Как создаются: Как создаются видеоигры: процесс разработки игры

Содержание

Как создаются видеоигры: процесс разработки игры

Что такое конвейер разработки игр?
Конвейер разработки игры — это процесс создания видеоигры от концепции до завершения. Подобно производственной линии, конвейер разработки игр помогает организовать поток работы, чтобы каждый знал, что и когда нужно реализовать. Конвейер также помогает управлять графиком разработки игр и бюджетом, уменьшая неэффективность и узкие места.

Хотя конвейеры различаются между проектами и студиями, процесс довольно схож независимо от того, работаете ли вы над инди или мобильной игрой.

Игра постоянно развивается, и вещи, которые казались великолепными в теории, могут не работать так хорошо в реальности. Следовательно, конвейер не обязательно является линейным процессом. Работа должна быть направлена на творческое одобрение и часто может вернуться обратно для доработки. Конвейеры должны быть достаточно гибкими, чтобы учитывать пересмотры и изменения курса.

3 этапа разработки игры
Разработка видеоигр обычно делится на 3 этапа: пре-продакшн, продакшн и пост-продакшн.

1. Подготовка к производству
Здесь начинается каждый проект. По сути, препродакшн определяет, о чем игра, зачем ее делать и что нужно для ее создания. У вас может быть отличная идея для типа игры, истории, которую вы хотите воплотить в жизнь, или вы можете захотеть создать такую, которая использует определенный тип технологий (например, VR, новый контроллер или консоль). На этапе подготовки к производству вы должны иметь ответы на такие вопросы, как:

О чем игра?
Кто наша целевая аудитория / пользователи / публика?
Есть ли аналоги на этом рынке? Какая конкуренция?
На какой платформе будет создан проект?
Как это будет монетизироваться? Будет ли он продаваться на платформе или будет продаваться бесплатно с внутриигровыми покупками?
Сколько времени потребуется на разработку?
Какой персонал и ресурсы для этого потребуются?
Какой ориентировочный бюджет?

Этот этап может длиться от недели до года, в зависимости от типа проекта, имеющихся ресурсов и финансов, и обычно занимает до 20% от общего времени производства.

На данный момент команда довольно маленькая. Это может быть продюсер, программист, концепт-художник (или, если вы работаете в одиночку, вы будете делать большую часть этого!).
Продюсер видеоигр занимается бизнес-аспектом проекта, особенно финансовыми. Они управляют бюджетом и разрабатывают маркетинговые стратегии для продажи продукта.

Концепт — художник задает тон для проекта на ранней стадии путем разработки и художественные эскизы. Эти ранние визуальные эффекты помогают сформировать язык игры, давая каждому, кто работает над проектом, визуальное руководство по общему внешнему виду.

Информация, собранная на этом этапе подготовки производства, составляет основу документа по дизайну игры. Документ игрового дизайна (GDD) — это по сути северная звезда игры. Это живой документ, который помогает каждому понять и принять более широкое видение проекта.

GDD включает в себя:

Идея или концепция
Жанр
Сюжет и персонажи
Основная игровая механика
Геймплей
Уровень и мир дизайна
Искусство и / или эскизы
Стратегия монетизации

Как живой документ, GDD постоянно обновляется и совершенствуется в процессе производства. Это может быть связано с техническими или финансовыми ограничениями или просто с осознанием того, что некоторые вещи не выглядят, не работают и не работают так хорошо, как вы изначально надеялись.

Многие люди, особенно мелкие разработчики, любят использовать более гибкие методы разработки, которые меньше связаны с процессом и документацией, а больше с простыми построениями. Однако более крупные студии предпочитают другой подход. EA, Microsoft, Sony, Ubisoft и другие крупные игровые компании сильно ориентированы на процессы и требуют сложной документации. Это большая часть того, как они добиваются успеха снова и снова.

GDD поддерживает вашу организованность, помогает выявлять потенциальные риски и позволяет вам заранее увидеть, кого вам, возможно, придется нанять / передать на аутсорсинг, чтобы воплотить ваш проект в жизнь. Ваша игровая идея может показаться довольно простой, но как только вы изложите ее в GDD, вы скоро поймете, насколько велик и ресурсоемок ваш проект. Проекты без плана с большей вероятностью будут выполняться с учетом времени и бюджета.

Еще одна причина иметь GDD — помогать продвигать и финансировать вашу игру. Потенциальные инвесторы захотят увидеть твердый план, прежде чем вкладывать средства. Наконец, GDD поможет вам продвигать ваш продукт, как только он будет готов к выпуску.

Прототипирование
Прототип видеоигры — это необработанный тест, который проверяет функциональность, пользовательский опыт, игровой процесс, механику и художественное оформление. Прототипирование происходит на этапе подготовки к производству, чтобы проверить, будет ли идея игры работать и стоит ли ее реализовывать. Многие идеи не проходят эту стадию.

