Назва реферату
: Наш космічний дім - Земля
Розділ
: Астрономія, авіація, космонавтика
Наш космічний дім - Земля
На знімках, зроблених з великих висот, добре видно й особливості глибинної будови Землі. Крізь шари сипких покладів ніби просвічує будова більш глибоких горизонтів земної кори. Такі знімки містять принципово нову інформацію, що сприяє виявленню нових покладів корисних копалин. За допомогою цих знімків можна вивчати й закономірності великомасштабних геологічних процесів.
Так, наприклад, була виявлена велика кількість кільцевих структур з поперечником від сотень метрів до 700 км. Особливо вони поширені на щитах стародавніх платформ. Можна припустити, що великі кільцеві структури — це найдавніші розломи, що виникли на найбільш ранніх стадіях розвитку земної кори, своєрідні душники, які з'єднують поверхню Землі з підошвою літосфери, де в основному акумулюється внутрішня енергія нашої планети.
Не доводиться сумніватися в тому, що для подальшого вивчення Землі знадобиться поєднання наземних і космічних методів дослідження.
Дещо забігаючи наперед, зазначимо, що у вивченні Землі й інших планет Сонячної системи наука йшла протилежними шляхами. Землю ми вивчали спочатку безпосередньо «зблизька», а потім перейшли до її дистанційних досліджень за допомогою космічних апаратів. Планети ж, навпаки, спочатку вивчались дистанційними астрономічними методами, а останніми роками завдяки розвитку космічної техніки з'явилася можливість їх безпосереднього вивчення.
І в тому і в іншому випадку застосування нового способу дослідження дало можливість здобути надзвичайно цінну додаткову інформацію, розширило уявлення про ці небесні тіла.
Людина і природа. Взаємозалежність властивостей організму людини й тварин і навколишнього середовища захисники релігії пояснюють наявністю доцільного «божественного плану», божественною гармонією всього існуючого. Насправді ж спостережувана нами узгодженість властивостей природи і життя цілком може бути пояснена без допомоги надприродних сил. Ця узгодженість — результат тривалої взаємодії різноманітних процесів, що відбуваються у неживій природі і живих організмах.
Людина — частка природи, її породження. Як розумна істота вона формувалася протягом багатьох поколінь, у певних зовнішніх умовах. У цих умовах відбувалася й розвивалася і її практична діяльність.
Що ж являють собою фізичні умови, які людство дістало «у спадок» від природи? Ці умови добре відомі, та все ж коротко нагадаємо їх.
Наш космічний дім — Земля — третя за відстанню від Сонця планета Сонячної системи. Вона рухається по майже круговій орбіті довкола денного світила на середній відстані близько 150 млн. км від нього. Земля — велетенське кулясте тіло поперечником близько 12800 км і масою близько 6 • 1024 кг. Завдяки тяжінню Земля
утримує довкола себе атмосферну оболонку, що сягає у висоту близько 1000 км і поступово переходить у безповітряний космічний простір.
До складу атмосфери входить близько 21 % кисню, життєво необхідного для людини і тварин. Ця кількість кисню підтримується в результаті процесу фотосинтезу, що відбувається під дією сонячного світла в зеленому листку рослин і водоростях, а також завдяки життєдіяльності деяких видів бактерій і мікробів.
В атмосфері Землі є шар озону, який відіграє надзвичайно важливу роль для всього живого, оскільки він затримує згубне для життя ультрафіолетове випромінення Сонця.
Атмосфера відіграє істотну роль і в підтриманні теплового балансу планети, бо поглинає значну частину випромінювання Землі, не даючи йому виходити в космічний простір.
Надзвичайно важливе значення для існування життя на Землі має й гідросфера — водна оболонка нашої планети. Вода входить до складу живої клітини, живої речовини. Саме у водному середовищі відбуваються ті біохімічні реакції, які становлять сутність життя.
Завдяки постійному нахилу осі обертання Землі до площини її орбіти на нашій планеті існують різні кліматичні пояси і змінюються пори року. З добовим обертанням пов'язана і наявність у Землі досить сильного магнітного поля, що створює нездоланний бар'єр для заряджених частинок різних космічних випромінювань, які мають негативну біологічну дію.
Такими е ті основні фізичні умови, на тлі яких проходив розвиток і становлення життя на Землі, формування людини.
Боротьба за існування і природний добір спричинилися до того, що в структурі й будові живих організмів відбилися зовнішні умови. Інакше кажучи, між властивостями живих організмів й навколишнім середовищем
існує тісний взаємозв'язок. Зокрема, більшість особливостей людини і тварин визначені такими фізичними умовами космічного порядку, як сила тяжіння, швидкість добового обертання Землі, склад випромінювання Сонця тощо. Дія всіх цих факторів позначається на будові кістяка людини і тварин, дихального апарату й системи кровообігу, на будові органів чуття й центральної нервової системи.
