Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №80 (апрель) 2020
Разделы: Астрономия, Геология, Физика, Науки о Земле, За горизонтом современной науки
Размещена 03.04.2020. Последняя правка: 08.04.2020.
Просмотров - 583

Физика наукам о Земле

Курков Андрей Андреевич

кандидат физико-математических наук

пенсионер

пенсионер

Аннотация:
Анализ данных солнечной системы показал, что гравитационное поле обладает двумя составляющими. Свойства второй компоненты поля позволили получить закон расширения Вселенной в общем виде, изучить ее свойства и создать новый раздел физики – Физику космических тел. В данной статье описаны свойства Вселенной, процесс получения законов эволюции Венеры, Земли и Марса с восстановлением полученных регрессий до зависимости параметра от времени для планеты Земля. Выполнен анализ полученных законов эволюции Земли для геологов и палеонтологов. Полученные законы эволюции Земли способны ответить на известные вопросы геологии и палеонтологии: возраст Земли, происхождение гранита, количество воды на планете и эволюция ее уровня, эволюция температуры на поверхности планеты и эволюция давления атмосферы.


Abstract:
Analysis of the solar system data showed that the gravitational field has two components. The properties of the second component of the field made it possible to obtain the law of expansion the Universe in a general form, to study its properties and create a new branch of physics - Physics of cosmic bodies. This article describes the properties of the Universe, the process of obtaining the laws of evolution Venus, Earth and Mars with the restoration of the obtained regressions to the dependence of the parameter on time for the planet Earth. The analysis of the obtained laws of Earth evolution for geologists and paleontologists is carried out. The obtained laws of the Earth’s evolution are able to answer well-known questions of geology and paleontology: the age of the Earth, the origin of granite, the amount of water on the planet and the evolution of its level, the evolution of temperature on the planet’s surface and the evolution of atmospheric pressure.


Ключевые слова:
гравитационное поле; фундаментальные константы; свойства Вселенной; эволюция космических тел; планетология; законы эволюции Венеры, Земли и Марса; эволюция Земли; палеонтология

Keywords:
gravitational field; fundamental constants; properties of the Universe; evolution of cosmic bodies; planetology; laws of evolution of Venus, Earth and Mars; Earth evolution; paleontology


УДК 53.023

Введение

Дж. Максвелл предполагал, что гравитационное поле может иметь вторую компоненту. А. Эйнштейн постулировал ее в качестве кривизны пространства при создании Общей теории относительности (ОТО). Другим направлением теоретической мысли служит гипотеза дуализма, которая привела к успешной Волновой квантовой механике. Все перечисленное относится к фундаментальным принципам построения науки, которые были применены при вычислении необходимых констант и для выяснения физических свойств гравитационного поля на основании наблюдательных данных устройства солнечной системы [1-3].

Анализ данных показал, что вторая компонента у гравитационного поля существует, и она представляет собой волну, основной период которой линейно связан с массой тела [4-6].

Свойство волны у второй компоненты гравитационного поля позволило объяснить три основных уровня иерархии солнечной системы:

1)    На главном уровне иерархии расположены планеты – гиганты. Это «квантовый» уровень и массы этих планет были рассчитаны аналогично уравнению Шредингера. При этом показана связь наклона экваторов планет – гигантов с «квантовыми» числами;

2)    На втором «оптическом» уровне иерархии солнечной системы расположены планеты земной группы. Радиусы орбит этих планет описываются законом интерференции основной гравитационной волны Солнца.

3)    Если изобразить основную волну Солнца, то посередине и шириной в половину периода волны будет расположен пояс астероидов. Аналогичная картина наблюдается для каменных поясов планет – гигантов. Таким образом, пояс астероидов имеет фундаментальную природу и отнесен к третьему уровню иерархии солнечной системы.

Греки и Троянцы на орбитах планет, точки либрации и периодичность чисел Вольфа (пятен на Солнце) подтверждают волновую природу второй компоненты гравитационного поля.

Число Авогадро определяет количество молекул в единице объема газа, поэтому существуют газовые законы. Вторая компонента гравитационного поля определяет размер пространства, который занимает масса тела. Свойство волны распространяться с постоянной скоростью, независимо от системы отсчета, вместе с ограниченным размером пространства составляют важнейшие свойства Вселенной. Почти все эти свойства предсказаны теоремами классической механики, но сейчас они получили эмпирическое обоснование и недостающую компоненту гравитационного поля. Отношение количества фотонов к количеству барионов в единице пространства связано с константой структуры и позволяет получить законы светимости космических тел (а не только звезд) без изучения ядерных превращений в них [7, 8]. Более того, законы светимости тел свидетельствую о наличие только двух фундаментальных взаимодействиях вместе: электромагнитном и гравитационном. Ядерное и слабое взаимодействие являются производными от двух фундаментальных, а физику микромира следует дополнить [9, 10].

Сравнение радиуса тела и длиной периода его гравитационной волны указывает на характер его взаимодействия. Если радиус тела меньше длины его гравитационной волны, то тело взаимодействует «квантовым» образом, иначе его взаимодействие описывается классической механикой.

Вслед за австралийским геологом С.У. Кэри полагаем, что Вселенная представляет собой частицу, границы которой расширяются со скоростью передачи электромагнитного поля. Это предположение позволяет получить общий закон расширения Вселенной и тел ее составляющих. Такое свойство тел стало возможно благодаря свойству новой компоненты гравитационного поля (благодаря замкнутости тела собственным полем). Волновая природа второй компоненты гравитационного поля приводит к следующим свойствам Вселенной и каждого тела: линейному росту линейных размеров тел и расстояний между ними и линейному росту их массы. Перечисленные простые свойства Вселенной и тел привели к созданию Физики космических тел [11-13].

Актуальность и научная новизна

Науки о Земле сталкиваются с серьезной проблемой датировки возраста планет солнечной системы из-за возраста Солнца. Эволюция звезд, построенная на модели ядерных реакций, ограничивает возраст Солнца и планет 4,5-4,6 миллиардами лет. Для согласования возраста Солнца и возраста планет существуют общепринятые теории формирования звезд и планет в результате последовательной гравитационной эволюции газопылевых облаков. Однако из-за ограничения возраста Земли возникают проблемы с объяснением наблюдаемого замедления вращения планеты, количества дней в году, изменения периода чисел Вольфа от возраста Земли, расширения планеты и согласование расширения планеты с удалением Луны и расширением Вселенной Хаббла. В результате нет единой физической картины всей наблюдаемых явлений не планете, что свидетельствует о кризисе фундаментальной физической теории.

Выход из кризиса предлагает Физика космических тел, которая рассматривает тела как элементы внутренней структуры особой частицы под названием Вселенная. Свойства этой особой частицы определяют не только ее внутреннюю структуру (распределение известного ограниченного количества элементов по массам, размерам и расстояниям между ними), но и эволюцию во времени физических параметров этих элементов.

В предложенной статье получены эмпирические законы эволюции трех планет с атмосферами (Венеры, Земли и Марса), а для планеты Земля эволюция отдельных параметров приложена к наблюдательным данным. Для получения эмпирического закона необходимо статистическое количество наблюдений – у нас имеется три однотипных планеты.

Таким образом, эволюция физических параметров планеты Земля и жизни на ней рассмотрена на основе Вселенских законов, а не под влиянием отдельных случайных факторов: количества попавшего на планету урана; количества сожженного угля, нефти и газа; упавшего метеорита; пролетевшей мимо черной дыры; панспермии и много другого.

