Целый ряд отличительных черт на Земле требует объяснения. Землетрясения и извержения вулканов сосредоточены в определенных регионах мира, особенно в Огненном кольце - в основном на краях континентов, обращенных к Тихому океану. Гавайские острова образуют длинную цепь в основном потухших вулканов, с юго-восточной оконечностью цепи. Большой остров Гавайи все еще вулканически активен.
Подводный хребет гор, идущий с севера на юг, делит Атлантический океан примерно пополам, и некоторые части хребта, такие как Исландия, возвысились над поверхностью. Свежая магма (расплавленная порода) была замечена сочащейся со дна океана в середине этого хребта.
Восточное побережье Южной Америки и западное побережье Африки выглядят так, как будто они подходят друг к другу, как кусочки головоломки, и имеют похожие камни и окаменелости примерно одного возраста. Было бы также желательно объяснить существование огромных горных хребтов, таких как Гималаи и Анды.
В течение многих лет большинство этих фактов были известны, но ни у кого не было хорошего объяснения им. В 1912 году немецкий метеоролог Альфред Вегенер предположил, что на самом деле континенты когда-то были объединены в гигантскую массу суши, которую он назвал Пангеей, что означает “Вся Земля".
Согласно этой гипотезе, названной континентальным дрейфом, этот суперконтинент давно распался на части - нынешние континенты, которые с тех пор дрейфовали к своим нынешним позициям. Вегенер не был первым, кто предположил, что континенты могут двигаться, но он развил эту гипотезу более подробно, чем раньше.
Многим геологам эта идея казалась нелепой. Как мог континент, сделанный из камня, просто двигаться? У Вегенера не было убедительного объяснения этому движению, но позже исследователи поняли, что частично расплавленная астеносфера (часть верхней мантии) может позволить движение горных пород, в основном плавающих на её вершине.
Гигантские конвекционные ячейки (вспенивающие движения) в горячих недрах Земли могут быть способны раздвигать континенты или морское дно, например, на Срединно-Атлантическом хребте.
Часть тепла
внутри Земли остается, а часть выделяется из внешнего
ядра, когда железо и никель медленно затвердевают. Это происходит в результате распада долгоживущих радиоактивных
элементов, таких как Уран.
Астрономы считают, что эти радиоактивные элементы образовались в
сверхновых - катастрофических взрывах гигантских звезд, -которые произошли до
образования Солнечной системы. Уран и другие элементы смешались с облаками газа
и пыли, которые в конечном итоге собрались вместе, чтобы сформировать Землю.
Если это верно, то это означало бы, что дрейф континентов, землетрясения и
вулканы на самом деле питаются угасающими углями древних солнц.
Переносимые конвекционными потоками снизу, плиты могли тереться друг о друга, вызывая землетрясения, когда они схватывались и соскальзывали. Плиты, сталкивающиеся друг с другом лоб в лоб, вызвали бы огромные морщины в земной коре - горные хребты.
В некоторых случаях плита, несущая кору морского дна, которая состоит из более плотных пород, чем континенты, может быть загнана под плиту, несущую континентальную кору - процесс, называемый субдукцией. Часть субдуцированной плиты затем расплавится и, возможно, пробьется вверх через край другой плиты в виде вулканов. Таким образом, большинство вулканов и землетрясений происходит вблизи границ плит, где они взаимодействуют. Огненное кольцо расположено вдоль части краев Тихоокеанской плиты.
К 1960-м годам большинство геологов приняли эту идею, ныне известную как тектоника плит . В настоящее время считается, что кора океанского дна постепенно формируется по мере того, как магма, поднимаясь конвекционными потоками, достигает поверхности (океанского дна) и охлаждается, образуя относительно новую плотную породу. Это создает подводные горные цепи, называемые океаническими хребтами, такие как Срединно-Атлантический хребет.
Дно мирового океана с хребтами:
Породы океанского дна в основном базальтовые, а более легкие породы материков - в основном гранитные. Континентальная кора также толще океанической, и она плавает выше астеносферы, так что большая часть континентальной суши имеет более высокую высоту, чем поверхность океана.
Радиоактивное датирование континентальных пород показало, что некоторым из них около 4 миллиардов лет. Породы океанической коры обычно датируются менее чем 200 миллионами лет, а некоторые из них совершенно новые, как, например, свежеохлажденная магма в Срединно-Атлантическом хребте.
Конфигурация земных континентов резко изменилась за сотни миллионов лет и продолжает меняться и сегодня. Плиты обычно перемещаются примерно на 5-10 сантиметров в год, что составляет примерно 50-100 километров каждый миллион лет.
Ученые полагают, что примерно до 240-200 миллионов лет назад все основные массивы суши были объединены в суперконтинент Пангея. В это время Пангея начала распадаться из-за гигантских конвективных потоков, поднимающихся под ней из мантии. Сначала она раскололась на северный континент Лавразия и Южный Гондвана, которые были разделены экваториальным морем Тетис.
