Вік землі

Це, принаймні на даний момент, єдина планета, на якій існує життя. Це лише потрібна відстань від сонця, щоб вода могла бути в рідкому вигляді та такою температурою, яка була достатньо комфортною для росту мільйонів рослин і тварин. Земля.

Скільки тобі років? Його шлях до того, яким він є сьогодні, був дуже довгим і загроженим небезпекою. Космічний простір – не безпечне місце. Але, Який вік землі і як він розраховувався?

Скільки років Землі?

Хоча точної цифри немає, відомо, що нашій планеті близько 4.500 мільярдів років. Геологи та геофізики змогли вирахувати вік, вимірявши швидкість, з якою елементи радіоактивного металевого урану розкладаються на свинець. Також, використовуючи методи радіометричного датування, вони з’ясували вік метеоритів, подібний до віку Землі та Місяця.

Найдавніший з відомих мінералів – цирконій із району Джек-Гіллс у Західній Австралії. За їх підрахунками, їм виповнилося 4.404 4.567 мільйони років. Найдавніші метеорити, виявлені в Сонячній системі, тобто багаті кальцієм-алюмінієм включення, мають вік XNUMX мільйонів років. Це означає що Сонячна система почала формуватися 4.567 млн ​​років тому.

Одна з гіпотез стверджує, що Земля почала формуватися незабаром після метеоритів, але поки неможливо точно визначити її вік.

Перші теорії

Довгий час вважалося, що планета була тут назавжди, поки натуралісти не почали розуміти різні зміни, які зазнала планета при вивченні її шарів. Ніколас Стено був одним із перших, хто зрозумів зв’язок між викопними рештками та згаданими шарами. Близько 1790 року британський натураліст Вільям Сміт висунув гіпотезу, що якщо два шари гірських порід на різних місцях містять схожі викопні рештки, то з великою ймовірністю обидва шари походять одночасно. Через роки його племінник Джон Філліпс за допомогою цих методів підрахував, що вік Землі складе близько 96 мільйонів років.

Натураліст Михайло Ломоносов вважав, що Земля утворилася незалежно від решти Всесвіту за кілька сотень тисяч років до цього. У 1779 році французький натураліст граф Дю Буффон провів експеримент: він створив невелику земну кулю, склад якої був подібний до складу планети, а потім виміряв швидкість її охолодження. Таким чином, він оцінив вік землі приблизно в 75 тисяч років.

Проте, Лише в 1830 році геолог на ім’я Чарльз Лайєл припустив, що планета постійно змінюється. Це, хоча сьогодні це щось природне і цілком логічне для нас, на той час це була дуже нова теорія, оскільки вони вважали, що планета є чимось статичним, що вона змінюється лише внаслідок природних катастроф.

Розрахунки

Статура Глазго Вільям Томсон опублікував у 1862 р. Ряд розрахунків, за якими вік нашої планети оцінювався в межах від 24 до 400 млн років. Лорд Кельвін, якого згодом так називатимуть, припустив, що Земля утворюється у вигляді кулі розплавленої породи, і підрахував час, необхідний для того, щоб процес охолодження досяг середньої поточної температури (14 ° C). Незважаючи ні на що, геологи не були дуже впевнені в справедливості цієї гіпотези.

Чарльз Дарвін, який вивчав роботи Лайєлла, запропонував свою теорію природного відбору – процес, за допомогою якого для їх здійснення необхідний ряд змін в організмах і, звичайно, час.. Тому він вважав, що 400 мільйонів років недостатньо.

У 1856 р. Німецький фізик Герман фон Гельмгольт і в 1892 р. Канадський астроном Саймон Ньюкомб представили власні розрахунки. Першому було 22 мільйони років, а другому 18 мільйонів. Вчені дійшли до цих цифр, розрахувавши час, коли Сонце повинно розвинутися до свого поточного діаметра та інтенсивності із газової та пилової туманності, з якої воно утворилося.

