пятница, 7 июня 2013 г.

Что будет, если Земля остынет? Клуб почемучек

Здравствуйте, дорогие читатели и участники "Клуба почемучек"! В сегодняшнем выпуске Клуба я буду отвечать на вопрос мамы  Ани и ее сына Дани (7 лет): "Если бы не было магмы, Земля бы остыла?"
Чтобы я могла ответить на этот вопрос, нам надо разобраться в строении Земли. И поможет нам в этом обыкновенное яйцо. Сверху яйцо покрыто тонким слоем твердой, но хрупкой скорлупы. Если мы ее расчистим, под ней будет слой белого вещества - белок. А в самой середине мы увидим желтенький шарик - желток.

яйцо в качестве модели внутреннего строения Земли
Яйцо как модель Земли

Примерно так же устроена и наша Земля. Сверху тонкий слой земной коры. Потом идет слой, называющийся мантией, а в самой середине - ядро.
Давайте сделаем мысленный эксперимент и совершим путешествие в глубь Земли. Наверное, ваш малыш уже пробовал копать глубокую-преглубокую яму в песочнице или на пляже? Но сколько бы он ни рыл, он не смог бы прокопать глубже самого верхнего слоя земной коры - почвы (помните, мы уже разбирали строение почвы в одном из прошлых выпусков Клуба). Если бы ему на помощь пришли люди, специальность которых сверлить глубокие-преглубокие скважины, - буровики, - то они бы могли помочь ему докопаться до глубины 4-5 км. Там можно обнаружить древние горные породы, которые образовались еще в те времена, когда Земля была молодой, а также то, что называют полезными ископаемыми - нефть, газ, различные руды. Но все, что люди достают из глубин Земли, еще находится в самом верхнем слое, в той "скорлупке", которая окружает планету-яйцо. 
Даже самая глубокая скважина, которую удалось пробурить в земной коре людям, так и не добралась до следующего слоя земных недр - мантии. Находится эта скважина в России, на Кольском полуострове, и углубляется в земную поверхность на 12 км. Это так глубоко! Но по сравнению с Земным шаром такая скважина все равно, что для большого яблока укол иголочкой, который даже не проткнул его шкурку!
Поэтому о том, что происходит внутри Земли, ученые точно сказать не могут. Сведения обо всем, что находится глубже, мы можем получить только косвенным путем (то есть узнать не на опыте, а путем умозаключений). Например, изучая извержения вулканов и волны, которые идут по Земному шару после землетрясений или мощных взрывов.
На сегодняшний день большинство ученых придерживается вот такой модели строения Земли:

строение Земли
 На этой схеме я изобразила строение Земли в масштабе.
Тут можно увидеть, насколько тонким и хрупким является верхний слой, на котором мы все живем. 

Внутри Земли находится твердое внутреннее ядро радиусом 1300 км, состоящее в основном из железо-никелевого сплава с примесью других тяжелых элементов.  Температура в центре  Земли огромна - по некоторым оценкам она достигает 5500 градусов Цельсия! Это почти столько же, сколько на поверхности Солнца!  


ядро земли
Предложите ребенку по ходу дальнейшего рассказа сделать свою модель Земли из пластилина.
В качестве твердого ядра можно взять железный шарик

Вокруг него до глубины 2900 км расположен слой внешнего ядра. Оно состоит из того же вещества, только находящегося в расплавленном вязкотекучем состоянии.  

жидкое ядро Земли
Красный слой пластилина олицетворяет жидкое внешнее ядро

Дальше, до глубины 1000 км, идет слой мантии - раскаленного твердого вещества (температура его меняется от 500 до 4000 градусов Цельсия). В ней сосредоточен почти весь объем вещества планеты (85%) и на нее приходится 2/3 массы всей Земли. Мантию делят на нижнюю и верхнюю. 

мантия
Синий пластилин - это мантия

В верхнем слое мантии отдельно выделяют слой вязкого пластичного вещества, который называют астеносфера. Именно на нем "плавают" литосферные плиты - участки самого верхнего, твердого слоя Земли, которые и составляют земную кору. Ее толщина невелика: 5 км под океанами и 30-40 км под материками. Из-за движения литосферных плит (медленного или катастрофического  - в виде землетрясений), происходит изменение формы земной поверхности: образуются новые горы, моря и прочие элементы рельефа.

