דברים ייחודיים על כדור הארץ. הייחודיות של הפלנטה

במספר כוכבי לכת, הוא דומה לשכניו מאדים, מרקורי, נוגה, המבנה שלו קבע מראש את האפשרות של הופעת חיים והומו סאפיינס. הקליפה העליונה של כדור הארץ נותנת לאדם מתכות, דלק, אדמה לגידול לחם. היא סיפקה לאנשים בעקביות עצים, פחם, נפט, אורניום לדלק. ייחודו של כדור הארץ נקבע מראש על ידי שני גורמים: גודל כוכב הלכת והמרחק מהשמש. המרחק מהשמש קבע את הטמפרטורה על פני כדור הארץ החיובית לביוספרה, בניגוד למשטח החם של נוגה ולפני השטח הקרים של מאדים. תפקידה של האווירה גדול ביצירת האופטימום האקלימי, עליו נדון בהרצאה הרביעית. כדור הארץ הוא כוכב הלכת היחיד עם פעילות געשית. זה מבטיח שחרור של פחמן דו חמצני, שצמחים ירוקים צריכים כדי לייצר חומר אורגני וחמצן. פעילות מבטיחה אספקה ​​של כל מרכיבי הטבלה המחזורית, מספקת שחרור, שבגללו נחשפים מרבצי מינרלים, יפההקלה על הרים, אזורים גבעות וחופי ים. חלופה לכך היא מישור עקר, יבש או ביצתי (קזחסטן, מערב סיביר). הפעילות האנדוגנית של כדור הארץ עשויה להימשך עוד 1-1.5 מיליארד שנים. האדם הוא הבריאה האחרונה של אלוהים. לפניו נוצרו חיות. יהוה ברא לאדם את כל הדרוש לחיים מההתחלה, חזה הכל מראש. כדור הארץ הוא בית אידיאלי לאדם, שבו הכל מוכן פָּעִילחַיִים.

15. מבנה מולקולת המים ומשמעותה האקולוגית.

במולקולת מים, שני אטומי מימן קשורים כימית לאטום חמצן אחד. הנוסחה הכימית שלו היא H 2 O. במולקולת מים, שני אטומי מימן קשורים כימית לאטום חמצן אחד. הנוסחה הכימית שלו היא H 2 O. סידור גרעיני האטומים הוא כזה שהם יוצרים משולש שווה שוקיים עם זווית של 104 בערך 27' בחלק העליון. 5 זוגות אלקטרונים מסתובבים סביבם. אחד מהזוגות הללו סובב סביב גרעין החמצן. זה מוצג באיור על ידי עיגול קטן המכסה את הנקודה המודגשת התחתונה. שני זוגות מקשרים את גרעין החמצן O עם שני גרעיני מימן H. מסלוליהם מוצגים בשתי אליפסות גדולות. שני זוגות אלקטרונים נוספים מסתובבים בשני מסלולים אליפטיים ליד גרעין החמצן. שני הזוגות האחרונים יוצרים מטענים שליליים חלשים בתחתית דמות המולקולה. בחלקו העליון, להיפך, ישנם מטענים חיוביים חלשים שנוצרו על ידי מטענים חיוביים שפוצו לא לגמרי של גרעיני מימן. לפיכך, למולקולת המים יש 4 קודקודים, מתוכם לשניים יש מטען חיובי ולשניים יש מטען שלילי. זוג האליפסות התחתון וזוג האליפסות העליון ממוקמים במישורים שונים. מישורים אלה מאונכים זה לזה. לכן, הציר הנמשך דרך הקטבים של מולקולה עם מטענים חיוביים מאונך לציר שנמשך דרך הקטבים עם המטענים השליליים. צירים אלו אינם מצטלבים. הם ממוקמים בצדדים מנוגדים של המולקולה. מבנה זה של מולקולת המים יוצר אותו יוצר תכונות מיוחדות.מים הם ממס אוניברסלי חלש. מולקולות מים, עם המטענים שלהן, מושכות גבישי מלח ומולקולות חומצה אורגנית ליונים. בחומר שנפל למים, הכוחות הבין-אטומיים נחלשים פי 80. עבור גופים פיזיים שנפלו למים, השפעה זו תקפה רק על משטחים במגע עם מים. בהתאם לחוזק הקשרים הפנימיים בחומר, הוא מתמוסס במים בקצב כזה או אחר. מים, המפרקים חומרים ליונים, אינם מתפרקים בעצמם. מאוד יציב. הודות לכך היא "שוטפת" את פני כדור הארץ, כל חיה וצמח בחוץ. היא "שוטפת" אותם פנימה, מסירה רעלים מהגוף. זהו ממס אינרטי ואינו משפיע על הרקמות עצמן, אלא רק נושא את מה שצריך ומוריד את העודפים. מים ממיסים גזים: הם נושאים חמצן לחיים מימיים. לסריג המרחבי של גבישים נוזליים של מים יש חללים בתוכו. החללים יכולים להכיל יונים של חומר אנאורגני מומס או מולקולות אורגניות שלמות.