Команда часто начинает с бумажных проектов, чтобы проверить теории и проработать многие нюансы игры или ряда систем быстро, легко и экономично.

Хотя идеи, психология, теории и другие метафоры глубокого мышления важны, вы можете конструировать пока только в уме или на бумаге. Большинство игровых идей нужно потрогать, почувствовать, поиграть и протестировать намного раньше, чем позже.

Цель состоит в том, чтобы как можно скорее запустить прототип и проверить, действительно ли ваши идеи работают и насколько увлекательна игра, как вы надеялись. Прототипирование также может выявить неожиданные проблемы, которые потенциально могут изменить весь ход вашего проекта. Важно, чтобы другие тестировали ваш прототип, потому что вещи, которые очевидны для вас, могут не быть для других.

Игровой дизайн
Активы-заполнители используются для экономии времени и денег. Эти низкокачественные ресурсы заменяют такие вещи, как оружие и реквизит на ранней стадии тестирования, и, если они будут одобрены, позже они будут заменены окончательными версиями высокого качества.

Ресурсы-заполнители можно купить или найти бесплатно в Интернете в программном обеспечении для разработки игр. Обычно это довольно простые формы, но они могут быть и немного более продвинутыми, например, этот пакет ресурсов Soul: Cave от Epic Games для Unreal Engine 4.

2. Производство
Производство — это самый длинный этап конвейера. Игра занимает от 1 до 4 лет, и именно тогда игра действительно начинает обретать форму. История уточняется, ресурсы (персонажи, существа, объекты и окружение) создаются, правила игры устанавливаются, уровни и миры создаются, пишется код и многое другое!

Практически все в видеоиграх — это осознанное решение. Сюда входят все персонажи, окружение, объект, а также внешний вид, цвета, звуки, уровень сложности, правила и система начисления очков. Однако первоначальные идеи не всегда так хорошо воплощаются в жизнь, поэтому по мере выполнения работы игра постоянно тестируется и дорабатывается.

Давайте посмотрим на основные этапы производства игр и некоторые ключевые работы по разработке видеоигр, помня, что меньшие команды должны будут выполнять несколько ролей, тогда как в более крупной студии будет больше сотрудников, многие из которых специализируются на особый аспект производства.

По словам ветерана индустрии Троя Данниуэя, создателя CG Spectrum’s Game Design Diploma, поскольку игроки ожидают графики кинематографического качества, 75-90% игрового бюджета уходит на оформление.

Основные этапы производства
В процессе разработки игры необходимо пройти несколько этапов.

Прототип: это начальное испытание игры (которое происходит на стадии подготовки к производству и подробно описано выше). Некоторые игры могут никогда не пройти эту стадию.
Первая играбельность: первая играбельность дает гораздо лучшее представление о внешнем виде и игровом процессе. Хотя он еще далек от финала, заполнители заменяются более качественными активами и добавляются иллюстрации.
Вертикальный фрагмент: вертикальный фрагмент — это полностью воспроизводимый образец, который можно использовать для презентации вашей игры студиям или инвесторам. Вертикальный срез, от нескольких минут до получаса, позволяет увидеть игру из первых рук.
Пре-альфа: большая часть контента разрабатывается на этапе пре-альфа. На этом этапе разработки игры нужно будет принять несколько важных решений. Контент может быть вырезан, или для улучшения игрового процесса потребуется добавить новые элементы.
Альфа: игра «завершена», что означает, что все основные функции были добавлены, и в игру можно играть полностью от начала до конца. Некоторые элементы, такие как художественные активы, все же, возможно, потребуется добавить, но элементы управления и функции должны работать правильно. Тестировщики QA будут следить за тем, чтобы все работало без сбоев, и сообщали об ошибках команде.
Бета: на этом этапе весь контент и ресурсы интегрированы, и команде следует сосредоточиться на оптимизации, а не на добавлении новых функций или возможностей.
Gold master: игра окончательная и готова к отправке в издательский центр и выпуску для широкой публики.

Одна из самых продаваемых игр всех времен, Minecraft имеет более 100 миллионов активных игроков в месяц.

Ключевые роли в разработке игр
Роли разработчиков игр зависят от размера и типа студии. Вот некоторые из распространенных позиций, которые вы найдете.

Руководитель проекта

Менеджер проекта следит за тем, чтобы процесс разработки игры протекал гладко, вехи выполнялись, риски прогнозировались / снижались, а члены команды делали то, что должны. Они часто являются центром общения между разработчиками, командами дизайнеров и руководителями. Менеджеры проектов исключительно организованы и должны иметь отличные коммуникативные навыки и навыки работы с людьми.