модель строения Земли
Самый верх модели обернут слоем тонкой фольги, символизирующей земную кору

Вот тут, в самых верхних слоях Земли - коре и астеносфере на глубинах от 15 до 250 км и образуются магмы (жидкий силикатный расплав), который изливаясь в виде лавы через вулканы, застывает, образуя магматические горные породы (граниты, базальты и проч.).
Предложите ребенку сделать любимый всеми детьми содово-уксусный вулкан и понаблюдать за его извержением. Для этого можно облепить пластилином пузырек из-под микстуры, положить туда столовую ложку соды и осторожно добавить немного уксуса. 

вулкан из соды и уксуса
Модель вулкана

Что же будет, если вся магма Земли остынет? 
Процесс остывания Земли идет с самого начала ее существования. Когда-то Земля представляла собой раскаленный шар. Но постепенно его поверхность охладилась, и возникла твердая земная кора. Кора постоянно движется, дрейфует и меняет свою структуру из-за того, что под ней находится слой жидкого вещества мантии. Если этот слой застынет, то тогда перестанут извергаться вулканы и остановится вся тектоническая активность, а значит больше не будут двигаться литосферные плиты и прекратиться процесс горообразования. Но вряд ли это как-нибудь повлияет на жизнь на планете. А вот когда  Земля остынет полностью (что произойдет, по разным оценкам, через 1-3 млрд. лет), то землян ждут гораздо большие неприятности. 
Во-первых, Земля станет холодной. Ведь солнечной энергии хватает на то, чтобы прогреть поверхность нашей планеты всего лишь на глубину около 30 м. Основное тепло Земля получает из своих недр. И если не будет этого тепла, то разница между дневной и ночной температурами на планете станет очень значительной, не спасет даже "одеяло" из атмосферы и гидросферы.
Во-вторых, Земля потеряет свое магнитное поле. По современным представлениям, магнитное поле генерируется в процессе вращения жидкого ядра планеты. Если ядро застынет и "геодинамо" остановится, то Земля останется беззащитной перед потоком радиационных частиц, которые летят на нашу планету от Солнца. А это, скорее всего,  приведет к гибели всех высокоорганизованных форм жизни (в том числе и человека).
Но остывание Земли для нас не страшно. Ведь к тому времени, как Земля остынет, жить на ней все равно будет невозможно из-за того, что Солнце увеличится, и его излучение высушит все океаны на планете. Поэтому человечеству придется заранее позаботиться о том, чтобы найти себе новый космический дом и покинуть родную планету. Так что задача будущих поколений (в том числе и наших детей) в том, чтобы направить свои силы и умения на подготовку будущей колонизации землянами других планет. И первым шагом в этом направлении станет намечающийся в ближайшие десятилетия пилотируемый полет на Марс.

Надеюсь, Даня, я ответила на твой вопрос?
А чтобы я ответила и на ваши вопросы, присылайте их мне на почту tavika2000 @ yandex.ua (убрать пробелы) с пометкой "Клуб почемучек". Все присланные в Клуб вопросы, независимо от того, публиковался на них ответ или нет, будут участвовать в розыгрыше приза, который состоится в первую пятницу осени, 6 сентября. Подробности о нем я сообщу позднее.

Архив прошлых выпусков "Клуба почемучек" можно посмотреть ЗДЕСЬ.

Материалы по теме:
Концепции современного естествознания. Бондарев В. (http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/bond/08.php)
Температура внутри Земли.(http://temperatures.ru/articles/temperatura_zemli)
Внутреннее тепло Земли. "Наука и жизнь" (http://www.nkj.ru/archive/articles/7334/)
Стадия абсолютно остывшей литосферы Земли, эволюция тектонических процессов (http://www.geoglobus.ru/info/review26/04-biological-evolution.php)
Ядро Земли. Википедия (http://ru.wikipedia.org/wiki/Ядро_Земли)
Мантия Земли (http://ru.wikipedia.org/wiki/Мантия_Земли)
Кольская свехглубокая скважина. Википедия (http://ru.wikipedia.org/wiki/Кольская_сверхглубокая_скважина)
Геодинамо. Википедия (http://ru.wikipedia.org/wiki/Магнитное_динамо)
Как возникает и во что превращается магма?(http://emigration.russie.ru/news/3/9436_1.html)

20 комментариев:

  1. Интересно, а почему учёные предполагают именно такое строение земли, почему в самом центре твёрдое ядро, с чего они пришли к таким умозаключениям, всегда задумывалась над этим. А покидать нашу землю совсем не хочется, даже через много миллиардов лет, лучше бережней к ней относиться, может быть тогда она будет жить вечно!!! Спасибо, Таня, очень интересно!