Создан новый раздел физики – Физика космических тел, одним из элементов которого является планета Земля. Для нашего дома – Земли получены законы эволюции следующих параметров: температуры на поверхности планеты; площади континентальной и океанической коры; глубины океанической коры относительно континентальной; давления атмосферы и глубины океана на континентах. Можно вычислить также эволюцию ускорения свободного падения на поверхности планеты, длительность суток и количество дней в году. То есть Физика космических тел позволяет количественно описать условия, которые были или будут на планете. Таким образом, геологи и палеонтологи получают научный инструмент для своих исследований.

Физика космических тел

Электромагнитное поле имеет две компоненты, каждая со своей константой: `epsi_0`  - электрическая проницаемость вакуума, `mu_0`  - магнитная проницаемость вакуума. Эти две константы определяют скорость передачи электромагнитного взаимодействия `C=1/sqrt(epsi_0mu_0)` , которую следует отличать от скорости света.

Гравитационное поле также имеет две компоненты. Константа, входящая в закон тяготения Ньютона, обозначена . Новая гравитационная константа обозначена . Размерность константы выбрана так (`[G_K]=g/m` ), чтобы уравнение для скорости передачи гравитационного взаимодействия имело вид: `V_g=sqrt(G_NG_K)` .

В таблице 1 приведены вместе все основные фундаментальные физические константы. В фигурные скобки заключены новые константы, для которых значения вычислены в [1-3] и в круглые скобки взяты выражения, предлагаемые для дополнения теории и описания «спина» (вращения тел).

Таблица 1.

Константы и соотношения для электромагнитного и гравитационного поля.

Показатель поля

Взаимодействие

Электромагнитное

Гравитационное

Заряд

 `Ze`  `M`

Компонента потенциала

 `epsi_0`  `G_N`

Магнитная компонента

 `mu_0`  `{G_K}`

Скорость передачи поля

 `C=1/sqrt(epsi_0mu_0)`  `{V_g=sqrt(G_NG_K)}`

Момент импульса (спин)

 `(h=e^(2)sqrt(mu_0/epsi_0))`  `(h_g=M^(2)sqrt(G_N/G_K))`

Константа структуры

 `K=C/V_g`

Гравитационное поле представляет собой единое пространство Вселенной, поэтому носителей поля гравитонов не существует. В этом случае следует пересмотреть статус фотонов и отнести их к трем поколениям нейтрино. Эти четыре поколения частиц ответственны за изменения в пространственной упаковке элементарных частиц. Так как скорость передачи гравитационного взаимодействия существенно меньше скорости передачи электромагнитного взаимодействия, то с этим связана вся пространственная крупномасштабная структура Вселенной и поколения элементарных частиц. Из всех этих рассуждений следует, что для описания Вселенной – частицы достаточно одного математического аппарата с двумя наборами физических констант для гравитационного и электромагнитного поля вместе.

Длина основной гравитационной волны тела `lambda`  определяется его массой `M`  и новой константой:

                                               `M/G_K=lambda`  .                                                                                          (1)

Из уравнения (1) следует, что каждое тело замкнуто «ямой» собственной гравитационной волны. Такая волна аналогична волне де Бройля в квантовой механике.

Следует обратить внимание, что длина волны гравитационного поля `lambda`  измеряется в единицах линейного пространства, поэтому радиусы орбит планет в статье часто будут обозначаться расстоянием `R` . При этом не следует забывать о важнейшем физическом смысле `lambda`  как волны. Масса тела строго ограничивает пространство вокруг себя.

Последующие исследования показали необходимость модели Вселенной – частицы. Предложенная модель Вселенной представляет собой замкнутую, однородную (единое внутреннее волновое гравитационное поле) частицу, границы которой расширяются со скоростью света. Такая модель Вселенной удовлетворяет теореме Э. Нетер, а также двум задачам Ж. Бертрана и задаче Г. Кенигса (закон силы может быть или законом Всемирного тяготения или законом Гука). В случае модели Вселенной – частицы закон силы удовлетворяет и закону Всемирного тяготения и закону Р. Гука (линейное расширение Вселенной).

Модель Вселенной - частицы – это шаг в понимании устройства всего мироздания по принципу вложенности материи. Уровни вложенности описываются константой структуры , при этом все уровни отличаются между собой. Количество уровней вложенности также строго задано. В модели Вселенной - частице космические тела имеют одинаковую исходную природу и свойства, но они эволюционируют по-разному в зависимости от массы. Эволюция плотности тела имеет следующий вид: `rho~~t^(-2)`, так как `M~~t` , `R~~t`  и `rho~=M/R^(3)~~t^(-2)` . Звезды имеют собственные мощные источники энергии, а источники энергии планет очень слабые. Температура на таких планетах, как Венера, Земля и Марс, определяется излучением Солнца. Они остывают по мере удаления от звезды.

Если скорость передачи электромагнитного взаимодействия определяет границу Вселенной - частицы (как наибольшая из скоростей двух взаимодействий), то ее радиус описывается уравнением:

                                               `R_U=Ct` .                                                                                                 (2)

Здесь `R_U`  - радиус Вселенной, `C`  - скорость передачи электромагнитного взаимодействия и `t`  - текущий возраст Вселенной.

Так как пространство имеет материальную основу по уравнению (1), то по уравнению (2) оно должно растягиваться вслед за границей (так как скорость передачи гравитационного взаимодействия меньше скорости передачи электромагнитного взаимодействия). Закон расширения Э. Хаббла объясняет только разлет галактик и является частным случаем расширения Вселенной. Уравнение (2) принято в качестве границы Вселенной на том основании, что по уравнению (1), пространство имеет не математическую, а материальную и физическую основу. Пространство – это гравитационное волновое поле.

Линейные размеры и масса Вселенной (и каждого космического тела в ней) линейно увеличиваются во времени

                                              `R=DeltaRt`                                                                                                    (3)

и

                                              `M=DeltaMt` ,                                                                                               (4)

а плотность материи

                                     `rho~~t^(-2)` .                                                                                                  (5)

Уравнения (3-5) справедливы для любого тела, так как структура Вселенной сохраняется. В этом случае имеется возможность получить законы эволюции тел, зависящие только от одного параметра - времени. Для этого потребуется привязка к возрасту Вселенной (который необходимо знать) и статистическое количество однотипных тел, находящихся на разных орбитах.

Получить законы эволюции планет стало возможным благодаря измеренной с достаточно высокой точностью скорости удаления Луны от Земли, что позволило вычислить возраст Вселенной по уравнению (3). Полученный возраст Вселенной является космологическим возрастом Солнца и планет. Это значит, что вся Солнечная система возникла вместе с Вселенной. Исходный элементный состав тел также был одинаков, но дальнейшая эволюция планет происходила по-разному в зависимости от радиуса орбиты. Применим свойства Вселенной к планетам с атмосферами: Венере, Земле и Марсу для получения законов эволюции этих планет. Три планеты будет достаточно для статистической значимости получаемых регрессий и законов их эволюции. Так как орбита Земли находится в середине орбит рассматриваемых планет, то значимость и количественная предсказуемость ее эволюции выше.

Получены следующие значимые регрессии для Венеры, Земли и Марса:

  • температуры на поверхности планеты;
  • площади континентальной коры;
  • площади океанической коры;
  • глубины океанической коры;
  • давления атмосферы;
  • уровня океана над континентами для Земли.

Регрессия определяется современным срезом соответствующих параметров планет от радиуса планеты `y=f(R^(-2))`  или от радиуса ее орбиты `y=f(r^(-2))` , где `R`  средний радиус планеты или `r`  большая полуось орбиты планеты являются линейными функциями возраста `t` :

                                       `R=DeltaRt`       и      `r=Deltart` .                          (6)

Здесь `DeltaR`  приращение среднего радиуса планеты в год и `deltar`  приращение большой полуоси орбиты планеты в год.