Разработчики игр / программисты

Игровые программисты помогают разрабатывать игры, превращая концепции дизайна в код для создания игр, в которые можно играть. Программисты являются специалистами с большим опытом программирования, а также обладают сочетанием творческих способностей, математических навыков и терпения для успешного преобразования идей в интерактивные визуальные эффекты и звуки. Они обеспечивают бесперебойную работу игры.

Есть много разных аспектов программирования, в том числе:

Создание индивидуального базового движка для игры
Функции сценария, события, взаимодействия
Создание физики (например, различия в гравитации в игре, действие которой происходит в космосе)
Разработка и изменение рендеров 3D-графики
Имитация искусственного интеллекта в противниках
Добавление звуковых эффектов, музыки и голоса за кадром
Реализация игровой логики и механики
Создание пользовательского интерфейса
Написание кода для клавиатуры, мышей или джойстиков
Предоставление игрокам возможности соревноваться или сотрудничать через локальную сеть или Интернет
Разработка собственных инструментов
Перенос кода между платформами
Реализация алгоритмов, решение проблем с памятью и кешированием
Выявление и исправление ошибок

В более крупных студиях вы найдете специалистов, занимающихся только программированием ИИ для игры

Игровые дизайнеры

Геймдизайнер это творческий водитель игры, и вообще помесь писателя с художником, со знанием программирования. Раздел конвейера разработки игрового дизайна включает создание захватывающих историй, персонажей, целей, правил и задач, которые стимулируют взаимодействие с другими персонажами, пользователями или объектами. Дизайнеры могут нести ответственность за:

Разработка сюжетной линии, предыстории персонажей и диалогов
Разработка игрового процесса, правил и системы подсчета очков
Определение уровня сложности
Строительная среда, выступы, препятствия и объекты
Уровень и мир дизайна
Программирование / сценарии
Цифровое редактирование

Если вы работаете в более крупной компании, эти задачи могут напоминать отдельные роли, которые мы рассмотрим далее.

Дизайнеры уровней

Дизайнер уровней видеоигр отвечает за создание интересных и увлекательных уровней. Их задача — держать игрока в фокусе на продвижении по игре и достижении своей цели или миссии, уменьшая при этом возможность путаницы.

Поскольку игры намного сложнее, чем раньше, в более крупных студиях часто встречаются дизайнеры игр, занимающиеся только дизайном уровней. Дизайнеры уровней черпают вдохновение из концепт-арта, фото-справочников и GDD, чтобы рисовать правдоподобные карты и создавать физические модели уровней.

В зависимости от типа игры и от того, основана ли она на реальных событиях (например, сражении Второй мировой войны), им может потребоваться узнать все об определенном периоде истории и исследовать реальные места, чтобы убедиться, что уровень реалистичен и правдоподобен. Если игра адаптирована из книги или фильма, им нужно будет почитать / посмотреть оригинал и поискать подсказки. Если мир полностью вымышленный, им нужно будет использовать свое творчество и черпать вдохновение из предоставленного концепт-арта.

Затем, используя редактор уровней (программное обеспечение, используемое для разработки уровней и карт), они создают уровни, этапы или миссии. Их работа также может включать в себя такие вещи, как планирование мест начала и выхода, определение того, где будут туннели и скрытые проходы, места, где будут происходить взаимодействия или диалог, точки появления монстров, точки запуска, где будут происходить определенные действия, и многое другое.

Дизайнеры уровней несут ответственность за выявление и исправление ошибок, таких как выход игроков за пределы игровой площадки или застревание и невозможность выбраться. Проблема с видеоиграми заключается в том, что после выпуска игры она перестает быть в руках дизайнера. Игрок может взаимодействовать с мирами неожиданными способами, выявляя ошибки, которые остались незамеченными во время разработки.

Игровые художники

Игровые художники могут включать концепт-художников , аниматоров , разработчиков 3D-моделей и художников FX. Эта группа отвечает за привнесение в игру цвета, движения и жизни. Хотя концепт-художник в основном активен на этапе подготовки к производству, когда они разрабатывают первоначальный вид (обычно в 2D), они могут быть снова задействованы позже в процессе разработки игры, если будут добавлены новые элементы или игра изменит курс.

Художник по 3D-концепциям (который может быть одним и тем же художником) использует программное обеспечение для цифровой скульптуры, такое как ZBrush, Maya и Photoshop, для создания 3D-реквизита, ресурсов и окружения. Они также добавят текстуры и детали.

