Мы уже указывали, что газ, входящий в состав облака, из которого образовались тела Солнечной системы, концентрировался в далеких от Солнца областях. Поэтому холодное вещество Земли не удержало газов, которые не были химически с ним связаны, и Земля вначале после своего образования не имела атмосферы. Мысль об этом впервые высказал Г. Броун. По мнению акад. А. П. Виноградова, атмосфера Земли появилась на последующих стадиях ее истории. Во время выплавления легкоплавкой фракции и продвижения ее на поверхность Земли происходил процесс освобождения легколетучих соединений из более глубоких пород и их дегазации на поверхность. Таким путем Земля сама создавала свою атмосферу. Эта идея находится в согласии с установленным фактом низкого содержания инертных газов — неона, аргона, ксенона и криптона в атмосфере Земли, в то время как средняя космическая распространенность этих элементов весьма значительна. Так, для аргона и неона она примерно равна распространенности кислорода (см. рис. 29).

Ход развития других планет земной группы, по-видимому, такой же, как и у Земли. Планеты-гиганты, содержащие в своем составе относительно малое количество тяжелых элементов, а следовательно, и радиоактивных элементов, вряд ли развивались подобным образом. По-видимому, эволюция в них протекает крайне медлено, и они мало изменились со времени своего образования. Следует отметить, что эволюции Земли и других соседних планет, безусловно, способствовало тепло, получаемое от Солнца.

На вопрос о том, изменяется ли химический состав Земли во времени, можно ответить только положительно. Состав Земли в целом, а также состав земной коры непрерывно меняется. Это обусловлено обменом вещества Земли с космосом и обменом между различными оболочками самой Земли. Земля с самого начала своего существования обменивается с космосом лучистой энергией. Она получает от Солнца энергию в количестве 1,8 л. с., или около 1 · 10¹⁰ эрг/сек, на 1 м², что составляет меньше двух миллиардных долей всей излучаемой им энергии. Земля тоже испускает тепло в космическое пространство. Эта потеря тепла составляет 1,9 · 10²⁷ эрг/год. В настоящее время Земля находится, по-видимому, в тепловом равновесии, т. е. тепловой режим ее постоянен: она получает столько же энергии от Солнца, сколько ее теряет.

Интенсивность испускания солнечной энергии непостоянна во времени. Она значительно увеличивается в период интенсивного протекания ядерных процессов на поверхности Солнца. В эти годы обычно усиливается яркость полярных сияний, которые объясняются наличием в верхних слоях атмосферы Земли ядер водорода.

Вспышки на Солнце вызывают магнитные бури на Земле, а также значительные нарушения в нормальном распространении радиоволн.

По мнению многих советских и зарубежных ученых, через верхние слои атмосферы Солнце «управляет» земной погодой и климатом. Известно, что в основе всех погодо-климатических условий на Земле лежит циркуляция огромных воздушных масс между тропиками, сильно нагревающимися солнечными лучами, и холодными полярными шапками Земли. Нерегулярность солнечного излучения, естественно, может вызвать нарушения в таком воздухообмене, а следовательно, и в погоде на Земле. Еще двадцать лет назад в Пулковской обсерватории было установлено, что холодная весна, как правило, наблюдается в годы, следующие за годами с максимальной солнечной активностью. Затяжная и холодная весна 1960 г. — неплохое подтверждение этой закономерности, ибо максимум солнечной активности был отмечен в середине 1958 г. В эти годы изменялась погода и летом. Наблюдалась частая и резкая смена сильной жары и холодной дождливой погоды.

Интенсивность лучистой энергии, приходящей на Землю, может увеличиваться и за счет вспышек Новых и Сверхновых звезд в области, «близкой» к Земле. За время существования Земли, она, по-видимому, около десяти раз испытала мощную бомбардировку космическими лучами, вызванными вспышками только Сверхновых звезд. Эти лучи, безусловно, оказали значительное влияние на многие земные явления. Предполагается, например, что они резко воздействовали на живые организмы и привели к изменению их видов. Весьма вероятно, что именно воздействием космических лучей объясняется внезапное вымирание огромных земноводных ящеров около 200 млн. лет назад. До сих пор это событие приписывалось последствиям крупной геологической катастрофы, что не соответствует данным современной геологии.