Уравнение (6) позволяет пересчитывать полученные функции `y=f(R^(-2))`  и `y=f(r^(-2))`  в привычный вид – в функции для каждой из планет, зависящие от возраста.

Суть метода поиска законов эволюции планет состоит в том, что имеется три планеты с атмосферами на разных (кратных) расстояниях от Солнца. Из модели Вселенной – частицы следует, что эти планеты образовались одновременно в идентичных условиях и радиусы их орбит увеличиваются линейно с возрастом. То есть Марс уже побывал на орбите современной Венеры и Земли, а Венера в будущем проделает тот же путь, что и Марс. Таким образом, современный срез состояний планет должен достаточно точно описывать процесс эволюции каждой из них. Ошибки в определении законов могут быть связаны с разницей начальных состояний планет, с ошибками вычисления средних параметров и с ошибками в выборе вида функции (закона) из-за малого статистического материала (всего три точки, три планеты).

Важным шагом при поиске законов эволюции планет служит вычисление космологического возраста Солнца и планет . Свойства Вселенной в предлагаемой модели позволяют вычислить космологический возраст Солнца и всех планет системы по известной измеренной скорости удаления Луны от Земли. Если Луна удаляется от Земли со скоростью  см/год, то при расстоянии между ними  см, возраст Солнца и всех планет равен:

 `t=r_(M-E)/(Deltar_(M-E))=10.1`     миллиардов лет.                                                                             (7)

Геологический возраст планет определяется радиоактивным методом на твердых, кристаллизованных породах. Осталось показать, что с возраста  миллиардов лет назад поверхность Земли находилась в твердом кристаллическом состоянии, а в период времени `t_E=10.1-:4.5`  миллиардов лет назад Земля находилась в полностью расплавленном состоянии.

Некоторый практический результат получим сейчас, имея зависимость эволюции ускорения свободного падения. В соответствии с законом тяготения И. Ньютона, значение ускорения свободного падения на поверхности Земли связано с массой планеты `M` и ее радиусом `R`  следующим соотношением: `g=G_NM/R^2` . С учетом линейной зависимости массы планеты и ее радиуса от возраста `t` , имеем:

`g=G_N(DeltaMt)/(DeltaRt)^2=G_N(DeltaM)/(DeltaR)^2(1/t)` .

Учитывая, что космологический возраст планеты равен 10.1 млрд. лет, а ускорение свободного падения в наше время на Земле равно `1g` , то предыдущее уравнение можно переписать:

                                           `g=10.1/t`      в единицах `g` .                                                                                        (8)

Здесь `t`  текущий возраст Земли в миллиардах лет. Тогда 4 млрд. лет назад ускорение свободного падения на поверхности Земли было в `g=10.1/(10.1-4)=10.1/6.1=1.656`  раз больше современного значения. В Венде (0.6 млрд. лет назад) ускорение свободного падения на поверхности Земли (не путать с давлением атмосферы) было выше всего на 6.3%.

Для вычисления скорости изменения какого-либо параметра (масса или линейный размер), необходимо современное значение этого параметра разделить на полученный космологический возраст [14].

Например, если средний радиус Земли составляет `R_E=6371`  км, то его ежегодный прирост составит:

               `DeltaR_E=R_E/t=0.6308`                                      миллиметров в год.                (9)

Все необходимые параметры, их приращения и специальные скомпонованные параметры для Венеры, Земли и Марса приведены в таблице 2. Таблица 2 предназначена для нахождения закона эволюции температуры на поверхности каждой из перечисленных планет.

Так как ведутся эксперименты по измерению изменения радиуса Земли, скорости ее удаления от Солнца и скорости замедления вращения Земли, то в таблице 2 приведены соответствующие оценки в удобных единицах измерения. Это сделано для того, чтобы экспериментатор сразу видел соответствие (или несоответствие) результата измерений с оценкой теории без пересчета единиц измерений.

Например, из таблицы 2 видно, что радиус Земли увеличивается на 0.63 миллиметра в год. Современные оценки и имеющиеся измерения не противоречат приведенному значению увеличения радиуса Земли.

Скорость удаления Земли от Солнца составляет 14.8 метра в год, что также не противоречит имеющимся наблюдательным данным.

Таблица 2. Средние физические параметры планет.

Параметр планета

Венера

Земля

Марс

1

`T`  наблюдения, K

733

287

208

2

 `T(DeltaR)^2`

268.47

116.49

23.90

3

Прирост радиуса планеты `DeltaR` , мм/год

0.605

0.630

0.340

4

Радиус орбиты планеты `r` , а. е.

1.082

1.496

2.279

5

 `r^(-2)`

0.854

0.447

0.193

6

Прирост радиуса орбиты `Deltar` , м/год

10.71

14.81

22.56

При получении регрессии для температуры на поверхности планеты использованы числа таблицы 2 как есть, так как затем полученная регрессия пересчитывается в удобную для восприятия форму закона эволюции температуры на поверхности каждой из планет (Венеры, Земли или Марса) от возраста планеты.

Закон эволюции средней температуры на поверхности Земли

Построение рисунков и все вычисления выполнены в MS Excel, причем ссылками на ячейки данных для обеспечения точности расчетов. В таблицах приводятся округленные результаты вычислений [15].

На рисунке 1 представлена зависимость средней температуры планеты (строка 1 таблицы 1 – ось Y) от универсальной единицы измерения (строка 5 таблицы 1 – ось Х). По этим исходным данным проведена линейная регрессия через начало координат, так как собственными источниками тепла указанные планеты практически не обладают. Коэффициент детерминации высок (`R^2=0.938` ), но не достаточен для признания полученной регрессии законом эволюции температуры еще и потому, что не учтено собственное различное расширение планет. Регрессия будет иметь силу закона, если коэффициент детерминации будет `R^2>99.9%` .

На рисунке 2 построена зависимость комплексной ординаты `T(DeltaR)^2`  (строка 2 таблицы 2) от универсальной единицы измерения. В этом случае учтен разный размер Венеры, Земли и Марса, и точки всех трех планет легли на прямую линию точно (коэффициент детерминации `R^2=100%` ). Уравнение регрессии имеет вид:

                           `T(DeltaR)^2=369.97r^(-2)-47.896` .                                                          (10)




Рисунок 1. Зависимость средней температуры на поверхности Венеры, Земли и Марса от универсальной единицы измерения `r^(-2)` .

Качество полученной регрессии достаточно, чтобы считать ее законом эволюции температуры на твердой поверхности на планетах с атмосферой. Однако линия регрессии не проходит через начало координат, поэтому требует последующего уточнения. Уравнение (10) не годится в качестве закона эволюции температуры планеты, но подтверждает модель Вселенной – частицы.

Если через точку температуры Земли (на рисунке 1) и начало координат провести прямую линию, то уравнение регрессии для Земли имеет вид:

                                               `T=642.31r^(-2)` .                                                                                                 (11)

Рисунок 2. Зависимость комплексной ординаты `T(DeltaR)^2`  от универсальной единицы измерения `r^(-2)` . Через исходные данные (точки) проведена линейная регрессия (прямая линия).

Для Венеры и Марса аналогичные зависимости имеют вид соответственно: `T=858.14r^(-2)`  и `T=1080.3r^(-2)` .

Переход от регрессии (11) к привычной зависимости температуры от возраста осуществляется заменой `r^(-2)->t^(-2)`  по уравнению (6) и переводом температуры в привычные градусы Цельсия.

Соответствующая зависимость эволюции температуры на поверхности Земли приведена ниже на рисунке 3.

В качестве проверки полученного закона эволюции температуры на поверхности Земли предложен метод критических точек [16]. Это связь критической температуры со временем появления соответствующего явления или начала некоторого процесса. В таблице 3 собраны несколько критических точек и указано название точки, температура и возраст первого обнаруженного проявления на планете.

