Н. ТҰЯҚ баев т к. Арыстанов б. ӘБішев жалпы геология курсы

арнайы транспортпен қамтамасыз ету негізгі нысана больш отыр. Құрлықты зерттеумен бірге, континентальдық шельф және мұхит түбінде кездесетін минералдық байлықтарды игеру мақсатында да барлау-іздеу жұмыстарын ұлғайту іске асырылуда.

II. ЖЕР ЖӘНЕ БАСҚА ПЛАНЕТАЛАР ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ

ТҮСІНІКТЕР

11.1. ЖЕР ЖӘНЕ КҮН ЖҮЙЕСІ

Жер шексіз әлем кеңістігінде толып жатқан сан-сыз көп ғарыштық денелердің бірі ғана. Жерді планета ретінде астрономия ғылымы зерттейді. Ал геология — жер қыртысын және “Литосфера” қабатын зерттейтін ғылым ретінде, жердің жаратылысын және оның даму тарихының алғашқы шағында болған геологиялық оқи-ғалардың құпия сырларын дұрыс түсіну мақсатында астрономия ғылымының жетістіктерін пайдаланады. Өйткені, Жер бетінде және оның терең қойнауында тоқтаусыз жүріп жатқан геологиялық процестердін, көпшілігі сыртқы ортаның әсерімен, басқаша айтқанда, ғарыштық әрекеттермен тығыз байланысты.

Жердің Ғарыш әлемінде алатын орны және оның басқа планета-лармен байланысы жөніндегі алғашқы ұғым өте ерте кезден бастап-ақ қалыптасты. Солардың ішінде александриялық ғалым Птолемей (біздің эрамыздың II ғасырында) геоцентрлік жүйенің негізін

қалайды.

Жерді қоршаған орта (“шетсіз-шексіз әлем кеңістігі”) — “Ғарыш” (грекше “ғарыш” — бүкіл әлем) деп аталады. Ғарыш кеңістігін құрайтын материя әр түрлі мөлшердегі ғарыштық денелерден (жұлдыздар, планеталар, жұлдызаралық шаң-тозаңдар мен газдар, комета-

лар және метеориттер) тұрады. Ғарыш кеңістігініңі зерттеуге мүмкін деп саналатын бөлігі — “Метагалактика” деп аталады. Метагалактика миллиардтан астам жұлдыздар тобын немесе “галактикаларды” (грекше] “галактика” — құс жолы) біріктіреді.

Біздің Галактика (құс жолы) 150 миллиардтан астам жұлдыздардан тұрады. Күн және Күн тектес жұлдыздар Галактика орталығын 200—250 млн. жылда бір рет айналып шығады. Күн өз орбитасында ~250 км/с жылдамдықпен қозғалады. Галактика жасы 12 млрд. жыл шамасында деп саналады.

Жұлдызаралық немесе галактикааралық қашықтықты өлшеу үшін “жарық жылы” және “парсек” атты өлшемдер қолданылады. “Жарық жылы” дегеніміз жарықтың таралу жылдамдығын 300 000 км/с есебімен санағанда бір жыл ішінде өтетін қашықтық (9,46-10¹² км немесе 10000 млрд. км). Ал 1 парсек (пс) 3,26 жарық жылына тең болып есептеледі (1 пс=3,26 ж. ж.). Құс жолының диаметрі 25—27 килопарсек (кпс), ал қалыңдығы 3 кпс немесе 10000 жарық жылы шамасында деуге болады.

Галактиканың жаратылысы бүдан 12—15 млрд. жыл-дар бұрын ғарыш кеңістігінде болған үлкен қопарылысі заттарының бір орталыққа шоғырланып, жиналуымен| байланысты деп саналады.

Күн Галактика (құс жолы) орталығына дейінгі қа-1 шықтықтың 3/5 бөлігінде орналасқан. Қүннің беткей жағындағы температура — 6000°С шамасында, ал ішкі| қабатында млн. градусқа дейін көтеріледі.