Разработчики 3D-моделей

Разработчики 3D-моделей создают модели людей, объектов, реквизита, оружия и окружающей среды, которые затем можно текстурировать и анимировать по мере необходимости. Разработчики моделей должны знать, как собирать и использовать высококачественные справочные материалы, особенно если они копируют реальные объекты (например, AK-47, Buzzard Attack Chopper, Эйфелеву башню и т. д.).

Разработчики моделей могут использовать фотографии создаваемых ими объектов или дронов, если объект намного больше и им нужен вид с воздуха. Если игра полностью фэнтезийная, им нужно будет сослаться на концепт-арт и использовать свое воображение, чтобы придумать что-то новое и уникальное.

Аниматоры игр

Аниматоры игры добавляют глубину и реализм, добавляя правдоподобное движение персонажам, объектам и окружающей среде. Они создадут раскадровки и наметят ключевые сцены анимации, соответствующие сюжету игры. Аниматорам часто приходится проводить много исследований (например, наблюдать, как животные ведут себя и взаимодействуют с другими при работе над игрой с животными). Данные захвата движения также можно использовать для создания более реалистичных анимаций.

FX художники

Художники FX дают игрокам более захватывающий и увлекательный опыт, добавляя потрясающие эффекты, такие как взрывы, дым, огонь и моделирование жидкости, а также погодные явления, такие как дождь, молния, метели и т. д. Художники Game FX обычно используют программное обеспечение, такое как Houdini FX или Maya, но также должны иметь опыт работы с игровыми движками, такими как Unity или Unreal Engine 4.

Аудиоинженеры / звукорежиссеры / композиторы

Звуковые эксперты разрабатывают реалистичные звуковые эффекты, записывают закадровый голос / диалог между персонажами и создают саундтреки, которые задают настроение игрокам, добавляя саундтрек или звуковые подсказки (например, начало музыки, музыку для паузы в меню, отметку победы и т.

QA (обеспечение качества) / тестеры видеоигр

Тестировщики видеоигр необходимы в процессе разработки игр! Эти люди тестируют игры, ищут ошибки и следят за тем, чтобы игра работала плавно, а инструкции были понятны игрокам. Они сообщают об ошибках команде разработчиков в том, что иногда называют списком багов.

Дополнительные роли

Помимо упомянутых выше ролей по разработке игр, более крупные студии могут иметь возможность привлечь ряд дополнительных специалистов, таких как:

Квестовые дизайнеры
Писатели
Устные и письменные переводчики

Позже в процессе разработки игры группа разработчиков играет более важную роль, помогая управлять маркетингом и распространением игры.

3. Постпродакшн
После завершения производства и выпуска игры процесс разработки игры продолжается, и некоторые члены команды переводятся на обслуживание (исправление ошибок, создание патчей) или создание бонусного или загружаемого контента (DLC). Другие могут перейти к сиквелу или следующему проекту.

Может быть проведен опрос, чтобы обсудить, что сработало, а что не сработало, и определить, что можно было бы сделать лучше в следующий раз. Все проектные документы, активы и код дорабатываются, собираются и хранятся на случай, если они понадобятся в будущем.

Дополнительные ресурсы для разработки игр
Если вы хотите делать видеоигры, важно понимать процесс разработки игр.
Независимо от того, в какой части конвейера находится ваша роль, знание целей и порядка каждого отдела поможет вам работать эффективно и сократить количество дорогостоящих проблем в будущем.
Вам не нужно знать, как выполнять работу каждого, но вам нужно знать, как ваша работа влияет на их работу и как передать полезную работу следующему этапу производства. Понимание процесса также поможет вам найти работу, поскольку каждая крупная студия использует график производства видеоигр.

Как создаются игры с открытым миром

Свежий номер

РГ-Неделя

Родина

Тематические приложения

Союз

Свежий номер

Digital

27. 07.2020 19:49

Иван Черноусов

Компьютерные игры с открытым миром невероятно сложны в разработке. Над ними трудится команда из множества людей — это программисты, дизайнеры, художники, создатели квестов (игровых заданий). О том, как создать игру и что для этого нужно, рассказал Дмитрий Табаков, креативный директор студии Allods Team компании MY.GAMES.

Reuters

Большой мир игры «стоит на трех китах»: образцах игровых районов («локаций»), схеме общей географии и ожидаемом пути игрока. Образцы игровой локации — это вручную собранные, небольшие примеры того, как будут выглядеть в игре различные пространства — например, город на примере одного квартала, болото с монстрами размерами в «12 соток», небольшой лес, подземелье из нескольких комнат. «Это как кубики LEGO, на основе которых можно потом собирать игровой мир, понимая ожидаемые размеры, население и игровой процесс в каждом из этих мест».

Общая схема позволяет получить весь игровой мир в масштабе и представляет собой карту, которая в будущем соберется из подобных «кубиков», доработанных и оформленных так, чтобы каждый из них выглядел достаточно уникально. На ней же нанесен весь ландшафт и карта высот — горы, реки, каньоны и прочее.

