Объяснения возраста земли

Вид материала

Документы

Подобный материал:

• Рельеф земли, 20.47kb.
• Оглавление, 3061.91kb.
• Г. Южно-Сахалинск, 2133.81kb.
• Доклад студента 2 курса, 111.35kb.
• Урок «Форма и размеры Земли. Глобус- модель Земли». Цель, 42.63kb.
• Федеральная служба государственной регистрации, кадастра и картографии, 1835.32kb.
• Доклад о состоянии и использовании земель, 1868.49kb.
• Урок по окружающему миру 2 класс Тема : Луна естественный спутник Земли, 69.01kb.
• Доклад о состоянии и использовании земель в Республике Алтай в 2010 году, 2685.32kb.
• Доклад о состоянии и использовании земель в Республике Карелия в 2010 году, 1862.45kb.

Интерактивная система объяснения возраста земли

Дуничев В. М.,

кандидат геолого-минералогических наук, доцент

Рассмотрим три блока вопросов, связанных с возрастом земного шара: историю взглядов на время образования нашей планеты; общепринятое представление; научно-доказательное решение проблемы. Самостоятельно найдите ответ из трех предложенных вариантов. Для контроля научно состоятельные ответы приведены в конце статьи.

История взглядов на время возникновения Земли

I. Современное естественно-научное восприятие природы заложено древними греками. Окружающий их мир они принимали таким, каким его видели.

А. Какого мнения были древние греки о времени образования Земли?

1. Земля возникла недавно.
   
2. Раз мир такой, каким его видим, то он всегда был и будет таким. Следовательно, Земля была и будет вечно.
   
3. Земля образовалась давно.
   

Представление древних греков о невозникновении нашей планеты легло в основу аристотелевской теории вечности.

Б. Какие взгляды разрушили древнегреческую идиллию вечности Земли?

1. Канта–Лапласа.
   
2. Маркса–Энгельса.
   
3. Христианства.
   

В. Когда, по Библии, Бог сотворил Землю?

1. В первый день до Солнца.
   
2. Одновременно с Солнцем.
   
3. После Солнца.
   

Христианская религия, когда стала государственной в Европе, окончательно внушила людям представление о недавнем (5 тысяч лет назад) и быстром (за один первый день) сотворении Земли. Например, прорубая окно в Европу, Петр I ввел в России новое летоисчисление, принятое в европейских странах.

Г. Каким был его указ?

1. Считать день после 31 декабря 5508 года от сотворения мира 1января 1700 года от Рождества Христова.
   
2. Считать день после 31 декабря 1200 года от сотворения мира 1января 1700 года от Рождества Христова.
   
3. Считать день после 31 декабря 9500 года от сотворения мира 1января 1700 года от Рождества Христова.
   

Сложилось представление не только о возникновении Земли, но и об обязательном конце ее существования. Эта библейская догма продолжает господствовать в научных попытках решения возраста не только земного шара, но и Вселенной.

Д. В настоящее время считается, что:

1. Вселенная существует вечно.
   
2. Вселенная возникла в результате Большого взрыва практически из ничего и недавно: около 15 миллиардов лет.
   
3. Вселенная, Солнечная система и Земля имеют одинаковый возраст.
   

Возраст Земли в 5 тысяч лет просуществовал для землян до середины XVIII в., пока известный французский естествоиспытатель Ж. Бюффон, автор первой небожественной гипотезы образования Земли из материала Солнца, не определил возраст земного шара до непостижимых для того времени 63 тысяч лет. Люди не могли сразу принять такую цифру возраста своей планеты: «Так много – не может быть!».

Е. Как же Ж. Бюффон сделал это?

1. Спросил у инопланетян.
   
2. Прочитал откровения финикийцев.
   
3. По времени остывания земного шара.
   

Ж. Если Земля ранее была раскаленным телом, а затем остыла, то возраст ее можно определить:

1. По размеру.
   
2. По времени охлаждения.
   
3. По форме.
   

Нагревая в кузнеце до белого свечения чугунные шары разного диаметра от 0,5 до 6 дюймов, Ж. Бюффон определил скорости их охлаждения. Они оказались прямо пропорциональными диаметрам шаров. Экстраполяция результата до диаметра земного шара позволила Ж. Бюффону установить возраст нашей планеты до 63 тысяч лет.

