Неповторимая планета

Вопрос 1. Какие особенности расположения и движения Земли в космическом пространстве делают возможным существование на ней различных живых организмов?

Расстояние от Солнца идеальное для жизни — 1) температура поверхности хороша для жизни живых существ; 2) поддерживается круговорот воды (не только лёд, как на Марсе... )

Наклон земной оси идеален для смены времён года — тоже важное условие для жизни, иначе на половине земного шара могла быть постоянная засуха, а на другой половине — постоянное оледенение. Земля делает оборот вокруг Солнца за 365 дней — достаточно долго для поддержания умеренных климатических условий; для этого также важно, что орбита Земли почти круглая. Размер Земли даёт возможность существовать той атмосфере, которой мы можем дышать; иначе из-за сил гравитации мы остались бы без кислорода.

Вопрос 2. На Меркурии температура днем поднимается до +400 0С. В это же время в той части планеты, где царит ночь, температура опускается почти до – 200 0С. Какими особенностями планеты это можно объяснить? Возможное ли подобное на Земле?

Из-за того, что планета Меркурий полностью лишена атмосферы и из-за близости к Солнцу на ее освещенной стороне царит зной: в полдень на экваторе Меркурия температура поднимается на 400° выше нуля по шкале Цельсия. Правда, в противоположной точке в то же время она опускается почти до 200° ниже нуля. На Земле такое не возможно по той причине, что нашу планету защищает атмосфера – воздушная оболочка Земли.

Вопрос 3. Используя рисунок на странице 97 учебника, расскажите, как происходит на Земле смена дня и ночи.

Помимо вращения земли вокруг солнца (календарный год) земной шар вращается вокруг своей оси. Полный оборот вокруг своей оси происходит за 24 часа, которые называют сутками.

При этом находясь на поверхности Земли мы не ощущаем движения земного шара, а лишь можем наблюдать его, исходя из видимого перемещения солнца, звезд, относительно Земли.

Условно, время суток делится на несколько частей:

Утро - начинается с рассвета неба на его восточной части и восхода солнца из-за горизонта.

День - движение солнца по небосклону с востока на запад.

Вечер - заход солнца на западе неба и постепенно утихающие цвета заката.

Ночь - темное время суток. В это время солнце проходит с другой стороны земного шара относительно нас.

Так как Земля состоит из континентов, находящихся по обе стороны земного шара, то время суток в каждой части Земли разное. Так если Нью-Йорке еще длится ночь, то в Лондоне уже наступило утро, в Москве разгар дня полдень, а в Петропавловск-Камчатском уже вечер.

Что интересно, еще недавно считалось, что движение земного шара вокруг оси равномерно, однако, позже ученые высчитали неточности и оказалось, что неравномерность во вращении все же присутствует. Эти неравномерности связаны с небольшим колебанием земного шара при вращении (условно покачивание Земли, в терминологии - нутация), но эти изменения столь малы (менее 0.001 с), что в составлении календаря не учитываются.

Вопрос 4. Чем объясняется смена времен года на Земле?

Смена времен года обусловлена астрономически за счет наклона планеты по отношению к своей оси вращения. Ось вращения - это воображаемая линия, проходящая через центр Земли между Северным и Южным полюсами, которые поочередно оказываются повернутыми к Солнцу по мере движения планеты вокруг него. На полюсах Земли бывают лишь летний и зимний сезоны. В летнее время года в полярных областях Солнце светит круглые сутки: и днем, и ночью. Этот географический феномен получил название полярного дня. Зимой же в Заполярье наступает полярная ночь, характеризующаяся темнотой, которая длится на протяжении всего дня. Сезоны не меняются на экваторе, потому что эта линия, проходящая через центр Земли, максимально удалена от полюсов планеты. То есть экватор перпендикулярен оси вращения Земли, поэтому солнечные лучи в любое время года по максимуму обогревают земную поверхность экватора. Экваториальный пояс славится вечным летом и зноем. Здесь амплитуды температурных перепадов на протяжении всего года крайне невелики. В остальных климатических поясах предусмотрена смена сезонности. Когда вершина Северного полюса повернута к светилу, в Северном полушарии начинается летний сезон, в то время как в Южном наблюдается зимнее время года. Через полгода происходит обратная ситуация. Лето приходит в Южное полушарие, а Северное полушарие оказывается во власти зимы. Осень и весна - это переходные времена года. Межсезонье начинается тогда, планета пребывает в промежуточном положении по отношению к светилу. Необходимо отметить, что на климатические особенности той или иной страны оказывает влияние не только наклон Земли относительно оси вращения. Следует принимать в расчет течения, воздушные массы, рельеф земной поверхности, кратковременные метеорологические факторы.