И, наконец, ожидаемый путь игрока по миру и его схема тесно связаны: мир и цепочки событий в нем строятся так, чтобы на всем путешествии игрок испытывал нужные эмоции: например, яркое начало, зовущее к приключениям; исследование, ведущее сквозь различные локации от пустынь до крупных городов (часто меняя окружение, чтобы игрок не заскучал) и концовка у жерла извергающегося вулкана.

Сначала рисуется примерная схема того, как будет выглядеть игровой мир. Она довольно быстро может быть перенесена из схемы на бумаге в игровой мир: для этого на большой карте можно в буквальном смысле расставить большие покрашенные кубы — как массо-габаритные макеты «здесь будет город», «здесь будет болото», и примерно «смять» ландшафт, формируя горы и озера, прокладывая дороги.

После того как план готов, его необходимо оценить и доработать, исправляя различные ситуации вроде «нереалистично расположенного по климату леса» или «непроведенных дорог к городу». Затем, когда верхний уровень игрового мира готов — каждый его конкретный район начинает прорабатываться, наполняясь городами, лесами, подземельями и всеми прочими ландшафтами из их образцов. Это большая работа, которая выполняется командами дизайнеров уровней, художников по окружению и других специалистов.

Для наполнения карты игрового мира существуют технологии, позволяющие в несколько кликов мыши «посадить лес», «собрать деревню из конструктора». Затем необходима ручная доработка получившегося — и даже сбор отдельных локаций полностью вручную. Например, 13-й квартал городских трущоб может быть полностью создан генератором, а цитадель императора государства — полностью вручную.

После этого создаются игровые задания. «Основные», как правило, закладываются еще в этап проектирования карты в рамках описанного выше пути игрока. Второстепенные — комбинация ожиданий дизайнера уровней в плане эмоций и перемещения игрока, и требований сценариста по целостности повествования внутри игры.

«Например, хочется отправить игрока из одного города в другой, но по сценарию игры в этот момент наземные дороги перекрыты — поэтому игрок получит его в доках и отправится в путь на корабле, — поясняет Табаков. — Порой, конечно, возникают курьезные ситуации. Например, дизайнер уровней обнаруживает, что в деревне нет склада — удаляет случайное дерево и ставит сарай с вещами на его место. Однако раньше под этим деревом проходил квест о двух влюбленных — но теперь они признаются друг другу в любви не под сенью раскидистого дерева, а посреди сарая с деревенской утварью». Для исправления всех таких ситуаций нужны тестировщики, и в случае большого открытого мира у них много работы.

Для населения мира игры NPC (Non-Player Character — неигровой персонаж) существуют три подхода. Во-первых, это вручную созданные (обычно ключевые сюжетные) NPC с уникальными голосами, репликами, одеждой, поведением и всем остальным. Во-вторых, созданные дизайнером с помощью конструктора методом «выбери тело, прическу, шапку, костюм, штаны, голос и введи имя-фамилию» — регулярные NPC, у которых все же есть собственное имя и роль в истории. В-третьих — полностью скопированные или созданные генератором — безликие и безымянные стражники, прохожие на улицах, и другие — те, кто в кино являются «массовкой».

Кроме того, в любой сюжетной игре существуют кат-сцены — когда игрок наблюдает за своим персонажем или другими персонажами со стороны. Что происходит в кат-сцене описывает сценарист, а постановкой и скриптовой реализацией занимается режиссер — прямо как в кино. Менее важные кат-сцены могут собирать и дизайнеры уровней.

Российская газета — Федеральный выпуск: №164(8218)

Игры

Происхождение Вселенной, Земли и жизни. Наука и креационизм

Термин «эволюция» обычно относится к биологической эволюции живых существ. Но процессы, посредством которых планеты, звезды, галактики и вселенная формируются и изменяются с течением времени, также являются типами «эволюции». Во всех этих случаях со временем происходят изменения, хотя вовлеченные в них процессы весьма различны.

В конце 1920-х годов американский астроном Эдвин Хаббл сделал очень интересное и важное открытие. Хаббл сделал наблюдения, которые он интерпретировал как показывающие, что далекие звезды и галактики удаляются от Земли во всех направлениях. Более того, скорости удаления увеличиваются пропорционально расстоянию — открытие, подтвержденное многочисленными и повторными измерениями со времен Хаббла. Следствием этих открытий является то, что Вселенная расширяется.

Гипотеза Хаббла о расширяющейся Вселенной приводит к определенным выводам. Во-первых, в прошлом Вселенная была более плотной. Из этого вывода пришло предположение, что все наблюдаемые в настоящее время материя и энергия во Вселенной изначально были сконденсированы в очень маленькую и бесконечно горячую массу. Огромный взрыв, известный как Большой Взрыв, разбросал материю и энергию во всех направлениях.

