Etapy powstawania planet:

1 etap- kondensacja cząstek gazu w mikronowe wielkości ziarnka pyłu, bliżej słońca koncentrowały się cięższe pierwiastki

2 etap- ziarnka pyłu łączą się w coraz większe grupki. Wirujący gaz spycha grudki na jedną płaszczyznę, co powoduje wzrost koncentracji ziaren pyłu i ułatwiało dalszą kondensacje

3 etap- gdy grudki osiągnęły metrowe średnice siły grawitacyjne powodowały gwałtowną kondensacje. Powstawały ciała o kilometrowych średnicach (tzw. planetezymale). Wskutek zdarzeń planetezymale łączyły się ze sobą, albo ulegały rozproszeniu ( w zależności od prędkości). Konsekwencją łączenia się planetezymali w coraz większe ciała było powstanie planet.

Bezpośrednio po uformowaniu się planet rozpoczął się etap uch ewolucji, z tym że proces ten przebiegał różnie dla różnych planet ( zależało to od składu tych planet oraz odległości od Słońca)

Etapy ewolucji planet

1 etap- proces dyferencjacji (różnicowania)- żelazo i nikiel gromadzą się w środku planety i tworzą tzw. jądro. W tym procesie wytwarza się dużo ciepła i powtórne „rozgrzanie” planety przyśpieszyło proces dyferencjacji.

2 etap -Na powierzchnię planety dostawały się lżejsze pierwiastki, tworząc skały z dużą zawartością krzemionki. Około 4 miliardów lat temu wykształciła się twarda skorupa.

3 etap- okres wielkiego bombardowania. Na powierzchnię planety spadają pozostałe jeszcze w przestrzeni planetezymale i meteoryty.

4 etap- druga dyferencjacja wnętrza planety. Ostatecznie kształtuje się podział na jądro, płaszcz oraz skorupę.

W kolejny etap Ziemia weszła w największym stopniu, a w mniejszym stopniu Wenus i Mars.

5 etap- powstają rozłamy i płyty, skorupa ulega przekształceniu, dzieli się na płyty kontynentalne i oceaniczne i rozpoczyna się tzw. wędrówka kontynentów

6 etap- kształtowanie się atmosfery i hydrosfery

7 etap- dotyczy tylko Ziemi- powstanie i ewolucja życia

Budowa planet:

Planety typu ziemskiego (wewnętrzne) mają podobną budowę wewnętrzną. Zbudowane są ze skał, są to stałe ciała niebieskie. Zbudowane są z trzech głównych sfer:

Skorupy – zwykle niewielkiej grubości, twarda. Składa się z kilku pośrednich warstw. Zbudowana jest z różnego typu skał, a im bliżej powierzchni tym więcej skał zawierających krzemionkę. (S)

Płaszcza – składa się z kilku warstw różniących się stopniem plastyczności. (P)

Jądra – może być stałe, płynne lub zarówno stałe i płynne. Zbudowane jest z pierwiastków ciężkich. (J)

Planety zewnętrzne

Są to olbrzymie kule płynno-gazowe mają zróżnicowaną budowę.

Jowisz – w jądrze znajduje się płynny wodór metaliczny. Otoczony jest on płynnym wodorem cząsteczkowym. Wyżej znajduje się silnie rozbudowana atmosfera podzielona na kilka sfer: krople wody, kryształki lodu, kryształy amoniaku, chmury, wodór gazowy.

Saturn, Uran, Neptun – skaliste jądro pokryte bardzo grubą warstwą lodu. Posiadają grubą atmosferę.