Таблица 3. Критические температуры на поверхности планеты Земля

Критическая точка

T, C

Возраст, млрд. л. н.

Кристаллизация гранита

650

4.46

Критическая точка воды

374

3.36

Верхняя точка денатурации белка

56

0.65

Современная средняя температура на поверхности Земли

15

0

В таблице приведены конкретные значения температур, в то время как это достаточно широкие диапазоны. Например, граниты кристаллизуются в широком диапазоне температур.

Белки также бывают разными, их денатурация происходит при разных температурах, а температура денатурации к тому же зависит от состава и концентрации примесей в растворе.

Температура критической точки воды известна точно, но датировка начала формирования океанов имеет достаточно широкий разброс. Давление паров в критической точке воды известно точно и его значение очень велико `P_(crit)=218.3`  атм., но так как жидкая вода на планете существует, то давление атмосферы было еще выше давления паров.

Наблюдаемая современная средняя температура на поверхности Земли оценивается примерно `T=15C` .

Несмотря на разноголосицу наблюдательных оценок температур, и возрастов проявления в критических точках, метод критических точек позволяет не только подтвердить полученный закон эволюции температуры на поверхности Земли, но и самостоятельно получить эмпирическую зависимость эволюции средней температуры за все время существования планеты.

Критические точки таблицы 3 представлены ромбиками на рисунке 3 и демонстрируют отличное согласие с расчетной кривой по уравнению (11).

Вертикальной пунктирной линией на рисунке 3 отмечен «возраст формирования Земли» в соответствии с современными датировками.

Расчетные температуры свидетельствуют о том, что планета находилась в полностью расплавленном состоянии в период эволюции Земли старше 4.2 млрд. лет назад. Радиус планеты в этот период был в 1.7 раза меньше современного, также как и радиус орбиты.

Рисунок 3. Кривая - расчет температуры на поверхности Земли в зависимости от возраста планеты по уравнению (11). Ромбики – критические точки из таблицы 3. Вертикальная пунктирная линия – геологический возраст Земли по современным оценкам.

Рассмотрим подробней точку денатурации белка. Для этого увеличим соответствующую часть рисунка 3 и покажем ее на рисунке 4.

На рисунке 4 прямоугольником выделен Венд, последний период эона Протерозой, который длился примерно с 0.635 по 0.541 млрд. лет назад. В этот период Землю населяли мягкотелые существа (вендобионты) первые из известных и широко распространённых многоклеточных организмов. Под многоклеточным организмом понимается существо, состоящее из многих клеток, большая часть которых дифференцирована, то есть они различаются по строению и выполняемым функциям. В отложениях этого периода ископаемые остатки живых организмов редки, потому что они ещё не успели выработать твёрдую оболочку. Тем не менее, в некоторых местонахождениях сохранилось немало отпечатков. Многоклеточные организмы со скелетом появились только в Кембрии, а мягкотелые жили и раньше. Вендские многоклеточные - очень странные. Многих из них трудно отнести к какой-либо известной группе организмов. Некоторые как будто похожи на медуз - но с трехлучевой симметрией, а у "нормальных" кишечнополостных такой симметрии не бывает. Другие напоминают членистоногих или многощетинковых червей - но парные конечности у них расположены не друг напротив друга, а в шахматном порядке, т.е. совсем другой принцип сегментации. Эти существа совершенно не похожи ни на один известный науке вид. Их родственников не удалось найти даже среди ископаемых Кембрийского периода, который следовал сразу за Вендом.

Так как границы Венда (с его первыми многоклеточными «странными» организмами) совпадают с границами диапазона денатурации белков (денатурация белка – распад его «жесткой» трехмерной структуры), то можно предположить связь трехмерной структуры белка с возможностью клетки к дифференциации по строению и выполняемым функциям. Разная температура денатурации разных белков объясняет появление «странных» организмов в период Венда из-за того, что не все белки участвовали в формировании организмов.

 

Рисунок 4. Сплошная серая кривая – расчет эволюции температуры на поверхности Земли. Тонкая горизонтальная пунктирная прямая – верхняя граница денатурации белка. Толстая черная горизонтальная прямая – нижняя граница денатурации белка. Две вертикальные пунктирные прямые – границы Венда. Вертикальная серая штрихпунктирная прямая – время появление динозавров. Серые круглые точки: слева – птицы, посередине – млекопитающие, справа – человек. Черная штрихпунктирная прямая – регрессия по точкам.

С целью проверки выдвинутого предположения на ветеринарных сайтах были взяты температуры здоровых тел некоторых птиц и млекопитающих [17, 18]. Время появления птиц взято из [19], а млекопитающих из [20]. Температура тела здорового человека известна, а время появления соответствует времени появления гоминид. Данные собранны в таблице 4 и изображены на рисунке 4 точками.

Таблица 4. Время появления и температура тела здорового организма

Вид животных

Время появления группы организмов, млрд. лет назад

Температура тела, С

Утка

0.1

42

Курица

0.1

41.5

Гусь

0.1

40.5

Лисица

0.066

39.9

Свинья

0.066

39.2

Кролик

0.066

39

Кошка

0.066

38.7

Крупный рогатый скот

0.066

38.5

Собака

0.066

38.3

Северный олень

0.066

38.1

Лошадь

0.066

38

Человек

0.005

36.6

По точкам проведен линейный тренд. Выделение точки человека из группы точек птиц и группы точек млекопитающих выполнено из-за того, что уже при температуре тела человека равной и выше температуры 42 С происходят необратимые процессы в деятельности мозга. Если по мере остывания планеты подключаются новые не денатурированные белки, то образование новых групп организмов происходит скачками. По-видимому, гоминиды сделали такой скачек первыми в своей группе, в их эволюции происходило понижение температуры тела, и изменялась структура мозга. В дальнейшем следует ожидать указанных тенденций, так как точка человека лежит выше линии тренда.

Вертикальная штрихпунктирная линия на рисунке 4 соответствует времени появления динозавров 0.225 млрд. лет назад и она пересекается с трендом у границы Венда. Можно предположить, что высокая температура планеты мешала развитию теплокровности из-за денатурации белков мозга. По-видимому, динозавры были «экспериментальной» группой в реализации теплокровности, как были «экспериментальными» вендобионты в реализации многоклеточности.

Закон эволюции давления атмосферы

Следующим важным законом эволюции планет служит закон эволюции давления атмосферы [21]. Для получения значимой регрессии преобразуем существующие на планетах давления атмосфер `P`  привести к относительным единицам, общим для всех планет.

Так как предполагается единый исходный элементный состав всех космических тел, то количество газов на каждой из планет пропорционально ее массе `P=>P/M` .

Следует учесть уменьшение плотности атмосферы из-за расширения планеты (свойство Вселенной) `P=>(P/M)/(M/R^3)=(PR^3)/M^2`.

Условие диссипации атмосферы (потерю легких газов) учтем через термодинамический критерий рассеяния тепла получаемого от Солнца, то есть с учетом температуры и величины поверхности планеты `P=>(PR^3/M^2)/(T^4/R^2)=(PR^5)/(M^2T^4)` .

В результате получено давление атмосферы планеты в относительных единых для всех планет единицах (стоит в уравнении слева) от универсальных единиц измерения `P(r^(-2))=(PR^5)/(M^2T^4)`. В уравнении справа стоит значение давления из таблицы 5.

Исходные данные для проведения необходимых вычислений собраны в таблице 5. Для того чтобы получить в регрессии нужное количество знаков в искомых параметрах, значение давления в относительных единицах умножено на коэффициент `l=5xx10^7` . При пересчетах на нормальное давление в атмосферах необходимо на этот коэффициент `l`  разделить.