16. קשרים בין מולקולריים במים ומשמעותם האקולוגית. מולקולות מים אינן נפרדות ליונים. להיפך, במסה הסטטית של המים הם מחוברים בשרשראות ובמבני סריג. מים נוזליים מכילים גבישים נוזליים. מבנה מולקולת המים, טטרהדרון בעל ארבעה קודקודים טעונים חשמלית. בהילוך איטי אקראי בראוניאני, מולקולות מים נפגשות בקודקודים בעלי מטען הפוך. יחד עם זאת, הם מחוברים בצורה חלשה זה לזה, ומכבים את המטענים. גרעיני מימן מתקרבים לאלקטרוני חמצן חופשיים יחסית ונקשרים איתם באופן זמני. קשרים אלו נקראים קשרי מימן. הם חלשים פי כמה מהקוולנטיים ואינם הורסים מולקולות. קשרי מימן נהרסים בקלות בהשפעות מכניות בזרימה סוערת או בחימום אינטנסיבי של מים, במיוחד כשהם רותחים. הדמות הטטרהדרלית של מולקולת המים מאפשרת יצירת ארבעה קשרים למולקולה אחת, אשר בשל כך ניתן לשייך למולקולה אחת, שתיים, שלוש או ארבע מולקולות בזוגות, שרשראות, סריג שטוח ומרחבי. למים המובנים לגבישים נוזליים יש, כביכול, רזרבה, "מעטה", יכולת להתמוסס. הוא ממיס באיטיות את החומר הטבול, אך ברגע שהוא מנער או מתחמם באורגניזם בעל דם חם, קשרי המימן נהרסים חלקית והמים מחלקים את הגוף המסיס ליונים. לסריג המרחבי של גבישים נוזליים של מים יש חללים בתוכו. החללים יכולים להכיל יונים של חומר אנאורגני מומס או מולקולות אורגניות שלמות. אפשר למעשה לאמת את קיומם של חללים על ידי הניסוי הפשוט ביותר הבא. סוכר (חומר אורגני) או מלח שולחני ניתן לשפוך לכוס מים ולמלא אותה עד אפס מקום. כאשר המוצק מתמוסס, התמיסה שוב לא תגיע לשולי הכלי, כפי שהייתה לפני מילויו בסוכר (מלח). המוצק נכנס לחלל שבין מולקולות המים. במקרה זה, צפיפות התמיסה תהפוך לגדולה מצפיפות המים המתוקים, היא משמעותית במיוחד לביוספרה ומשמעותית עבורנו הרוצים לראות את רצון הבורא שחללים של גבישים נוזליים יווצרו דומים בצורתם. לצורת מולקולות מורכבות פעילות ביולוגית, למשל, מולקולות DNA הנושאות את הקוד הגנטי של אורגניזם. בגוף מופיעה מסגרת מגן של מולקולות מים סביב מולקולות DNA, "מקרה" בצורת מולקולה. אם בכל זאת מולקולת ה-DNA המפותלת והמוגנת ניזוקה מכל קרינה או פגיעה מכנית, אזי הגביש הנוזלי המגן נשבר במקום הנזק, המשמש אות למערכות הביולוגיות האחראיות על שחזור מולקולת ה-DNA החיונית.

17. תכונות כימיות ופיזיקליות-כימיות של מים.מים הם ממס אוניברסלי חלש. מולקולות מים, עם המטענים שלהן, מושכות גבישי מלח ומולקולות חומצה אורגנית ליונים. בחומר שנפל למים, הכוחות הבין-אטומיים נחלשים פי 80. עבור גופים פיזיים שנפלו למים, השפעה זו תקפה רק על משטחים במגע עם מים. בהתאם לחוזק הקשרים הפנימיים בחומר, הוא מתמוסס במים בקצב כזה או אחר. עבור צופה, מהירות זו עשויה להיראות סובייקטיבית כמשמעותית או חסרת משמעות. לאף חומר מלבד מים אין תכונה אוניברסלית כזו להמיס כמעט כל חומר. ישנם ממיסים חזקים יותר ולכן מסוכנים יותר. מים, המפרקים חומרים ליונים, אינם מתפרקים בעצמם. רָאשִׁי תכונות כימיות של מים: אחד). חיבור יציב, אם כן, הוא בסיס אמין ובלתי ניתן להריסה לחיים. 2). מים הם ממס אוניברסלי של גזים וחלקיקים מוצקים, שבזכותם הם מספקים חומרי הזנה לאורגניזמים ומסירים מהם חומרי פסולת. 3). מים ממיסים בצורה גרועה חומרים אורגניים בעלי משקל מולקולרי גדול. לכן, הוא אינו הורס את הרקמות החיות של אורגניזמים, אלא משרת אותם לפי תביעה 2. ארבע). מסיסות החומרים במים תלויה בטמפרטורה - היא יורדת עם קירור המים. המים המחוממים בגוף מוציאים חומרים רבים, מתקררים מחוץ לגוף, מזרימים חומרים לתוך מקווי מים, מתאדים ושוב מוכנים לקלוט מנת מזהמים. תכונות פיזיקליות של מים:א) קַפִּילָרִיוּת- סרט נמתח על פני המים, ליתר דיוק רשת של מולקולות H 2 O המחוברות ביניהן בקשרי מימן. סרט זה תורם לשימור המים במאגר, מעכב אידוי. רק לחלק מהמולקולות בתנועה בראונית יש מספיק מהירות כדי לפרוץ את רשת מתח הפנים. רשת מתח הפנים בכלי של מים צונחת, מחזיקה מולקולות מים תלויות עליה, בדומה לחבל מתוח צונחת תחת משקלה. משטח מעוקל (או קמור) כזה של המים נקרא מניסקוס. ככל ששטח המניסקוס קטן יותר, מסת המים התלויים עליו קטנה יותר. לכן, בנימים דקים, מים יכולים לעלות גבוה יותר מאשר ברחבים יותר. הוא מתנשא לגובה של כמה מטרים, תיאורטית עד 10 מ'. לגבעולים ולעלים של הצמחים יש נימים שדרכם עולות תמיסות מהשורש לראש הצמח; הנימים מספקים תזונה לצמח ויציבותו; ב ) שינוי בצפיפות עם הטמפרטורה- הצפיפות של כל חומר עולה עם הקירור. הגוף דחוס. ההיבט האקולוגי של התפשטות המים בזמן הקפאה והפחתת נפח הקרח בא לידי ביטוי במהלך בליה של סלעים. ריסוקם מתבצע על ידי הקפאת מים במיקרו-סדקים. בלייה מחלצת מיקרו-אלמנטים הדרושים לצמחים ובעלי חיים מסלעים עמוקים, מכינה אזורים בקרום כדור הארץ המתחדשים בתנועות טקטוניות להיווצרות קרקע ורצף ראשוני, כלומר להיווצרות מערכות אקולוגיות באזורים מחודשים. היבט אקולוגי נוסף של החום הסגולי הגבוה של הקפאה והתאיידות של מים ניתן לראות באנומליה האקלימית במהלך הטמפרטורות היומיות הממוצעות לאורך כל השנה, מה שמשמעותי במיוחד באביב; ג) מאוד חום סגולי גבוה של היתוך(התגבשות, הקפאה) - לחומר H 2 O (קרח - מים - קיטור) יש חום היתוך סגולי גבוה וחום אידוי סגולי גבוה מאוד. תכונה זו של מים מאפשרת להם לווסת את האקלים והמיקרו אקלים על פני כדור הארץ. באזורים לחים האקלים מתון יותר, ללא מעברים חדים בין יום ללילה, בין חורף לקיץ. באזורים יבשים ולכן מדבריים, המעבר הזה חד הרבה יותר. הם מדברים על סוגי אקלים ימיים ויבשתיים. האקלים המתון נוח לא רק לאנשים ובעלי חיים. זה הכרחי לצמחים, אשר בהיותם מחוברים אינם יכולים להסתתר מפני קור או חום, בניגוד לבעלי חיים ובני אדם.