Известно, что атмосфера Земли тесно связана с ее водной оболочкой. Поэтому солнечная активность влияет и на водный режим, что приводит к резкому изменению климата на больших участках земной поверхности.

В связи с воздействием солнечных вспышек на многие явления, протекающие на Земле, следует указать еще на одно обстоятельство. Как сообщил 22 февраля 1960 г. директор Парижской астрономической обсерватории проф. Д. Данжон в докладе французской Академии наук, согласно его наблюдениям, в июле 1959 г. произошло внезапное изменение скорости вращения Земли вокруг своей оси, благодаря чему длительность суток изменилась на 0,75 мксек. Данжон считает, что такое изменение связано со вспышкой на Солнце, происшедшей 20 июля того же года. Интересно, что во время мощной вспышки 23 февраля 1956 г. также отмечалось изменение скорости вращения Земли. Наблюдаемое явление можно объяснить влиянием магнитного поля потока заряженных частиц, идущих от Солнца, на магнитное поле Земли. Вследствие такого влияния и происходит замедление вращения Земли. Однако для подтверждения этого вывода нужны дальнейшие наблюдения.

Таким образом, мы видим, что многие важные процессы, протекающие в атмосфере и в других оболочках Земли, находятся в непосредственной связи с характером и интенсивностью ядерных процессов на Солнце и в других «близких» к нам звездах.

Земля с космосом обменивается не только лучистой и тепловой энергией; она непрерывно получает космическое вещество в виде метеоритов и космической пыли. Многие исследователи пытались вычислить общее количество метеоритов, падающих на весь земной шар в течение определенного отрезка времени. Оказалось, что в сутки на Землю падает 5–6 т метеоритов, или около 2000 т в год. Самые точные сведения о количестве космической пыли, которая оседает на поверхность Земли, получены недавно с помощью искусственных спутников. Земля каждые сутки получает от 300 до 20 000 т космической пыли.

Метеоритная пыль не всегда выпадает равномерно. Иногда можно наблюдать облика метеоритной пыли. Так, 18 сентября 1938 г. огромное облако космической пыли вызвало большое затемнение, охватившее значительную площадь на Севере Сибири, в низовьях рек Оби и Енисея. В наступившей за несколько часов темноте невозможно было различать даже близлежащие предметы.

Выпадение вещества еще не означает, что масса Земли в настоящее время увеличивается, хотя это, конечно, не исключено. Земля одновременно теряет часть своего вещества в космическое пространство всегда в виде газообразных элементов и различных химических соединений. Расчеты показывают, что за всю геологическую историю Земли уровень мирового океана в результате улетучивания паров воды и разложения их в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетового излучения Солнца на водород и кислород снизился на несколько метров.

Следовательно, идет не только привнос космического вещества на Землю, но происходит непрерывный обмен вещества Земли с космосом. В настоящее время мы еще не знаем, в какую сторону протекает этот процесс. Этот вопрос подлежит детальному изучению, и его решение будет не только способствовать выявлению материального баланса между Землей и космосом, но также сыграет большую роль для предсказания погоды и изучения климата на нашей планете.

Между другими телами Солнечной системы, которые лишены магнитного поля и атмосферы, может происходить еще более интенсивный обмен веществом, чем мы наблюдаем на Земле. Изучение околоземного пространства с помощью спутников и космических ракет подтвердило существование так называемого солнечного «ветра», представляющего собой частицы, летящие с большой скоростью. Определено, что на каждый 1 см² лунной поверхности ежесекундно в течение нескольких миллиардов лет попадает 60 млрд, частиц с минимальной энергией порядка 5 кэв. Во время же максимальной солнечной активности энергия частиц увеличивается вдвое, а плотность потока — в 250 раз. Под влиянием такой непрерывной бомбардировки многие тысячи атомов вещества лунной поверхности выбиваются из нее и приобретают значительные скорости, благодаря чему вылетают в межпланетное пространство. Естественно, что атомы сравнительно тяжелых элементов меньше подвержены такому эффекту, чем атомы легких элементов. Поэтому в результате процесса «разбрызгивания» атомов должно происходить постепенное обогащение поверхностных слоев Луны атомами тяжелых элементов.