Metody badania wnętrza Ziemi:

Metody sejsmologiczne – obserwacje fal sprężystych powstających podczas trzęsień Ziemi lub inicjowanych przez człowieka (dostarczyły najwięcej informacji o budowie Ziemi);

Badania pola grawitacyjnego Ziemi i badanie ruchu Ziemi (dostarczają informacji o rozkładzie mas w Ziemi);

Badanie meteorytów (fragmenty pramaterii z której powstała Ziemia, fragmentów z okresu kształtowania się Ziemi);

Analiza law wulkanicznych zwłaszcza zasilanych przez głębokie ogniska magmowe;

Obserwacje zmian pola magnetycznego Ziemi (przewodnictwo elektryczne i rozpoznawanie anomalii magnetycznych);

Pomiary strumieni ciepła płynącego z wnętrza Ziemi;

Fale sejsmiczne:

Fale podłużne P (Primae - fale sprężyste) polegają na jednokierunkowym przesuwaniu się zagęszczeń i rozrzedzeń ośrodka wzbudzonego (cząstki drgają w przód i w tył wzdłuż drogi fali) są to fale najszybsze, pierwsze docierają do sejsmografów. F.p. rozchodzą się we wszystkich ośrodkach ciekłych, gazowych i stałych.

Fale poprzeczne S (Secundae - fale sprężyste) polegają na poprzecznym deformowaniu (zaginaniu) ośrodka sprężystego na przemian w dwu prostopadłych kierunkach w stosunku do kierunku rozchodzenia się fal (cząstki drgają poprzecznie do drogi fali) rozchodzą się w ciałach stałych, docierają do sejsmografu po falach podłużnych, są 2 razy wolniejsze od f. podłużnych.

Fale powierzchniowe L (typu grawitacyjnego) - rozchodzą się po powierzchni Ziemi, od epicentrum trzęsienia, polegają na połączeniu rozrzedzeń i zagęszczeń ośrodka, w wyniku czego części ośrodka drgają sprężyście po torach elipsoidalnych. Docierają do sejsmografów ostatnie, gdyż rozchodzą się nie wprost z ogniska trzęsienia Ziemi, lecz wzdłuż powierzchni ziemi. Są odpowiedzialne na zniszczenia w trakcie trzęsień.

Fale Rayleigh- są typu grawitacyjnego, tzn. drgają tak, jak powierzchnia wody, gdy rzuci się na nią kamień. Ruch cząstek odbywa się po elipsie pionowej, ustawionej w kierunku biegu fali.

Fale Love’a- polegają na drganiach poziomych a prostopadłych do kierunku rozchodzenia się fali. Mimo że przemieszczają się stosunkowo wolno, to są bardzo destruktywne. To właśnie one są odpowiedzialne za większość zniszczeń na obszarze dotkniętym trzęsieniem ziemi.

Gdyby ziemia była ciałem jednorodnym to moglibyśmy idealnie odtworzyć przebieg fal sejsmologicznych, ponieważ przebiegałby po liniach prostych ze stałą prędkością. Budowa wnętrza ziemi jest skomplikowana. Ponieważ rejestrujemy wiele różnych nieprawidłowości przebiegu fal mamy prawo sądzić, że Ziemia zbudowana jest w sposób sferyczny.

Przykłady wykorzystania fal sejsmicznych w badaniu wnętrza Ziemi:

W ognisku trzęsienia Ziemi powstają fale podłużne (dylatacyjne) i poprzeczne (skręceniowe). Fale podłużne polegają na rozchodzeniu się drgań cząstek w kierunku zgodnym z kierunkiem rozchodzenia się fali – rozchodzeniu się drgań i rozrzedzeń materiału ośrodka. Dale poprzeczne powstają przez prostopadły ruch cząsteczek w stosunku do rozchodzenia się fali. Dale te rejestrowane są później niż fale podłużne, stąd fale poprzeczne oznacza się literą S (secundo) a podłużne P (primo). Fale poprzeczne nie przechodzą przez jądro (stąd przypuszczenie że jest ono płynne). Fale sprężyste gdy dotrą do powierzchni są źródłem fal powierzchniowych : Raileigha ( R ) i Love’a (Q). Są to fale typu grawitacyjnego. Rozchodzą się z epicentrum. Ich długość dochodzi do 100 km. Fale powierzchniowe są odpowiedzialne za zniszczenia podczas trzęsień Ziemi. Do rejestracji fal są używane sejsmografy. Są one zbudowane na zasadzie wahadła opatrzonego rylcem piszącym, który notuje drgania na walcu. Sejsmogram dostarcza wiadomości o drganiach, falach, wnętrzu ziemi etc.

