Эволюция планет и факторы формирования природных условий

Плутон .
Внутренняя (земная) группа

Меркурий, Венера, Земля, Марс ; спутники планет,

астероиды

веществ (0.7 – 1.41). На их долю приходится почти вся

масса Солнечной системы.

Внутренняя группа – Тела образованны тяжёлым веществом ( плотность 3.0 – 5.5), находящимся в твёрдом или расплавленном состоянии. Их твердая поверхность контактирует или с воздушной средой и гидросферой, или непосредственно с вакуумом межпланетного пространства.

Различия групп

на комплекс взаимосвязанных процессов. Эволюция планет рассматривается здесь прежде всего

с физической стороны, но с элементами геологии, поскольку планетарная геология имеет существенные достижения в исследовании Земли и наших космических соседей.
Чтобы познать природную обстановку на планетах, надо иметь ввиду, что она формируется в неразрывной связи с глобальной эволюцией космического тела. Поэтому необходимо проследить историю преобразования вещества планет.

обстановка
на планетах

снабжения его необходимой энергией. Потоки её, а также
сопутствующее ей

вещество, обусловливающие эволюцию планеты,
называют
факторами эволюции

Мауро
Реголит
Эндогенный фактор
Экзогенный фактор

излучения (солнечной радиации) и корпускулярного излучения (солнечного ветра).
Значение для природной

обстановки на планетах корпускулярного излучения учеными достаточно не выяснено, что побуждает нас не входить в его рассмотрение.

Солнечная радиация формирует на поверхности планет внутренней группы тепловое поле. Оно возбуждает комплекс экзогенных процессов. Их количество и интенсивность зависят не только от мощности поступающего на поверхность планеты потока солнечной энергии, сколько от поглощающей способности внешней области планет – воздушной и водной сред.

космических тел. В первые сотни миллионов лет существования планет этот

фактор был важнейшим в их эволюции. На планетах с атмосферами и водной средой эффект метеоритной бомбардировки ослабевал и сам по себе, и особенно вследствие эндогенным и экзогенным, т.е. присущими самой планете факторами.

В структурном отношении метеоритная бомбардировка приводит как к образованию радиально-кольцевых структур планетной коры, так и к возникновению зоны дробления коренных пород. На планете образуются два слоя рыхлых пород – своеобразных ударных брекчий (собственно брекчий или макрореголита) и реголита.

поверхность из образовавшегося кратера на сотни километров во все стороны

выбрасывается масса обломочного материала. В результате такой бомбардировки в течении миллиардов лет вся поверхность Луны оказалась засыпанной этими выбросами, образовавшими покровную толщу брекчий – формацию Фра Мауро (от названия вулкана Фра Мауро, вблизи которого она впервые была изучена экипажем «Апполон-14»). Мощность формации варьирует в широких пределах – от десятков метров до километра и более.
Под влиянием непрерывного потока падающих метеоритов в течении всей истории Луны поверхностные породы были раздроблены на глубину нескольких километров.

материала – реголита. Мощность слоя обычно колеблется в пределах нескольких

метрах. По мнению академика А.П.Виноградова, реголит – это космическая кора выветривания, образованная в результате бомбардировки лунного грунта потоком микрометеоритов в течение сотен миллионов – первых миллиардов лет.

«Это разнозернистый темно-серый, даже черный порошок, который легко слипается в отдельные рыхлые комки… зерна реголита оплавлены или округлены. Редко встречаются угловатые зерна».

радиоактивных элементов и гравитационного сжатия генерируется внутрипланетная, эндогенная энергия.
Луна как

наименьшая по массе планета внутренней группы очень слабо обеспечена внутренней энергией. Следовательно, и её эндогенные процессы, т.е. перемещения и преобразования вещества, не имеют такой активностью, как, например, у Земли.

во внешних их сферах развивается сложный комплекс экзогенных процессов –

перемещения и преобразования вещества. В геологическом о геоморфологическом аспектах они выступают как антиподы по отношению к эндогенным процессам. Это проявляется в том, что созданные эндогенным фактором морфологически выраженные тектонические структуры экзогенным фактором уничтожаются.

На безатмосферных и безводных планетах Луне и Меркурии экзогенные процессы, перечень которых крайне ограничен, протекают чрезвычайно слабо. Очень высокая активность сложного комплекса экзогенных процессов на Земле обусловлена наличием у неё огромных масс воды, находящейся в глобальном круговороте.

за последние несколько десятилетий в результате космических исследований, позволяет говорить

об однотипности ранней истории планет земной группы. Но в последующее за ранней историей время развитие планет происходило неодинаково….