Джин был выпущен из бутылки и быстро увеличивал цифру. Зародившаяся в начале XIX в. палеонтология – наука о вымерших организмах и следах их жизнедеятельности, показала длительную историю органического мира, для чего потребовалось много времени. Остатки вымерших организмов встречались в слоях горных пород. Мощность (толщина) слоистых толщ достигала 5 км.

З. С учетом того, что за 100 лет на дне моря накапливается осадок мощностью 1 мм, знаменитый английский геолог Ч. Лайель определил возраст Земли:

1. В 100 тысяч лет.
   
2. В 7 миллиардов лет.
   
3. В 500 миллионов лет.
   

Расчеты Ч. Лайеля были просты и убедительны. Если 1 мм осадка накапливается за 100 лет, то для отложения 5 км или 5000000 мм необходимо: 100 лет x 5000000 мм = 500000000 лет или 500 миллионов лет. Какой гигантский скачок в определении возраста Земли за неполный век!

Но против сотнемиллионнолетнего возраста земного шара в середине XIX в. выступили вулканисты, изучавшие вулканы, и физики.

Возражения вулканистов были следующими. Извержения вулканов вызваны подъемом из-под тонкой, мощностью 10 миль, твердой земной коры первично расплавленного материала, сохранившегося от расплавленной стадии существования земного шара.

И. Что произошло бы с земным шаром, если бы возраст его был сотни миллионов лет? 

1. Ничего не произошло.
   
2. Еще больше бы нагрелся.
   
3. При остывании стал бы полностью твердым.
   

К. Если бы Земля возникла сотни миллионов лет назад и за это время полностью охладилась, могли бы извергаться вулканы?

1. Не могли.
   
2. Извергался бы один вулкан.
   
3. Вулканы изливали бы лаву повсеместно.
   

Л. А так как вулканы достоверно извергаются, то, следовательно, возраст земного шара:

1. Сотни миллионов лет.
   
2. Миллиарды лет.
   
3. Сотни тысяч лет.
   

Специалисты по вулканам всегда для «простых» людей были более привлекательными, чем геологи, изучавшие слои глин и песков. Романтика изучения огнедышащих гор затмила глаза на наличие слоистых толщ мощностью 5–10 км, на формирование которых требовалось очень много времени. Да и механизм вулканической деятельности уже через три десятка лет был принят другим: отсутствие готового расплавленного материала в недрах земного шара вынудило вулканистов придумать магму.

Более длительными ограничения возраста Земли до ста миллионов лет отстаивались физиками. Наиболее яростным противником сотнимиллионного возраста нашей планеты был известный английский физик У. Томсон, за выдающиеся успехи в физике в 1892 г. ставший лордом Кельвиным. Аргументы его были следующими.

М. Если Земля образовалась из материала Солнца, то возраст ее может быть:

1. Больше светила.
   
2. Меньше светила.
   
3. Одинаковым с возрастом светила.
   

В 1862 г. У. Томсон опубликовал статью, в которой, исходя из представления, что вся энергия во Вселенной имеет только гравитационное происхождение и постоянно рассеивается, показал, что сжатие может разогревать Солнце не более 100 миллионов лет. Через год по следующим параметрам: а) температуре земного ядра; б) геотермическому градиенту у поверхности каменной оболочки; в) теплопроводности горных пород – он оценил возраст Земли не более 98 млн. лет, или меньше возраста Солнца. Сейчас понятно, что различие двух цифр: 100 и 98 млн. – находится в пределах точности подсчета. Но в середине XIX в. это был аргумент в пользу молодости земного шара, особенно, если это доказал выдающийся физик.

Физика всегда считалась более точной наукой, чем геология.

Н. Что вынуждены были сделать геологи?

1. Игнорировать расчеты У. Томсона.
   
2. Спрятать головы в песок от стыда за несовершенство геологии.
   
3. Забыть о многокилометровых толщах горных пород и принять расчеты физика.
   

В 1895 г. немецкий физик В.К. Рентген открыл радиоактивность (рентгеновские лучи).