Эта гипотеза Большого Взрыва привела к более проверяемым выводам. Одним из таких выводов было то, что сегодня температура в глубоком космосе должна быть на несколько градусов выше абсолютного нуля. Наблюдения показали, что этот вывод верен. Фактически, спутник Cosmic Microwave Background Explorer (COBE), запущенный в 1991 подтвердили, что поле фонового излучения имеет именно тот спектр, который предсказывает возникновение Вселенной в результате Большого взрыва.

По мере расширения Вселенной, согласно современным научным представлениям, материя собиралась в облака, которые начали конденсироваться и вращаться, образуя предшественников галактик. В галактиках, в том числе в нашей собственной галактике Млечный Путь, изменения давления привели к тому, что газ и пыль сформировали отдельные облака. В некоторых из этих облаков, где имелась достаточная масса и нужные силы, гравитационное притяжение привело к коллапсу облака. Если масса вещества в облаке была достаточно сжата, начинались ядерные реакции и рождалась звезда.

Некоторая часть звезд, включая наше Солнце, образовалась в середине сплющенного вращающегося диска из вещества. В случае с нашим Солнцем газ и пыль внутри этого диска столкнулись и скопились в мелкие крупинки, а из этих крупинок образовались более крупные тела, называемые планетезимали («очень маленькие планеты»), некоторые из которых достигали диаметра в несколько сотен километров. На последовательных стадиях эти планетезимали объединились в девять планет и их многочисленных спутников. Каменистые планеты, включая Землю, находились вблизи Солнца, а газообразные планеты находились на более удаленных орбитах.

Возраст Вселенной, нашей галактики, Солнечной системы и Земли можно определить с помощью современных научных методов. Возраст Вселенной может быть получен из наблюдаемой зависимости между скоростями и расстояниями, разделяющими галактики. Скорости далеких галактик могут быть измерены очень точно, но измерение расстояний более ненадежно. За последние несколько десятилетий измерения расширения Хаббла привели к оценкам возраста Вселенной от 7 до 20 миллиардов лет, а самые последние и лучшие измерения находятся в диапазоне от 10 до 15 миллиардов лет.

Рисунок

Диск пыли и газа, показанный в виде темной полосы на этой фотографии, сделанной космическим телескопом Хаббла, делит пополам светящуюся туманность вокруг очень молодой звезды в созвездии Тельца. Подобные диски можно увидеть вокруг других близлежащих звезд, и считается, что они (далее…)

Возраст галактики Млечный Путь был рассчитан двумя способами. Один связан с изучением наблюдаемых стадий эволюции звезд разного размера в шаровых скоплениях. Шаровые скопления образуют слабое гало, окружающее центр Галактики, и каждое скопление содержит от ста тысяч до миллиона звезд. Очень небольшое количество элементов тяжелее водорода и гелия в этих звездах указывает на то, что они должны были образоваться в начале истории Галактики, до того, как внутри первоначальных поколений звезд было создано большое количество тяжелых элементов, а затем они распространились в межзвездную среду через взрывы сверхновых (сам Большой взрыв создал в основном атомы водорода и гелия). Оценки возраста звезд в шаровых скоплениях попадают в диапазон от 11 до 16 миллиардов лет.

Второй метод оценки возраста нашей галактики основан на нынешнем содержании нескольких долгоживущих радиоактивных элементов в Солнечной системе. Их изобилие определяется темпами их производства и распространения посредством взрыва сверхновых. Согласно этим расчетам, возраст нашей галактики составляет от 9 до 16 миллиардов лет. Таким образом, оба способа оценки возраста галактики Млечный Путь согласуются друг с другом, а также согласуются с независимо полученной оценкой возраста Вселенной.

Радиоактивные элементы, встречающиеся в природе в горных породах и минералах, также позволяют оценить возраст Солнечной системы и Земли. Некоторые из этих элементов распадаются с периодом полураспада от 700 миллионов до более 100 миллиардов лет (период полураспада элемента — это время, за которое половина элемента радиоактивно распадается на другой элемент). С помощью этих хронометров подсчитано, что метеориты, представляющие собой фрагменты астероидов, образовались между 4,53 и 4,58 миллиарда лет назад (астероиды — это небольшие «планетоиды», вращающиеся вокруг Солнца и являющиеся остатками солнечной туманности, породившей Солнце и планеты). Те же самые радиоактивные хронометры, примененные к трем старейшим лунным образцам, возвращенным на Землю астронавтами Аполлона, дают возраст от 4,4 до 4,5 миллиардов лет, обеспечивая минимальные оценки времени с момента образования Луны.