Так, наприклад, дія сили земного тяжіння зумовила оптимальні розміри живих істот, що населяють суходіл. У воді ж, де дія сили земного тяжіння певною мірою компенсується виштовхувальною силою, живуть і більші тварини. Наприклад, деякі екземпляри китів досягають у довжину близько 33 м і важать понад 1600 кН. На суші подібні чудовиська були б занадто неповороткими і навряд чи змогли б існувати.
Інший приклад: відомо, що в сонячному світлі найбільша енергія припадає на випромінювання з довжиною хвилі 555 нм (жовто-зелена частина спектра). І відповідно до цього око людини виявляється найчутливішим саме до жовто-зеленого кольору.
Космічні «обставини» визначили й «ритми» в життєдіяльності живих організмів. Так, наприклад, життєвий цикл найпростішого одноклітинного організму — амеби — триває 24 год, тобто добу. З цього часу амеба 20 год росте, а 4 год припадає на підготовку клітини до поділу і на сам поділ.
Перелітні птахи здійснюють польоти в строго визначені періоди року.
Можна також припускати, що й психіка людини, і її життєздатність якоюсь мірою склалися під впливом тих фізико-астрономічних умов, які існують на нашій планеті.
Земля і збереження навколишнього середовища. Однією з основних причин, що породили релігійні уявлення про світ, було безсилля наших предків перед природою. А в сучасну епоху одним з факторів, що сприяє відтворенню релігійних поглядів, є страх перед можливими небезпеками і різного роду кризовими ситуаціями, які загрожують людству. Невіра у можливості людського суспільства, у можливості науки породжує у деяких людей, особливо у країнах капіталізму, ілюзорні надії на втручання неіснуючих надприродних сил, нібито здатних такі небезпеки відвернути.
Однією з проблем, яка постала перед сучасною людиною, є екологічна проблема.
Природні ресурси нашої планети обмежені, а можливості природного навколишнього середовища не безкраї. Тим часом практичні потреби людства швидко зростають, продуктивні сили бурхливо розвиваються, а отже, розширюються й масштаби використання земних багатств. У зв'язку з цим виникає ціла низка гострих проблем, які мають першорядне значення для всього людства: чи вистачить продовольчих ресурсів, щоб прогодувати дедалі зростаючу кількість населення нашої планети? Чи зможе людство в умовах триваючого зростання продуктивних сил і чисельності населення успішно боротися із забрудненням і знищенням навколишнього середовища? Чим замінити нафту, газ, вугілля, а також інші корисні копалини, запаси яких обмежені і рано чи пізно вичерпаються? Як запобігти можливим глобальним змінам клімату внаслідок виділення в атмосферу промисловими підприємствами великої кількості теплоти й вуглекислого газу? Як, нарешті, задовольнити безперервно зростаючі енергетичні потреби людства?
Багато буржуазних учених — соціологи, екологи, філософи, економісти — мають досить песимістичну точку зору. Вони вбачають чи не єдиний вихід у тому, щоб взагалі припинити всякий розвиток земної цивілізації, зростання виробництва і споживання, запобігти подальшому збільшенню населення.
Немає нічого дивного в тому, що такий крайній песимізм засмучує деяких людей, штовхаючи їх у примарний світ релігійних надій. Тим більше, що конкретні рекомендації з практичного здійснення згаданих вище заходів нерідко мають воістину страхітливий характер. Ось що пише, наприклад, в одній із своїх статей американський еколог Дж. Харден: «Як же ми можемо допомогти тій чи іншій країні уникнути перенаселення? Очевидно, найгірше, що ми можемо зробити,— це послати туди продовольство... Атомні бомби зробили б кращу справу».
Насправді ж ситуація не така безвихідна. «Обсяг кожного з невідновлюваних природних ресурсів Землі,— писав академік 6. К. Федоров,— неминуче обмежений і в міру використання скорочується. Також скорочується можливість для використання частки природних ресурсів, що відновлюються,— прісної води, кисню в атмосфері, лісу, риби в океані і т. п. Проте можливості задоволення потреб людини залежать не тільки від наявності та обсягу відповідного природного ресурсу, але й від способів виробництва. Слід враховувати співвідношення кількох одночасно триваючих процесів. Скорочення запасів природних багатств — нафти, вугілля, лісу і т. д.— лише один з них. Другий — зростання ефективності використання ресурсів. Третій — систематичне розкриття в результаті науково-технічного прогресу принципово нових можливостей задоволення основних потреб людини»
Уже зараз значна частка електричної енергії виробляється на атомних електростанціях за рахунок використання ланцюгової реакції самочинного поділу важких елементів. При цьому запаси «ядерного пального» практично необмежені, оскільки створено реактори, в процесі роботи яких відтворюється нове ядерне паливо.