אילו תכונות של מבנה הפלנטה שלנו מבדילות אותו מכוכבי לכת אחרים במערכת השמש?

כדור הארץ שלנו יפה. אסטרונאוטים אומרים שזה נראה כמו פנינה מהחלל. אבל המאפיין העיקרי של כדור הארץ, ייחודו טמון בעובדה שרק עליו מכל כוכבי הלכת של מערכת השמש יש חיים. מדוע חיים אפשריים על פני כדור הארץ?

אתם כבר יודעים שכוכב הלכת שלנו הוא השלישי הקרוב ביותר לשמש. מסלולו מוסר מהשמש בממוצע של 150 מיליון ק"מ. כדור הארץ אחראי לחלק קטן מאוד מהאור והחום של השמש. אבל כמות זו מספיקה כדי לקיים חיים. זהו, לא יותר ולא פחות, המרחק מהשמש לכדור הארץ שמאפשר לכוכב הלכת שלנו לא להתחמם יתר על המידה ולא לקפוא. תזכרו כמה חם על מרקורי ונוגה וכמה קר על מאדים וכוכבי לכת רחוקים יותר, ותראו שהטמפרטורה על כדור הארץ נוחה ביותר לחיים.

יחד עם זאת, סיבוב כדור הארץ סביב צירו מספק שינוי של אור וחושך כל 24 שעות. זה מאפשר לפני השטח של כדור הארץ להתחמם באופן שווה למדי. אם כדור הארץ היה מסתובב לאט יותר, אז כנראה שיהיה חם להפליא בחלק אחד שלו, וקר נורא בצד השני.

רק לכדור הארץ יש מאגרי מים עצומים. אבל זה חומר מדהים. זה חלק מכל האורגניזמים החיים, מבצע מגוון רחב של עבודה. למשל, בהיותם חלק מדם של בני אדם ובעלי חיים, מיץ של צמחים, מים מבטיחים תנועה של חומרים שונים בגוף. המים הדרושים לחיים נעים כתוצאה ממחזור קבוע. בכל שנייה, מיליוני מטרים מעוקבים של מים הופכים לקיטור. עולים לאוויר נוצרים, שיחד עם זרמי אוויר נעים מאות קילומטרים, נושאים עמם לחות מענגת חיים.

לכוכב שלנו יש, שהוא שונה מהאטמוספירה של כוכבי לכת אחרים. מעטפת האוויר של כדור הארץ חשובה מאוד לשימור ותחזוקת החיים. הוא מכיל חמצן, שיצורים חיים נושמים, ופחמן דו חמצני, הדרוש להזנת צמחים. בנוסף, האטמוספירה מכילה אוזון, סוג של חמצן. הוא יוצר שכבת אוזון מיוחדת, המעכבת קרינה מהחלל החיצון המסוכנת לאורגניזמים. בנוסף, האטמוספירה, כמו שמיכה, מגינה על כדור הארץ מפני התקררות קשה בלילה. זה גם מגן על כדור הארץ מפני מטאוריטים. רובם, נכנסים לזה, נשרפים.

רק לכדור הארץ יש אדמה - השכבה הפורייה העליונה של כדור הארץ. האדמה מכילה את החומרים הדרושים לצמיחה והתפתחות של צמחים. צמחים ירוקים סופגים מינרלים ומים מהאדמה, פחמן דו חמצני מהאוויר ובשיתוף אור השמש יוצרים את החומרים הדרושים לחיים.

כל התכונות הללו של הפלנטה שלנו מאפשרות למגוון רחב של אורגניזמים, כולל בני אדם, להתקיים בו.

1. אילו מאפיינים של המיקום ובחלל החיצון מאפשרים להתקיים בו מגוון של אורגניזמים חיים?
2. מהי המשמעות של האטמוספירה של הפלנטה שלנו עבור יצורים חיים?
3. מהי שכבת האוזון? מה תפקידו על הפלנטה?
4. איזה תפקיד ממלאים המים בכדור הארץ עבור יצורים חיים?
5. מהי חשיבות הקרקע לחיים על פני כדור הארץ?

כדור הארץ הוא כוכב לכת ייחודי. נכון לעכשיו, מכל כוכבי הלכת במערכת השמש, חיים התגלו רק בו. קיומם של חיים מוקל על ידי מספר תכונות של כדור הארץ: מרחק מסוים מהשמש, מהירות הסיבוב סביב הציר שלו (סיבוב אחד ב-24 שעות), נוכחות של מעטפת אוויר (אטמוספירה) ועתודות גדולות. של מים, קיומה של אדמה. מים הם חלק מכל היצורים החיים. מעטפת האוויר של כדור הארץ מבטיחה את הנשימה של יצורים חיים והזנת צמחים, מגינה על כדור הארץ מפני התקררות וממטאוריטים. שכבת האוזון של האטמוספירה מעכבת קרינה מהחלל החיצון המסוכנת לאורגניזמים. האדמה מכילה את החומרים הדרושים לצמיחה והתפתחות של צמחים.

אודה לכם אם תשתפו מאמר זה ברשתות חברתיות:

חיפוש אתר.

כדור הארץ מורכב מאותם חומרים כמו שאר כוכבי הלכת במערכת השמש. עם זאת, רק על זה היו תנאים ייחודיים נוחים להופעתם של החיים.