Әрбір жұлдыз сәуле шығару кезінде көп энергия жоғалтады. Соған сәйкес, жұлдыздың массасы да кеміп отырады. Мысалы, Қүн эрбір секунд сайын 3,8-10³³ эрг энергия (ЫО²⁶ кал) бөліп шығарады. Соның нәтижесінде ол өз массасының 4-10¹² г бөлігін жоғалтады. Мұндай энергияны 100 млн-нан астам ең ірі деген жер сілкінісі кезінде бөлініп шығатын энергиямен салыстыруға болады.

Жұлдыздардың беткі қабаттарындағы температура бірдей болмайды. Кейбір жұлдыздарда температура 10000—30 000°С-қа (сирегірек 100000°С) дейін жетеді. Мұндай жұлдыздар ақ немесе көгілдір түсті сәуле шығарады. Сондықтан да олар — ақ жұлдыздар деп, ал температурасы 6000°С-қа дейін жететін жұлдыздар сары жұлдыздар деп аталады. Күн — сары жұлдыздар қатарына жатады. Бұлардан басқа суық жұлдыздар немесе

кызыл жүлдыздар да болады. Олардын, беткі қабаттарындағы температура 2000—3000°С-тан аспайды. Қөлеміне қарай жүлдыздар алып (гигант) жұлдыздар және кіші (карлик) жұлдыздар болып ажыратылады. Алып жұлдыздардың өлшемі Қүнмен салыстырғанда одан ондаған-жүздеген есе үлкен. Олардың көпшілігі қызыл жұлдыздар (Бетельгейзе, Антарес, Цефея) болып кездеседі, ал кіші жұлдыздар қызыл және ақ жұлдыздардың арасында да кездеседі.

Ақ түсті кіші жұлдыздарды Жермен салыстыруға болады, олар-дың кейбіреулері Жерден кіші болуы да мүмкін. Мысалы, Сириус жұлдызының серігін алуға болады. Қызыл түсті кіші жұлдыздар ақ түсті кіші жұлдыздармен салыстырғанда көбірек. Өлшемі Күнмен шамалас кейбір жұлдыздардың сәуле шығару мүмкіндігі өте нашар, сондықтан да олар жай көзбен карағанда байқалмайды.

Жұлдыздардың кұрылысын және олардың даму ерекшеліктерін дұрыс түсіну үшін жаңа және өте ультра-жаңа жұлдыздарды зерттеудін, маңызы ерекше.

11.2 КҮН ЖҮЙЕСІНІҢ БАСТЫ ЕРЕКШЕЛІКТЕРІ

Күннің массасы бүкіл жүйенің 99,87 %-ін құрайды, ал планета-лардың ішіндегі ең ірісі Юпитердің массасы —0,1% ғана. Сондық-тан да, бұл жүйені құрайтын барлық ғарыштық денелердің тартылу орталығы — Күн болып саналады. Күн жүйесіне кіретін барлық планеталар өз-ара гравитациялық тартылыс күшіне қарай, бір-біріне

әсерін тигізіп отырады.

Қазіргі кездегі көзқарас бойынша Күн — плазмалық отты шар деп есептеледі. Оның құрамында 70-ке жуық химиялық элементтер бар екені анықталады.Олардың ішіндегі ен, негізгісі — сутегі (50%) және гелий (40%)болып есептеледі. Күннін масса жермен салыстырғанда да одан 330 мың есе, ал диаметр 109 есе артық (радисы орта есеппен—686000 км); орташа тығыздығы 1,41 г/см³сыртқы қабаттарының орташа темепературасы 56 6000°С. Қүннің жасы 6—6,5 млр ,жыл.

Күн жүйесінің қүрамында: 9 планета,42 планета-серіктері, 50 мыңнан астам ұсақ астероидтар (планетоидтар), жүздеген кометалар және толып жатқан метеориттер мен метеорлар бар екендігі белгілі (II. 1-сурет).

Планеталардын орбиталық жазықтықтары (Плутон орбитасынан басқасы) Күннің экваториальдық жазық-

тығымен сәйкес бір жазықтықта орналасқан деуге болады. Олардың (Уран мен Шолпаннан басқасы) Күнді айналу бағыты Күннің өз осінен айналу бағытымен сәйкес (сағат стрелкасына қарсы бағытта) келеді.