На підході й принципово новий тип енергетичних установок — керовані термоядерні реактори. Вони здатні в доступному для огляду майбутньому повністю забезпечити потреби людства в енергії. Тим більше, що паливом для них може бути звичайна морська вода.
Перспективне і ще одне джерело енергії — Сонце. Можливо, вже в цьому сторіччі будуть створені космічні орбітальні сонячні електростанції, що перетворюють енергію сонячного випромінювання на електричну. А вона по високочастотних або лазерних каналах передаватиметься на Землю. До речі, такий спосіб пов'язаний з мінімальними змінами в навколишньому середовищі.
Вже зараз майже половина продукції текстильної промисловості виробляється з синтетичних матеріалів. Із синтетики виготовляються й більшість деталей машин і механізмів. Створюються синтетичні матеріали з наперед заданими властивостями. Але це тільки початок. З часом людина навчиться виробляти буквально «все з усього». А це означає, що одна й та сама порція речовини у різних формах багаторазово служитиме людям. Так буде, очевидно, розв'язано проблему сировини.
Що ж стосується забезпечення людства їжею, то з часом людина оволодіє механізмом фотосинтезу і навчиться виробляти харчові речовини поза зеленим листком рослин, тобто обходитися без сільськогосподарського виробництва. Це не тільки вивільнить колосальні площі, зайняті сільськогосподарськими угіддями, а й зробить виробництво їжі не залежним від кліматичних умов. Можна успішно боротися і з забрудненням навколишнього середовища — удосконаленням промислових підприємств, створенням безвідходного виробництва з замкнутими екологічними циклами.
Набагато важчою проблемою є підтримання тієї природної рівноваги, що склалася між різними природними процесами за багато мільйонів років еволюції Землі. Але це не означає, що завдання полягає в тому, щоб зберегти саме той стан речей, який існує у природі на даний момент. Таке уявлення не тільки дуже спрощене, а й у корені неправильне.
Проблема вимагає діалектичного підходу. Необхідно зберігати не рівновагу взагалі, а рівновагу, що відповідає сучасному рівню розвитку людства і тим завданням, які перед ним стоять у дану епоху. Йдеться, таким чином, про створення єдиної саморегулювальної системи «людина — виробництво — природа», системи з такими зворотними зв'язками і можливостями керування, які давали б змогу здійснювати оптимальну взаємодію між людським суспільством і природою. В нашій країні розв'язання цього завдання набуло надзвичайно важливого державного значення.
Однак щоб забезпечити оптимальну взаємодію людини й природи в масштабі всієї нашої планети, потрібні спільні зусилля багатьох країн.
Усе сказане свідчить про те, що при відповідних зусиллях і відповідній організації наука може знаходити реальний вихід з кризових ситуацій навіть глобального характеру. І тому немає ніяких підстав шукати в подібних ситуаціях втіху за допомогою релігійних ілюзій.
Інша справа, що практичне здійснення потрібних заходів може наштовхуватися на перешкоди соціального порядку, пов'язані з існуванням у сучасному світі капіталістичного табору, капіталістичної системи господарства. Для подолання цих перешкод потрібний вищий рівень міжнародної співпраці, ніж той, який існує в сучасному світі, а в перспективі — соціальна перебудова капіталістичного суспільства.
Крім того, треба мати на увазі, що нерідко в ранг глобальних кризових ситуацій невиправдано зводяться проблеми, виникнення яких зумовлено саме капіталістичною системою господарювання.
Як відомо, в земній атмосфері на висотах від 15 до 40 км міститься шар так званого озону, з максимумом концентрації на висоті близько 25 км. Озон — це кисень в особливому молекулярному стані — одна молекула озону складається з трьох атомів кисню.
Утворюється озон під дією ультрафіолетової радіації Сонця, головним чином у тропічних районах нашої планети, і розноситься повітряними течіями в райони середніх і високих широт.
Надзвичайно важлива властивість озоносфери, що є необхідною для забезпечення можливості існування життя на Землі, полягає в тому, що вона поглинає жорстку ультрафіолетову радіацію Сонця, згубну для живих організмів. У разі пошкодження озоносфери, наша планета виявилася б непридатною для подальшого життя.
Згідно з наявними науковими даними, близько 650 мільйонів років тому вміст кисню у повітряній оболонці Землі становив близько 0,1 % його сучасної концентрації. Поповнення киснем могло відбуватися за рахунок двох джерел: його надходжень з надр планети (спочатку кисень витрачався на окислювання заліза, а потім став концентруватися в атмосфері) і діяльності синьо-зелених водоростей. Що ж до озоносфери, то вона виникла близько 570 мільйонів років тому.
