Trái đất

Với hình dạng khối cầu, khi quay Trái Đất đã tạo ra sự phân bố nhiệt độ không đều trên bề mặt từ xích đạo về phía 2 cực, gây nên sự chênh lệch về khí áp, tạo ra hệ thống các loại gió điề

TRẦN THỊ HỒNG GIANG NGUYỄN THỊ THANH HÀ

PHẠM DƯƠNG MINH HẢI ĐÀO THỊ HIỆP

VŨ TRÚC THANH HOÀI NGUYỄN THỊ HẢO

NGUYỄN THỊ NGỌC LAN( 26-6-87) NGUYỄN THỊ MỸ LINH

NGUYỄN THỊ TƯỜNG MINH TRẦN THỊ NGHIỆP

Khoa Vật Lý _ Lớp 3A _ Nhóm 2

TP Hồ Chí Minh, Tháng 11 Năm 2008

MỤC LỤC:

MỤC LỤC: 1

LỜI MỞ ĐẦU: 6

I Sự hình thành và hình dạng của Trái Đất: 7

A Bạn đã biết gì về hành tinh của chúng ta? 7

B Đặc điểm: 7

C Một số giả thiết về sự hình thành của Trái Đất: 10

1 Giả thuyết Căng 11

2 Giả thuyết Laplatxơ 11

3 Giả Thuyết ÔTÔ XMIT 12

D Hình dạng Trái Đất: 14

1 Các học thuyết về dạng hình cầu của Trái Đất (Trái Đất): 14

2 Lí thuyết về hình dạng phổng cầu của Trái Đất: 15

E Góc nhí nhố: 18

1 Trái Đất nặng bao nhiêu? 18

2 10 điều thú vị về Trái Đất: 19

a Bầu khí quyển 19

b Sa mạc 19

c Quả cầu xanh khổng lồ 19

d Những đại dương muối mặn 19

e Hồ và biển 19

f Những dãy núi hùng vĩ 20

g Hồ sâu nhất 20

h Những cơn địa chấn 20

i Nóng, nóng và nóng 20

j Gió và bụi 20

3 Trước khi có hạt mưa đầu tiên: 20

II CẤU TRÚC TRÁI ĐẤT: 21

A CẤU TRÚC BÊN TRONG: 22

1 LỚP VỎ TRÁI ĐẤT: 22

a VỎ LỤC ĐỊA: 23

b VỎ ĐẠI DƯƠNG: 24

c VẬT LIỆU CẤU TẠO VỎ TRÁI ĐẤT 24

d THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA VỎ TRÁI ĐẤT: 25

2 LỚP MANTIN (QUYỂN MANTIN): 26

3 NHÂN TRÁI ĐẤT: 27

B Khí quyển: 29

C CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA TRÁI ĐẤT: 31

1 Từ tính của Trái Đất: 31

2 Áp suất và trọng lực bên trong Trái Đất: 32

3 Nhiệt bên trong Trái Đất: 34

III CHUYỂN ĐỘNG CỦA TRÁI ĐẤT: 35

A Trái Đất quay quanh trục của nó 35

1 Hiện tượng: 35

2 Chứng minh Trái Đất quay xung quanh trục của nó: 36

a Mô hình thí nghiệm: 36

b Thí nghiệm: 36

c Hiện tượng thực tế: 37

3 Hệ quả của chuyển động quay quanh trục của Trái Đầt: 37

a Sự luân phiên ngày và đêm : 37

b Giờ trên Trái Đất và đường chuyển ngày quốc tế : 38

c Sự lệch hướng của các vật thể : 39

4 Thông tin lí thú: 39

a Tại sao chúng ta không cảm thấy Trái Đất đang quay? 39

B Trái Đất quay quanh Mặt Trời: 40

1 Hiện tượng: 40

2 Chứng minh Trái Đất quay quanh Mặt Trời: 41

a Hiện tượng thứ nhất: 41

b Hiện tượng thứ hai chứng tỏ Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời là tinh sai .41

3 Chuyển động có chu kì của Trái Đất quanh Mặt Trời: 42

4 Thông tin lí thú: 44

a Do ảo ảnh ta thường cho rằng Mặt Trời chuyển động chứ không phải Trái Đất .44

b Hiện tượng Nhật thực - Nguyệt thực: 45

C Chuyển động của trục quay của Trái Đất: 46

1 Tiến động 46

2 Chương động 48

a Chương động là: 48

b Các giá trị của chương động gồm: 49

c Sự di chuyển của cực Trái Đất trên mặt của nó 49

D Sự quay của Trái Đất trong Thiên Hà: 49

IV Trường hấp dẫn: 50

A Trường hấp dẫn là gì: 50

1 Khái niệm về trường hấp dẫn: 50

2 Định luật vạn vật hấp dẫn của newton: 50

B Đo hằng số hấp dẫn: 53

C Bạn biết chưa? 55

1 Thời gian chậm lại trong trường hấp dẫn 55

D Các sóng hấp dẫn lan truyền với vận tốc ánh sáng 56

E Thiết lập biểu thức định luật vạn vật hấp dẫn từ ba định luật Kepler: 57

1 Ba định luật Kepler: 57

2 Lập luận dẫn đến định luật van vật hấp dẫn 58

F Chuyển động của các thiên thể trong trường hấp dẫn 59

1 CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC THIÊN THỂ TRONG TRƯỜNG LỰC HẤP DẪN 59

a CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG NHIỄU LOẠN CỦA CÁC THIÊN THỂ 60

G Các hiện tượng vật lí có liên quan đến định luật vạn vật hấp dẫn: 65

1 Hiện tượng nhật thực, nguyệt thực 65

a Một số quan điểm : 65

b Giải thích hiện tượng: 66

c Nhật Thực 66

d Nguyệt thực 70

e Những điều lí thú về Nguyệt thực và Nhật thực: 71

2 Hiện tượng thủy triều: 75

a Khái niệm thủy triều 75

b Nguyên nhân 75

H Trường hấp dẫn của Trái Đất – trọng lực: 80

1 Trọng lực là gì? 80

2 Sự rơi tự do: 80

a Định nghĩa: 80

b Gia tốc rơi tự do: 80

I Vận tốc vũ trụ: 82

1 Vận tốc vũ trụ cấp 1(tốc độ vũ trụ cấp 1): 83

2 Tốc độ vũ trụ cấp 2 (vận tốc vũ trụ cấp 2 hay vận tốc thoát ly): 84

3 Vận tốc vũ trụ cấp 3: 85

J Trái Đất – hệ quy chiếu phi quán tình: 86

1 Hệ qui chiếu quán tính 86

2 Hệ qui chiếu không quán tính và lực quán tính 87

a Định nghĩa hệ qui chiếu không quán tính: 87

b Lực quán tính 87

3 Lực quán tính trong vài hệ qui chiếu không quán tính đơn giản 88

a Hệ qui chiếu chuyển động thẳng với gia tốc là a
88

b Hệ qui chiếu không quán tính có chuyển động quay tròn đều 89

4 Một số biểu hiện thực tế của lực quán tính li tâm và lực coriolic do sự quay của Trái Đất 92

a Thể hiện của lực li tâm quán tính: 92

b Thể hiện của lực Coriolis: 94

K Trọng lượng của các vật _ trạng thái tăng, giảm và không trọng lượng: 100

1 Trọng lượng: 100

2 Trạng thái tăng giảm và không trọng lượng : 101

3 Những tác động sinh lý của tình trạng không trọng lượng 104

4 Một số định luật vật lý trong tình trạng không trọng lượng 104

5 PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG TRONG HỆ QUY CHIẾU KHÔNG QUÁNTÍNH 105

6 PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA CHẤT ĐIỂM GẦN BỀ MẶT TRÁI ĐẤT 106

V Có thể bạn chưa biết! 113

A Nguồn gốc hình dạng và phạm vi của từ trường Trái Đất: 113

1 Nguồn gốc 114

2 Hình dạng 115

3 Vai trò và ảnh hưởng của từ trường: 116

B Từ trường Trái Đất 'đẩy' oxy ra khỏi khí quyển 117

C Tại sao từ trường Trái Đất suy yếu? 118

D Phát hiện hành tinh giống Trái Đất 120

E Trái Đất sẽ kết thúc như thế nào? 121

F Làm thế nào để bay khỏi Trái Đất? 121

G Khí hậu làm thay đổi hình dạng Trái Đất 122

H Ở đâu các vật nặng hơn? 124

I Vì sao chúng ta không cảm thấy Trái Đất chuyển động? 125

J Trái Đất tự quay một vòng có đúng một ngày không? 126

K Trái Đất có thể phóng nhiệt ra ngoài được không? 127

L Động đất có liên quan đến Mặt Trăng không? 127

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 128

LỜI MỞ ĐẦU:

I Sự hình thành và hình dạng của Trái Đất:

A Bạn đã biết gì về hành tinh của chúng ta?