ביולי 1997, הרובר Sojourner (Companion) שידר תמונות פנטסטיות של הכוכב האדום לכדור הארץ. מחקר מפורט של מערכת השמש החל בשנות ה-60. מאז, חלליות רבות העבירו לכדור הארץ דוגמאות של אדמת הירח ומספר עצום של תמונות של עצמים במערכת השמש, כולל לוויינים, הטבעות של שבתאי ואורנוס, האטמוספירה החמה של נוגה והמדבריות האדומים של מאדים.

הולדת מערכת השמש

אי שם בזרועות שביל החלב לפני 4.5 מיליארד שנים, נוצר כדור גז מסתובב צפוף במרכז ענן גז ואבק, אשר בהשפעת כוח הכבידה נדחס עד שהתחמם והפך לכוכב, אחד של מאות מיליארדים אחרים. החומר הנותר (פחות מ-1% מהחומר) החל לרקוד סביב הכוכב שזה עתה נולד ועד מהרה לבש צורה של דיסקית דקה של גז ואבק, ויצרה את מה שנקרא ערפילית השמש. נוצרו ממנו שמונה כוכבי לכת, כולל כדור הארץ.

האסטרונום הסובייטי ויקטור ספרונוב העלה השערה ב-1970 לפיה כוכבי הלכת נוצרו בשלושה שלבים. בשלב הקצר הראשון (כ-1000 שנה), נוצרו מאבק של ערפילית השמש הרבה כוכבי לכת מוצקים (מבשרי כוכבי לכת) בקוטר של 1-5 ק"מ. מערכת השמש באותה תקופה הייתה מקום סוער: גרמי שמיים התנגשו ללא הרף. בשלב ביניים, כתוצאה מהתנגשות זה בזה והצטברות - היצמדות זו לזו, כמו גוש אבק הנדבק יחד בעת טאטוא הרצפה - הפלנטזימלים הפכו לגופים גדולים יותר - פרוטופלנטים, עוברי כוכבי לכת. בשלב האחרון, החלו פרוטו-כוכבי לכת להגדיל את גודלם, ומשכו עוד ועוד פלנטזימלים שעפו על פניהם. ככל שהמסה של פרוטו-כוכבי לכת גדלה, כך גדל כוח הכבידה, שהזינו את המשך הצמיחה שלהם. לבסוף, לאחר שלכד את כל כוכבי הלכת שהוא יכול, העובר הפך לכוכב לכת. שני השלבים האחרונים נמשכו ככל הנראה כ-100 מיליון שנה.

כך החלה ההיסטוריה של השמש והמערכת שקמה בהשפעת כוח הכבידה שלה. בנוסף לשמונה כוכבי לכת אמיתיים - מרקורי, נוגה, כדור הארץ, מאדים, צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון, ישנם כמה כוכבי לכת ננסיים, ביניהם פלוטו, שנחשב בעבר לכוכב הלכת התשיעי של מערכת השמש.

למרקורי, נוגה, כדור הארץ, מאדים הקרובים לשמש יש משטח מוצק ומורכב בעיקר מסיליקטים וברזל. ארבעת כוכבי הלכת הללו נקראים הפנימיים. הם קטנים יותר מהאחרים. הרדיוס של הקטן שבהם, מרקורי, הוא 2439 ק"מ, והגדול ביותר, כדור הארץ, הוא 6370 ק"מ. גם ערכי הצפיפות הממוצעת שלהם קרובים: אם ניקח את צפיפות המים כ-1, הצפיפות של מאדים היא 3.9, מרקורי - 5.4, כדור הארץ - 5.5. כוכבי הלכת הענקיים צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון מהווים את החלק החיצוני של מערכת השמש. הרדיוס של הקטן שבהם, נפטון, הוא 24,750 ק"מ, הגדול ביותר, צדק, הוא 71,600 ק"מ. נוצרו בטמפרטורות נמוכות במרחק גדול מהשמש, הם מורכבים בעיקר מגזים מעובים, בעיקר מימן והליום. כוכב הלכת הננסי פלוטו וכוכב הלכת הננסי אריס מעבר למסלולו הם ככל הנראה מוצקים. הצפיפות הממוצעת שלהם היא בערך פי שניים מזו של מים.

לוויינים רבים סובבים סביב שמונת כוכבי הלכת של מערכת השמש (168 ידועים). הלוויין הטבעי היחיד של כדור הארץ הוא הירח. בנוסף לכוכבי לכת, הלוויינים שלהם וכוכבי לכת ננסיים (והלוויינים שלהם), ישנם גופים נוספים במערכת השמש. בפרט, אסטרואידים (גופים שמימיים מוצקים קטנים), המרוכזים בעיקר בחגורה שבין מאדים וצדק, שביטים וטבעות אבק סביב ארבעה כוכבי לכת ענקיים.

עדיין בכושר מצוין

כמובן, כדור הארץ הוא הנחקר הטוב ביותר מכל כוכבי הלכת. יש בו מגוון עצום של נופים. יש לו אטמוספירה המגנה על פני השטח מקרינת השמש, ומאגרים אדירים של מים נוזליים. שלושה רבעים משטח כדור הארץ מכוסה באוקיינוסים. בכלל לא כמו, למשל, המדבריות האינסופיות של מרקורי המנוקדות במכתשים. מדוע כדור הארץ, שהופיע במקביל לכוכבי לכת אחרים, שונה מהם כל כך?

כוכבי הלכת הם מעין מנוע חום גיאולוגי ענק, המונע על ידי החום המופק מהפנים שלהם. לחום הזה יש שני מקורות שונים. ראשית, הצטברות במהלך היווצרות כוכב לכת. שנית, ההתפרקות הרדיואקטיבית של היסודות שהיו חלק מכדור הארץ במהלך היווצרותו. כוכבי לכת בגדלים ובמסות שונות נבדלים זה מזה בעוצמת מקורות החום שלהם, וכתוצאה מכך, בקצב הדלדול שלהם. העצמים הקטנים ביותר במערכת השמש כבר מתים מבחינה גיאולוגית, ועל כדור הארץ, הגדול מכוכבי הלכת המוצקים, תהליכים גיאולוגיים עדיין נמשכים.