Появилась возможность определения абсолютного возраста горных пород.

О. Уже в начале XX столетия максимальный абсолютный возраст горных пород был установлен:

1. Порядка миллиарда лет.
   
2. Больше 20 млрд. лет.
   
3. Несколько десятков тысяч лет.
   

Получается, игнорируя результаты прямых геологических наблюдений о наличии слоистых толщ мощностью 5 и более километров и, отсюда, возраста земного шара 500 и более сотен миллионов лет, физики сдерживали развитие естествознания в познании возраста нашей планеты.

Р. Какая наука в середине XIX в. была более точной в определении возраста Земли?

1. Физика.
   
2. Геология.
   
3. Астрология.
   

Подобная ситуация существует и в настоящее время, когда физики (космологи) определяют возраст Вселенной от Большого взрыва в 15 млрд. лет, разрешая геологам допускать возраст земного шара не более 5 млрд. лет.

Общепринятое представление о времени образования Земли

В БСЭ (изд. 3-е. – 1972. – Т. 9. – С. 486) напечатано: «Геологическая история Земли восстанавливается на основании изучения горных пород, слагающих земную кору. Абсолютный возраст самых древних из известных в настоящее время горных пород составляет около 3,5 млрд. лет, а возраст Земли как планеты оценивается в 4,5 млрд. лет». К началу XXI в. абсолютный возраст древнейших пород поднялся до 4 млрд. лет, а нашей планеты, соответственно, до 5 млрд. лет. Абсолютный возраст 4 млрд. лет имеют граниты и кварциты. В песчаниках западной Австралии встречается минерал циркон – Zr[SiO4] возраста 4,2 млрд. лет.

II. А. Для постановки вопроса о времени возникновении земного шара помимо данных, что он есть, необходимы сведения:

1. О глубинном строении Земли.
   
2. Что Земли когда-то не было.
   
3. О времени появления на ней жизни.
   

Только данные об отсутствии когда-либо Земли позволяют построить логическую цепочку: не было, а сейчас есть, значит – образовалась.

Б. У кого можно спросить, было ли время, когда Земли не было?

1. У инопланетян.
   
2. У умных землян.
   
3. Ни у кого нельзя.
   

Никто из землян не мог присутствовать в отсутствии Земли. Инопланетяне, даже если они и есть, помочь пока не могут, потому что с ними у жителей земного шара нет контактов. Получается, данных о том, что нашей планеты не было, нет.

В. Можно в таком случае ставить вопрос: « Когда образовалась Земля?»

1. Нельзя, потому что нет данных, что ее когда-либо не было.
   
2. Можно, потому что очень хочется.
   
3. Запутался, не пойму, о чем идет разговор.
   

Итак, оснований для постановки вопроса о времени возникновения Земли нет, такой вопрос некорректный. 

Г. Наличие земного шара позволяет во временном аспекте задать, какой вопрос – корректный?

1. Сколько он есть, существует?
   
2. Почему динозавры жили раньше людей?
   
3. Земля образовалась раньше Солнца?
   

Получается, наличие Земли позволяет спрашивать не о времени ее возникновения, а о продолжительности ее существования. Разница в вопросах существенная!

Научное решение проблемы возраста земного шара

Определять время существования нашей планеты можно по абсолютному возрасту слагающих ее горных пород. Другого способа нет.

III. А. Какими признаками должны обладать горные породы, чтобы по ним можно было судить о возрасте Земли?

1. Должны быть плотными.
   
2. Должны быть древнейшими.
   
3. Должны быть первичными: возникшими при образовании планеты и больше не изменявшимися.
   

Б. Если древнейшие горные породы ранее изменялись, то их абсолютный возраст покажет:

1. Время существования Земли.
   
2. Время последнего изменения  горной породы.
   
3. Время появления рыб.
   

Выясним, являются ли древнейшие граниты и кварциты абсолютного возраста 4 млрд. лет первичными.

Гранит в современной геологии относится к магматической горной породе, сформировавшейся при остывании магмы. Магма – природный силикатный расплавленный материал, возникший при плавлении горных пород в недрах литосферы.

В. Магматические породы, в том числе и гранит, можно относить к первичным породам?