Таблица 5. Физические параметры Венеры, Земли и Марса

Параметр

Планета

Венера

Земля

Марс

1

Масса планеты `M` , отн. ед.

4.848

5.98

0.642

2

Давление атмосферы `P` , атм.

90

1

0.006

3

Давление атмосферы  `P=(PR^5)/(M^2T^4)` , *`l=5xx10^7`

5.073

2.133

0.186

4

Радиус планеты `R` , тыс. км

6.1105

6.371

3.434

5

Температура поверхности планеты, T К

753

288

208

6

Универсальные единицы `r^(-2)` , отн. ед.

0.854

0.447

0.1925

Регрессия эволюции давления атмосферы ищется как линейная функция от универсальных единиц измерения: `P(r^(-2))=(PR^5)/(M^2T^4)=a_0+a_1r^(-2)` .

Для получения регрессии нужно в качестве оси X взять строку 6, а в качестве оси Y строку 3, и провести по точкам линейный тренд.

Получена регрессия следующего вида:

                                      `(PR^5)/(M^2T^4)=7.3754r^(-2)-1.2117` .                                                     (12)

В этом уравнении все параметры будут текущими значениями для соответствующей планеты от ее возраста.

Коэффициент детерминации полученной регрессии достаточно высок `R^2=99.98` %, чтобы считать регрессию физическим законом. Можно добиться  `R^2=100` %, если давление атмосферы Венеры указать 92 атм., а Марса 0.0063 атм. (в таблице 5 указано P = 90 атм. и 0.006 атм. соответственно).

Регрессия по уравнению (12) в привычных единицах измерения для Земли представлена на рисунке 5.

Ранее был получен закон эволюции температуры на поверхности Земли, поэтому можно вычислить давление насыщенных паров воды в зависимости от возраста планеты и сопоставить с соответствующим давлением атмосферы. Результат представлен на рисунке 5. Так как давление атмосферы на всем протяжении существования Земли превышало давление паров воды, то практически вся вода (максимально возможное количество воды) теперь находится на поверхности планеты.

Рисунок 5. Эволюция давления атмосферы Земли от возраста планеты – черная линия. Эволюция давления водяного пара – серая линия; серая точка – критическая точка воды.

Время появление жидкой воды определено достижением температуры на поверхности планеты критической точки воды, что соответствует возрасту `t=3.36`  млрд. лет назад (точка на рисунке 5). Такая датировка появления жидкой воды на Земле хорошо совпадает с наблюдением.

Если считать периодом зарождения жизни возраст планеты от 4.5 до 2.5 млрд. лет назад, то ему соответствуют температуры `T=700-:250C`  и давления `P=3500-:50` атм. При таком давлении атмосферы никакой ультрафиолетовой опасности для зарождающейся жизни не существовало. Это Архейский эон (Архей) – самый древний этап в эволюции жизни. Его в свою очередь, следует разбить на два этапа:

1)       Подготовительный этап. Диапазон времени от 4.5 до 3.5 млрд. лет назад (до появления воды). Поверхность Земли кристаллизована и происходит ее «продувка» летучими компонентами (не исключая водород) при температурах `T=700-:400C`  и давлении `P=3500-:350` атм. На этом этапе вулканы и первые зоны рифтов напоминают современные «черные курильщики», так как при таких давлениях атмосфера ведет себя как легкая жидкость. Зоны выхода газов представляли собой ректификационные колонны, в которых создавались, разделялись и накапливались высокомолекулярные углеводороды. В настоящее время температура и давление на планете существенно понизились, и горизонт конденсации и накопления высокомолекулярных углеводородов сместился в зону коры.

2)       На втором этапе появляется вода и созданные на первом этапе сложные соединения, превратились в подобие коацерватов - прототипов примитивной клетки (капель, пленок). Эти процессы проходили при температурах `T=400-:250C`  и давлении `P=350-:50` атм. Следует обратить внимание, что высокомолекулярные соединения склонны образовывать пленки на различных поверхностях и жидкостях, а белки хорошо разделяются солевыми растворами.

Исследования [22] показали возможность такого физико-химического сценария зарождения жизни на Земли, а параметры процессов (температура и давление) хорошо согласуются с представленными расчетами.

Теперь представим на рисунке 6 ту часть рисунка 5, которая ответственна за многоклеточную часть эволюции жизни в диапазоне возраста планеты от 0.65 до 0 млрд. лет назад.

Микроорганизмы не ощущают давления среды, не ощущают его и животные, живущие в воде. Давление атмосферы должно было существенно влиять на освоение суши и эволюцию наземных животных. Время, когда первые животные начали приспосабливаться к жизни на суше (первые отпечатки лап, начало изменения глаз и др.) оценивается в 0.4 млрд. лет назад. Давление атмосферы в этом возрасте планеты составляло около 1.8 атм., что великовато для современного наземного животного. С концом Девона (0.35 млрд. лет назад, давление атмосферы 1.6 атм.) связывают появление амфибий, но и их нельзя считать полноценными наземными животными.

Освоение суши требовало существенной перестройки всего организма: защита тела от иссушения, дыхание атмосферным воздухом, приспособление к передвижению по твёрдой поверхности, размножение вне воды. Эти изменения произошли в Пермский период (время 0.3÷0.25 млрд. лет назад, давление атмосферы 1.5÷1.4 атм.) и привели к возникновению новой группы животных – рептилий. Но и рептилии нельзя назвать полностью наземными животными.

Рисунок 6. Эволюция давления атмосферы Земли за время существования многоклеточной жизни.

Дальнейшая эволюция рептилий связана с приобретением большей подвижности: скелет стал легче и прочнее. Для этого существенно изменился весь скелет: легче стал осевой скелет и череп, таз прикрепился к крестцовым позвонкам, конечности удлинились. Тазовые кости динозавров, обитавших в мезозойскую эру (0.23÷0.066 млрд. лет назад) стали такими же, как у млекопитающих. Они добились хорошей приспособленности, благодаря чему их относят к сухопутным пресмыкающимся. Но это все еще не сухопутные животные. Водная среда, по-видимому, осталась для динозавров источником питания и тепла для тела. Кроме того они размножались откладыванием яиц вблизи водоемов.

Видимо превышение давления атмосферы примерно на 30% являются критичными для наземных животных. К другим (и более важным) причинам исчезновения динозавров можно отнести отсутствие теплокровности (такая возможность рассматривалась выше) и исчезновение болот из-за отступления океана и иссушения климата.

Законы эволюции континентальной и океанической коры

Важным фактором, влияющим на эволюцию жизни, служит уровень океана. Для определения уровня океана, кроме эволюции температуры на поверхности планеты и давления атмосферы, необходимо знать законы эволюции коры: эволюцию глубины океанической впадины; площади континентальной коры и площади океанической коры [23-25]. Для палеонтологов будет полезным знать эволюцию уровня океана на континентах. Получить соответствующие законы позволит анализ гипсометрических кривых Венеры, Земли и Марса, представленных на рисунке 7 и взятых из работ [26-28].

 

Рисунок 7. Дифференциальные гипсометрические кривые: черная линия – Венера; темно серая сплошная линия – Земля; темно серая пунктирная линия – исправленная кривая с учетом толщи воды для Земли; светло серая линия – Марс. Разница высот в максимумах распределений континентальной и океанической коры определяет глубину океанической впадины ∆H.

Поверхности Венеры, Земли и Марса бимодальны, то есть состоят из континентальной `S_c`  и океанической коры `S_o` , а перепад высот между ними равен глубине океанической впадины ∆H. Эти определения не точны, так как ∆H на рисунке 7 определена как разность высот двух мод распределений. Кроме того, следует отличать площадь суши и площадь континентальной коры. На Земли часть континентальной коры покрыта океаном. Для сравнения столь разных планет составляющие их поверхности удобно выразить в процентах. Данные анализа гипсометрических кривых и необходимые сведения для получения законов эволюции планет сведены в таблицу 6.