במהלך 700 מיליון השנים הראשונות לאחר היווצרותם, כוכבי לכת מוצקים היו נתונים להפצצה אינטנסיבית על ידי מטאוריטים. עקבות של הפגזות בצורת מכתשים רבים נראים בבירור על הירח, מרקורי ועל חלק משטחו של מאדים, אך בכדור הארץ הם נעלמו כמעט. תנועת הלוחות הליטוספריים, פעילות וולקנית ושחיקה - ביטויים של תהליכים גיאולוגיים - הסירו את הצלקות של זמנים עברו מעל פני הפלנטה שלנו. בנוגה ובמאדים שיחקה גם פעילות געשית תפקיד: 75% משטחה של נוגה ו-50% ממאדים מכוסים בסלעים געשיים. כיום לא נצפית כאן פעילות וולקנית.

אוויר!

בן אדמה יכול להחריד מהתנאים האטמוספריים של נוגה: כל השמים מכוסים בעננים צפופים, וטמפרטורת פני השטח הממוצעת מגיעה ל-450 מעלות צלזיוס. ובכל זאת ונוס יכולה להפוך לתאום של כדור הארץ. לכוכבי הלכת יש קטרים ​​ומסות דומים, וחוץ מזה, ונוס הצליחה לשמור על האטמוספירה המקורית שלה.

לאחר הלידה, כל כוכב לכת עובר שלב של בידול של המבנה הפנימי שלו, במהלכו נוצרות שכבות (קרום, מעטפת, ליבה). כדור הארץ הצעיר דמה מעט לכוכב הלכת הכחול שהקוסמונאוטים כה מעריצים. מטאוריטים ואסטרואידים נפלו עליו ללא הרף. עקב ההפצצה על ידי גופים קוסמיים, דחיסת החומר הפלנטרי שלו עצמו ואנרגיית ההתפרקות של יסודות רדיואקטיביים, פני כדור הארץ התחממו ל-2000 מעלות צלזיוס, והחומר המרכיב שלו החל להימס. היסודות הנפוצים ביותר - ברזל, חמצן, סיליקון ומגנזיום - התפזרו בצורה לא אחידה. הכבדים ביותר - ברזל וניקל - שקעו למרכז ויצרו את הליבה, ואילו הקלים יותר התרוממו ויצרו את המעטפת והליתוספירה. הברזל מהווה 35% ממסת כדור הארץ, אך הוא קטן למדי בקרום כדור הארץ (רק כ-5%), ורוב המסה שלו היא חמצן וסיליקון (בעיקר בצורת סיליקטים). בתקופת ההתמיינות משתחררים הרבה חום וגזים, מה שמוביל להיווצרות האטמוספירה הראשונית. המסה של כוכב הלכת קובעת אם הוא יכול להחזיק את האטמוספירה הזו.

אז, מרקורי איבד את האטמוספירה שלו - הוא התמוסס לחלל. ליתר דיוק, יש לו אטמוספרה נדירה ביותר, המורכבת מאטומים שנלכדו מרוח השמש או שהופלו על ידה מעל פני כדור הארץ. הלחץ האטמוספרי על מרקורי קטן פי 500 מיליארד מאשר על כדור הארץ. מאדים גדול יותר, ולכן הוא הצליח לשמור על כמות מסוימת מהאטמוספרה הראשונית, המורכבת כמעט אך ורק מפחמן דו חמצני.

כדור הארץ ונוגה המסיביים יותר שמרו על הרבה יותר מהאטמוספירה. אבל בנוגה הוא גם מורכב בעיקר מפחמן דו חמצני. הרכבו נקבע זה מכבר על ידי פעילות וולקנית ולא עודכן. עטופה בעננים צפופים, נוגה מוקפת באטמוספירה שאינה מכניסה פנימה את קרינת האינפרה האדומה של פני השטח החמים של כוכב הלכת, והופכת אותו לחממה ענקית מחוממת יתר על המידה, שהחיים בה בלתי אפשריים.

האטמוספירה העיקרית של כדור הארץ כללה גם היא ברובה מפחמן דו חמצני, אשר השתחרר במהלך פעילות געשית. גם עכשיו יהיה הרבה ממנו באטמוספירה שלנו, כמו גם באטמוספרות של מאדים ונוגה, אם הפחמן הכלול בגז זה לא ישקע לקרקעית הים בצורה של סידן פחמתי.

על פני כדור הארץ, עקב תהליכים כימיים מסוימים, חלק ניכר מהפחמן הדו חמצני נקשר בסלעים. אז נמשך ה"טיהור" של האטמוספירה כתוצאה מפוטוסינתזה של האורגניזמים הראשונים. כתוצאה מכך, האטמוספירה של כדור הארץ התעוררה בצורתה הנוכחית. יש צורך לקיים את רוב צורות החיים הקיימות היום.

באשר למים, ייתכן שחלק מהם הגיע לכדור הארץ מבחוץ, למשל, עם שביטים שהקיפו את השמש במסלולים מוארכים. חלק ניכר מגרעין השביט מורכב מקרח, שבמקרה של התנגשות שביט בכדור הארץ עלול להימס. בנוסף למימן ולחמצן, המרכיבים את המים, גרעין השביט מכיל יסודות נוספים, ביניהם פחמן וחנקן.

מקור החיים

אנחנו עדיין לא יודעים איך התחילו החיים על כדור הארץ. מדענים העלו מספר השערות. אין ספק שהמולקולות האורגניות הראשונות התעוררו בסביבה המימית, ועל בסיסן יכלו להופיע המבנים הראשונים המתרבים בעצמם, מהם מקורם של אורגניזמים חד-תאיים. חשוב מאוד שהאורגניזמים החד-תאיים הקדומים ילמדו לקשור פחמן דו-חמצני אטמוספרי ולייצר חמצן. כאשר הצטבר מספיק חמצן באטמוספירה, נשימת חמצן התאפשרה. בהשפעת קרינת השמש באטמוספירה העליונה, החל להופיע אוזון מחמצן, ששכבה שלו סופגת את הקרינה האולטרה סגולה הקשה הקטלנית של השמש, המסוגלת להרוס מולקולות אורגניות, בעיקר DNA. הודות לכך, אורגניזמים חיים הצליחו לצאת מהמים אל היבשה.