Планеталар (грекше “адасқандар”) Күннен алыс-жакындығына қарай ішкі (жер тектес) және сыртқы (алып) планеталар больш екі топқа бөлінеді.

Жер тектес планеталар (Меркурий, Шолпан, Жер және Марс) алып планеталармен салыстырғанда көлемі жағынан кіші, тығыздығы жоғары, атмосферасының массасы аз және өз осінен айналу жылдамдығы төмен болып кездеседі.

Алып планеталар (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон) жалпы көлемі мен массасының өте үлкендігі-мен,тығыздығының төмендігі-мен және өз осінен айналу жылдамдығыныа жоғарылығымен сипатталады. Бұлардың ішінде Плутонньщ орны ерекше. Бұл планета Күннен ең қашық орналасқан планета болып саналады. Әзірге өте нашар зерттелген. 1978 ж. Плутонның серігі бар екендігі анықталды. Юпитер, Сатурн, Уран секілді алып планеталардың серіктері өте көп. Олар метеориттік заттардан құралған сақиналар түрінде байқалады. Мысалы, Юпитер планетасының 15_серігі Юпитермен бірге өзіндік планеталар жүйесін құрайды деуге болады.

Жер — Күн жүйесіне енетін планеталардың ішінде өзіндік ерекшеліктерімен айрықша ажыратылады: атмосфера, гидросфера, биосфера және литосфера қабаттарына жіктеледі. Жер серігі Ай Жерге жақын (384 395 км) болғандықтан, Жерге тартылу және өзіне тарту күшіне карай гидросфера мен литосфера қабаттарында толқу әрекеттерін тудырады. Айдың көлемі

Жермен салыстырғанда 4 есе, ал массасы 81 есе кіші. Тығыздығы 3,3 г/см³. Айдың өз осінен айналу жылдамдығы Жермен шамалас, сондықтан да ол Жерден әр уақытта да бір жағымен ғана байқалады. Өзіне тарту күші Ай бетінде Жермен салыстырғанда 6 есе аз. Өйткені Ай-да атмосфера қабаты жок.

Ай бетінде байқалатын бедер пішіндері — кең таралған жазық алқаптар (ай теңіздері) мен биік таулы аймақтар (материктер) түрінде орын алған; Күн сәулесінің әсеріне және метеориттік бомбылау әрекеттеріне байланысты үгілу заттары жиі кездеседі. Сонымен қатар,магмалық (әсіресе вулкандық) процестер де байқалады.

Ай қыртысының қалыңдығы шамамен 30—65 км.Оның жоғарғы бөлігі реголиттен (базальтты қабаттың үгілу заты) тұрады. Айдың ішкі құрылысы жердің ішкі құрылысы сияқты мантия (960 км) және ядро (750 км) қабаттарынан тұрады деп жорамалданады.

Астероидтардың жалпы саны 100 мыңнан астам, ал массалық салмағы жер массасының 0,001 бөлігіндей ғана деп есептеледі. Олардың құрамы тасты-темірлі, ал сыртқы пішіні үшкір қырлы болып келеді. Қөп ғалымдардың пікірі бойынша олар ғарыштық катастрофа кезінде бөлшектенген Қүн жүйесінің Фаэтон атты оныншы планетасының қалдық сынықтарынан құралған деп жо-рамалданады.

Метеорлар — кометанын, өте ұсақ сынық бөлшектері болып саналады. Олар ғарыш әлемінде пайда болып, өте ұсақ минералдық заттар түрінде планетааралық кеңістіктен Жердің атмосфера қабатына үлкен жылдамықпен (11—72 км/с) келіп соқтығысады да, буға айналып “аққан жұлдыз” секілді із қалдырады. Ал метеориттер астероидтардың сынық бөлшектері деп есептеледі. Олар жер бетіне жетіп құлайды, сондықтан осының нәтижесінде кратер пішіндес орлар мен ойықтар пайда болады.