Таблица 6. Данные для получения законов эволюции коры планет

Параметр

Значение

1

∆H, км

-0.6**

2.6*

4.6**

2

∆H, км

0

4.5

5.3

3

`S_c` , %

100

38.2

28

4

`T` , К

753

288

208

5

 `R^(-2)`

0.8540

0.4468

0.1925

 

* с учетом толщи воды

** субъективное оценочное значение

a) Закон эволюции глубины океанической коры

В гипсометрических кривых для Земли не учитывается толща воды, но это необходимо сделать из соображения гидростатического равновесия коры. Пунктирная кривая на рисунке 7 получена уменьшением глубины океана (кривая смешается влево) на водный эквивалент коры. Водный эквивалент коры получен делением глубины океана на коэффициент отношения средней плотности коры к плотности воды (использован коэффициент равный 2.4).

Для поиска регрессий в качестве ординаты использовалась строка 1 и строка 2 таблицы 6. В качестве оси абсцисс использована универсальная относительная единица `R^(-2)`  (строка 5 таблицы 6) и температура (строка 4 таблицы 6) соответственно. В результате получены две регрессии, представленные рисунками 8 и 9:

`DeltaH=-7.86R^(-2)+6.1125` ,                                                                       (13)

`DeltaH=-0.0097T+7.3086` .                                                       ` `                (14)

Обе регрессии имеют наивысшую значимость – коэффициент детерминации равен `R^2=100` %.

Для Земли обе регрессии пересчитаны в привычные координаты и представлены рисунком 10. Кривые рисунка 10 являются законами эволюции глубины океанической коры с учетом наличия воды и без ее учета. Разница между этими зависимостями, умноженная на водный эквивалент коры (на коэффициент 2.4) представлена рисунком 11 и является законом эволюции уровня океана.

Рисунок 11 описывает эволюцию уровня воды h на Земле (сплошная линия на рисунке 11), а не кору планеты. Если из этой зависимости снова вычесть зависимость эволюции глубины океана без учета воды, то получим эволюцию уровня воды на континентах (пунктирная линия рисунка 11).

Рисунок 8. Зависимость глубины океанической впадины `DeltaH`  с учетом воды от универсальной единицы измерения `R^(-2)` .

 

Рисунок 9. Зависимость глубины океанической впадины `DeltaH`  без учета воды от температуры на поверхности планеты.

Рисунок 10. Закон эволюции глубины океанической впадины `DeltaH`  от возраста планеты Земля. Черная кривая - с учетом воды, серая кривая – без учета воды. Вертикальная пунктирная линия – наше время.

Из рисунка 10 следует, что начало образования рифтов приходится на возраст Земли 6.23 млрд. лет или 3.87 млрд. лет назад.

Рисунок 11. Закон эволюции глубины океана h от возраста планеты Земля. Сплошная линия – над ложем океана, пунктирная линия – над континентом. Вертикальная пунктирная линия – наше время.

b) Закон эволюции континентальной коры и океанической коры

В таблице 6 приведены значения `S_c`  без указания их неопределенности, однако они имеют некоторую ошибку измерения. Значения площади океанической коры вычислялись по уравнению `S_o=100-S_c` .

Трудность оценки `S_c`  для Венеры состоит в том, что из-за отсутствия океанической коры перепад высот на планете небольшой и присутствует относительно большой слой вулканических базальтов. В этом случае оценить глубину океанической коры трудно. Так как при небольшой глубине рифтов площадь океанической коры мала (если вообще наблюдаема), то для Венеры значение `S_c=100%`  вполне оправдано.

Планета Марс имеет большой эксцентриситет орбиты и малый радиус. Из-за этого на планете сформирован протяженный континентальный склон, который создает проблему в проведении границы между континентальной корой и океанической.

На рисунках 12 и 13 представлены регрессионные зависимости для континентальной и океанической коры соответственно в зависимости от температуры на поверхности планет:

`S_c=0.1329T` ,                                                                                        (15)

`S_o=100-0.1329T` .                                                                                 (16)

Качество полученных регрессий наивысшее - коэффициент детерминации равен `R^2=100%` . Регрессия для океанической коры приведена для проверки адекватности полученных законов эволюции коры на планетах земной группы с атмосферами.

Рисунок 12. Зависимость площади континентальной коры Венеры, Земли и Марса от температуры на их поверхности. Зависимость проведена через начало координат.

Учитывая связь температуры на поверхности Земли с универсальной единицей измерения `R^(-2)` , получим другое уравнение для эволюции площади океанической коры Земли:

`S_o=100-85.363R^(-2)` .                                                                         (17)

 

Рисунок 13. Регрессионная зависимость площади океанической коры Венеры, Земли и Марса от температуры на их поверхности. Зависимость проведена через значение ординаты равной 100 %.

На рисунке 14 представлена эволюция коры на планете Земля от ее возраста.

Анализ регрессий (13), (14) показал, что момент образования океанической коры с хорошей точностью начинается для всех планет с температуры на поверхности планеты равной `T_o=780K` (`T_o=507C`).

Рисунок 14. Эволюция площади континентальной и океанической коры на планете Земля: черная кривая – континентальная кора; серая кривая – океаническая кора; пунктирная горизонтальная прямая линия – суммарная площадь коры; вертикальная пунктирная линия – наше время.

Рисунки 12-14 служат количественной иллюстрацией формирования и эволюции поверхности Земли.

Эволюция уровня океана над континентами

Важную роль в возникновении жизни на Земле, в условиях её развития и эволюции играет мелководный океан. Учитывая большую глубину океанической впадины (рисунок 10), мелководный океан мог существовать, только заливая континент. Уровень океана на континентах вычислялся из следующих соображений:

1. Разница давления водяного пара (пересчитанного в метрах воды) между критическим давлением и давлением при текущем возрасте Земли показывает количество конденсированной воды в метрах на единицу площади. Зависимость давления водяного пара от температуры взята из термодинамических таблиц в соответствующих единицах измерения;

2. Из этого количества сконденсированной воды вычитается объем, пошедший на заполнение океанической впадины. Этот объем равен произведению глубины океанической впадины `DeltaH`  (по уравнению (13) или (14)) на абсолютную текущую площадь океанической коры;

3. Величина `DeltaH`  равна разности между вершинами дифференциальной гипсометрической кривой Земли и не точно отражает среднюю глубину океана, поэтому в расчете использовано приближенное значение `DeltaHxx0.7`  в качестве средней глубины океана. Коэффициент 0.7 учитывает усреднение глубины ложа океанов, поднятия океанических рифтов и полностью континентальный склон.

4. При расчете уровня океана распределение высот на континентах не учитывалось.

Результаты расчета приведены на рисунке 15, который хорошо согласуется с рисунком 11. Это не строгий расчет (из-за подгоночного коэффициента 0.7), но все-таки достаточно точный для количественных оценок на ближайший 1 млрд. лет назад с учетом всех приближений, перечисленных выше.

Рисунок 15. Черная кривая - уровень океана над поверхностью континентов; серая кривая – температура на поверхности Земли; горизонтальные пунктирные прямые обозначают слева направо: Архей, Палеопротерозой, Мезопротерозой, Неопротерозой, Палеозой, Мезозой, Кайнозой.