- Khoảng cách đến Mặt Trời ( triệu km và đơn vị thiên văn - ĐVTV ) : 152,1 và 1

- Chu kì quay quanh Mặt Trời : 365,25 ngày

- Chu kì quay quanh trục : 24 giờ - 1 ngày

- Độ nghiêng của trục trên quỹ đạo ( tính bằng độ) :

23,5

- Độ nghiêng của quỹ đạo so với mặt phẳng Hoàng

đạo ( tính bằng độ ) : 0

- Đường kính ở xích đạo ( km ) : 12.756

- Khối lượng so với Trái Đất ( 5.974 x 1024 ): 1

- Khối lượng riêng ( g/cm3): 5,52

- Vận tốc trên quỹ đạo ( km/s): 29,8

tạo bên trong và thành phần hoá học thì Trái Đất không khác nhóm các hành tinh bên trong là bao nhiêu, tuy tỉ lệ từng thành phần khác với các hành tinh này

Nhìn từ vũ trụ , Trái Đất hiện ra như 1 hành tinh xanh: màu xanh biển của các đại dương, màu trắng pha lơ các mây bao bọc bên ngoài, và màu xanh lá cây chen lẫn màu nâu của các lục địa lúc ẩn lúc hiện bên dưới màn mây

Khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trời là 150 triệu km Đó là khoảng cách đủ để nước có thể tồn tại được ở thể lỏng, rất cần cho sự sống Khoảng cách này cũng là khoảng cách để nhiệt đến từ Mặt Trời ở mức độ thuận lợi cho các phản ứng hoá học tạo nên các hợp chất hữu cơ

Khối lượng vừa phải của Trái Đất đủ để giữ lại 1 bầu khí quyển không quá đậm đặc đến mức nguy hại như ở sao Kim, nhưng cũng không quá loãng đến mức không giữ được nhiệt như ở sao hoả hay Mặt Trăng Trong suốt quá trình phát triển, bầu khí quyển Trái Đất luôn biến đổi chậm chạp, giảm dần lượng khí CO2, tăng dần khí oxi Đầu tiên khí cacbonic, hơi nước và nitơ thoát ra từ các miệng núi lửa được giữ lại trong khí quyển Sau đó các đại dương được hình thành từ sự nguội lạnh và ngưng kết của hơi nước trong khí quyển rơi xuống Khi có đại dương, nước hấp thụ bớt khí CO2 trong khí quyển Đến khi các sinh vật đầu tiên xuất hiện ở biển, trong đó có loài tảo lục, thì sự hấp thụ CO2 và thải khí oxi và trong không khí ngày càng tăng Ngày nay, khí quyển chứa 78% nitơ, 21% oxi và 1% còn lại là CO2, acgong, metan, hơi nước và các khí khác Từ những sinh vật đầu tiên xuất hiện cho đến nay, quá trình oxi hoá bầu khí quyển Trái Đất đã diễn ra gần 3 tỉ năm Mặc dù có 1 tỉ lệ rất thấp ở lớp không khí đậm đặc sát mặt đất, hơi nước (khoảng 0,5 – 5%), CO2 (0,03%), khí metan và ozon (vài phần triệu) lại có vai trò hết sức quan trọng đối với sự sống Khí CO2 và hơi nước hấp thu năng lượng Mặt Trời, giữ lại các tia hồng ngoại, gây hiệu ứng nhà kính điều hoà nhiệt độ trên Trái Đất Còn ozon với nồng độ cao ở cách mặt đất 80km có vai trò hấp thụ các tia cực tím nguy hiểm với sự sống không cho xuống đến mặt đất Khí quyển còn như 1 cỗ máy thiên nhiên sử dụng năng lượng Mặt Trời phân phối điều hoà nước trên khắp hành tinh dưới hình thức mây mưa, điều hoà lượng CO2 và O2 trên Trái Đất … Bầu khí quyển của Trái Đất có chiều dày vào khoảng hơn 800 km gồm nhiều

tầng Từ mặt đất lên đến độ cao 20km là tầng đối lưu có không khí đậm đặc nhất, là nơi diễn ra mọi hiện tượng khí tượng mây mưa sấm chớp, có nhiệt độ giảm dần theo

độ cao Từ độ cao 20km là tầng bình lưu có nhiệt độ tăng dần từ -60o C đến 0o C, là nơi các luồng không khí chuyển động theo chiều ngang với tốc độ cao và có lớp ozon

ở trên cùng Tầng giữa nằm từ 50 – 80km là nơi các thiên thạch nhỏ va vào Trái Đất,cọ sát vào không khí và bị bốc cháy tan thành sao băng Tầng nhiệt ở độ cao 80 – 450 km,

có không khí rất loãng tồn tại dưới dạng ion điện nên còn gọi là tầng điện li, là nơi phản hồi các sóng vô tuyến trở lại mặt đất và cũng có 1 lớp ozon ngăn chặn các tia cực tím ở trên cao Đây cũng là nơi diễn ra các hiện tượng cực quang, hiện tượng này chỉ thấy được ở vùng gần cực Trên cùng là tầng ngoài nằm từ 450km đến khoảng 800 km, không khí loãng dần và hoà vào không gian giữa các hành tinh

Các kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy lượng ozon trong tầng thấp nhất của khí quyển ngày càng nhiều trong khi đó hàm lượng ozon trong tầng bình lưu ngày càng giảm(đã giảm tới 6%,và đã bị lủng ở nam cực) từ 20 năm trở lại đây Hậu quả của sự suy giảm này là các tia cực tím có thể xuyên qua khí quyển đến mặt đất ngày càng nhiều hơn và làm cho nhiệt độ trong tầng đối lưu và ngày càng nóng lên do hàm lượng ozon gần mặt đất ngày càng tăng

Ngoài ra Trái Đất còn có đặc điểm : đây là 1 hành tinh còn đang hoạt động từ 1 thiên thể nóng bỏng ban đầu ,mặt ngoài của Trái Đất nguội dần tạo thành lớp vỏ cứng của Trái Đất,dày khoảng 30km Lớp vỏ này gồm nhiều mảng ghép lại ,có 7 mảng lớn

và hơn một chục mảng nhỏ Chúng trôi trượt ,va đập vào nhau ở bên trên lớp bao vẫn còn nóng chảy ở nhiệt độ 1.000oC ,dày khoảng 2.900km,với thành phần chủ yếu là sắt (90%) và các nguyên tố nhẹ silic, oxi(10%) Trong cùng là lớp nhân gồm 2 phần : nhân ngoài dày khoảng 2.200km gồm sắt, niken, oxi ở trạng thái nóng chảy đặc quánh,

và nhân trong dày khoảng 1.300km, gồm sắt, niken bị nén chặc ở nhiệt độ tới 4.000o

C Nơi các mảng nền va chạm, cọ quẹt vào nhau là nơi thường xảy ra hiện tượng động đất hoặc núi lửa phun, nơi dồn ép đất đá lắng tụ dưới đáy biển lên thành núi cao

Sự trôi trượt và chuyển dịch liên tục của các mảng nền trôi trên lớp bao làm cho bề mặt Trái Đất luôn biến đổi không ngừng Cách đây 250 triệu năm ,trên Trái Đất chỉ có

1 lục địa duy nhất là lục địa Pangiêa và 1 đại dương khổng lồ là biển Têtít Cách đây

120 triệu năm đã tách ra thành 2 lục địa Gôngvana và Lôraxia còn bây giờ đã thành 6 lục địa và 4 đại dưong

Trên Trái Đất cũng còn không ít miệng hố thiên thạch Từ việc nghiên cứu các mẫu đất đá trên Mặt Trăng, sao Kim, sao Hoả,…do các tàu thăm dò vũ trụ mang về, cùng với việc nghiên cứu các miệng hố thiên thạch trên các hành tinh và các vệ tinh và vệ tinh khác trong hệ Mặt Trời, các nhà khoa học đã nhận thấy có mối tương quan giữa tuổi hành tinh với số lượng hố thiên thạch, hành tinh được hình thành càng lâu, càng

có nhiều miệng hố thiên thạch Số thiên thạch rơi vào các hành tinh, vệ tinh nhiều nhất

là trong khoảng thời gian cách đây khoảng 4 tỉ năm, giảm dần cách đây 3,5- 4 tỉ năm tuổi và từ 3,5 tỉ năm trở lại đây đã ổn định ở con số không nhiều lắm Bản đồ phân bố các miệng hố thiên thạch phần lớn có tuổi dưới 200 triệu năm, còn số tuổi trên 600 triệu năm chỉ vài ba cái Tính bình quân ra, với những thiên thạch có đường kính trên 10km thì cứ 3 triệu năm mới va chạm với Trái Đất 1 lần