Ең ірі кратер — “Метеордың” (АҚШ, Аризона штаты) диаметрі 1,6 км, ал тереңдігі 150 м. Жер бетіне жетіп құлау кезінде байқалынған метеориттердің жалпы

саны (Ф. Стейсидін. санағы бойынша) 700-ден артық. Метеорит-тердің құлау кезін дәл суретке түсіру мүмкіндігі екі-ақ рет жүзеге асырылды (Чехо-Словакия, Пршибрам, 7.IV. 1959 ж.; АҚШ, Лост-Сити, 4.01.1970 ж.). Құрамына қарай метеориттер үш топқа бөлінеді: 1) темірлі метеориттер (сидериттер) көпшілік жағдайда темірден (95%) және кобальт пен никель қоспаларынан құралады. Олар барлық табылған метеориттердің 6%-ін құрайды. Темірлі метеориттердің құрамы Жердің ядро қабатының құрамымен сәйкес келеді; 2) темірлі-тасты метеориттер (сидеролиттер) бірдей мөлшерде кездесетін темір мен силикатты минералдардың қоспасы деуге болады. Олар жер бетінде сирек кездеседі (барлық табылған метеориттердің 2%-і). Олардың құрамы Жердің жалпы құрамымен ұқсас; тасты метеориттер (эвкриттер) силикаттардан (оливин, гиперстен, бронзит) және никельді темір қоспаларынан (камасит, тэнит) тұрады. Олар жер қыртысында кездесетін кейбір тау жыныстарына өте жақын. Эвкриттер — хондриттер және ахон-дриттер болып екіге бөлінеді. Жалпы метеориттердін шіндегі тасты метеориттер ең көп таралған (барлық табылған метеориттердің 92%-і) түрі болып есептеледі. Метеориттердің массасы бірнеше грамнан жүздеген тоннаға дейін жетеді. Осы уақытқа дейін табылған метеориттердін, ішіндегі ең ірісі — Гоба (Африка, 1920) атты метеорит болып саналады. Оның құрамы темірлі метеоритке жақын, ал массасы 60 тоннаға жуық. Одан кейінгі орында Кейп-Йорк (Гренландия) —33,2 т. ТМД территориясынан табылған ен, ірі метеориттер: Богуславка (1916) —257 кг, Сихотэ —Алинь (1947) — 130 кг.

метаның ядросы немесе онын, сынықтары болуы мүмкін, бірақ осы уақытқа дейін метеорит сынықтары табылған емес.

11.3 КҮН ЖҮЙЕСІНІҢ ЖӘНЕ ЖЕРДІҢ ЖАРАТЫЛЫСЫ ТУРАЛЫ КОСМОГОНИЯЛЫҚ БОЛЖАМДАР

Космогония — аспан әлеміндегі ғарыштық денелердің жаратылысы мен дамуы жайындағы ғылым. Жердің жаратылысын және оның алғашқы даму сатысының өзіндік ерекшеліктерін дұрыс түсіну үшін, космогониялық зерттеу жұмыстарының маңызы ерекше зор. Жердің жаратылысы туралы проблема, жерді зерттейтін ғылым-дардың алғашқы қалыптасу сағатынан бастап, осы уақытқа дейін жалпы Күн жүйесінің пайда болу проблемасымен тікелей байланысты түрде бірге қарастырылып келді. Алғашқы космогониялық болжамдардың қатарында, немістің атақты философ-ғалымы И. Кант (1755 ж.) өзінін. “Аспан әлемінің теориясы және жалпы табиғат тарихы” туралы еңбегінде бүкіл аспан әлемінің, оның ішінде Күн жүйесіне қарайтын планеталардың, со-лардың қатарында Жер планетасының жаратылысы туралы өз идеясын ұсынды. Канттың болжамы бойынша: Бүкіл әлем — өте ұсақ бөлшектерден құралған ең алғашқы материядан тұрады; жұлдыздардың, Күннің және т. б. ғарыштық денелердің құралуы — дүниежүзілік тартылыс заңы бойынша, суық күйдегі алғашқы ұсақ бөлшектердің ретсіз (хаостық) қозғалысы жағдайында, жеке бөлшектердің бір-біріне тартылып, ірі денелер түрінде бірігуімен байланысты; ірілі-ұсақты ғарыштық денелер бір-бірімен әр түрлі жылдамдықпен соқтығысып, соның нәтижесінде олар кейінірек біртіндеп белгілі бір жүйе бойынша орталық денені айнала қозғалатыу болады. Қырық бір жылдан кейін француз ғалымы — математик С. Лаплас (1796 ж.) Күн жүйесіне карасты планета-лардын, жаратылысын өзінше түсіндіреді: ыстық күйдегі алғашқы газ-тозаңды тұмандықтар бүкіл дүниежүзілік тартылыс заңы бойынша белгілі бір орталық денені айнала қозғалуларының нәтижесінде біртіндеп тығыздала келе әр түрлі денелерге жіктеледі. Ондай тұмандықтың орталық бөлігінде ядролық дене қалыптасады. Олардың әрбір нүктесіне әсер ететін күш екіге бөлінеді: 1) центрге бағытталған — центрге тартқыш күш; 2) центрден сыртқа қарай бағытталған — центрден тепкіш күш. Тұмандыктың белгілі бір орталық денені