Geosfery Ziemi:

Geosfery- koncentryczne warstwy Ziemi o różnym składzie i cechach fizycznych.

Wnętrze Ziemi dzielimy na 4 główne geosfery:

Płaszcz Ziemi- znajduje się pomiędzy skorupa a jadrem na głębokości 80- 2000km. Dzieli się na

• płaszcz górny 80- 700km, Temp. 1500stC; ciśnienie: 15 Gpa; gęstość 3,5 g/cm3

• płaszcz dolny 700-2000km; Temp. 2000stC; ciśnienie: 40 Gpa; gęstość 4,5 g/cm3

  

Płaszcz Ziemi pełni bardzo ważną funkcję: zachodzące w nim procesy konwekcji cieplnej – chociaż bardzo powolne – są motorem napędzającym ruch płyt litosfery, w następstwie czego możliwa jest cyrkulacja pierwiastków i związków chemicznych pomiędzy powierzchnią a wnętrzem Ziemi.

Jadro Ziemi- jest to centralna cześć kuli ziemskiej znajdująca się poniżej głębokości 2000km, czyli poniżej nieciągłości Gutenberga. Obie częście składają się zapewnie z niklu i żelaza. Jadro składa się z 2 części:

• jadra zewnętrznego znajdującego się na głębokości 2000 do 5100km, oddzielonego od jadra wewnętrznego nieciągłością Lelmana, będącego w ciekłym stanie skupienia ponieważ nie przewodzi fal podłużnych; temp. 4000stC; ciśnienie 320 Gpa; gęstość 11,5 g/cm3

• jadra wewnętrznego, zalegającego na wysokości 6370 km, gdzie obserwuje się wzrost prędkości fali P o 11%, znajduje się w stałym stanie skupienia wskutek szybkiej zmiany ciśnienia. Temp. 6000stC; ciśnienie 400 Gpa; gęstość 13,5 g/cm3. Płynne metaliczne jądro zewnętrzne prawdopodobnie umożliwia generowanie ziemskiego pola magnetycznego (tzw. efekt dynama).

• Inny podział:

Skorupa ziemska- oddzielona jest od płaszcza powierzchnia nieciągłości MOHO, zalega na głębokości 5-80km. Dzieli się na 2 skorupy: kontynentalna i oceaniczna.

Litosfera - (strefa kamienna), wierzchnia cześć Ziemi, obejmuje skorupę 10-100km oraz cześć górnego płaszcza tzw. warstwę perydotytową, która budują głównie perydotyty- skały ultrazasadowe (oliwin), mogą występować tez eklogity. Skały tworzące wierzchnia cześć zachowują się do niewielkiej głębokości jak ciała kruche wskutek zmiany temp. i ciśnienia począwszy od 60-70 km zaczynają się zachowywać jak ciała półplastyczne. Pow. L. jest nierówna wznosi się do 9000m w górach i obniża do ok. 10 000m w rowach oceanicznych. ; temp. 200-700stC; ciśnienie 1 Gpa; gęstość 3,3 g/cm3

Astenosfera - (słaba strefa), leży poniżej nieciągłości MOHO tj. na głębokości od 100-350 km. Skały jakkolwiek w stanie stałym, maja bardzo mała albo prawie żadna wytrzymałość na ciśnienie i pod wpływem długotrwałych nacisków zachowują się jak ciała plastyczne. Istnienie tej strefy pozwala skorupie uginać się pod obciążeniem kosztem wypartych plastycznych mas.Główne minerały znajdujące się tutaj to oliwin a także pirokseny, spinele (minerały wysokociśnieniowe)i granaty. Jej górna granica odpowiada temp, trwałości skały (temp. Solidusa).

Mezosfera - zalega na głębokości 350-2000km, obejmuje płaszcz górny Ziemi ze strefa przejściowa Galicyna, płaszcz dolny oraz warstwę „D”. Mezosfera składa się z tzw. pizolitu odpowiadającego skałom zasadowym i ultrazasadowym (perydotytu, chromu, żelaza i niklu, spineli z dodatkiem Mg, FeO)