Trái Đất tự quay quanh trục 1 vòng hết 24 giờ và quay quanh Mặt Trời 1 vòng hết

365 ngày và 6 giờ với tốc độ 29,8km/giây Khi quay, trục quay của Trái Đất nghiêng với mặt phẳng hoàng đạo 230 24’ và luôn nghiêng về 1 phía, đã tạo ra các hiện tượng các mùa khí hậu Với hình dạng khối cầu, khi quay Trái Đất đã tạo ra sự phân bố nhiệt

độ không đều trên bề mặt từ xích đạo về phía 2 cực, gây nên sự chênh lệch về khí áp, tạo ra hệ thống các loại gió điều hoà nhiệt độ Trái Đất Chuyển động quay của Trái Đất không quá nhanh để lực ly tâm có thể bắn chúng ta ra ngoài không gian Lực ly tâm tác động lên mọi vật cùng quay theo Trái Đất nhưng vô cùng nhỏ Lực ly tâm lớn nhất ở xích đạo ,nó kéo mọi vật lên trên và làm cho chúng nhẹ hơn 1 chút ít Vì thế mọi vật ở xích đạo cân nhẹ hơn 5% so với ở 2 cực, và cũng vì vậy mà Trái Đất hơi bị phình ra ở xích đạo, bán kính xích đạo lớn hơn bán kính từ 2 cực đến tâm Trái Đất 21km

C Một số giả thiết về sự hình thành của Trái Đất:

1 Giả thuyết Căng

Giả thuyết này ra đời năm 1755 Lần đầu tiên quan niệm cổ truyền của tôn giáo về vũ trụ bị đánh đổ bởi một nhà triết học chứ không phải một nhà khoa học tự nhiên Căng cho rằng hệ Mặt Trời đã được hình thành từ một đám mây bụi vũ trụ, một tinh vân gồm những vụn nhỏ riêng biệt giống như những tinh thạch, và bất động Dưới tác dụng của lực hấp dẫn vũ trụ, các vụn trở nên chuyển động Những phần tử nhẹ và đám mây bụi bị xé ra làm nhiều mảng Một trong những mảng ấy về sau thành hệ Mặt Trời, trong đó khối lớn ở trung tâm hút những khối lân cận và dần dần tạo thành Mặt Trời Xung quanh khối trung tâm, những vùng tập trung ít nhiều vật chất cũng hút những phần tử ở gần để tạo ra các hành tinh và vệ tinh

Giả thiết Căng đã nêu lên quá trình tiến hóa của các thiên thể mà thời bấy giờ người

ta coi như không hề thay đổi từ khi thượng đế tạo nên

Vì ông chỉ là nhà triết học, giả thiết của ông còn nhiều điểm mơ hồ, không chính xác, do đó ít được chú ý Theo ông thì hệ Mặt Trời là một khối nóng đỏ, dần dần ngưng đọng lại, Mặt Trời theo giả thuyết này với thời gian sẽ phải tắt hẳn

2 Giả thuyết Laplatxơ

Ðây là một giả thuyết đầu tiên tương đối có hệ thống, nó ảnh hưởng rất lớn trong hơn một thế kỷ

Laplatxơ giả thuyết rằng hệ Mặt Trời phát sinh từ một tinh vân khổng lồ từ chất khí vũ trụ có nhiệt độ rất cao và tự quay xung quanh một trục giữa cố định Khi nguội đi, tinh vân giảm thể tích và vẹt lại ở hai cực đồng thời tốc độ quay nhanh lên (theo định luật bảo toàn động lượng) Khi lực ly tâm lớn hơn lực hấp dẫn thì các phần vật chất ở xa ngoài trục quay sẽ bị tách ra và tiếp tục quay xung quanh tinh vân ở vị trí lực hấp dẫn cân bằng với lực ly tâm

Càng ngày tinh vân càng giảm thể tích lại và tỷ trọng càng tăng lên, cuối cùng khối tinh vân còn lại ở giữa hình thành Mặt Trời Các dòng khí xung quanh sẽ ngưng tụ lại tạo thành các hành tinh Tại những khu vực nào đó của dòng khí, vật chất tập trung nhiều hơn tiếp tục thu hút những vật chất xung quanh vào mình để hình thành các hành

tinh, nếu như dòng khí mà vật chất trong đó phân bố đồng điều thì sẽ hình thành các tiểu hành tinh

Theo giả thuyết này thì Trái Đất ban đầu là một khối khí rất nóng rồi nguội dần Vỏ ngoài nguội trước nhăn lại, chỗ cao thành núi, chỗ thấp thành đáy biển Ðến khi nhiệt

độ xuống dưới 1000C thì hơi nước trong không gian quanh Trái Đất bắt đầu đông lại

và rơi xuống các chỗ trũng để trở thành nước ớ các biển đầu tiên Sau này, vật chất trong lòng Trái Đất vẫn còn nóng chảy Mỗi khi có vết nứt ở vỏ, các chất nóng chảy từ trong lòng phun ra thành núi lửa

Những tồn tại của giả thuyết:

- Nếu quả thực tinh vân ban đầu theo Laplatxơ quay nhanh để làm văng các khối vật chất, thì không phải chỉ có những dòng khí tách ra mà cả tinh vân đó sẽ nổ tan

- Theo như các nghiên cứu hiện nay quá trình hình thành núi không chỉ do vỏ đầu tiên của Trái Đất nhăn lại mà chủ yếu được hình thành trong chu trình phát triển của vỏ Trái Đất (quá trình kiến tạo mảng)

- Laplatxo cho rằng các khối vật chất từ tinh vân nguyên thủy thoát ra đều quay cùng chiều xung quanh trục của tinh vân Nhưng ngày nay người ta quan sát thấy sao Kim

và sao Thiên Vương có chiều quay ngược lại, sao Mộc và sao Hải Vương cũng có vệ tinh bay ngược chiều Và điều nay đã không giải thích được

3 Giả Thuyết ÔTÔ XMIT

Giả thuyết này được xây dựng từ năm 1944 Năm 1951 viện hàn lâm khoa học Liên

Xô đã đã dưa ra thảo luận rất kỹ giả thuyết này Hội thảo đã xác nhận giá trị khoa họa lớn lao của nó, vì lần đầu tiên những đặc điểm cơ bản về cấu tạo của hệ Mặt Trời được giải thích theo một logic chặt chẽ Ðồng thời, hội thảo cũng nêu ra một số thiếu sót trong công trình của Ôtô Xmit để ông tiếp tục nghiên cứu

Theo ông thì trước khi hình thành các hành tinh, hệ Mặt Trời gồm có Mặt Trời và một đám mây chủ yếu là những hạt rắn nguội lạnh Những hạt rắn ấy có tên chung là những thiên thạch Ðám mây có hình dáng vẹt, và các hạt rắn quay theo những hướng khác nhau trên nhiều mặt phẳng khác nhau trong thiên hà Ðến một lúc nào đó Mặt Trời đi vào một trong những đám mây như thế, làm cho mỗi hạt có thêm một chuyển

động mới: là chuyển động tròn xung quanh Mặt Trời Trong khi chuyển động các hạt

va chạm vào nhau, nóng lên và tốc độ giảm đi Nếu các hạt chỉ có chuyển động hỗn độn thì sự giảm tốc độ của chúng sẽ khiến chúng rơi vào Mặt Trời Nhưng vì các hạt còn có chuyển động tròn xung quanh Mặt Trời nên tốc độ của chuyển động hỗn độn dần mất đi để nhường chỗ cho chuyển động tròn xung quanh Mặt Trời Như vậy các hạt sẽ tụ tập vào trong mặt phẳng xích đạo của Mặt Trời và đám mây trở nên có hình dáng một cái đĩa xoay tròn, nơi đây mật độ của vật chất tăng lên, do đó lực hấp dẫn của các hạt lẫn nhau càng mạnh Những hạt lớn hút những hạt bé va chạm phải chúng Các hạt khi thì vỡ ra, khi thì kết tụ lại dần lớn lên và cuối cùng trở thành hành tinh Các vật chất ở gần Mặt Trời là nham thạch và kim loại chịu nóng, còn ở xa Mặt Trời

cá hạt lớn dần lên nhờ các chất khí trong đám mây nguyên thủy đọng lại xung quanh các hạt bụi Do vậy ở gần Mặt Trời chỉ có thể hình thành những hành tinh thuộc nhóm Trái Đất nhỏ, ở xa Mặt Trời là những hành tinh lớn cấu tạo bởi những chất nhẹ

Theo tác giả thì Trái Đất khi mới hình thành, Trái Đất chỉ là một khối nguội lạnh và chỉ nhận nhiệt từ một nguồn duy nhất là Mặt Trời, lúc ấy nhiệt độ vào khoảng 4oC Trong quá trình thành tạo, các chất phóng xạ tập trung lại trong lòng Trái Đất, nhiệt lượng do chúng phóng ra sẽ làm tăng nhiệt độ trong lòng Trái Đất Sự phân bố các chất phóng xạ trong lòng Trái Đất không đồng điều, cho nên tạo nên những lò phát sinh nhiệt riêng biệt Trái Đất dần tiến tới trạng thái cân bằng do sự chuyển động tương tác của các khối tinh thạch Lúc dầu các tinh thạch gắn vào nhau lộn xộn không theo một trật tự nào cả Về sau các chất trong lòng Trái Đất, dưới tác dụng của lực ép khổng lồ (về nhiệt độ), chảy ra ở trạng thái dẻo và rất nhớt Trong trạng thái này, những chất nặng hơn (kim loại) chuyển xuống trung tâm, còn những chất nhẹ hơn (đá) dần dần nổi lên trên Chuyển động như thế làm cho Trái Đất có cấu trúc thành các quyển và có nhân nặng Ông cũng cho rằng quá trình tạo núi là do quá trình tăng nhiệt

độ như thế

Ở một giai đoạn phát triển nhất định của Trái Đất, khi khối lượng đạt tới độ lớn cần thiết thì bắt đầu hình thành khí quyển Các chất khí điều nằm trong đám mây bụi, nhưng khí nguyên sinh có lẽ do sự dồn ép các khí từ trong lòng hành tinh mà có

Sự phát sinh các nguồn năng lượng bên trong (từ sự phân hủy phóng xạ, sự phân dị trọng lượng và các phản ứng hóa học) đặc cơ sở cho sự đội lên và lún xuống ở các khu vực của Trái Đất và cho các quá trình hoạt động của núi lửa Trong các bồn trũng, nước tích tụ lại, biển và đất nổi bắt đầu được phân chia

Những thiếu sót của giả thuyết

Thiếu sót chính của giả thuyết là không đề cập đến các quá trình tiến hóa của Mặt Trời và của các vì sao Một điểm khác là sự tồn tại trong không gian giữa các vì sao những vụn tinh thạch khá lớn có thể bị ngôi sao thu hút và không bị áp lực ánh sáng đẩy ra chưa được chứng minh

Tóm lại, giả thuyết Oâtô Xmit giải thích một cách hiệu quả một số lớn những hiện tượng trong sự cấu tạo hành tinh , nhưng có yếu điểm là chưa gắn nguồn gốc của hệ Mặt Trời với sự tiến hóa của các sao và các thiên thể khác nói chung Tuy có minh định nguồn gốc của các hành tinh nhỏ bé một cách rõ ràng, các hành tinh lớn lại có các tính chất vật lý ngoài sức giải thích của nó

Kết luận: Qua các giả thuyết trên đây chúng ta thấy việc tìm hiểu nguồn gốc các hành tinh trong hệ Mặt Trời là một vấn đề rất khó khăn, giả thuyết sau có hoàn chỉnh hơn giả thuyết trước, nhưng tới nay nguồn gốc Trái Đất chưa phải đã được làm sáng tỏ hoàn toàn

D Hình dạng Trái Đất:

1 Các học thuyết về dạng hình cầu của Trái Đất (Trái Đất):

Vào thế kỉ thứ IX trước công nguyên, những

ngưới thuộc trường phái Pythagores đã xây

dựng nên học thuyết về dạng hình cấu của

Trái Đất Học thuyết này không dựa trên cơ sở

những quan sát thực nghiệm mà lại dựa trên

cơ sở logic học: Trái Đất là một vật thể hoàn

hảo thỉ phải có một dạng hoàn hảo – dạng

hình cầu

Cho đến thế kỉ thứ V trước công nguyên, biểu

tượng về hình dạng của Trái Đất chỉ dựa trên cơ sở tri giác cảm tính Ngưới ta cho rằng Trái Đất có bề mặt bằng phẳng, có

dạng như một cái đĩa và bị bao quanh bởi

một con sông thần thoại gọi là Đại Dương

Một số nhà triết học cổ Hy Lạp nghĩ rằng

Trái Đất là một tạo phẩm của thượng đế, mà

tạo phẩm của thượng đế bao giớ cũng hoàn

hảo như vậy Trái Đất phải có một dạng

hoàn hảo nhất trong số các dạng toán học, tức là dạng hình cầu ngay trong thời kì cổ

sơ đó, người ta cũng đã tìm thấy những bằng chứng cơ bản về dạng cầu của Trái Đất

và trong nhận thức khoa học về hình dạng của Trái Đất, điều đó là bước đầu tiên để đi đến chân lí

Đến thế kỉ thứ IV trước công nguyên, nhà triết học Aristote đã chứng minh được rằng Trái Đất có dạng hình cầu khi ông quan sát hiện tượng nguyệt thực

Bước sang thế kỉ thứ III trước công nguyên, nhà học giả Eratosthenes ở thành phố Alexanđri đã tính được kích thước của hình cầu với độ dài của vòng tròn (chu vi) lớn gần với thực tế một cách lạ thường vào khoảng 40.000 km

2 Lí thuyết về hình dạng phổng cầu của Trái Đất:

Hình dạng của Trái Đất được tạo nên dưới tác dụng của hai loại lực

Lực hấp dẫn: tạo nên dạng hình cầu , bởi vì trên Trái Đất lực hấp dẫn lớn hơn 100 lần lực liên kết của thép, còn trên các thiên thể nhỏ khác, như trên các tiểu hành tinh, chỉ lực liên kết có hiệu lực cho nên các thiên thể này không có dạng hình cầu

Lực li tâm: được sinh ra do Trái Đất quay quanh trục gây nên sự nén ở hai cực (sự dẹt)

và quy định dạng phổng cầu của Trái Đất Độ sai lệch của hình phổng cầu với hình cầu được quy định bởi tốc độ quay quanh trục, tốc độ này càng tăng lên thì lực nén ở hai cực càng lớn

Độ dẹt ở hai cực của Trái Đất được phát hiện từ thế kỉ thứ XVII, khi vào năm 1672, Pise đem chiếc đồng hồ quả lắc từ Paris sang Cayenne (thủ đô của Guyane, ở gần xích đạo) ở Nam Mỹ đã nhận thấy rằng quả lắc của chiếc đồng hồ này có chiếc dài đến mức

mà ở Paris chu kì lắc bằng một giây Ở gần xích đạo, đồng hồ đã chậm đi 2 phút 20 giây trong một ngày Newton và Huyghens giải thích hiện tượng đó bằng sự giảm đi của trọng lực ở độ vĩ xích đạo so với các độ vĩ trung bình Sự giảm đi này đã sinh ra do

sự nén vào ở hai cực và sự dãn ra ở xích đạo, nghĩa là sức hút của Trái Đất ở Paris lớn hơn ở xích đạo Sự giải thích này dẫn đến kết luận là hình dạng Trái Đất không phải là một khối cầu, mà là một khối cầu dẹt ở hai cực hay một khối elipxoit, tức dạng phỏng cầu – kết quả của hiện tượng tự quay quanh trục của Trái Đất Tốc độ quay càng nhanh thì độ dẹt càng lớn

Đến thế kỉ XIX, Sube (1859) – nhà khoa học người Nga lại cho rằng hình phỏng cầu của Trái Đất không những chỉ dẹt ở hai cực mà còn dẹt ở cả xích đạo, nghĩa là xích đạo không phải là một đường tròn hoàn toàn mà cũng là một đường elip Nhưng độ dẹt

Ở Nga, nhũng kích thước sau đây của elipxoit ba trục đã được thừa nhận:

Bán kính xích đạo hay bán trục lớn a = 6.378,160 km2

Bán kính ở cực hay bán trục nhỏ b = 6.356,770 km2

Nguyên nhân Trái Đất có dạng geoid là do ngoài lực liên kết và lưc quay, hình dạng của Trái Đất được quy định bởi sự phân bố các loại đá nặng và nhẹ trong vật thể của

nó, bởi vì trị số của trọng lực có liên quan với tỉ trọng của đá Ở những nơi tích tụ đá nặng, bề mặt Trái Đất nằm nhích lại gần tâm, còn ở những nơi tích tụ các loại đá có tỉ trọng nhỏ, bề mặt Trái Đất lại nằm cách xa tâm hơn

Trái Đất có dạng geoid là kết luận được rút ra lần đấu tiên dựa trên cơ sở các công trình đo cung độ, nhưng chỉ sự ra đời của các vệ tinh nhân tạo mới thực hiện được việc làm sáng tỏ và việc đo đạc độ sai lệch của geoid so với khối phỏng cầu toán học ở mọi thời điểm trên bề mặt đất liền và đại dương Người ta thấy rằng Trái Đất hơi giống hình quả lê hay trái tim : ở các độ vĩ trung bình của bán cầu nam, bề mặt của geoid cao hơn bề mặt của khối phỏng cầu khoảng 20 m, ở xích đạo các bề mặt này trùng nhau, còn ở các độ vĩ trung bình của bán cầu bắc thì bề mặt geoid thấp hơn bề mặt của khối phỏng cầu; cực bắc cao hơn đến 15 m, cực nam thấp hơn 20 m và toàn bộ lục địa Nam cực nằm thấp hơn bề mặt của khối phỏng cầu đến 30 m Ở các đại lục, bề mặt geoid nhô lên trên bề mặt khối bầu dục, ở các đại dương nó lại thấp hơn, nhưng sự khác biệt nhau giữa các mục này trung bình không vượt quá trên dưới 7150 m Những kết quả quan sát của vệ tinh cho thấy cả nhũng biến dạng theo độ kinh của geoid và đã chứng

thực kết luận của các nhà trắc địa về tính ba trục của nó : thiết diện của Trái Đất cũng không phải hình tròn mà là hình elip, bán trục lớn của nó dài hơn bán trục nhỏ của nó đến 100 m

Kết quả nghiên cứu của Belousov (1963) chỉ rằng, do độ nhớt đáng kể của vật chất trong hành tinh, sự thay đổi hình dạng của Trái Đất sẽ phần nào chậm lại so với sự thay đổi tốc độ quay của nó Hình dạng hiện nay của Trái Đất tương ứng không phải với tốc độ quay hiện nay mà với tốc độ của 10 triệu năm trước đây

Theo A.Bom et al, vận động kiến tạo trong vật thể Trái Đất có liên quan với sự giảm bớt có tính chất thế kỉ độ dẹt ở hai cực của hành tinh Sự giảm bớt lâu dài độ dẹt ở hai cực Trái Đất phải dẫn đến độ phình ở xích đạo và sự nâng lên của các miền gần cực, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xuất các đại lục ở vùng xích đạo và Đại Dương ở các vùng cực và vùng ôn đới

Theo Katterfeld (1962), ngày nay với sự phân bố đất và biển như vậy, độ dẹt ở bán cầu Bắc giảm đi và ở bán cầu Nam lại tăng lên Chắc có lẽ trong quá trình giảm bớt có tính chất thế kỉ độ dẹt ở cực Trái Đất, bán cầu Bắc đi trước bán cầu Nam

Các quan niệm về hình dạng Trái Đất nêu trên đã chứng tỏ các bước tiến trong nhận thức của con người về không gian, về khía cạnh địa lí, và cả về khía cạnh phương pháp

Bước tiến 1: từ chỗ coi là có bề mặt phẳng, có dạng như cái đĩa đến Trái Đất có dạng hình cầu (IV – III BC)

Bước tiến 2: Trái Đất có dạng hình phỏng cầu (elipxoit) (XVII – XVIII AC)

Bước tiến 3: Trái Đất có dạng hình tự cầu (geoid)

E Góc nhí nhố:

1 Trái Đất nặng bao nhiêu?

Trọng lượng của cùng một vật thể, đặt ở Mặt Trăng sẽ nhẹ hơn so với Trái Đất tới 6 lần Các vật có trọng lượng là do lực hút Trái Đất mà sinh ra Trái Đất có khối lượng bằng 5,98 x 1027 gam, xấp xỉ 6 triệu kilôgam Trọng lượng của một vật thể nặng tỷ lệ thuận khối lượng Trái Đất và tỷ lệ nghịch với bán kính Trái Đất (6.370 km) Nếu xác định được hằng số tỷ lệ (hằng số vạn vật hấp dẫn) trong mối quan hệ đó thì có thể tính

ra trọng lượng của Trái Đất Giữa thế kỷ XVIII, nhà khoa học Anh Cavendis thông qua thử nghiệm đã rút ra được trị số chính xác của hằng số đó Cho nên khối lượng của Trái Đất cũng tính ra được

Biết bán kính Trái Đất có thể tính được thể tích của Trái Đất bằng 1,08 x 1027 cm2khối lượng riêng trung bình của Trái Đất bằng khối lượng chia cho thể tích bằng 5,52 g/cm3, khối nham thạch trên bề mặt Trái Đất lớn gấp đôi Cho nên qua đó có thể đoán hết, trong lòng đất có thể có các chất thuộc kim loại nặng như sắt, niken…

2 10 điều thú vị về Trái Đất:

a Bầu khí quyển

Bầu khí quyển bao trùm Trái Đất có rất nhiều tầng: tầng

trung, tầng điện ly, tầng thượng, tầng ngoài khí quyển nhưng

chỉ có tầng đối lưu là gần nhất với mặt đất, cung cấp không

khí cho sự sống của con người và muôn loài Đây cũng là

tầng khí mỏng nhất, chỉ dày hơn 15km

b Sa mạc

Cho dù bạn có tin hay không thì hầu hết các sa mạc trên

Trái Đất không hoàn toàn bao gồm bởi cát mà khoảng 85%

là đá và sỏi Sa mạc lớn nhất thế giới, Sahara, chiếm 1/3

diện tích châu Phi (và ngày càng mở rộng lãnh thổ) có thể

bao trùm cả lục địa châu Mỹ

c Quả cầu xanh khổng lồ

Trái Đất trên thực tế không phải là hình tròn mà chỉ là một

quả cầu dẹt ở hai đầu trên và dưới

d Những đại dương muối mặn

Nếu như con người có thể làm bay hơi tất cả nước trên tất cả các

đại dương của Trái Đất và trải đều số muối thu được sau quá trình

làm bay hơi đó lên khắp mặt đất thì mọi vật trên hành tinh này sẽ

được phủ một lớp muối dày hơn 150m

e Hồ và biển

Hồ lớn nhất trên thế giới là Biển hồ Caspi, biên giới tự nhiên giữa

Iran và Nga Khái niệm hồ và biển đôi khi không được phân biệt rõ

ràng

f Những dãy núi hùng vĩ

Dãy núi Andes ở Nam Mỹ dài hơn 7.060 km và là dãy núi dài nhất

thế giới; tiếp theo sau Andes lần lượt là dãy Rockies, Himalayas, Great Dividing Range ở Úc, Trans-Antarctic

những thảm họa tự nhiên xảy ra trên Trái Đất Trung bình 1 năm,

Trái Đất “chuyển mình” khoảng 1 triệu lần và trong số lần động đất

như thế, hầu như con người không hề dự đoán được trước

i Nóng, nóng và nóng

Nhiều người cho rằng Thung lũng chết, California, Mỹ là nơi nóng nhất trên Trái Đất nhưng đó vẫn chưa phải là nơi ghi được kỷ lục này Azizia thuộc Libya mới là nơi nóng nhất quả đất với nhiệt độ lúc đỉnh điểm lên đến 57,8 độ C vào ngày 13/ 9/1922 trong khi đó tại Thung lũng Chết, nhiệt độ cao nhất là

vào ngày 10/7/1913 đạt 56,6 độ C

j Gió và bụi

Các chuyên gia từ Trung tâm khảo sát địa chất Mỹ khẳng định

rằng mỗi năm có gần 1.000 tấn mảnh vụn trong vũ trụ theo mưa

rơi xuống Trái Đất

3 Trước khi có hạt mưa đầu tiên:

Chúng ta hãy đoán xem Quả đất, lúc mới sinh ra như thế nào? Schmidt cho rằng do một khối bụi lạnh bị bắn ra và quay lông lốc Theo luật kết hợp của vật chất bên trong, khối bụi ấy càng ngày càng rắn đặc và có lẽ có hình bầu dục như quả trứng, vì sức

quay chung quanh trục Bắc- Nam quá nhanh Mặt đất lúc bấy giờ trơn tru, không có chỗ lồi chỗ lõm như bây giờ và nhất là khô khan tuyệt đối

Nếu hoàn cảnh như thế tiếp tục thì lịch sử của Quả đất có lẽ là dừng ở đó Nhưng không, sự kết hợp vật liệu tiếp tục ở bên trong và Quả đất cứ co rút mãi Đến một giai đoạn nào đó, vật liệu phóng xạ mỗi ngày một bành trướng, các phản dây chuyền, loại ta tìm thấy nơi bom nguyên tử hay bom khinh khí, đốt nóng ruột đất đến cùng cực Sức nóng này khiến cho vật liệu đặc và lạnh trước đó phải lỏng ra, từ bên trong lẫn bên ngoài Sự chảy lỏng đó lan dần ra phía ngoài, khiến cho lớp bụi cứng rắn ở ngoài cùng bây giờ biến thành một vỏ mỏng, che đậy một hoả lò bên trong

Vỏ mỏng đó tất không thể nào gìn giữ được sức trào ra của đá lỏng bên trong Chỗ nào

vỏ còn dày thì còn có sức cản, chỗ nào mỏng quá, sẽ sụp đổ, toạc nứt và đá lỏng trào

ra bên ngoài Hiện tượng này, ngày nay ta còn thấy được, và gọi là núi lửa Núi lửa đem đá lỏng trải khắp mặt đất, và đá này đặc lại thành núi, thành đồi, thành gò; đó là những chỗ lồi nguyên thuỷ của mặt đất Khi đá lỏng bên trong trào ra, tất nhiên một dung tích bên trong mất đi Do đó, chỗ nào yếu của vỏ đất sẽ bị móp vào, như một quả banh cao su bị xì hơi Các nơi móp vào, tạo những chỗ trũng nguyên thuỷ của mặt đất Mặt Trăng ngày nay cũng có hình ảnh gần giống như vậy

Còn không khí của ta thở được thành lập như thế nào? Từ đâu? Khi nào? Theo nhà bác học Urey, cùng với đá lỏng trào ra từ họng núi lửa, ta có hơi nước và không khí Hai thứ này, do áp lực khủng khiếp bên trong ruột đất, bắn vọt lên tận trời xanh, để cô đọng lại ở khoảng không gian lạnh ghê gớm chung quanh Địa cầu rồi thành mây và không khí Vậy khí trời do ruột đất làm ra, chứ không phải do khối bụi nguyên thuỷ còn sót lại Nhờ có lớp không khí đó, tiếng đọng bấy giờ mới lan truyền từ góc trời này đến phương trời kia: tiếng gió gào qua vách núi, tiếng lách cách của đá nứt nẻ, tiếng sấm động từ các chòm mây Nhưng bao giờ mới có tiếng suối reo? Ta còn phải đợi một ít lâu nữa

II CẤU TRÚC TRÁI ĐẤT:

Trái Đất có dạng gần giống như hình cầu dẹt, với đường kính khoảng 12.742 km Độ lệch lớn nhất là các điểm cao nhất (đỉnh núi Everest, cao 8.850 m) và điểm thấp nhất (đáy vũng Mariana, ở độ sâu 10.911 m dưới

mực nước biển) Do đó độ dẹt của Trái Đất

là khoảng 1/584, hay 0,17 % Khối lượng

của Trái Đất khoảng 6,000 yottagam (6 x

1024 kg) Lớp ngoài, tức lớp vỏ Trái Đất, chỉ

chiếm có 0,6 % khối lượng hành tinh Dưới

lớp vỏ dày từ % đến 35 km đó, có một sự

phân cách rõ rệt, gọi là mặt Moho, đánh dấu

chỗ chuyển tiếp từ lớp vỏ sang lớp mantin

sâu tới 2900 km, chiếm 82 % khối lượng

hành tinh

Ở phần trên, lớp mantin một phần ở thể

nóng chảy và có độ quánh tương tự như

cháo đặc Lớp mềm đó, gọi là quyển mềm

(asthenosphere), có một vai trò quan trọng vì nó làm thành một cái nền trơn cho vỏ Trái Đất trượt trên nó, cho phép các lục địa có thể trôi giạt trên quả địa cầu

Trên đại thể lớp mantin này có thể chia thành 3 phần: phần trên dày khoảng 370 km, phần chuyển tiếp dày 600km, phần dưới dày 1900km

Dưới lớp mantin là lớp nhân có bán kính 2100 km với nhân trong là quả cầu sắt rắn bán kính 1370 km, tạo thành tâm Trái Đất Phần nhân ngoài là một khối sắt lỏng, tạo

ra từ trường của hành tinh chúng ta

A CẤU TRÚC BÊN TRONG:

Vỏ Trái Đất chiếm khoảng 1% thể tích và 0,5% khối lượng của Trái Đất Vỏ có bề dày và cấu tạo không giống nhau:

Ở vùng đồng bằng bề dày: 35 -

40km

Ở vùng núi già tới: 50 - 60km, còn

ở vùng núi trẻ có thể tới 80km

Còn dưới lòng đại dương, chỗ nâng

cao là nơi bề dày của vỏ vào

khoảng 5 - 10km Nhưng trung bình

khoảng 33 km

Theo thuyết kiến tạo mảng, Lớp vỏ

gồm nhiều mảng ghép lại, gọi là các

Mĩ, Phi, châu Đại Dương, Châu Nam Cực) và 4 đại dương ( Thái Bình Dương, Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương và Bắc Băng Dương)

Vỏ Trái Đất cấu tạo chủ yếu bằng những vật chất cứng rắn, độ dày dao động từ 5 km (ở đại dương) đến 70 km (ở lục địa) Căn cứ vào sự khác nhau về thành phần cấu tạo,

độ dày… vỏ Trái Đất lại chia thành hai kiểu chính: vỏ lục địa và vỏ đại dương

a VỎ LỤC ĐỊA:

Phân bố ở độ sâu từ 0- 65 km, dày trung

bình 45 km, ở trạng thái rắn, có tỷ trọng

trung bình là 2,7 g/ cm3 Thành phần cấu tạo

vỏ lục địa là các silicat giàu magiê và và

nhân Vỏ lục địa có cấu tạo gồm 3 lớp: lớp

trầm tích có bề dày thay đổi từ 0- 20 km,

dưới lớp trầm tích là lớp granit (sial) có bề

dày thay đổi từ 10- 40 km, dưới lớp granit là lớp bazan (sima) có bề dày từ 15- 25 km

b VỎ ĐẠI DƯƠNG:

Phân bố ở độ sâu từ 0- 10 km, có bề dày trung bình là 7 km, ở trạng thái rắn, có tỉ trọng trung bình là 3, 0 g/ cm3 Thành phần hóa học của vỏ đại dương là các silicat giàu magiê và sắt Vỏ đại dương có cấu tạo gồm hai lớp: lớp trầm tích có bề dày rất mỏng ( khoảng 1 km), lớp bazan có bề dày khoảng 6- 7 km

c VẬT LIỆU CẤU TẠO VỎ TRÁI ĐẤT

Khoáng vật và đá là những vật liệu cấu tạo nên vỏ Trái Đất

 Khoáng vật:

Khoáng vật là những đơn chất hoặc hợp chất hoá học trong thiên nhiên, xuất hiện do kết quả hoạt động của những quá trình lí – hoá khác nhau xảy ra trong vỏ Trái Đất hoặc trên bề mặt Trái Đất

Trong thiên nhiên, đa số khoáng vật ở trạng thái rắn và có đặc tính lí – hoá riêng biệt (thành phần cấu tạo, màu sắc, độ cứng, tỉ trọng…) Các khoáng vật là các đơn chất như vàng, kim cương… hoặc các hợp chất như canxit, thạch anh, mica…

 Đá:

Đá là tập hợp có quy luật của một hay nhiều loại khoáng vật, chiếm phần chủ yếu trong cấu tạo của vỏ Trái Đất

Về nguồn gốc hình thành, các loại đá thuộc ba nhóm:

- Đá macma được hình thành do kết quả nguội lạnh của khối vật chất nóng chảy, là hỗn hợp của nhiều chất trong lòng Trái Đất Đá macma là loại đá rất cứng, gồm nhiều

loại như đá granit, đá badan… Ở nước ta có nhiều khối núi đá macma lớn như Tam Đảo, Hoàng Liên Sơn, Bạch Mã…

- Đá trầm tích được hình thành trong các miền trũng, do sự lắng tụ và nén chặt các vật liệu vụn nhỏ như sét, cát, sỏi, cuội… và xác sinh vật đặc điểm của đá này là có chứa hoá thạch và có sự phân lớp… Đá trầm tích gồm đá vôi, đá sét, đá phiến, cát kết, các loại than…

- Đá biến chất được thành tạo từ đá macma hoặc đá trầm tích bị biến đổi tính chất (thành phần hoá học, cấu trúc…) do tác động của nhiệt, áp suất… Đá biến chất gồm đá gơnai, đá hoa, đá phiến mica…

d THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA VỎ TRÁI ĐẤT:

Hiện nay người ta mới chỉ nghiên cứu trực tiếp được thành phần của vỏ Trái Đất tới độ sâu khoảng 15 - 20km Muốn nghiên cứu thành phần hóa học của các phần sâu hơn thì phải dựa vào tài liệu gián tiếp của địa chấn học và khẳng định thêm bằng nghiên cứu thành phần vật chất của các thiên thạch

Những số liệu đầu tiên về thành phần hóa học của những lớp trên cùng của vỏ Trái Đất

đã được nhà khoa học Mỹ Ph Clac công bố vào năm 1889 Về sau, các số liệu ấy được xác định chính xác thêm Ðể ghi nhớ công lao của ông, A Phexcman viện sĩ Liên Xô

đề nghị gọi các trị số đó là trị số Clac

Ở Liên Xô, công cuộc nghiên cứu sự phân bố các nguyên tố hóa học trong khoáng vật

và đá để tìm ra thành phần hóa học của vỏ Trái Đất được nhiều nhà khoa học tiến hành như: V Vecnatxki, A Phecxman, A Vinograđop

Bảng : Thành Phần Hóa Học Của Vỏ Trái Ðất

(theo phần trăm trọng lượng)

Các nguyên tố Theo Ph Clac (1920)

Phecxman (1933)

Vinograđop (1950)

Do tỉ trọng của vật chất cấu tạo nên Trái Đất tăng theo độ sâu nên người ta cho rằng càng xuống sâu thì các nguyên tố nặng càng tăng lên

2 LỚP MANTIN (QUYỂN MANTIN):

Quyển này chiếm 83% thể tích, 67% khối lượng Trái Đất và nằm từ ranh giới vỏ Trái Đất xuống tới độ sâu 2900km, dày khoảng 2855 km và có tỉ trọng trung bình 4,5 g/

cm3 Quyển manti được cấu tạo bằng đá siêu bazơ, nghèo silic nhưng giàu sắt và manhe vì thế quyển này có tên là quyển pêriđôtít hay quyển sima Sóng ngang lan truyền được trong mantin nên về trạng thái mantin phải ở thể rắn

Quyển manti chia làm 3 lớp: quyển manti trên, quyển mềm, quyển manti dưới

Lớp B xuống tới độ sâu 100km và đặc trưng bởi sự tăng dần sóng địa chấn Mantin trên kết hợp vỏ Trái Đất được gọi là thạch quyển Thạch quyển có tính chất rắn và giòn

Quyển mềm phân bố trong khoảng

độ sâu từ 100km đến 350km, có khi

đến 700km Quyển mềm có tốc độ

truyền sóng địa chấn thấp nên có

thể ở trạng thái dẻo, là nơi hình

5000km) có tính chất của chất lỏng vì sóng ngang không đi qua được Nhân trong được giả thuyết là rắn và lớp trung gian (5000 - 5100km) có tính chất chuyển tiếp

Bảng so sánh các lớp cấu tạo của Trái Đất (Vị trí, độ dày, đặc điểm):

+ Đá BaZan : Thành phần chủ yếu là Silic (Si) và Magie (Mg) lớp này thường lộ ra ở đại dương

Lớp Manti

(lớp bao phủ)

- Vỏ Trái Đất đến độ sâu 2900km

- Manti trên: -Vỏ Trái Đất

đến độ sâu 700km

- Manti dưới - Từ độ sâu

700km đến độ sâu 2900km

2900km

- Chiếm 83% thể tích, 67% khối lượng Trái Đất

sinh quyển Một lượng lớn ôxy phân tử tự do được tạo ra bởi năng lượng Mặt Trời và thực vật trên Trái Đất Ôxy tự do trong khí quyển là một dấu hiệu của sự sống

Các lớp như tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng mêzô, tầng técmô và tầng exô, dao động theo từng khu vực và có tác động tới các thay đổi theo mùa

Khối lượng tổng cộng của khí quyển khoảng 5,1 × 1018 kg, khoảng 0,9 ppm của tổng khối lượng Trái Đất

Trái Đất là hành tinh duy nhất trong Hệ Mặt Trời mà bề mặt có nước ở dạng lỏng Nước bao phủ 71% bề mặt Trái Đất (97% là nước biển và 3% nước ngọt ) và chia thành 5 đại dương với 7 lục địa Các hiện tượng quỹ đạo quanh Mặt Trời của Trái Đất, núi lửa, trường hấp dẫn, hiệu ứng nhà kính, từ trường và khí quyển giàu ôxy có lẽ đã hợp thành để tạo

ra Trái Đất như là một hành tinh chứa nước

Trái Đất thực sự là hành tinh nằm trên rìa ngoài của ranh giới quỹ đạo có đủ độ ấm để tạo ra nước ở dạng lỏng Không có hiện tượng nhà kính, nước của Trái Đất có lẽ đã bị đóng băng hết Các chứng cứ hóa thạch chỉ ra rằng tại thời điểm sau khi các vi khuẩn

lục-lam (Xyanobacteria) đã chiếm hết các đại dương, hiệu ứng nhà kính đã bị mất, và

các đại dương của Trái Đất có thể bị đóng băng hoàn toàn trong 10 đến 100 triệu năm trong cái gọi là sự kiện quả cầu tuyết Trái Đất

Trên các hành tinh khác, như Kim Tinh, nước ở dạng hơi bị phân hủy bởi bức xạ tia cực tím của Mặt Trời, và hiđrô bị ion hóa và bay đi mất theo gió Mặt Trời Hiệu ứng này tuy chậm nhưng không thể thay đổi được Đây là một giả thuyết giải thích tại sao Kim Tinh không có nước Không có hiđrô, ôxy tương tác với bề mặt và liên kết trong các khoáng chất rắn

Trong khí quyển Trái Đất, một lớp mỏng ôzôn trong tầng bình lưu hấp thụ phần lớn năng lượng bức xạ cực tím, làm giảm hiệu ứng phân hủy Ôzôn, chỉ có thể tạo ra trong khí quyển chứa một lượng lớn ôxy phân tử tự do và phụ thuộc vào sinh quyển (thực

vật) Từ trường của Trái Đất cũng là lớp lá chắn bảo vệ cho tầng ion khỏi bị cuốn đi bởi gió Mặt Trời

Cuối cùng, hiện tượng núi lửa liên tục tỏa ra hơi nước từ bên trong Kiến tạo địa hình trên Trái Đất chu chuyển cacbon và nước như là đá vôi thành các chất trong lớp phủ và giải phóng theo núi lửa trong dạng như điôxít cacbon dạng khí và hơi nước nóng Ước tính rằng các khoáng chất trong lớp phủ có thể chứa ít nhất là gấp 10 lần lượng nước của các đại dương hiện nay, mặc dù phần lớn nước bị chiếm giữ này sẽ không bao giờ được giải phóng

Tổng khối lượng của thủy quyển khoảng 1,4 × 1021 kg, khoảng 0,023 % tổng khối lượng Trái Đất

C CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA TRÁI ĐẤT:

1 Từ tính của Trái Đất:

Trái Đất là một thanh nam châm cực lớn, khoảng không gian chịu ảnh hưởng của nam châm đó gọi là từ quyển hay từ trường của Trái Đất Ngày nay người ta cho rằng từ tính của Trái Đất là do những hệ thống các dòng điện tồn tại trong nhân của nó, sinh ra

do sự dịch chuyển vật chất trong nhân

Mặt khác, từ trường của Trái Đất còn do các đá của vỏ Trái Đất chứa những khoáng vật có từ tính

Trái Đất có từ trường biến

đổi liên quan với sự phát

quang của Mặt Trời Từ

trường của Trái Đất được

đặc trưng bởi độ từ thiên,

không vượt quá 3,0 - 3,1g/cm3 Do đó tỉ trọng tăng rất lớn theo độ sâu (Bảng 1, Magnitxki,1965)

Bảng : Tỷ trọng của Trái Đất qua các lớp

4,68- 5,69

9,30- 11,5

11,5- 21,0

12,0- 12,3

Từ bảng ta thấy rõ sự tăng vọt tỉ trọng vật chất ở ranh giới của nhân

2 Áp suất và trọng lực bên trong Trái Đất:

Ứng với sự thay đổi tỉ trọng bên trong Trái Đất người ta đã tính toán được sự thay đổi của áp suất và gia tốc trọng lực

Bảng : Sự phân bố áp suất theo độ sâu:

Từ bảng trên ta thấy áp suất ở ranh giới nhân ngoài đạt gần 1,4 triệu atm, còn ở ranh giới nhân trong đạt trên 3 triệu atm

Một vật trên mặt đất chịu tác động của hai lực, lực hút của Trái Đất và lực ly tâm sinh

ra do sự tự quay của Trái Đất Trọng lực chính là hợp lực của hai lực đó, do bán kính của Trái Đất ở cực ngắn hơn ở xích đạo nên trọng lực miền cực lớn hơn ở xích đạo Theo lý thuyết thì trên cùng một vĩ độ trọng lực không thay đổi và được gọi là trọng lực bình thường Nhưng thực tế thì trọng lực của vật trên cùng một vĩ độ thay đổi và được gọi là trọng lực bất thường Nguyên nhân gây ra trọng lực bất thường là độ cao tuyệt đối khác nhau

như vậy: đại lượng

của gia tốc gần như

tăng đều và đạt trị số

tối đa ở gần ranh giới

nhân, sau đó giảm

3 Nhiệt bên trong Trái Đất:

Trái Đất nhận được hai nguồn nhiệt: một từ Mặt Trời, một nguồn từ lòng Trái Đất tỏa

ra Nhiều quá trình địa chất xảy ra trên Trái Đất và cả trong những lớp trên của vỏ Trái Đất đều chịu sự chi phối của các lượng nhiệt đó

Về phương diện lý thuyết thì nhiệt lượng ở mỗi điểm của mặt đất nhận được của Mặt Trời phụ thuộc trực tiếp vào sức nóng của Mặt Trời Nhưng trong thực tế, quá trình nung nóng mặt đất ở mỗi nơi một khác vì nó còn phụ thuộc vào vĩ độ, vào độ cao địa hình, vào sự phân bố của đại dương, biển và đất liền trên Trái Đất, vào đặc điểm và bề dày của thảm thực vật, vào các dòng không khí và dòng biển

Xuống sâu trong các lớp của vỏ Trái Đất thì những lớp càng ở dưới càng ít phụ thuộc vào nhiệt Mặt Trời, và xuống tới độ sâu nào đó thì nhiệt độ không phụ thuộc vào nhiệt

độ trên mặt đất, không phụ thuộc theo mùa nữa Tầng ấy gọi là tầng thường ôn

Nhiệt độ tầng thường ôn bằng nhiệt độ trung bình năm trên mặt đất Tầng thường ôn nằm ở những độ sâu khác nhau tùy theo miền và tùy theo tính dẫn nhiệt của đá nằm trên Nó ở độ sâu từ 2 - 40m (ở Matcova nó nằm sâu gần 20m, ở Pari gần 28m) Ngoài

ra nó còn phụ thuộc theo miền và phụ thuộc vào biên độ dao động nhiệt trên mặt đất hàng năm ở nơi đó Dao động nhiệt độ càng lớn thì độ sâu của tầng thường ôn càng lớn

Dưới tầng thường ôn, càng xuống sâu nhiệt độ càng tăng dần, song không điều vì nó phụ thuộc vào điều kiện địa chất và vào môi trường địa lý

Khoảng độ sâu bằng mét để nhiệt độ tăng lên 1oC gọi là địa nhiệt cấp Trị số trung bình của địa nhiệt cấp là 33m

Số độ bách phân tăng lên khi xuống sâu một đơn vị chiều dài gọi là địa nhiệt suất Trị

số trung bình của địa nhiệt suất là 0,003oC/m Ðịa nhiệt cấp và địa nhiệt suất có mối liên hệ nghịch và thay đổi tùy theo từng địa điểm

Tuy nhiên, sự tăng nhiệt độ ở dưới sâu không thể xảy ra một cách liên tục như nhau, vì nếu nhiệt cấp vẫn giữ mức 33m thì xuống đến tâm Trái Đất nhiệt độ sẽ tăng tới

191000oC và như vậy chỉ cần xuống sâu 60km thì nhiệt độ đó lên tới 1800oC Nếu nhiệt độ quyển Sial lớn đến như vậy thì vật chất nơi đó phải ở trạng thái nóng chảy

Thực ra đại lượng trung bình của địa nhiệt cấp chỉ đúng với những lớp trên của vỏ Trái Đất Ở độ sâu lớn hơn nhiệt độ giảm đi, hiện nay nhiều nhà địa vật lý cho rằng nhiệt độ trung tâm Trái Đất chỉ từ 2000 - 4000oC

Việc nghiên cứu nhiệt bên trong Trái Đất có một ý nghĩa thực tiễn rất lớn Ví dụ khi khai đào hầm mỏ, nhiều nơi nhiệt độ lên cao, người ta phải biết để có biện pháp làm mát nhân tạo Trong nhiều trường hợp, nhiệt độ ở dưới sâu lên rất cao, người ta có thể dùng nhiệt đó để sử dụng

III CHUYỂN ĐỘNG CỦA TRÁI ĐẤT:

A Trái Đất quay quanh trục của nó

1 Hiện tượng:

Trái Đất tự quay quanh một trục (tưởng tượng) Trục này tạo nên một góc 66o33’ với mặt phẳng quỹ đạo chuyển động của Trái Đất xung quanh Mặt Trời Thời gian Trái Đất tự quay một vòng quanh trục là một ngày đêm (24 giờ)

Khi quay, trục quay của Trái Đất nghiêng với mặt phẳng hoàng đạo 23o 24 và luôn nghiêng về 1 phía

2 Chứng minh Trái Đất quay xung quanh trục của nó:

Để chứng minh Trái Đất tự quay, năm 1851 nhà Vật Lí người Pháp Leon

Foucault đã sử dụng dao động của con lắc

Dựa trên tính chất của con lắc tự do là có phương dao động không đổi (vì chỉ có trọng lực duy nhất tác dụng lên nó)

một thời điểm nào đó dao động trong một mặt

tuyến K

Sau một thời

gian, mặt phẳng dao động của con lắc từ từ quay so với mặt phẳng kinh tuyến K theo chiều từ Đông sang Tây và quay đ1ung một vòng

Vì mặt phẳng dao động của con lắc này không thể tự quay Do đó ta kết luận Trái Đất

tự quanh quanh mình nó theo chiều từ Tây sang Đông với chu kì một ngày đêm và vận tốc góc 2 15 /o

h T

π

ω= =

 Giả sử con lắc treo ở nơi có vĩ độ ϕ, thì dao động của nó diễn ra trong mặt phẳng

thẳng đứng tại nơi đó

Do Trái Đất quay mà ta thấy mặt phắng dao động của

con lắc quay quanh đường thẳng đứng Vận tốc góc

quay này là ωϕ bằng hình chiếu của véc tơ vận tốc góc

quay ω của Trái Đất lên đường thẳng đứng tại nơi khảo

sát:

sin 15 sino

ϕ

Càng tiến về xích đạo thì vận tốc góc quay càng nhỏ ,

chu kì quay của con lắc càng lớn

c Hiện tượng thực tế:

Sau một thời gian dấu quét của con lắc xuống nền nhà rải cát không phải là một đường thẳng duy nhất mà là nhiều đường thẳng chéo nhau tựa hồ như mặt phẳng con lắc dịch chuyển từ Đông sang Tây

Như thế chính mặt sàn hay Trái Đất đã dịch chuyển từ Tây sang Đông

Ngoài ra, do Trái Đất quay cho nên một nơi trên Trái Đất sẽ thấy Mặt Trời mọc lên

giữa đỉnh đầu và lặn, bóng đêm xuất hiện Khoảng cách giữa 2 lần mọc của Mặt Trời

là 1 ngày-đêm tức một vòng quay của Trái Đất, là 24h

3 Hệ quả của chuyển động quay quanh trục của Trái Đầt:

a Sự luân phiên ngày và đêm :

+ Trái Đất hình khối cầu luôn được Mặt Trời chiếu sáng một nửa (ngày), một nửa không được chiếu sáng (đêm)

+ Trái Đất tự quay quanh trục nên các nơi trên bề mặt Trái Đất đều lần lượt sáng và tối

b Giờ trên Trái Đất và đường chuyển ngày quốc tế :

+ Giờ trên Trái Đất :

- Trái Đất tự quay quanh trục và hình khối cầu

- Ở kinh tuyến khác nhau sẽ có giờ khác nhau

- Chia bề mặt Trái Đất thành 24 múi giờ

- Giờ quốc tế ở múi số 0 (giờ : GMT)

Các múi giờ trên Trái Đất

+ Đường chuyển ngày quốc tế :

- Chia bề mặt Trái Đất ra 24 giờ

- Trái Đất hình khối cầu nên giờ số 0 trùng giờ số 24 nhưng lệch nhau một ngày

- Vì vậy chọn kinh tuyến 180o qua múi giờ 12 ở Thái Bình Dương làm đường chuyển ngày quốc tế

Đi từ Tây sang Đông qua kinh tuyến 180o thì cộng một ngày

Đi từ Đông sang Tây qua kinh tuyến 180o thì trừ một ngày

c Sự lệch hướng của các vật thể :

+ Trái Đất quay quanh trục, các địa điểm ở vĩ độ khác (trừ 2 cực) có vận tốc dài khác nhau, hướng chuyển động từ Tây sang Đông

+ Lực làm lệch hướng gọi là lực Côriôlit

+ Theo hướng chuyển động thì :

- Ở bán cầu Bắc : vật chuyển động lệch bên phải

- Ở bán cầu Nam : Vật chuyển động lệch bên trái

4 Thông tin lí thú:

a Tại sao chúng ta không cảm thấy Trái Đất đang quay?

Khi đi thuyền, cây cối hai bên bờ sông không di chuyển mà chính là thuyền di chuyển Nếu cây cối ven bờ lao đi càng nhanh, chứng tỏ tốc độ của thuyền càng lớn Nhưng trên biển rộng không có gì làm mốc để ta thấy tàu đang đi nhanh Bởi thế bạn thấy nó

Trái Đất như một chiếc tàu khổng lồ trong không gian Nếu bên cạnh quỹ đạo của nó cũng có những vật mốc như cây cối bên bờ sông, chúng ta sẽ dễ dàng nhận thấy Trái Đất đang chuyển động Nhưng ở gần Trái Đất, tiếc thay, lại không có vật gì làm chuẩn Chỉ có những vì sao xa tít tắp giúp ta thấy được Trái Đất thay đổi vị trí theo ngày, tháng mà thôi Các vì sao này ở quá xa, nên trong một thời gian ngắn mấy phút, mấy giây, chúng ta rất khó cảm nhận thấy Trái Đất đang chuyển dịch