1. 
   3.
   
2. 
   4.
   

айналуы барысында центрден сыртқа қарай бағытталған центрден тепкіш күштің шамасы — центрге қарай бағытталған (центрге тартқыш күш) күштің шамасынан артық болған жағдайда, оның шеткі перифериялық (жиектік) бөліктері жекеленген сақина түрінде бөлініп шығып, өзінше жеке планетаның ядросы болып қалып-тасады (II. 2-сурет).

Сонымен, Кант — Лапластың болжамы бойынша, жоғарыда айтылғандай алғашқы ыстық балқыған күйдегі Жер біртіндегі суына келе кішірейе бастайды. Соның нәтижесінде пайда болған алғашқы жер қыртысы деформацияға ұшырайды. Бұл болжам өз уақытында үлкен прогрессивтік роль атқарды. Дегенмен, уақыт өткен сайын астрономиялық жаңа ғылыми деректердің көбеюіне байланысты небулярлық (пеһиіа — тұмандық) болжамның кейбір қайшылықтары ашыла бастады.

XX ғасырдың басьшда, Кант — Лаплас болжамының орнына көптеген жаңа космогониялық болжамдар ұсынылады. Бірақ олардың көшиілігі қабылданған жок. Солардьщ ішінде совет ғалымы, геофизик О. Ю. Шмидтің

22

(1943 ж.) болжамы сол кездегі көптеген ғалымдардың назарын өзіне аударады. Бұл болжам бойынша планеталар жүйесі Күнді қоршаған суық күйдегі алғашқы газ-тозаңды тұмандықтар мен метеориттік заттардың Күнге қарай тартылып Күнмен бірге галактиканы айналу барысында пайда болады. Осындай жолмен пайда болран суық күйдегі алғашқы Жер және т. б. планеталар радиоактивтік элементтердің (0, Тһ, Ка) ыдырауы кезінде бөліініп шығатын орасан зор энергияның, гравитациялық және т. б. әрекеттердің әсері нәтижесінде қызуға ұшырап, балқи бастайды. Кейінірек бұл әрекеттердің әлсіреуіне байланысты, олар біртіндеп суынады. О. Ю. Шмидтің болжамында планеталар жүйесінін, қалыптасу механиз-мінің кейбір ерекшеліктері дұрыс түсіндірілгенімен, Күннің және жалпы жұлдыздардың жаратылысы жөніндегі проблеманың көптеген мәселелері шешілмеген күйінде қалды.

Сонымен, қорыта айтқанда, қазіргі кездегі көзқарас бойынша, Күн және Күн жүйесіне енетін планеталар суық күйдегі алғашқы ғарыштық материядан, газ-тозаңды тұмандықтар мөн метеориттік заттардың қоюлана және тығыздала келе протопланеталық заттарға айналуымен байланысты пайда болған.

Астероидтар мен метеориттер жер тектес планеталарды, ал кометалар мен метеорлар алып планеталарды құрайтын құрылыс материалдары болып саналады.

Жердің әр түрлі қабаттардан тұруы алғашқы гомогендік заттардың гравитациялық дифференциациясы І (жіктелуі) және радиоактивтік қызу әрекеттерімен байланысты деуге болады.

Дегенмен, Жердің жаратылысы туралы проблема толығымен шешілді деуге болмайды. Соңғы кездері қарқынды түірде жүргізіле бастаған ғарыштық зерттеу жү-