Вопрос 5. Какое значение для живого имеет содержание в атмосфере нашей планеты кислорода и его разновидности – озона?

Атмосфера Земли обеспечивает живые организмы необходимым веществом, энергией и определяет направленность и скорость метаболических процессов. Газовый состав современной атмосферы является оптимальным для существования и развития жизни. Будучи областью формирования погоды и климата, атмосфера должна создавать комфортные условия для жизнедеятельности людей, животных и растительности. Отклонения в ту или другую сторону в качестве атмосферного воздуха и погодных условиях создают экстремальные условия для жизнедеятельности животного и растительного мира, в том числе и для человека.

Озон, находясь в виде слоя атмосферы Земли - озоносферы, имеет чрезвычайно важное биологическое значение. Этот слой предохраняет живые организмы на Земле от вредного влияния коротковолновой ультрафиолетовой радиации Солнца. Озон играет значительную роль в создании термических режимов различных слоев атмосферы вследствие сильного поглощения солнечной радиации и земного излучения. Наиболее интенсивно озон поглощает ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Солнечные лучи с длиной волны меньше 300 км почти полностью поглощаются атмосферным озоном.

Таким образом, Земля окружена своеобразным озоновым экраном, защищающим многие организмы от губительного действия ультрафиолетового излучения Солнца. Озон обладает сильным бактерицидным действием и поэтому

применяется для обеззараживания (озонирования) воды и дезинфекции воздуха. При вдыхании смеси воздуха с озоном (озонотерапия) улучшается обмен веществ, работа почек, усиливаются защитные функции организма, улучшается аппетит, сон и общее самочувствие. Под действием озона погибают не только бактерии, но и грибковые образования и вирусы.

Вопрос 6. Почему воздушную оболочку Земли – атмосферу – можно назвать защитной оболочкой?

Атмосфера, со всех сторон окружающая земной шар, выполняет важнейшие функции, связанные с жизненными процессами, направленными на поддержание живых организмов. Атмосфера является важнейшим условием появления и развития жизни на Земле.

Атмосфера задерживает свыше половины энергии солнечного излучения, достигающего наружной ее границы. Коротковолновое и гамма-излучение, которые могли бы быть губительными для жизни на Земле, целиком поглощаются атмосферой (точнее, находящейся в ее верхних слоях ионосферой, а также слоем озона) и до поверхности Земли не доходят. Атмосфера защищает поверхность Земли и от падения метеоритов. Между атмосферой и поверхностью Земли происходит постоянный тепло-, влаго- и газообмен, изменяется атмосферное давление, совершается циркуляция воздуха, что имеет большое значение для погоды.

Вопрос 7. Какую роль для живого играет вода на планете?

Вода создала климат Земли. Если бы не она, наша планета давно бы остыла и жизнь на ней угасла. Теплоемкость воды необычайно высока. Нагреваясь, она поглощает очень много тепла, зато, остывая, возвращает его обратно. Океаны, моря, все другие водохранилища нашей планеты и водяные пары воздуха выполняют роль аккумуляторов тепла: в теплую погоду они поглощают, а в заморозки отдают тепло, согревая воздух и все окружающее пространство.

Еще одно удивительное свойство воды – ее необычайно высокая скрытая теплота плавления и испарения. Лишь благодаря этому возможна жизнь в жарком климате. Только испаряя воду (то есть отдавая большое количество тепла), животным и человеку удается сохранять температуру своего тела значительно ниже температуры окружающего воздуха.