Самые старые известные горные породы на Земле находятся на северо-западе Канады (3,96 миллиарда лет), но хорошо изученные горные породы почти такого же возраста встречаются и в других частях мира. В Западной Австралии кристаллы циркона, заключенные в молодые породы, имеют возраст 4,3 миллиарда лет, что делает эти крошечные кристаллы самым древним материалом, найденным на Земле.

Наилучшие оценки возраста Земли получаются путем расчета времени, необходимого для образования наблюдаемых изотопов свинца в древнейших свинцовых рудах Земли. Эти оценки дают возраст Земли и метеоритов, а следовательно, и Солнечной системы, 4,54 миллиарда лет.

Происхождение жизни не может быть точно датировано, но есть свидетельства того, что бактериоподобные организмы жили на Земле 3,5 миллиарда лет назад, а возможно, они существовали еще раньше, когда сформировалась первая твердая кора, почти 4 миллиарда лет назад. Эти ранние организмы должны были быть проще, чем организмы, живущие сегодня. Более того, до первых организмов должны были существовать структуры, которые нельзя было бы назвать «живыми», но которые теперь являются компонентами живых существ. Сегодня все живые организмы хранят и передают наследственную информацию с помощью двух видов молекул: ДНК и РНК. Каждая из этих молекул, в свою очередь, состоит из четырех видов субъединиц, известных как нуклеотиды. Последовательности нуклеотидов определенной длины ДНК или РНК, известные как гены, управляют построением молекул, известных как белки, которые, в свою очередь, катализируют биохимические реакции, обеспечивают структурные компоненты для организмов и выполняют многие другие функции, от которых зависит жизнь. Белки состоят из цепочек субъединиц, известных как аминокислоты. Таким образом, последовательность нуклеотидов в ДНК и РНК определяет последовательность аминокислот в белках; это центральный механизм всей биологии.

Эксперименты, проведенные в условиях, напоминающих условия примитивной Земли, привели к получению некоторых химических компонентов белков, ДНК и РНК. Некоторые из этих молекул также были обнаружены в метеоритах из космоса и в межзвездном пространстве астрономами с помощью радиотелескопов. Ученые пришли к выводу, что «строительные блоки жизни» могли быть доступны в начале истории Земли.

Новое важное направление исследований открылось благодаря открытию того, что определенные молекулы, состоящие из РНК, называемые рибозимами, могут действовать как катализаторы в современных клетках. Ранее считалось, что только белки могут служить катализаторами, необходимыми для выполнения определенных биохимических функций. Таким образом, в раннем добиотическом мире молекулы РНК могли быть «автокаталитическими», то есть они могли воспроизводить себя задолго до того, как появились какие-либо белковые катализаторы (называемые ферментами).

Лабораторные эксперименты показывают, что реплицирующиеся автокаталитические молекулы РНК подвергаются спонтанным изменениям и что в их окружении преобладают варианты молекул РНК с наибольшей автокаталитической активностью. Некоторые ученые поддерживают гипотезу о том, что существовал ранний «мир РНК», и они проверяют модели, ведущие от РНК к синтезу простых молекул ДНК и белков. Эти сборки молекул в конечном итоге могли быть упакованы в мембраны, образуя «протоклетки» — ранние версии очень простых клеток.

Для тех, кто изучает происхождение жизни, больше не стоит вопрос, могла ли жизнь возникнуть в результате химических процессов с участием небиологических компонентов. Вместо этого возник вопрос, какой из многих путей мог использоваться для образования первых клеток.

Сможем ли мы когда-нибудь определить путь химической эволюции, которая привела к зарождению жизни на Земле? Ученые разрабатывают эксперименты и размышляют о том, как ранняя Земля могла стать удобным местом для разделения молекул на единицы, которые могли быть первыми живыми системами. Недавнее предположение включает в себя возможность того, что первые живые клетки могли возникнуть на Марсе, засеяв Землю многими метеоритами, которые, как известно, путешествуют с Марса на нашу планету.

Конечно, даже если бы в лаборатории была создана живая клетка, это не доказывало бы, что природа пошла по тому же пути миллиарды лет назад. Но работа науки состоит в том, чтобы давать правдоподобные естественные объяснения природным явлениям. Изучение происхождения жизни является очень активной областью исследований, в которой достигнуты важные успехи, хотя ученые сходятся во мнении, что ни одна из нынешних гипотез до сих пор не подтверждена. История науки показывает, что кажущиеся неразрешимыми проблемы, подобные этой, могут стать поддающимися решению позже, в результате достижений в области теории, приборов или открытия новых фактов.