עתיד רחוק

כשהשמש תגיע לגיל של כמעט 9 מיליארד שנים, היא תתנפח כל כך עד שהיא תצא מאיזון. מקור האנרגיה החזק שהניע את כדור הארץ כל כך הרבה זמן יתחיל לבעור דרך מאגרי המימן האחרונים שלו. החום בעומקו יגיע ל-100 מיליון מעלות צלזיוס. עוצמת קרינת השמש תגדל פי כמה. צבע הקרינה יהפוך לאדום עד שהשמש תהפוך לענק אדום. כתוצאה מכך, הטמפרטורה על פני כדור הארץ תעלה, כל הקרח בקטבים יימס, נהרות ואגמים יתייבשו, האדמה הנותרת תיכבש על ידי מדבריות, וסופות מפלצתיות ישתוללו ברחבי כדור הארץ. צמחים, ואחריהם כל המינים הביולוגיים, כולל בני האדם, יגוועו בזה אחר זה. האחרונות יהיו צורות החיים הפרימיטיביות ביותר, הפחות תלויות באורגניזמים אחרים ומסוגלות לסבול חום וקרינה קשה.

השמש הגוססת תמשיך להתרחב ולבסוף השכבות החיצוניות שלה יבלעו את כדור הארץ. מחומם ל-4000 מעלות צלזיוס, פני השטח של כוכב לכת לא מיושב יימסו ושוב יהפכו כמעט זהים לזה שהיה בלידתו, 10 מיליארד שנים לפני...

אבל זו רק אחת מהאפשרויות הסבירות לסוף העולם. כדור הארץ עלול למות הרבה לפני שהוא נבלע על ידי השמש כתוצאה מהתנגשות עם אסטרואיד או כוכב שביט. גם אם זה לא יהרוס לחלוטין את הפלנטה שלנו, האיזון בו יופר מאוד. התנגשות כזו תוביל לאסונות עולמיים, לסדרה של התפרצויות געשיות, עליית פני הים, זיהום אטמוספרי קטסטרופלי.

3063

הכתוב אומר זאת "אלוהים... אשר ברא את הארץ, יצר אותה למגורים" (ישעיהו 45:18). מחקר חסר פניות כדור הארץישכנע כל תלמיד שמאחורי האמירה הפשוטה הזו יש משמעות ענקית ומדהימה.

כדור הארץ

הצצה אחת ב כדור הארץיספיק כדי להבין עד כמה הוא שונה מכוכבי לכת אחרים המוכרים לנו. גם במבט מהחלל כדור הארץבולט בחדות משבעת כוכבי הלכת האחרים של מערכת השמש שלנו. כדור הארץיש לו כחול ולבן בהירים נעימים, בעוד שלכל כוכבי הלכת האחרים (ולירחיהם) יש אדומים, כתומים או אפורים עמומים לא מושכים. יתרה מכך, כדור הארץ שלנו הוא היחיד מבין כוכבי הלכת המסתובבים סביב השמש שעליו יכולים להתקיים חיים בצורה הידועה לנו.

כדור הארץמורכב בעיקר מחמצן, ברזל, גופרית, סיליקון, מגנזיה, אלומיניום, סידן, מימן וניקל (יחד החומרים הללו מהווים 98% מכדור הארץ). שני האחוזים האחרים כוללים למעלה ממאה אלמנטים נוספים. שלא כמו כל כוכב אחר, כדור הארץמכוסה בצמחייה ירוקה, אוקיינוסים כחולים-ירוקים ענקיים, הוא מכיל יותר ממיליון איים, מאות אלפי נחלים ונהרות, מסות עצומות של כדור הארץ הנקראות יבשות, הרים, יריעות קרח ומדבריות, המעניקים לכדור הארץ מגוון מרהיב של צבעים ומרקמים. כל שאר כוכבי הלכת הידועים, מלבד האסונות האיומים המתרחשים בהם, מכוסים ברובם בשכבה חסרת חיים של אדמה או גז, אשר משתנה מעט רק על ידי תנועה קלה של רוח או זרמי אוויר. פני השטח העקרים לחלוטין של רוב כוכבי הלכת שונים באופן מדהים מכוכב הלכת שלנו עם צבעיו הבהירים - גוונים של ירוק, כחול ולבן, מכיוון שלפני כל שאר כוכבי הלכת יש גוון אפור או חום עמום, ולעתים קרובות מכוסים בשכבה עבה של אַטמוֹספֵרָה.

ממש בכל נישה אקולוגית על פני הפלנטה שלנו, אתה יכול למצוא סוג של חיים. אפילו באגמים של אנטארקטיקה הקרה ביותר, אפשר למצוא יצורים חיים שכמעט ולא ניתן להבחין במיקרוסקופ. חרקים זעירים חסרי כנפיים חיים בכתמי טחב וחזזיות וצמחים גדלים הפורחים מדי שנה. החיים על פני כדור הארץ נמצאים בכל מקום- מהשכבות העליונות ביותר של האטמוספירה לקרקעית האוקיינוס, מהנקודות הקרות ביותר של הקטבים ועד למקומות החמים ביותר של קו המשווה. עד היום לא נמצאו עדות לחיים באף כוכב לכת אחר.

כדור הארץיש לו גודל עצום - 8000 מייל (12756 ק"מ) ויש לו מסה של 6.6 x 10 21 טון. כדור הארץממוקם במרחק של כ-93 מיליון מיילים מהשמש. אם כדור הארץ היה מסתובב מהר יותר סביב השמש במסלולו של 584 מיליון מייל, מסלולו היה מתארך וכדור הארץ היה מתרחק יותר מהשמש. ואם הוא מתרחק מדי מהאזור הקטן למגורים, כל צורות החיים על פני כדור הארץ יפסיקו להתקיים. אם כדור הארץ היה נע במסלולו לאט יותר, הוא היה מתקרב לשמש, מה שיוביל גם להכחדת החיים.