Современная гипсометрическая кривая Земли показывает следующее распределение площадей поверхности планеты по высоте:

  • Горы, горные поднятия (высоты более 4000 м) – не более 1%;
  • Предгорья (высоты от 1000 до 4000 м) – около 6%;
  • Плоскогорья (высоты от 500 до 1000 м) – около 6%;
  • Возвышенности (высоты от 200 до 500 м) – около 9%;
  • Низменности (высоты от 0 до 200 м) – около 7%;
  • Материковые отмели (высоты от 0 до – 200 м) – около 10%.

В настоящее время океан занимает 70.8 % поверхности планеты, а суша – 29.2%.

Как видно из рисунка 15 в период времени `t=3-:1` млрд. лет назад уровень океана на континентах превышал высоту 800 метров, поэтому Земля в этот период представляла собой практически сплошной океан. В это время не более 10% поверхности планеты находилась выше уровня 800 м. Над океаном возвышались практически только вершины вулканов и горные массивы. В настоящее время океан все еще покрывает на континентах около 10% поверхности Земли.

Нет ничего удивительного в том, что в океане отсутствуют осадки с суши, так как все они оставались на континентах. Высокую соленость воды можно также объяснить тем, что океан за все время своего существования промывал все возвышенности. Обогащение атмосферы кислородом можно обосновать высоким уровнем воды и связыванием `CO_2`  в известняках, которые остались на континентах при отступлении океана. По-видимому, парциальное давление кислорода и азота всегда оставалось высоким.

На рисунке 16 показана эволюция уровня океана за последний 1 млрд. лет, наложенная на соответствующую часть интегральной гипсометрической кривой.

Сейчас человек может проследить эволюцию жизни на Земле только потому, что на континентах оставались ее следы по мере отступления океана в результате расширения планеты и океанической коры. Скорость понижения уровня океана на континентах за последние 0.6 млрд. лет составляет примерно 50 см на каждый 1 миллион лет. Это не жизнь по какой-то необъяснимой прихоти осваивала неблагодарную сушу. Это океан, начиная с возраста 2.5 млрд. лет назад, оставлял после себя сначала органические пленки, затем сообщества микроорганизмов, потом водоросли с морскими обитателями и с амфибиями, и только в мезозое появилась суша с многочисленными болотами, озерами и реками. В этом случае понятен механизм создания запасов угля и почвы. Все это создавал покрывавший материк мелководный океан по мере отступления.

 

Рисунок 16. Черная линия – часть интегральной гипсометрической кривой континентов; вертикальные пунктирные прямые – изменение уровня океана за соответствующий период эволюции жизни. Периоды жизни слева на право: Венд, Палеозой ранний, Палеозой поздний, Мезозой.

В момент зарождения многоклеточных организмов  млрд. лет назад уровень океана составлял примерно h = 600 метров, а поверхность суши (`S_c=13%` ) представляла собой плоскогорья (высоты от 500 до 1000 м). При этом жизнь зародилась и развивалась в узкой кромке мелководного океана на границе с сушей. Рост численности популяций следовал за ростом доли этой узкой полоски мелководья по мере отступления океана. Только с выходом океана на равнины (уровень `h<500`  м), жизнь приступила к освоению болот, пресных озер, рек, а затем суши. Этому моменту благоприятно способствовало уменьшение давления атмосферы и температуры.

В конце Девона (0.359 млрд. лет назад)  возвышенности освободились от океана и появились первые голосеменные растения с прекрасными условиями для произрастания (`T=35C``P=1.6`   атм.). Для их размножения уже не нужен океан, но влажность воздуха была все еще достаточной. По периметру возвышенностей имелись бухты, в которые сбивало водоросли из океана, и смывалась растительность с возвышенностей. С падением уровня океана все эти наносы спрессовались со временем в каменный уголь. Не случайно каменноугольный период (Карбон) начался с отметки уровня океана `h=365`  метров (несколько ниже уровня плоскогорий, но выше равнин).

Покрытосеменные растения появились в мезозое (0.24 млрд. лет назад) также не случайно. К этому времени уровень океана упал до отметки  метров и освободил от воды огромные пространства суши на возвышенностях. Влажность воздуха на них существенно понизилась (как на всей планете в целом `T=28C``P=1.4` атм), что потребовало предохранять семена от негативного воздействия воздушной среды и создавать в них запасы питательных веществ для прорастания.

Можно сказать, что начиная с Девона происходит рост разнообразия экологических обстановок, который достиг максимума в настоящее время. Освободились огромные пространства суши, но при этом еще сохранился мелководный океан. Сейчас материковая отмель составляет глубину до 200 метров, что хорошо согласуется с рисунком 15 и 16. К этому водному разнообразию добавилась широтная и высотная зональность климата.

Происхождение гранитов

В статье [29] граниты описываются так: «Граниты - породы, характерные для верхней части континентальной земной коры. Они неизвестны на дне океанов, хотя на некоторых океанических островах, например в Исландии, распространены довольно широко. Граниты формировались на протяжении всей геологической истории континентов. По данным изотопной геохронологии, самые древние породы гранитного состава датируются 3,8 млрд. лет, а самые молодые граниты имеют возраст 1-2 млн. лет».

Граниты широко распространены в континентальной земной коре и в момент образования располагались на глубине от нескольких сот метров до 10-15 км. Температура плавления – 1215-1260 C, но в присутствии воды и при давлении, температура плавления значительно снижается - до 650 C.

В работе [30] было показано, что кристаллизация гранитов происходит при температурах 780-520 С, давлениях 3000-500 атм. и содержании воды 5-18%.

На рисунке 3 видно, что температурам 780-520 С соответствует возраст Земли 4,8-4,0 млрд. лет назад. Этому возрасту Земли соответствует давление атмосферы 5000-1000 атм. (можно продлить рисунок 5 по регрессии (12)) и приблизительная оценка воды в атмосфере 4-20% (можно продлить давление атмосферы по регрессии (12), а количество воды останется как в критической точке 218,3 атм.). При этом примерно 3,8 млрд. лет назад формируются рифты, и начинается образование океанической коры (рисунок 10). После этого площадь континентальной коры не увеличивается. Таким образом, граниты появились в результате перекристаллизации первоначальной коры в результате увеличения содержание воды в атмосфере. Этому преобразованию способствовали температура и давление атмосферы. Процесс перекристаллизации континентальной коры закончился перед началом формирования океанической коры, поэтому в океанах гранитов нет.

Заключение

Физика космических тел - эмпирическая наука. Ее основа – пространство (гравитационное поле), свойства которого получены из наблюдательных данных благодаря развитию уже существующих полевых теорий (электромагнитной теории Максвелла и Волновой квантовой механики) и закона тяготения Ньютона.

В статье приведены 16 рисунков, демонстрирующих эволюцию основных параметров Земли от возраста планеты: температуры на поверхности планеты; площади континентальной и океанической коры; глубины океанической коры; давления атмосферы и уровня океана. Космологический возраст планет также вычислен благодаря Физике космических тел. Эти рисунки служат иллюстрацией количественного теоретического прогноза, полученного на основе физической теории. Под прогнозом следует понимать не только будущее, но и предсказуемое прошлое.

Полученные рисунки свидетельствуют, что наш мир чрезвычайно динамичен. Основные параметры жизни (температура, давление атмосферы, влажность и уровень воды на суше) претерпели огромнейшие изменения за короткое время существования жизни на Земле. Ч. Дарвин прав в том, что жизни на Земле постоянно приходилось приспосабливаться к непрерывно меняющимся условиям среды обитания.

Физика космических тел превратила идею расширяющейся Земли (австралийского геолога С.У. Кэри) в точный количественный расчет, хорошо согласующийся с наблюдением.