фаза
Последующее время

себе как аккумуляцию первоначально крайне разреженного газопылевого материала протопланетного (т.е.

существующего до планет) облака или туманности.

Это холодное облако вращалось и постепенно уплотнялось. В условиях вакуума космического пространства на сгущение твердых частиц, их соединение между собой в более крупные агрегаты существенное влияние оказывали газы первичной атмосферы.

аккреции было сплошное расплавление их внешних сфер. Этот этап соответствовал

концу фазы аккреции, когда на планеты выпадало наибольшее количество самых крупных тел – планетезималей и выделялось огромное количество тепловой энергии.
Учитывая тот факт, что к настоящему времени вещество всех планет земной группы продифференцировано (т. е. в соответствии со своим удельным весом и составом разделилось на более тяжелое ядро, мантию и кору), высказывается мнение о полном расплавлении планетного вещества уже в конце фазы аккреции или непосредственно после неё

и Земля, пережили «лунную» фазу. Это было время, когда господствующим

рельефообразующим процессом на планетах была бомбардировка и ударные катерные формы составляли основной элемент лунного рельефа. Другими словами, в то время поверхность каждой планеты напоминала современный рельеф поверхности Луны, откуда и произошло название фазы. У Луны и Меркурия «лунная» фаза, начавшаяся примерно 1 млрд. лет назад, продолжается и в современную эпоху.
Для того, чтобы на планетах мог сформироваться и длительно существовать кратерный рельеф «лунной» фазы, видимо, было необходимо, чтобы процесс метеоритного рельефообразования был достаточно мощным.

протекала однотипно. Но в дальнейшем (вплоть до современной геологической эпохи

включительно) однотипность сохранилась лишь у Луны и Меркурия. Остальные планеты внутренней группы отличались между собой характером эволюции.

планет. Конечно, на фоне общности отчётливо проявляются и их специфические

особенности, придающие каждой планете свою индивидуальность.
В соответствии с системным подходом каждую планету мы рассматриваем как открытую природную систему.
Открытыми системами, но более низкого ранга признаются и все концентрические сферы и слои внутри планет. Здесь остановимся на делении планет на две подсистемы :
Внутреннюю
Внешнюю

в то же время различаются тепловыми полями и протекающими в

них процессами. Внешняя область питается космической энергией, главным образом солнечной, внутренняя – эндогенной.

Возбуждаемые во внешней области экзогенные процессы отличаются динамичностью, протекают в высоком темпе и подчинятся климатическим колебаниям – суточному и сезонному ритмам, годовой и многолетней периодичности.
Во внутренней области процессы чрезвычайно замедленны, что объясняется большими масштабами вовлекаемых в движение масс планетного вещества. Цикличность процессов в ней подчинена не климатическим, а геологическим закономерностям.

в планетной коре.
Это нижний предел непосредственного проникновения в глубь

литосферы солнечной энергии. Эта граница является в то же время подошвой коры выветривания, или зоны гипергенеза.
В географическом аспекте сравнительной планетологии основной интерес представляет внешняя область планет. Когда мы говорим о природной обстановке на планетах, то имеем в виду их внешнюю область.

планет, которая в отличие от внутренней, питающейся эндогенной энергией, обеспечивается

в своём развитии преимущественно солнечной энергией. Именно ей обязаны своим формированием теплового поля поверхности планет вне зависимости от их расстояния до светила. Тепловое поля – это энергетическая основа развития природы внешней области планет.
Прежде чем сравнивать природные условия планет, выясним, что мы будем понимать под термином «природная среда» .

условия» будем употреблять понятие «природная среда», т.е. совокупность физических процессов

в сочетании с природными компонентами – водами, поверхностью литосферы, грунтом, органическим миром, и т.д.
Основным свойством природной среды на Земле признаётся способность её к зарождению жизни, развитию органического мира, обеспечению условий существования человека и его деятельности.
Хотя это и важнейшее свойство природной среды нашей планеты, оно не может быть принято за основу сравнения природной обстановки на планетах, поскольку никаких признаков жизни на планетах пока не обнаружено.