Позднее Гондвана распалась, образовав Африку, Южную Америку, Антарктиду, Австралию и Индию. Лавразия была разорвана на части, образовав Северную Америку и Евразию (Европа и Азия рассматривались как единая суша). Молодой Атлантический океан отделял Южную Америку от Африки и Северную Америку от Евразии. Магма, поднимаясь из недр, поднималась вдоль Срединно-Атлантического хребта и образовывала новое морское дно, неуклонно расширяя Атлантику и разделяя континенты.
Тем временем Австралия и Антарктида все больше отдалялись друг от друга. Индия отправилась на север и начала сталкиваться с Азией около 40 миллионов лет назад, сморщив кору, чтобы сформировать самую высокую горную систему в мире - Гималаи.
Тефийское море сужалось по мере того, как Африка и Евразия приближались и устанавливали контакт. Средиземное море осталось в виде остатка. Всего лишь около 3 миллионов лет назад Северная и Южная Америка встретились впервые с тех пор, как были частью Пангеи, поскольку Панамский перешеек образовал мост между ними.
По мере того как Северная и Южная Америка дрейфовали на запад, Тихоокеанская плита субдуцировалась под их западные берега. В результате континенты смялись, подняв Скалистые горы и Анды. Землетрясения и извержения вулканов - обычное дело вблизи этих берегов.
Сама Тихоокеанская плита медленно дрейфовала на северо-запад. Шлейф горячего материала, поднимающийся из глубины мантии, прожигал океаническую кору в северной части Тихого океана, образуя вулканический остров. Когда плита двинулась, она перенесла новый остров на северо-запад и принесла другой участок коры над горячим шлейфом. Шлейф снова прорвался сквозь кору, образовав еще один остров, и процесс повторился, образовав гавайскую островную цепь.
Существует много свидетельств того, что сама Пангея образовалась из предыдущих версий столкновения нынешних континентов. Когда это произошло, меньшие куски земной коры, называемые терранами, столкнулись с крупными континентами и прикрепились к ним. Пангея, вероятно, полностью сформировалась около 250 миллионов лет назад. По мере ее формирования то, что в конечном итоге станет Северной Америкой, столкнулось с тем, что позже станет Африкой. Это подняло Аппалачи. Эти горы сейчас так стары (около 300 миллионов лет), что силы дождя и ветра сгладили их и стерли примерно до половины их прежней высоты.
Прослеживая еще дальше, оказывается, что большая часть Земли была объединена в более ранний суперконтинент под названием Родиния, который начал распадаться более 700 миллионов лет назад. Это в конечном итоге привело к появлению более ранней версии Атлантического океана, названной Япет.
К 470 миллионам лет назад морское дно Япета стало более уплотненным и плотным, и его края начали опускаться под соседние континенты. Эти континенты начали скользить навстречу друг другу, постепенно сужая Япет и в конце концов образуя Пангею. Многие ученые считают, что другие суперконтиненты сформировались и распались еще до появления Родинии. Еще раньше сами крупные континентальные массы, вероятно, образовались в результате столкновения более мелких кусков земной коры.
Положение континентов почти полностью определяется процессами внутри Земли, но силы воды, льда, ветра и гравитации также помогают формировать земную поверхность. Горные породы выветриваются или дробятся на мелкие частицы как физическими, так и химическими процессами. Просачивающаяся в трещины вода и чередующиеся циклы замерзания и оттаивания помогают со временем дробить камни на более мелкие кусочки. Когда кислотная вода вступает в контакт с породой, могут происходить химические реакции, что приводит к более быстрой фрагментации.
После того как скалы раскололись на мелкие кусочки, вода, ветер и лёд могут переносить материал на большие расстояния - процесс, называемый эрозией. Со временем реки могут прорезать глубокие каньоны и нести огромное количество мусора, откладывая его в долинах, на морском дне или в больших речных дельтах.
Лёд также оказывает значительное воздействие, поскольку ледники вырезают долины и перевозят большие валуны. В некоторых районах ветер оказывает сильное влияние, создавая большие дюнные поля и прочесывая поверхность с пылью или песком. Гравитация создает оползни, собирает осадочные породы вместе и заставляет более плотные породы скользить под менее плотными, как в случае субдукции.
Ветровые волны, а также подъем и спад приливов и отливов значительно разрушают береговую линию. Такая эрозия иногда приводит к образованию цепочек песчаных барьерных островов, отделенных от берега морскими болотами. Лава из вулканов всплывает на поверхность земли в некоторых районах, поскольку она охватывает существующую землю и охлаждается, образуя горную породу. Ветры переносят вулканический пепел на большие расстояния, причем пепел в конечном итоге оседает на поверхность.
Жизнь также играет огромную роль в формировании земной поверхности. Растения помогают разрушать камни в почве, которые могут быть смыты, но они также уменьшают эрозию, удерживая почву. Древние леса и болота были погребены и в конце концов превратились в уголь. Моллюски и другие морские организмы строят раковины из карбоната кальция, которые постоянно оседают на дно океана, образуя обширные отложения мела. Со временем эти отложения в сочетании с различными минералами образовали слои толщиной во много километров. Таким образом, большая часть земной коры была сформирована или, по крайней мере, изменена жизнью.
Земные циклы и Круговорот воды на Земле
Солнечная энергия и Магнитное поле Земли
Что ещё посмотреть: