Форум » Библиотека » [Тематическая информация] Разработка планеты » Ответить
[Тематическая информация] Разработка планеты
Zenitchik: Речь идет не об упрощенной разработке планеты для игры по космофантастике, а о детальной разработке игрового мира, представленного планетой. Для этого мы будем рассматривать Землю, и улавливать закономерности, происходящих на ней процессов.
Ответов - 2
Zenitchik: I. Внутреннее строение планеты и его влияние на вид поверхности Теоретическая информация о строении недр Работать с ней, скорее всего, не придется, но для понимания других процессов, знать полезно. Структура планеты определяется веществом, из которого она состоит и ее массой. Земля состоит из разного рода минералов и имеет значительную массу, создающую гравитационное поле. Под действием гравитации, более тяжелые вещества стремятся собраться в центре Земли, а более легкие - "всплыть" на поверхность. Все минералы, кроме воды и самородной ртути, при нормальных условиях находятся в твердом состоянии и их относительное перемещение затруднено. Но благодаря гравитационному полю, в недрах Земли действуют огромные давления. При таких условиях, вещества, оставаясь твердыми, приобретают текучесть. Скорости движения частиц вещества в мантии Земли могут достигать нескольких сантиметров в год. В результате происходит гравитационная дифференциация - расслоение горных пород. Так, возникли существующие в настоящее время слои земли: земная кора, мантия и ядро. В мантии выделяют верхнюю мантию и нижнюю мантию. А в ядре - внешнее и внутреннее ядро. При движении тяжелых частиц к центру Земли, а легких - от него, уменьшается потенциальная энергия гравитационного притяжения между частицами. Поскольку, закон сохранения энергии не обманешь - энергия должна во что-то переходить. И она переходит в тепло. Как показывают расчеты, этой энергии достаточно, чтобы поддерживать в недрах высокую температуру в течение 6-7 млрд. лет. Это главный источник нагрева земных недр. Процесс гравитационной дифференциации недр представляет собой конвекционный процесс, и обладает всеми его свойствами. Виды коры Земная кора явно подразделяется на два типа: океаническая кора и материковая. Материковая кора более толстая и сложена более легкими породами, чем океаническая. При столкновении краев литосферных плит, коры ведут себя различно. Океаническая кора прогибается вниз, образуя глубоководные желоба, и уходит в мантию. Материковая - сминается в складки, образуя горы и их "корни" - под горными массивами наблюдается утолщение коры, благодаря чему, они, несмотря на большую массу, не погружаются в мантию (напомню, что кора состоит из более легких пород, чем мантия). В мантию материковая кора не уходит - "плавает" подобно пенке на молоке. Океаническая кора непрерывно обновляется, возникая в рифтах, проходящих по срединно-океаническим хребтам, и уходя в мантию в глубоководных желобах. Дрейф континентов и логика их расположения: В мантии Земли происходит конвекция. Значит, на поверхности Земли должны быть участки, где поднимается вещество из ее недр, и участки, где вещество опускается. Для тела такой формы, как мантия Земли (сферическая с толстыми "стенками"), существует два устойчивых режима конвекции: 1. С одной конвективной ячейкой. В одной точке происходит подъем вещества, а в другой - диаметрально противоположной - его опускание. Логично, что при таком движении мантии, материки должны собраться вокруг точки опускания. 2. С двумя конвективными ячейками. Подъем происходит по линии, как правило, в форме шва теннисного мяча, делящей поверхность на две части, а опускание - в центрах этих частей. В этом случае материки группируются вокруг центров конвективных ячеек в линии, вытянутые так же, как и сами конвективные ячейки. Мы можем наблюдать такое положение дел в настоящее время: с севера на юг вытянуты Америки и Антарктида, а на противоположной стороне стремятся к линии запад-восток Африка, Евразия и Австралия. Частным случаем может быть разделение конвективных ячеек окружностью (большим кругом планеты). Если ячейки две - одна из них постепенно поглощает другую, а если одна - она теряет устойчивость и распадается на две. Таким образом, континенты периодически собираются в "Пангею", а потом вновь расходятся.
Zenitchik: II. Гидросфера и атмосфера Образование гидросферы и атмосферы Согласно современным представлениям, атмосфера и гидросфера возникли в результате дегазации магмы, выплавляющейся при вулканических процессах из верхней мантии и создающей земную кору. Атмосфера и гидросфера состоят из легких летучих веществ (соединений водорода, углерода и азота), содержание которых на Земле в целом очень мало – примерно в миллион раз меньше, чем в космосе. Причина такого дефицита состоит в том, что эти летучие вещества были унесены еще из протопланетного облака солнечным ветром (т.е. потоками солнечной плазмы) и давлением света. В момент образования Земли все элементы ее будущей атмосферы и гидросферы находились в связанном виде, в составе твердых веществ: вода – в гидроокислах, азот – в нитридах (и, возможно, в нитратах), кислород – в окислах металлов, углерод – в графите, карбидах и карбонатах. Современные вулканические газы примерно на 75% состоят из воды и на 15% – из углекислоты, а остаток приходится на метан, аммиак, соединения серы (H2S и SO2) и “кислые дымы” (HCl, HF, HBr, HJ), а также инертные газы; свободный кислород полностью отсутствует. Примерно таким был состав первичной атмосферы. Первичная атмосфера была относительно тонкой и не создавала парникового эффекта, Поэтому температура земной поверхности определялась лучистым равновесием: для планеты с параметрами Земли равенство количества тепловой энергии излучаемой в космос и получаемй от Солнца соответствует температуре поверхности 15°С. При такой температуре значительная часть водяных паров из вулканических газов должна конденсироваться формируя гидросферу. В расплавленном базальте (в астеносфере) при температуте 1000° С и давлении 5-10 тыс. атмосфер растворено до 7-8% H2O: именно столько воды, как установлено вулканологами, дегазируется при излиянии лав. Большая часть этой воды (имеющей, таким образом, мантийное происхождение) пополняла собою гидросферу, но часть ее поглощалась обратно породами океанической коры. Этот процесс называется серпентинизацией. В разные геологические периоды различная часть воды поглощалась горными породами. Около 3,5 млрд.лет назад серпентизации закончились, и океаническая кора обрела современный состав. С этого времени объем океанов вновь начал нарастать, и процесс этот будет продолжаться, постепенно замедляясь, и дальше – пока на Земле не прекратятся вулканические процесы. Распределение воды по поверхности Земного шара Т.к. Земля имеет форму шара, гидросфера также имеют выпуклую, близкую к сферической, пространственную форму. На пространственную форму гидросферы (в первую очередь - океанов) влияет скорость вращения Земли - центробежная сила стремится стянуть всю воду к экватору, а сила тяжести - выравнять уровень воды во всех частях океана. Это не представляло бы для нас никакого интереса, если бы скорость вращения Земли не могла изменяться: по закону сохранения импульса, количество вращательного движения Земли остается постоянным, но инерция вращающегося тела зависит от распределения массы и то же количество движения может соответствовать различным скоростям вращения. Когда вы крутитесь, сидя на вращающемся стуле или катаясь на коньках, и расставляете руки в стороны - ваше вращение замедляется, а когда прижимаете их к корпусу - ускоряется. Так же и с Землей: когда часть воды концентрируется в виде ледников на полярных шапках - скорость вращения немного увеличивается. Этот процесс достаточно медленный, чтобы быть совершенно незаемтным для обитателей Земли, но он влияет на уровень океана на различных широтах, скорость течения рек, размыв их берегов и положение озер. Так, в ледниковый период Атлантический океан "отлил" к экватору настолько, что его уровень у Гибралтара стал ниже дна Гибралтарского пролива и Средиземное море превратилось в бессточный бассейн и постепенно совершенно высохло. После таяния ледников океан вернулся и снова постепенно затопил эту территорию. Помимо океана, на изменение скорости вращения Земли реагируют реки: реки текущие к полюсам или к экватору - изменяют скорость течения, сообразно с увеличением или уменьшением центробежной силы, реки текущие на запад или на восток - могут поменять русло на более северное или более южное. В настоящее время скорость вращения Земли постепенно уменьшается и озеро Балхаш медленно смещается на север со скоростью около метра в год, а Байкал, который, находясь в каменной чаше, не может перемещаться, - как бы "наклоняется" в северном направлении. Содержание кислорода в атмосфере и побочные эффекты его накопления Состав атмосферы стал меняться когда фотосинтезирующие организмы начали вырабатывать (в качестве побочного продукта своей жизнедеятельности) свободный кислород; сейчас считается твердо установленным, что весь свободный кислород планеты имеет биогенное происхождение. Кислород, в отличие от углекислоты, плохо растворим в воде, и потому почти весь прирост кислорода идет в атмосферу. Там он окисляет CO и CH4 до CO2, H2S – до S и SO2, а NH3 – до N2; самородная сера, естественно, выпадает на поверхность, углекислота и сернистый ангидрид растворяются в океане, и в итоге в атмосфере остаются только химически инертный азот (78%) и кислород (21%). Любая экосистема стремится производить столько кислорода, сколько и поглощает. Исключения составляют случаи, когда захоранивается неокисленный углерод. Это происходит при образовании нерастворимых карбонатов, но в большей степени - при образовании угольных отложений в болотах. Поэтому количество кислорода в атмосфере соответствует запасам угля и нефти в недрах Земли. (использованы книга "Технопарк Юрского периода" Гангнуса и экспериментальное пособие по теории эволюции Еськова)
полная версия страницы