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Ученые строят модели того, что случается с веществом при таких условиях как у Земли: распределении масс, температуре, гравитационном сжатии и т.д. Плюс исследования прохождения сейсмических волн сквозь толщу Земли - именно так обнаружены границы слоев и доказано, что внешнее ядро жидкое. В первой ссылочке, что я дала в материалах по теме, очень подробно все расписано. Если интересно - глянь.
      А Земля, к сожалению, погибнет - это не зависит от нашей воли. Она остывает, а Солнце стареет и превращается в красный гигант, который когда-нибудь сожжет Землю. Надеюсь, человечество к тому времени будет достаточно развитым, чтобы решить эту проблему.

      Удалить
  2. Как глубоко и интересно! Еще раз вернусь к статье - надо все прожить в голове! Спасибо!

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Вам спасибо, что читаете :)

      Удалить
  3. От последней части стало очень грустно(( я понимаю что в ближайшее время это не произойдет, и нас не коснется но все таки заставляет задуматься о жизни и о том что все мы не вечны. Ощущение как в детстве, когда узнала что такое смерть.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Так устроено все живое - рождается, живет и умирает. Но человеку очень трудно с этим смириться. Я до сих пор уверенна, что буду жить вечно :)

      Удалить
  4. Танечка, спасибо огромное !!! :) Ты, как всегда - Молодец !!! Я смотрю, твои ребята тоже с удовольствием провели пластилиновые опыты. Повторили пройденный материал.
    Даньке обязательно расскажу. Знаешь, а он был бы рад отправиться на другие планеты (хочет). И всё время рассказывает, какие космические корабли роботов - помощников он будет создавать. Какие колонии поселенцов будет организовывать на других планетах. :)
    Интересно будет посмотреть, кто из него вырастет. Не даром, он мечтает быть исследователем, изобретателем. И хочет в будущем спасать всё живое.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Я рада, что ответ мой понравился :) Какие хорошие мечты у Дани! Именно на таких людей надежда по спасению человечества.

      Удалить
  5. Как замечательно подана такая сложная тема для детей !
    Можно научно-популярные детские книжки писать !

    ОтветитьУдалить
  6. Таня, спасибо за такую идею! Глеб одно время очень увлекался вулканами, лавой и мантией. Но я как-то не смогла подхватить тему и она у нас "угасла", а теперь у меня новый порыв все это вспомнить, перечитать и поиграть также!

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Да, бывает, что не успеваешь за детьми - им так многое интересно, но так быстро интерес переключается. В таких случаях всегда хорошо иметь в уме какие-то заготовки. Надеюсь, Глеб еще вернется к этой теме.

      Удалить
  7. Ого! Сама сижу разинув рот, здорово! Как жаль, что у меня в школе не было такой учительницы, как ты, Танюша! Наглядность на высшем уровне - и с яйцом, и с вулканом )))

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо, Наташа:) И я очень жалею, что в школе мало внимания уделяют наглядности - их все больше теория и всякие формальности заботят:(

      Удалить
  8. Татьяна, спасибо за такой интересный материал! Он пригодится нам для проведения тематических занятий)

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Я буду рада, если пригодится :)

      Удалить
  9. вау! Спасибо за такой классный материал! Непременно сделаем опыт и полепим наш шарик;-)

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Это очень здорово, что пост послужит вам толчком для своих занятий :)

      Удалить

Чтобы оставить комментарий, напишите текст в окошке и выберите в "Подписи комментария" профиль из любого вашего аккаунта. Если вы нигде не зарегистрированы, выбирайте Имя/URL и просто вводите свое имя - оно отобразится в подписи.

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...

ShareThis