Вода занимает совершенно исключительное положение в природе еще и потому, что без нее была бы невозможна жизнь. Живое вещество образовалось в первобытных морях из растворенных в них веществ. И с тех пор все химические реакции в каждой клеточке тела любого животного или растения идут между растворенными веществами.

Жизнь многих насекомых связана с поверхностной пленкой. Водомерки живут только на поверхности воды, никогда в нее не погружаясь, и не выходят на сушу. Они неспособны ни нырять, ни плавать и умеют лишь скользить по водной глади на своих широко расставленных лапках, как лыжники по поверхности снега. Воды касаются только самые кончики лапок, густо покрытые волосками. Поверхностная пленка прогибается под тяжестью водомерок, но никогда не рвется.

Главным потребителем воды на Земле является человечество и его деятельность. И не случайно все великие цивилизации древности возникали и развивались вблизи воды, в больших речных долинах. Не существовало ни одной великой цивилизации в местности, лишенной воды.

Вопрос 8. Каково значение почвы для жизни на Земле?

Значение почвы в природе можно разделить в зависимости от ее функций, основные из которых следующие:

• Концентрация энергетических запасов благодаря обеспечению процессов жизнедеятельности растений и осуществлению ими фотосинтеза (а следовательно и образованию многих полезных ископаемых).

• Создание взаимодействия между малым и большим круговоротами веществ — биологическим и геологическим.

• Осуществление регулирования основных процессов в биосфере — регуляции продуктивности живых организмов и плотности их заселения на поверхности планеты.

• Участие во взаимосвязанном процессе регулировки атмосферного и гидросферного составов.

• Обеспечение нормальных процессов жизнедеятельности земных организмов.

• Экологическая роль — участие в функциональности экосистемы и как составная часть биогеоценоза.

• Важная роль в сложных механизмах функционирования и регулирования атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы и этносферы.

Вопрос 9. Подготовьтесь к дискуссии на тему «Будущее Земли как космического тела». Можем ли мы влиять на судьбу нашей планеты?

Учёный в области теоретической физики, активный популяризатор науки Мичио Каку уверен, что благодаря космическим технологиям, через 100 лет человечество сможет летать к звёздам.

Миллионы микрокомпьютеров «размером с ноготь», которые будут перемещаться в пространстве со скоростью, близкой к скорости света, можно будет рассылать по всему космосу. Эти микрокомпьютеры, исследуя пространство, будут искать внеземной разум, и передавать послания от землян. Затем к колонизации звёздных миров приступят люди.

Мичио Каку полагает, что мы не наблюдаем инопланетных цивилизаций в космосе потому, что в технологическом отношении они ушли далеко вперёд и им малоинтересно наше примитивное общество.

В книге «Параллельные миры» Мичио Каку пишет, что учёными были предприняты попытки уловить радиосигналы от цивилизаций третьего типа в пределах нашей Галактики. Гигантский радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико сканировал большую часть Галактики на предмет получения радиосигналов на частоте 1,42 ГГц. В ходе сканирования не было обнаружено никаких признаков радиосигналов в данном диапазоне от какой-либо цивилизации. Мичио Каку считает, что контакт с инопланетянами возможен. Пока просканировано около тысячи звёзд, а это слишком мало в масштабах Вселенной.

Колонизация планет

Известный астрофизик современности Стивен Хокинг предостерегает землян об опасности контакта с инопланетными цивилизациями, поскольку они могут многократно превосходить достижения человечества в технологическом отношении.

Хокинг не исключают возможности существования инопланетного разума, выбравшего кочевой образ жизни. Новые планеты для них оказываются источником материалов, а не местом для колоний, а между звёздами перемещаться им помогают устройства, использующие энергию звезды.

По мнению Хокинга, разница в технологическом уровне чревата пагубными последствиями при столкновении двух цивилизаций, причём из земного опыта однозначно следует то, что плохо приходится менее развитой стороне. Мнение Хокинга таково: «если учесть, что разница в возрасте культуры землян и гипотетического инопланетного разума может составлять и миллиард лет, разрыв окажется куда более существенным, чем в случае с приходом европейцев в Америку».