У 1985 році над Антарктидою було виявлено так звану «озонну дірку» — район, де озоновий шар став дуже тонким. Утворюється «дірка» у вересні й жовтні, а потім вона «затягується». Розмір «дірки» становить близько 10 млн. кв. км, тобто її можна порівняти з територією США.
Природа цього явища поки що незрозуміла, оскільки тривалість спостережень порівняно невелика. Не виключено, що ми маємо справу з якимось короткочасним або періодичним природним атмосферним процесом, який, зокрема, може бути пов'язаний з коливаннями рівня сонячної активності (1985—1988 pp.—роки мінімуму чергового циклу сонячної активності).
Не виключено також, що однією з причин утворення озонної дірки є господарська діяльність людини. В результаті ряду виробничих процесів у атмосферу надходить велика кількість хлоромістких сполук; перш за все фреонів, які використовуються в аерозольних упаковках. Піднімаючись у стратосферу, фреони під дією сонячного випромінювання розпадаються, і при цьому виділяється атомарний хлор, що активно руйнує озон.
Істотну роль можуть відігравати й нітрати, що їх використовують у сільському господарстві як добрива. Деяка їх частина засвоюється рослинами, але більша частина розкладається, внаслідок чого утворюються азотисті сполуки, які піднімаються в атмосферу і вступають у хімічні реакції з озоном. Є повідомлення про те, що утворення типу «озонних дір» виявлено і в Арктиці, хоча і значно менших масштабів, ніж в Антарктиді.
Можливо, ця неоднаковість пояснюється тим, що меридіональна атмосферна циркуляція в Північній півкулі Землі відбувається значно активніше, ніж у Південній, і повітряні течії, приносячи озон з екваторіальної зони на північ, встигають поповнювати його зменшення.
У 1988 р. цікаві дослідження атмосферних процесів у Арктиці, які здатні справити вплив на озоносферу, провели радянські вчені з борту дослідницького літака «Циклон».
Як було встановлено, протягом полярної ночі у приполярних арктичних районах у стратосфері утворюються незвичайні хмари, що складаються з мікроскопічних кристаликів переохолодженого льоду. Протягом тривалих зимових місяців ці кристалики збирають на себе фреони, поступово дрейфуючи до полюсу. З настанням весни під впливом сонячних променів кристалики тануть, а вивільнені фреони починають «знищувати» озон.
Імовірно також, що викиди в атмосферу деяких хімічних речовин призводять, мабуть, і до «місцевих» виснажень озонового шару. В усякому разі, згідно із спостереженнями, які ведуться на спеціальних озоно-сферних станціях, зареєстровано близько 50 випадків зниження концентрації озону над Москвою, Києвом й іншими великими містами європейської частини країни. Щоправда, при цьому «наскрізні» діри в озоносфері не виникають і з плином часу нормальна товщина озонового шару відновлюється, так що ситуація поки що не є критичною. Проте це не знімає проблему. Необхідно вже зараз докласти всіх зусиль до того, щоб надійно усунути екологічні фактори, здатні призводити до руйнування озоносфери.
Методичні міркування. З точки зору наших сучасних знань про Землю, Всесвіт і людину наша планета (принаймні, у межах Сонячної системи) — унікальне небесне тіло. Унікальне тому, що саме на Землі в процесі її природного розвитку склався комплекс фізичних та інших умов, що забезпечують можливість виникнення і розвитку живих організмів, який спричинив появу людини — розумної істоти, здатної пізнавати й перетворювати навколишній світ. Зрозуміло, такий «науковий антропоцентризм» не має нічого спільного з середньовічним релігійним антропоцентризмом, в основі якого було уявлення про те, що Земля займає «особливе» місце у світобудові за «божественним задумом», що вона, як і весь світ, створена богом спеціально для людини, а людина — це вінець божественного творення, що успадкувала образ і подобу творця.
Насправді ж земні умови нашого буття — це результат розвитку природних процесів. І ми живемо на Землі, а не на Марсі або на Венері тому, що на жодній іншій планеті Сонячної системи не існує тієї сукупності природних факторів, яка е необхідною і достатньою для існування й розвитку живих організмів. Знання цих
факторів, що визначають стан безпосереднього середовища нашого життя, для сучасного людства абсолютно необхідне. Справа в тому, що ці умови з плином часу змінюються. Змінюються як у результаті природних процесів, так і внаслідок практичної діяльності сучасної людини. І дуже важливо знати закономірності цих змін, а також їх допустимі межі, бо якщо ці межі будуть порушені, Земля може стати непридатною для життя.
|