Розвиток радіометричного датування

Сьогодні ми можемо отримати уявлення про те, скільки старих гірських порід і мінералів, завдяки радіометричному датуванню, яке Це процедура, яку Артур Холмс розробив на початку XNUMX століття, і яка базується на пропорціях ізотопу, який називається батьком, та одного або декількох нащадків, період напіввиведення яких відомий.

Радіометричне датування вперше було опубліковане в 1907 році Бертраном Болтвудом, і сьогодні воно є основним джерелом інформації про вік гірських порід або самої планети Земля. Існують різні методи знайомств:

• Метод вуглецю 14: Це корисно для датування в археології, антропології, кліматології, океанографії, едафології та недавній геології.
• Калій-аргоновий метод: використовується в геології.
• Рубідій-етронцієвий метод: використовується для датування давніх наземних порід, а також місячних мієстр.
• Торій 230 методи: використовується у дуже давніх датах океанічного осаду.
• Методи свинцю: використовується в геології.

Таким чином, Холмс зробив виміри на зразках гірських порід і в 1911 р. Дійшов висновку, що найдавнішому було 1600 мільйонів років.. Але ці розрахунки були не надто надійними. Через два роки були опубліковані результати, які показують, що елементи мали ізотопи, що є різними варіантами з різною масою. У 30-х роках було показано, що в ізотопах є ядра, що складаються з різної кількості нейтральних частинок або нейтронів.

Робота Холмса ігнорувалася до 1920-х років, коли в 1921 р. на щорічній зустрічі Британської асоціації розвитку науки члени встановили, що вік планети становить кілька мільярдів років і що радіометричне датування є надійним. У 1927 р. Він опублікував свою роботу «Вік Землі, вступ до геологічних ідей», в якій він підрахував, що вік був між 1600 і 3000 мільйонами років.

Близько 1931 р. Національна рада дослідників Національної академії наук США призначила комітет для з’ясування віку Землі. Холмса, як одного з небагатьох людей, які знали прийоми радіометричного датування, запросили до складу комітету. У звіті, який вони склали, зазначалося, що радіометричне датування є єдиним надійним методом, який може бути використаний для визначення послідовностей геологічних часів.

Нарешті, К. К. Паттерсон розрахував вік Землі в 1956 р., Використовуючи ізотопне датування ланцюга розпаду свинцевого урану метеоритів.

Попереду нашої планети ще багато мільйонів років життя. Якщо врешті-решт з’явиться теорія про те, що Сонце «проковтне» землю, коли вона перетвориться на червоного гіганта, ми можемо бути майже впевнені, що воно все ще обертається навколо зоряного царя близько 5 мільярдів років.

Повний шлях до статті: Мережева метеорологія » Метеорологія » Ciencia » Вік землі

Приклади розв’язання задач

1. Зоря Вега розташована на відстані 26,4 св. року від Землі. Скільки років летіла б до неї ракета з постійною швидкістю 30 км/с?

2. Опівдні ваша тінь у два рази менша, ніж ваш зріст. Визначте висоту Сонця над горизонтом.

3. Астероїд Амур рухається по еліпсу з ексцентриситетом 0,43. Чи може цей астероїд зіткнутися із Землею, якщо його період обертання навколо Сонця дорівнює 2,66 року?

а) За допомогою третього закону Кеплера визначаємо велику піввісь орбіти астероїда:

де a₂ = 1 а. о. — велика піввісь орбіти Землі; T₂ = 1 рік — період обертання Землі навколо Сонця.

Відповідь. Астероїд Амур не перетне орбіту Землі, тому не може зіткнутися із Землею.

4. На якій висоті над поверхнею Землі має обертатися геостаціонарний супутник, який висить над однією точкою Землі?

де a₂ = 380 000 км — велика піввісь орбіти Місяця; T₁ = 1 доба — період обертання супутника навколо Землі; T₂ = 27,3 доби — період обертання Місяця навколо Землі.