המסע של כדור הארץ סביב השמש, שנמשך 365 ימים, 6 שעות, 49 דקות ו-9.54 שניות (שנה צדדית), מתרחש תמיד בדיוק של אלפית השנייה!אם הטמפרטורה השנתית הממוצעת של כדור הארץ הייתה משתנה אפילו בכמה מעלות, רוב צורות החיים היו מתות בסופו של דבר מהתחממות יתר או מקפיאה. שינוי כזה יערער את מאזן המים-קרח, ואיזונים חשובים אחרים, שיובילו לתוצאות קטסטרופליות. אם כדור הארץמסתובב על צירו לאט יותר, כל החיים ימותו בסופו של דבר או מקפיאה בלילה (בשל היעדר חום שמש) או מהתחממות יתר במהלך היום (עקב חום השמש).

שמש

רק מיליארדית מהאנרגיה שמייצרת השמש מדי יום משמשת את הפלנטה שלנו. השמש מספקת לכדור הארץ יותר מ-130 טריליון כוחות סוס מדי יום. למרות שכנראה יש כמה מאות מיליארדי גלקסיות ביקום, ובכל אחת מהן יש כ-100 מיליארד כוכבים, יש 333 ליטר של מרחב לכל אטום, מה שאומר שהחלל הריק תופס את רוב היקום!

אם הירח היה גדול יותר, או קרוב יותר לכדור הארץ, הדבר יוביל לצונאמי שיציפו עמקים ויהרסו הרים. מדענים מאמינים שאם היבשות היו באותה רמה, המים היו מכסים את כל פני האדמה. לעומק של יותר משני קילומטרים! אם כדור הארץ היה נוטה לא ב-23°, אלא, נניח, ב-90° ביחס לשמש, לא היו לנו ארבע עונות. וללא חילופי העונות, החיים על פני כדור הארץ לא יכלו להתקיים – הקטבים יהיו בדמדומים נצחיים, והמים המתאדים מהאוקיינוסים יינשאו ברוח לקוטב הצפוני והדרומי, ויקפאו שם. עם הזמן יצטברו יבשות ענק של שלג וקרח באזורי הקוטב, ושאר כדור הארץ יהפוך למדבר יבש. בסופו של דבר, האוקיינוסים ייעלמו מעל פני כדור הארץ והגשמים ייפסקו. משקל הקרח המצטבר בקטבים יגרום לכוכב הלכת לבלוט לאורך קו המשווה, וכתוצאה מכך, סיבוב כדור הארץ ישתנה באופן דרמטי.

נס מים

דוגמה נוספת שתמחיש את השינויים האלימים שעלולים להתרחש עקב שינויים בתנאים החיצוניים היא קיומם של מים. כדור הארץ- כוכב הלכת היחיד המוכר לנו עם הצטברות כה עצומה של מים - 70% משטחו מכוסה באוקיינוסים, אגמים וימים המקיפים מסות יבשה ענקיות. למעט כוכבי לכת יש מים, והם בצורת לחות המרחפת כאדים על פני השטח או כקרח - אבל בשום מקום אין מסה עצומה של נוזל כמו בכדור הארץ.

מים ייחודיים בכך שהם יכולים לספוג כמויות אדירות של חום מבלי לגרום לשינויים משמעותיים בטמפרטורה שלהם. מקדם ספיגת החום של מים גבוה יותר מפי עשרה מזה של פלדה. במהלך היום, המוני המים של כדור הארץ סופגים כמות עצומה של חום, ו לפיכך, כדור הארץ נשמר קריר יחסית.בלילה, המים משחררים כמות גדולה של חום הנספג במהלך היום, אשר יחד עם השפעות אטמוספריות, אינו מאפשר לפני כדור הארץ לקפוא במהלך הלילה. אם לכדור הארץ לא הייתה כמות עצומה של מים, יהיו הבדלים הרבה יותר חדים בטמפרטורות היום והלילה. חלקים רבים של פני כדור הארץ היו מתחממים מספיק במהלך היום כדי להרתיח עליהם מים, ואותם חלקים יקפאו מספיק בלילה כדי להקפיא עליהם מים. מכיוון שהמים הם מייצב טמפרטורה מצוין, נוכחותם של אוקיינוסים עצומים היא חיונית לקיומם של חיים על הפלנטה שלנו.

עם זאת, עודף מים על פני כדור הארץ עלול גם ליצור בעיה. רוב החומרים מתרחבים בחימום ומתכווצים בקירור. לכן, אם לוקחים שני חפצים באותו גודל ומורכבים מאותו חומר, לעצם הקר יותר יהיה צפיפות גדולה יותר. זה אולי לא נראה לנו כמו בעיה, אבל זה יכול להפוך לבעיה רצינית במקרה של מים, אלמלא חריגה נדירה אחת.

מים, כמו כמעט כל שאר החומרים, מתכווצים כשהם מתקררים, אבל בשונה מכל שאר החומרים (גם גומי ואנטימון הם חריגים נדירים), הם מתכווצים כשהם מתקררים ל-4 מעלות צלזיוס, ואז מתרחבים בצורה מדהימה עד שהם קופאים. אם המים ימשיכו להתקרר באותו אופן כמו כל החומרים האחרים, הם היו הופכים צפופים יותר, וכתוצאה מכך ישקעו לקרקעית האוקיינוס. יתרה מכך, כשהם הופכים לקרח, המים היו גם שוקעים לקרקעית האוקיינוס. עם הזמן, קרקעית האוקיינוס ​​תתכסה יותר ויותר בקרח, בעוד מים על פני השטח ימשיכו לקפוא, לשקוע ולהצטבר בקרקעית.

כך, הודות לאנומליה הזו, הקרח שנוצר בים, באוקיינוסים ובאגמים נשאר על פני השטח, שם השמש מחממת אותו במהלך היום, ומים חמימים מלמטה עוזרים לו להימס בקיץ. הודות לתהליך הזה, וגם לאפקט הקוריוליס, הגורם לזרמי אוקיינוס, רוב האוקיינוס ​​הוא בצורת נוזל, וזה מאפשר לאינספור יצורים לחיות במים ומאשר שזה נכון, "בחכמה ייסד ה' את הארץ, בדעתו הקים את השמים"; (משלי ג':19).