Стивен Хокинг считает, что человечество «протянет» не более тысячи лет, если только не расселится в космосе. Поэтому следует как можно быстрее колонизировать другие планеты. «Пришельцы где-то рядом, и Земле лучше поберечься» - предупредил Хокинг.

Наиболее пригодная для колонизации планета в Солнечной системе - Марс. В ходе многочисленных миссий автоматических межпланетных станций, доставивших к Марсу искусственные спутники, посадочные модули и марсоходы, Марс стал самой изученной планетой.

В настоящее время несколько стран занимаются практической подготовкой отправки людей на Марс. Роскосмос, NASA и ESA смогут отправить совместную миссию на Марс в 2030 году. Ожидается, что экспедиция изучит возможность создания на Марсе постоянных поселений людей, чтобы земляне могли постепенно колонизировать красную планету.

С 2010 года NASA разрабатывает проект безвозвратного направления людей на Марс с целью колонизации планеты - «Столетний космический корабль». Первых «марсиан» планируется отправить к красной планете уже в 2030 году.

«Убегающая» Луна

Луна постепенно удаляется от Земли - примерно на 4 см в год. При этом её орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль. Через сколько лет Луна покинет Землю?

Российские ученые выдвинули гипотезу, что Луна может покинуть орбиту Земли и превратиться в планету. Существует теория, согласно которой Меркурий когда-то был спутником Венеры. Постепенно Меркурий отдалился от Венеры и ушёл на новую орбиту, став планетой. В результате, произошло резкое нагревание Венеры, которое привело к высыханию океанов, и жизнь на планете не смогла возродиться.

Американские исследователи предположили, что «бегство» Меркурия произошло около 500 млн. лет назад в результате столкновения с крупным астероидом или планета могла быть «захвачена» притяжением Солнца. С момента последней – шестой экспедиции на Луну (с декабря 1972 года) уже более 30 лет прекращены экспедиции людей на спутник Земли. Кто не пускает землян на Луну?

Многие специалисты пришли к выводу, что в ходе полётов на Луну, астронавтами были обнаружены объекты инопланетной цивилизации, вследствие чего были предприняты операции по сокрытию данной информации. Однако, в последнее время три ведущие космические державы заявили о своих намерениях по исследованию Луны: Россия планирует отправить первых туристов на Луну в 2014 году, а к 2030 году построить там свою базу; Китай намеревается высадить космонавта на Луне в 2017 году, НАСА намерено создать свою базу на Луне до 2015 года.

Судьба Титана

Астрономы NASA и Европейского космического агентства считают, что в будущем Земля будет похожа на крупнейший спутник Сатурна – Титан. Высокая активность Солнца и глобальное потепление сделают Землю планетой пустынь.

Как считают специалисты, на Титане существуют горные массивы, под которыми имеются «дренажные» каналы с жидким метаном. На Титане наблюдается круговорот метана, аналогичный круговороту воды в земной атмосфере. Однако, поскольку Титан находится дальше от Солнца, чем Земля, ему требуется больше солнечной энергии для испарения метана и создания в атмосфере подобия дождевых туч, поэтому «метановые ливни» проходят на спутнике с интервалом в сотни и даже тысячи лет.

Эволюция Солнца. Столкновение Земли с Марсом.

Исследуя Вопрос о далёком будущем Земли - моменте, когда Солнце превратится в красный гигант, а затем, сбросив лишнюю материю, станет белым карликом, ученые пришли к выводу, что теоретически Земля может пережить гибель Солнца.

По словам исследователей, всё зависит от того, каким образом Солнце будет сбрасывать лишнюю материю. В одном из сценариев Землю может отбросить на более удалённую орбиту, что позволит ей пережить разрастание звезды. Параллельно на планету будут действовать мощнейшие приливные силы со стороны Солнца, которые будут тянуть планету к гиганту.

Какой процесс окажется сильнее, учёным предсказать очень трудно. Если Землю отбросит на орбиту с большим радиусом, это не гарантирует выживание планеты, поскольку возможно столкновение Земли с Марсом, что приведёт к разрушению обоих небесных тел. Однако, если наша планета не столкнется с Марсом, то может оказаться в пригодной для обитания зоне вокруг белого карлика.