Відповідь. Геостаціонарні супутники обертаються із заходу на схід у площині екватора на висоті 35 500 км.

5. Чи можуть космонавти з поверхні Місяця неозброєним оком побачити Чорне море?

Відповідь. Якщо в Україні день, то з Місяця Чорне море можна побачити, бо його кутовий діаметр більший від роздільної здатності ока.

6. На поверхні якої планети земної групи вага космонавтів буде найменшою?

де G — гравітаційна стала; M — маса планети, R — радіус планети. Найменша вага буде на поверхні тієї планети, де менше прискорення вільного падіння. З формули g= GM/R 2 визначаємо, що на Меркурії g = 3,78 м/с 2 , на Венері g = 8,6 м/с 2 , на Марсі g = 3,72 м/с 2 , на Землі g = 9,78 м/с 2 .

Відповідь. Вага буде найменшою на Марсі — у 2,6 разу меншою, ніж на Землі.

7. Коли, взимку чи влітку, у вікно вашої квартири опівдні потрапляє більше сонячної енергії? Розгляньте випадки: А. Вікно виходить на південь; Б. Вікно виходить на схід.

А. Кількість сонячної енергії, яку отримує одиниця поверхні за одиницю часу, можна обчислити за допомогою такої формули:

де q — сонячна стала; i — кут падіння сонячних променів.

Стіна розташована перпендикулярно до горизонту, тому взимку кут падіння сонячних променів буде меншим. Отже, як це не дивно, взимку у вікно вашої квартири від Сонця надходить більше енергії, ніж улітку.

Б. Якщо вікно виходить на схід, то сонячні промені опівдні ніколи не освітлюють вашу кімнату.

8. Визначте радіус зорі Вега, яка випромінює у 55 разів більше енергії, ніж Сонце. Температура поверхні становить 11 000 К. Який вигляд мала б ця зоря на нашому небі, якби вона світила на місці Сонця?

де R_⊕ = 695 202 км — радіус Сонця; T_⊕ = 6000 °C — температура поверхні Сонця.

Відповідь. Зоря Вега має радіус у 2 рази більший, ніж у Сонця, тому на нашому небі вона мала б вигляд синього диска з кутовим діаметром 1°. Якби Вега світила замість Сонця, то Земля отримувала б у 55 разів більше енергії, ніж тепер, і температура на її поверхні була б вищою за 1000 °С. Таким чином, умови на нашій планеті стали б непридатними для будь-яких форм життя.

Практична робота

Робота з рухомою картою зоряного неба

1. Поверніть пластмасовий круг на карті таким чином, щоби дата спостереження на зовнішньому колі карти збігалася годиною спостереження на зовнішньому колі круга. Тоді в прозорому отворі круга буде видно тільки ті зорі, які в цей момент розташовані над горизонтом.

2. Зорієнтуйте карту над головою відносно сторін горизонту. У центрі прозорого отвору буде видно ті зорі, що розташовані поблизу зеніта, а біля краю ті світила, які світять коло горизонту, тобто сходять, або заходять.

3. Кульмінація зорі настає в той час, коли світило перетинає площину меридіана — на карті це пряма лінія, що проходить від точки півночі на горизонті через північний полюс світу до точки півдня на південному горизонті. Внаслідок обертання Землі навколо осі, площина меридіана постійно зміщується, тому протягом доби кожне світило двічі перетинає меридіан, тому розрізняють дві кульмінації. У момент верхньої кульмінації зоря розташована найвище над горизонтом, а в нижній кульмінації – найнижче.

4. Велика Ведмедиця опівночі світить поблизу зеніту. Використовуючи рухому карту зоряного неба, визначте в якому місяці проводяться спостереження.

5. За допомогою рухомої карти зоряного неба визначити, чи можна в Україні в січні опівночі побачити зорю Вега. Виміряйте екваторіальні координати цієї зорі.