נס האוויר

ביבשה קורה ההיפך. האוויר הסמוך לפני כדור הארץ מחומם על ידי אנרגיית השמש, ולאחר החימום האוויר הופך פחות צפוף ועולה. כתוצאה מכך, בסמוך לפני השטח של כדור הארץ, נשמרת טמפרטורה שבה מתאפשר קיום חיים. אם האוויר היה מתכווץ והופך צפוף יותר בעת חימום, הטמפרטורה ליד פני כדור הארץ הייתה פשוט בלתי נסבלת - בטמפרטורה כזו, רוב צורות החיים לא יכלו לחיות לאורך זמן. הטמפרטורה כמה מטרים מעל פני השטח, להיפך, תהיה נמוכה מאוד ורוב צורות החיים גם לא יוכלו לחיות בה לאורך זמן. תהיה שכבה דקה מאוד של אטמוספירה על פני כדור הארץ המתאימה לחיים, אך גם בה החיים לא יכלו לשרוד לאורך זמן, שכן הצמחים והעצים הדרושים לקיום חיים יהיו ב"אזור הקר". לפיכך, לציפורים לא יהיה מקום מגורים, מזון, מים או חמצן. אבל בשל העובדה שהאוויר עולה כאשר הוא מחומם, חיים אפשריים על כדור הארץ.

התנועה כלפי מעלה של אוויר חם מפני השטח של כדור הארץ יוצרת זרמי אוויר (רוח) שהם גם חלק חשוב מאוד מהמערכת האקולוגית של כדור הארץ. הם נושאים פחמן דו חמצני הרחק מאזורים שבהם הוא מיוצר בכמויות מופרזות (כגון ערים) ומעבירים חמצן למקומות שבהם הוא נחוץ (כגון מרכזים מיושבים בצפיפות).

תערובת של גזים הכלולים באטמוספירה ללא זיהום מפעילות אנושית, פשוט מושלם לחיים. אם היחס שלהם היה שונה באופן משמעותי (לדוגמה, יהיו 17% חמצן במקום 21%, או שיהיה מעט מדי פחמן דו חמצני, או שהלחץ האטמוספרי יהיה הרבה יותר גבוה או נמוך יותר), החיים על פני כדור הארץ היו מפסיקים להתקיים. אם שכבת האטמוספירה הייתה דקה הרבה יותר, מיליוני מטאורים שנשרפים לפני שהגיעו לכדור הארץ היו נופלים ארצה ומביאים איתם מוות, הרס ושריפות.

סביבה ראויה למגורים: הסתגלות או יצירה?

אם האבולוציה מייצרת צורות חיים שיכולות לחיות בתנאים סביבתיים מתאימים, אז מדוע החיים לא התפזרו באופן שווה לכל מקום? כדור הארץמותאם הרבה יותר לחיים מכל כוכב לכת אחר, אבל אפילו ברוב כדור הארץ יש מיקרו אקלים חם מדי או קר מדי. חיים לא יכולים להתקיים עמוק מדי מתחת לאדמה או גבוה מדי מעל פני השטח שלהם. במרחק של אלפי קילומטרים רבים ממרכז כדור הארץ ועד לקצה האטמוספירה שלו, יש רק כמה מטרים של בית גידול המתאים לרוב צורות החיים, וכך כמעט כל היצורים החיים נאלצים לחיות בפער הזה. אמנם במערכת השמש שלנו בלבד כדור הארץנוצרה ראויה למגורים (ישעיהו 45:18), אפילו על פני כדור הארץ רק שכבה דקה של אטמוספירה ניתנת למגורים עבור רוב צורות החיים שאנו הכי מכירים - יונקים, ציפורים וזוחלים.

והרובד הזה ממש גדוש בצורות חיים שונות. מדענים מעריכים שדונם אחד של אדמת חווה רגילה בעומק 15 ס"מ מכיל כמה טונות של חיידקים חיים, כטון פטריות, 90 ק"ג פרוטוזואה, כ-40 ק"ג פטריות שמרים וכמעט אותה כמות של אצות.

מסקנות

ניתן להמחיש את הקו הדק ביותר הזה בין סביבה שבה יכולים להתקיים חיים לבין סביבה שבה הם אינם יכולים להתקיים באמצעות עובדה אחת. לפי מדענים, שינוי בטמפרטורה הגלובלית הממוצעת של חמש מעלות בלבד לאורך זמן ישפיע באופן רציני על קיומם של חיים על פני כדור הארץ, ושינויים משמעותיים יותר בטמפרטורה עלולים להזיק לחיים.

הסבילות הללו זניחות, וגם אם יש כוכבי לכת אחרים ביקום כולו, אין זה סביר מאוד שהם ראויים למגורים, שכן החיים דורשים תנאים קשים מאוד לקיומם של חיים.

הסבירות שכוכב לכת יהיה בגודל הנכון, שהוא יהיה במרחק הנכון מכוכב בגודל הנכון, ושכל שאר התנאים המתוארים במאמר זה יתקיימו היא קטנה להפליא - אפילו בהתחשב בכך שאולי רוב הכוכבים מקיפים כוכבי לכת רבים, כפי שמדענים רבים מאמינים. ההסתברות המתמטית שכל תנאי קיום חשובים אלו ואחרים נוצרו בצירוף מקרים של נסיבות אסטרונומיות היא בקירוב כמה מיליארדים לאחד!

קישורים והערות

1. G. Guillermo, J. W. Richards. כוכב לכת מיוחס: כיצד כוכב הלכת שלנו בחלל נוצר לגילוי.וושינגטון די.סי.: Regnery. 2004.
2. P.D. וורד, ד' וורולי. כוכב הלכת נדיר: מדוע חיים מורכבים אינם רגילים ביקום.ניו יורק: קופרניקוס. 2000

*תודה לד"ר דיוויד ג'ונסון, פרופסור לכימיה באוניברסיטת ספרינג ארבור, ולרוברט לאינג, נשיא מעבדות זרימה נקייה, על עזרתם בכתיבת מאמר זה.