природы, которые были бы присущи всем планетам на протяжении их

истории.
Климатические условия
Тепловое поле поверхности планет и факторы его формирования
Период обращения планет вокруг Солнца
Период осевого вращения планет
Эксцентриситет орбиты
Наклон орбитальной плоскости к эклиптике
Атмосфера и гидросфера
Выводы формирование Природной среды

В.В. Докучаев (1948) открыл закон природной зональности Земли, или географическую

зональность. В формировании природных зон определяющим фактором В.В. Докучаев признал климат.
Для безветренных планет – Луны и Меркурия действительны только два климатообразующих фактора – солнечная радиация и подстилающая поверхность. Эти факторы свойственны и другим планетам. Его можно назвать своеобразным «солярным климатом». Но у планет с атмосферами добавляется ещё новый фактор – состав и другие параметры воздушной среды, а также её циркуляция, на которую влияет фактор вращения Земли (закон Кориолиса).
На всех планетах земной группы существуют климатические условия, правда существенно различающиеся между собой, но тем не менее обеспечивающие формирование природных условий в очень широком диапазоне различий – от открытого космоса на Луне до богатых жизнью на Земле

важнейшая контактная поверхность физических сред – литосферы, атмосферы, гидросферы и

вакуума межпланетного пространства. Поверхность планет – это и энергетический фокус внешней области планет, где воспринимаются потоки энергии как из космического пространства, так и из недр где происходят их отражения и переизлучение в межпланетное пространство. Именно здесь формируется тепловое поле внешней области планеты – сфера зарождение комплекса природных процессов, зависимых в своём проявлении от его напряженности и режима.
Факторы формирование напряжённости и режима теплового поля планет.

Период Период

Эксцентри- Наклон оси к плос- Наклон орбитальной
обращения вращения -ситет орбиты -кости орбиты плоскости к эклиптике



Метеоритная Атмосфера Другие источники
бомбардировка энергии

Грунт

тепловое поля поверхности планет


Тепловой поток Гравитационная

Эндогенная энергия

поля поверхности и хода экзогенных процессов.
У планет Солнечной системы

длительность года изменяется от 58 дней у Меркурия до 250 земных лет у Плутона. С увеличением продолжительности года изменяются температуры поверхности планеты.

поверхности. Самые короткие сутки у планет-гигантов: чем крупнее планета, тем

за более короткий период она совершает полный оборот вокруг своей оси. Юпитеру требуется 9 часов 50 минут и 30 секунд, чтобы совершить оборот, Сатурну – 10 часов 14 минут, Венере – 247 земных суток.
В соответствии с быстротой вращения планет вокруг оси находится и экваториальная скорость их поверхности. Например, у Юпитера экваториальная скорость наибольшая, она составляет 43000 км/час! У планет внутренней группы скорости вращения значительно меньше, и установить какую-либо закономерность в их вращении не удаётся.
Со скоростью планет связанна её объёмная форма. Чем медленнее вращается планета, тем её форма больше приближается к шару, тем меньше выражено у нее сжатие. Оно выражается отношением разности экваториального и полярного радиусов планет к экваториальному радиусу.
Rэ – Rп
Rэ

по эллипсам. Следовательно, расстояние их от светила все время меняется,

а потому изменяется и мощность потока солнечной радиации, достигающей планеты. Чем больше у планеты эксцентриситет орбиты, тем большему изменению подвержен поток солнечной радиации. В конечном счёте изменчивость напряжённости потока солнечной радиации сказывается на напряжённости и режиме теплового поля поверхности планеты.
На температурный режим поверхности планет оказывает влияние и величина наклона оси вращения к орбитальной плоскости. У одних планет оси располагаются почти перпендикулярно к орбитальным плоскостям (Меркурий Юпитер). Следствие такого положения осей – однообразие всего года природных условий – отсутствие сезонов.
У планет с большим наклоном оси вращения резко выражены сезоны года. Тепловое поле их поверхности в значительной степени отражает ритм солнечной радиации.

усиливая или ослабляя его.

энергии, в возбуждении во внешней области планет комплекса экзогенных процессов,

в формировании природной обстановке.
Обе они всегда находятся на планетах совместно в тесной связи. Гидросфера в виде газового компонента (пара) входит в состав атмосферы. Атмосфера в зависимости от своих параметров – химического состава, плотности и др. – ослабляет поток солнечной радиации, поступающей на поверхность планеты.
Также благодаря сочетанию ряда обстоятельств создаётся среда, обеспечивающая необходимые условия для зарождении жизни (примером может служить эволюция планеты Земля).

значение которых в ходе времени и на разных планетах неодинаково.
Энергетической

основой природной обстановки планет является тепловое поле их поверхности, формирующееся главным образом за счёт солнечной энергии. Его напряжённость и режим обеспечивает зарождение и функционирование комплекса экзогенных процессов, активность которых находится в полной зависимости от климатических условий и изменений их во времени.
Важнейшими природными комплексами являются атмосфера, защищающая планету от воздействия межпланетного вакуума, повышающая температуру внешней области за счёт «парникового эффекта», и гидросфера. Роль последней неизмеримо возрастает, когда она мощная и состоит из воды во всех её фазах и находится в огромной массе, активно участвуя в глобальном и частных круговоротах.