, палладий, платина и некоторые другие. В соединение с железом эти элементы участвуют в образовании ядер планет, в том числе и Земли.
Металлы обладают более высокой плотностью, чем силикаты, поэтому они сразу же начали погружаться внутрь Земли. Это привело к тому, что приблизительно через 10 млн лет после начала формирования Земли произошло образование мантии и металлического ядра, и как следствие возникло магнитное поле Земли.
Первая атмосфера была сформирована из солнечной туманности и состояла в основном из водорода и гелия, как самых легких элементов. Но под воздействием солнечного ветра и относительно высокой температуры поверхности вновь образованной планеты, часть первичной атмосферы была утрачена. В настоящее время, процентное соотношение этих более легких элементов к тяжёлым значительно меньше, чем в окружающем космическом пространстве.
В течение первых сотен миллионов лет поверхность Земли постоянно менялась: образовывались и распадались континенты, формировались суперконтиненты, но и они со временем также распались и канули в небытие. Структура планеты продолжает меняться, но не так быстро, чтоб человек мог заметить это.