1. Нельзя, потому что магма получается при плавлении уже существующих горных пород.
   
2. Можно, потому что магма поднимается с глубин десятков километров.
   
3. Вообще, магматические породы на земном шаре первичные, а все другие – вторичные.
   

Кварцит общепринято считать метаморфической породой, сформировавшейся при метаморфизме, или изменении формы (внешнего облика) и химического (минералогического) состава других ранее существовавших пород.

Г. По этим представлениям кварцит можно определять первичной породой?

1. Можно, потому что он сложен кварцем.
   
2. Нельзя, он стал таковым при изменении другой какой-то горной породы.
   
3. Затрудняюсь ответить, потому что при этом не участвовал.
   

Д. Если граниты и кварциты, по которым оценен возраст Земли в 5 млрд. лет, не первичные, то каким будет время существования нашей планеты относительно общепринятого в настоящее время?

1. Больше общепринятого.
   
2. Таким, как и общепринятое.
   
3. Меньше общепринятого.
   

Если древнейшие из известных горных пород не первичные, а образовались за счет преобразования других ранее существовавших пород, то, естественно, время существование земного шара больше 5 млрд. лет.

В этом нет ничего особенного. С середины XVIII в., когда Землю оценивали в 5 тысяч лет, возраст ее стремительно увеличивался до 500 млн. лет в начале XIX в., одного миллиарда в начале XX, а к концу его достиг уже 5 млрд. лет. За двести пятьдесят лет возраст нашей планеты увеличился в понимании землян с 5 тысяч до 5 млрд. лет, или в один миллион раз, или на шесть порядков! Неужели на нас этот прогресс остановится? Конечно, нет!

Попробуем выяснить, какую информацию несут данные об абсолютном возрасте в 4 млн. лет древнейшие граниты и кварциты.

Землю принято разделять на четыре геосферы: атмосферу, гидросферу, биосферу и литосферу – взаимосвязанные между собой, составляющие единую систему. Природные системы функционируют благодаря происходящему в них круговороту энергии и вещества. Достоверно установлено, что в первых трех оболочках: атмосфере, гидросфере и биосфере – происходит круговорот энергии и вещества, вызванный поступлением солнечной (космической) энергии и гравитационному полю земного шара.

Е. Какой вывод должен сделать Homo sapiens из изложенного?

1. В литосфере нет круговорота энергии и вещества.
   
2. В литосфере, как и в атмосфере, гидросфере и биосфере, происходит круговорот энергии и вещества.
   
3. В литосфере идет подъем из недр глубинного нагретого вещества.
   

Ж. Наличие круговорота горных пород в литосфере позволяет сделать вывод, что:

1. Первичные породы сохранились.
   
2. Первичные породы, если бы даже они и были, сохраниться не смогли.
   
3. Магматические породы первичные.
   

Суть круговорота энергии и вещества в каменной оболочке земного шара в следующем. Граниты и кварциты, как кристаллические породы, а потому малоэнергонасыщенные, поглощая солнечную энергию, разрушаются до глины и песка. Продукты разрушения под действием силы тяжести перемещаются в пониженные участки поверхности литосферы, обычно на дно морей.

Перекрытие новыми слоями приводит к уплотнению осадка, сближению атомов вещества, что вызывает перекристаллизацию его с увеличением размера кристаллов. В конечном итоге из глины формируется гранит (и нагретый базальтовый раствор). Песок (кварцевый) преобразуется сначала в песчаник, а затем и в кварцит. Круговорот закончится тогда, когда гранит разрушится до глины, а кварцит – до песка.

З. Цифра 4 млрд. лет – возраста древнейших гранитов и кварцитов – свидетельствует о:

1. Продолжительности половины круговорота горных пород.
   
2. Времени образования Земли.
   
3. Времени начала жизни на нашей планете.
   

Если половина круговорота горных пород составляет 4 млрд. лет, то один полный такой круговорот равен: 4 млрд. лет x 2 = 8 млрд. лет.

И. Неизвестно, сколько прошло круговоротов энергии и вещества в литосфере. Скорее всего, много. А сколько минимум (целое число раз)?

1. Узнать нельзя.
   
