Объект и предмет исследования

Под Физикой Земли понимают науку, занимающуюся изучением нашей планеты с помощью естественных и искусственных физических полей с целью познания как внутреннего строения планеты, так и её наружных оболочек: твёрдой (литосферы), жидкой (гидросферы), и газообразной (атмосферы). Она исследует все физические явления, происходящие в различных оболочках Земли с целью их познания и прогноза событий. Кроме того, она изучает происхождение и развитие нашей планеты в целом.

Общие сведения планетологического характера.

Происхождение Вселенной и Земли. Эволюция Вселенной.

До 20-х годов прошлого столетия астрофизики считали, что наша Вселенная является стационарной. А. Энштейном выведены были специальные гравитационные уравнения для описания стационарной Вселенной. На основе новых решений А.А. Фридман установил, что наша Вселенная нестационарна и она расширяется. Исходя из этих данных Г.А. Гамов (1946 г.) предложил модель горячей Вселенной, ныне принятую подавляющим большинством исследователей процессов эволюции Вселенной.

В соответствии с этой моделью Вселенная вначале была сосредоточена в квазиточке размером 10^-33 см, и плотностью ~ 10⁹³ г/см³ и температурой свыше 10³³К. Такая частица получила название суперадрона. Примерно 15...20 млрд. лет тому назад она взорвалась и Вселенная стала расширяться.

Этап эволюции расширяющейся Вселенной астрофизики разделяют на 4 эры: а) адронная, б) лептонная, в) излучения, г) вещества. В последней стали возникать атомы водорода и гелия, из которых в последующем образовались галактики, черные дыры, звёзды, планеты и др. космические объекты.

Галактики стали формироваться спустя примерно 3 млрд. лет после начала расширения Вселенной в местах скопления облаков нейтринного газа, представляющего собой так называемые гравитационные ямы. При скоплении в таких местах неоднородностей порядка 10⁴⁰ т начинают возобладать процессы сдавливания вещества преимущественно в двух противоположных направлениях. Всего астрономы выделяют 4 типа галактик: эллиптические, спиральные, линзовидные и неправильные.

Во Вселенной в настоящее время насчитывается 10¹⁴ Галактик. Наша Галактика (Млечный путь) относится к спиральному типу (рис. 2). В ней порядка 200 млрд. звёзд общей массой 3× 10³⁸ т.

Формирование звёзд начинается сразу после образования Галактик. Солнце образовалось около 5 млрд. лет назад, его масса (М_с) составляет

2 ×10²⁷ т. В нашей Галактике на звёзды приходится 97% всей её массы. Остальная часть материи распределена в виде межзвёздного газа и пыли.

Звёзды и их планетные системы образуются из газопылевых туманностей. Академик О.Ю. Шмидт, изучая эту проблему, пришёл к заключению, что Солнце и планеты образовались не из горячей, а из холодной газопылевой туманности. Ранее Кантом-Лапласом развивалась гипотеза о происхождении Солнца и планет из горячей газопылевой туманности.

В общей сложности процесс образования Солнца занимает порядка 50 млн. лет. Планеты формируются на периферии этого газопылевого облака. Образование землеподобных планет происходит в течение ~100 млн. лет. В настоящее время считается, что Солнце образовалось 4.6, а землеподобные планеты – 4.55 млрд. лет назад. Процесс формирования Юпитера и Сатурна протекал порядка 100 млн. лет, а Урана и Нептуна – 0.5 млрд. лет. Плутон же, возможно, ещё не закончил этот процесс.

Планеты

Под планетами понимают космические тела массой 10¹⁷ – 10²⁶ т. Вещество в них находится в конденсированном состоянии и эволюционирует за счет процесса гравитационной дифференциации, радиогенной энергии и т.д. В объектах с массой, на порядок больше указанного предела, начинают протекать термоядерные реакции, свойственные звёздам.

К настоящему времени достоверно установлено наличие 9 планет в Солнечной системе.

Планетарная система Земля –Луна, аспекты её изучения.

Земля и её спутник Луна образуют систему, которая в известном смысле является уникальной для всей солнечной системы: отношение масс Луны и Земли равно 1: 81.3, что чрезвычайно велико для спутника. Около 80% момента количества движения системы приходится на долю орбитального движения Луны.

Приливное взаимодействие Земли и Луны вызывает постепенную потерю энергии вращения системы. В результате этого взаимодействия Луна оказалась постоянно обращённой к Земле одной и той же стороной.