Закон эволюции температуры на поверхности Земли свидетельствует, что «теплый прудик» Дарвина совсем не тот ориентир, которым следует руководствоваться в поиске истоков возникновения жизни. Очень высокие температуры и давления, и совсем другая биохимия больше подходят для зарождения жизни. Вся эволюция жизни протекала не ради гипотетического совершенствования, она постоянно приспосабливалась к очень быстро изменяющимся условиям среды.

Открытые свойства Вселенной и тел линейно расширяться – уникальная возможность заглядывать в прошлое и в будущее, если имеется нужный статистический материал.

Библиографический список:

1. Курков А.А. Предсказуемость свойств Солнечной системы // Человек и Вселенная. – СПб., 2005. – 4(47). – С. 54-57.
2. Курков А.А. Новые фундаментальные константы // «European Journal Of Natural History». – 2011. – №3. – С. 104-105.
3. Курков А.А. Эмпирическая теория Вселенной: монография. ‒ М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2016. – 84 с.
4. Курков А.А. Теория максвелла описывает солнечную систему // «European Journal Of Natural History». – 2011. – №3. – С. 106-107.
5. Курков А.А. Теория устройства солнечной системы // Успехи современного естествознания. – 2011. – №9. – С. 85-88.
6. Курков А.А. Пространство – переносчик гравитационного взаимодействия // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2011. – №10. – С. 35-37.
7. Курков А.А. Излучение света космическими телами - свойство вселенной // Современные наукоёмкие технологии. – 2011. – №6. – С. 70-74.
8. Курков А.А. Почему светят звезды // Человек и Вселенная. – СПб., 2006. – 2(55). – С. 99-104.
9. Курков А.А. Электрогравитационные соотношения в атоме // Человек и Вселенная. – СПб., 2005. – 6(49). – С. 30-33.
10. Курков А.А. Гравитация в микромире // Современные наукоемкие технологии. – 2011. – №5. – С. 58-62.
11. Курков А.А. Относительность движения, учитывающая электромагнитные и гравитационные взаимодействия // European Journal of Natural History. – 2011. – №3. – С. 105.
12. Курков А.А. Введение. Физика структур // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – №10 (часть 4). – С. 615-623.
13. Курков А.А. Основы теоретической планетологии // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. - №3 (часть 2). – С. 237-240.
14. Курков А.А. Аномалии планет солнечной системы // Успехи современного естествознания. – 2012. – №7. – С. 71-73.
15. Курков А.А. Закон эволюции температуры на поверхности планет // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – №3 (часть 2). – С. 233-236.
16. Курков А.А. Эмпирическая теория вселенной наукам о земле // Международный журнал экспериментального образования. – 2012. – №6. – С. 118-120.
17. Ветеринарная интернет аптека // Нормальная температура тела животных [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.vetlek.ru/articles/?id=30
18. Ветеринарка.РУ // Температура тела животных. Лихорадка и гипотермия. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.veterinarka.ru/for-vet/temperatura-tela.html
19. Наука. Троицкий вариант // Геном всех птиц [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://trv-science.ru/2015/01/27/genom-vsekh-ptic/
20. Наймарк Елена. Новое филогенетическое древо млекопитающих примирило палеонтологические и молекулярные данные // Элементы. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://elementy.ru/novosti_nauki/431700/Novoe_filogeneticheskoe_drevo_mlekopitayushchikh_primirilo_paleontologicheskie_i_molekulyarnye_dannye
21. Курков А.А. Эволюция атмосферы Венеры, Земли и Марса // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – №2-2. – С. 260-264.
22. Флоровская В.Н., Пиковский Ю.И., Раменская М.Е. Предбиологическая эволюция углеродистых веществ на ранней Земле: Геологический аспект / Предисл. Н.С. Касимова. - М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2012, 224 с.
23. Курков А.А. Анализ гипсометрических распределений Венеры, Земли и Марса // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – №3 (часть 3). – С. 395-399.
24. Курков А.А. Эволюция материков на Венере, Земле и Марсе // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – №12-10. – С. 1850-1854.
25. Курков А.А. Физическая теория описывает эволюцию Земли // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – №5-2. – С. 277-282.
26. Лазарев Е.Н. Гипсометрическая карта Венеры: методы создания и использования [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://selena.sai.msu.ru/Laz/Laz.htm
27. Казанский Б.А. Батиметрический анализ океанов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук. – Владивосток, 2006. – С. 48.
28. Родионова Ж.Ф., Илюхина Ю.А. Новая карта рельефа Марса // Земля и Вселенная. – 2005. – № 2. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ziv.telescopes.ru/rubric/astronomy/index.html?pub=8
29. Перчук Л.Л. Глубинные флюидные потоки и рождение гранита // Соросовский образовательный журнал. – 1997. – №6. – С. 56-63.
30. Смирнов С.З. Флюидный режим кристаллизации водонасыщенных гранитных и пегматитовых магм: физико-химический анализ // Геология и геофизика. – 2015. – т. 56, №9. – С. 1643-1663.




Рецензии:

3.04.2020, 14:21 Олевский Виктор Аронович
Рецензия: Сформулируйте НАУЧНУЮ НОВИЗНУ в сравнении с известным ранее из научной литературы по данной теме.

05.04.2020 15:15 Ответ на рецензию автора Курков Андрей Андреевич:
Физика космических тел отличается от общепринятой теории формирования звезд и планет в результате последовательной гравитационной эволюции газопылевых облаков тем, что рассматривает тела как элементы внутренней структуры особой частицы под названием Вселенная. Свойства этой особой частицы определяют не только ее внутреннюю структуру (распределение известного ограниченного количества элементов по массам, размерам и расстояниям между ними), но и эволюцию во времени физических параметров этих элементов. В предложенной статье получены эмпирические законы эволюции трех планет с атмосферами (Венеры, Земли и Марса), а для планеты Земля эволюция отдельных параметров приложена к наблюдательным данным. Для получения эмпирического закона необходимо статистическое количество наблюдений – у нас имеется три однотипных планеты. Таким образом, эволюция физических параметров планеты Земля и жизни на ней рассмотрена на основе Вселенских законов, а не под влиянием отдельных случайных факторов: количества попавшего на планету урана; количества сожженного угля, нефти и газа; упавшего метеорита; пролетевшей мимо черной дыры; и много другого.

7.04.2020, 11:41 Олевский Виктор Аронович
Рецензия: Уважаемый Андрей Андреевич, вообще-то я попросил ввести в статью раздел НАУЧНАЯ НОВИЗНА, что соответствует правилам публикации.
08.04.2020 7:07 Ответ на рецензию автора Курков Андрей Андреевич:
Исправление в статью внес.

8.04.2020, 10:57 Олевский Виктор Аронович
Рецензия: Даже если есть неточности, а для такой сложной статьи это и понятно, рекомендую публикацию.
08.04.2020 11:11 Ответ на рецензию автора Курков Андрей Андреевич:
Спасибо.



Комментарии пользователей:

3.04.2020, 15:39 Мирмович Эдуард Григорьевич
Отзыв: Статья требует или серьёзной дискуссии, или публикации без оной как недостаточно аргументированный и декларативный взгляд на устройство "всего и вся". Но для этого надо проверить всю стилистику, орфографию, добиться визуализации иллюстраций. Надо разобраться автору или читателю и автору в параметрах (например, R - это радиус Земли и планет, или одновременно какой-то относительный параметр). И таких некорректностей не только с R. Рецензент посмотрит эту работу после приведения её в читаемый вид. Однако заранее может сказать, что с таким подходом не согласен. В большом Космосе не существует такого понятия как масса и др. "земных" величин, тем более единиц измерения, эталоны которых хранятся в Севре. Автор предан своим взглядам и имеет право на их представление на суд читателя. Всего доброго в этое неблагодарной деятельности, на которую автор уже затратил десятки лет.


Оставить комментарий


 
 

Вверх