2. Один круговорот.
   
3. Два, потому что глина, из которой образовался наблюдаемый древнейший гранит, получилась при разрушении ранее существовавшего еще более древнего гранита.
   

Если было минимум два круговорота энергии и вещества, а один круговорот охватывает 8 млрд. лет, то время существования Земли необходимо оценить в 16 млрд. лет: 8 млрд. лет x 2 = 16 млрд. лет, или больше принимаемого сегодня времени жизни Вселенной от Большого взрыва.

Конечно, прошло более двух круговоротов. Вытекает это из следующего рассуждения. Так как Земля (твердая ее часть) сложена горными породами, то, определив возраст наиболее древней из них, узнаем возраст нашей планеты. Логично? Согласимся с этим.

К. Человек, как любой живой организм, сложен клетками. Как следует определять возраст человека, аналогично выяснению возраста Земли по слагающим ее горным породам?

1. По возрасту древнейшей клетки.
   
2. По количеству морщин на лице.
   
3. По прожитым годам.
   

Клетки делятся, т. е. происходит их круговорот. Максимальная продолжительность жизни клетки человека около трех месяцев. Следовательно, всем людям 3 месяца! Абсурд, скажет читатель, и будет прав. Мой абсолютный возраст (по прожитым годам) 67 лет.

Л. Во сколько раз я на самом деле старше, чем по определению по клетке?

1. В два раза.
   
2. В 268 раз.
   
3. В тысячу раз.
   

Клетка существует 3 месяца, а затем делится. В течение года будет 4 деления. Отсюда мой фактический возраст больше вычисленного от клетки в 4 x 67 лет  = 268 раз.

Посчитайте, во сколько раз вы живете дольше, чем по времени максимального существования клетки.

Так возраст человека никто не определяет, а для подобного выяснения времени существования земного шара возражений нет.

М. Рассмотрим еще одну проблему: что находится ниже древнейших гранитов и кварцитов?

1. Пустота.
   
2. Более молодые горные породы.
   
3. Более древние горные породы.
   

Н. Практика бурения свидетельствует, что чем глубже погружаться в недра каменной оболочки, тем древнее вскрываются горные породы. Каким в таком случае будет время существования Земли?

1. Больше 16 млрд. лет.
   
2. Останется равным 16 млрд. лет.
   
3. Меньше 16 млрд. лет.
   

Если с глубиной возраст отложений литосферы увеличивается, то время существования нашей планеты, определенное по древнейшим гранитам и кварцитам с учетом круговорота энергии и вещества в литосфере в 16 млрд. лет, возрастет. Минимальным прирост примем в 2 раза. Тогда время существования Земли составит 32 млрд. лет, т. е. десятки миллиардов лет, или значительно больше 15 млрд. лет, допустимой цифры для Вселенной.

О. Получается, материалом по возрасту Земли в десятки миллиардов лет гипотеза Большого взрыва с ее пятнадцатимиллиардным временем окружающего Космоса:

1. Согласуется.
   
2. Подтверждается.
   
3. Не подтверждается.
   

П. Если принимать Вселенную бесконечной, а бесконечность – системой, не имеющей точки отсчета, то представление о Большом взрыве, как начале возникновения Космоса, для Вселенной:

1. Применимо.
   
2. Неприменимо.
   
3. Можно оставить, если это устраивает физиков.
   

Р. Итак, какой вывод по отсутствию первичных на земном шаре горных пород, круговороте энергии и вещества в каменной оболочке должен сделать Homo sapiens?

1. Земля существует десятки миллиардов лет.
   
2. Земля возникла недавно, около 5 млрд. лет.
   
3. Земля существует вечно.
   

Ответы: I А-2, I Б-3, I В-1, I Г-1, I Д-2, I Е-3, I Ж-2, I З-3, I И-3, I К-1, I Л-3, I М-2, I Н-3, I О-1, I Р-2, II А-2, II Б-3, II В-1, II Г-1, III А-3, III Б-2, III В-1, III Г-2, III Д-1, III Е-2, III Ж-2, III З-2, III И-3, III К-1, III Л-2, III М-3, III Н-1, III О-3, III П-2, III Р-1.