Многие религиозные деятели, в том числе многие ученые, считают, что Бог создал вселенную и различные процессы, движущие физической и биологической эволюцией, и что эти процессы затем привели к созданию галактик, нашей Солнечной системы и жизни на Земле. Эта вера, которую иногда называют «теистической эволюцией», не противоречит научным объяснениям эволюции. Действительно, он отражает удивительный и вдохновляющий характер физической вселенной, раскрытый космологией, палеонтологией, молекулярной биологией и многими другими научными дисциплинами.

Сторонники «креационной науки» придерживаются различных точек зрения. Некоторые утверждают, что Земля и Вселенная относительно молоды, возможно, им всего от 6 000 до 10 000 лет. Эти люди часто считают, что нынешняя физическая форма Земли может быть объяснена «катастрофизмом», в том числе всемирным потопом, и что все живые существа (включая людей) были созданы чудесным образом, в основном в тех формах, в которых мы их видим сейчас.

Другие защитники науки о сотворении готовы признать, что Земля, планеты и звезды могли существовать миллионы лет. Но они утверждают, что различные типы организмов, и особенно люди, могли появиться только благодаря сверхъестественному вмешательству, потому что они демонстрируют «разумный замысел».

В этом буклете обе эти точки зрения — «Молодая Земля» и «Старая Земля» — называются «креационизмом» или «особым творением».

Нет достоверных научных данных или расчетов, подтверждающих веру в то, что Земля была создана всего несколько тысяч лет назад. В этом документе обобщено огромное количество свидетельств большого возраста Вселенной, нашей галактики, Солнечной системы и Земли из астрономии, астрофизики, ядерной физики, геологии, геохимии и геофизики. Независимые научные методы неизменно дают возраст Земли и Солнечной системы примерно в 5 миллиардов лет, а возраст нашей галактики и Вселенной в два-три раза больше. Эти выводы делают происхождение Вселенной в целом понятным, придают согласованность многим различным областям науки и формируют основные выводы замечательного свода знаний о происхождении и поведении физического мира.

Также нет никаких доказательств того, что вся геологическая летопись с ее упорядоченной последовательностью окаменелостей является продуктом единственного всемирного потопа, который произошел несколько тысяч лет назад, длился чуть дольше года и покрыл самые высокие горы до глубина несколько метров. Напротив, литоральные и наземные отложения демонстрируют, что ни разу в прошлом вся планета не находилась под водой. Более того, всемирный потоп достаточной силы, чтобы образовать наблюдаемые сегодня осадочные породы, которые вместе имеют многокилометровую толщину, потребовал бы гораздо большего объема воды, чем когда-либо существовало на Земле и в ней, по крайней мере, с момента образования первого известного твердого тела. земная кора около 4 миллиардов лет назад. Вера в то, что отложения Земли с их окаменелостями отложились в упорядоченной последовательности в течение года, противоречит всем геологическим наблюдениям и физическим принципам, касающимся скорости осадконакопления и возможных количеств взвешенных твердых веществ.

Геологи построили подробную историю отложения отложений, которая связывает отдельные тела горных пород в земной коре с определенными средами и процессами. Если бы геологи-нефтяники могли найти больше нефти и газа, интерпретируя записи осадочных пород как результат одного наводнения, они, безусловно, поддержали бы идею такого наводнения, но это не так. Вместо этого эти практические работники соглашаются с учеными-геологами в отношении природы условий осадконакопления и геологического времени. Геологи-нефтяники были пионерами в распознавании месторождений ископаемых, которые формировались в течение миллионов лет в таких средах, как извилистые реки, дельты, песчаные барьерные пляжи и коралловые рифы.

Пример нефтяной геологии демонстрирует одну из сильных сторон науки. Используя знания о мире природы для предсказания последствий наших действий, наука позволяет решать проблемы и создавать возможности с помощью технологий. Подробные знания, необходимые для поддержания нашей цивилизации, могли быть получены только в результате научных исследований.

Аргументы креационистов не основаны на доказательствах, которые можно наблюдать в естественном мире. Особое творение или сверхъестественное вмешательство не подлежат осмысленным проверкам, требующим предсказания правдоподобных результатов и последующей проверки этих результатов посредством наблюдения и экспериментов. Действительно, утверждения об «особом творении» меняют научный процесс. Объяснение рассматривается как неизменное, и доказательства ищутся только для поддержки конкретного вывода любыми возможными способами.

Подробнее | Земля – Исследование Солнечной системы НАСА

Введение

Наша родная планета — третья планета от Солнца и единственное известное нам место, населенное живыми существами. Хотя Земля является лишь пятой по величине планетой в Солнечной системе, это единственный мир в нашей Солнечной системе с жидкой водой на поверхности. Чуть больше соседней Венеры Земля является самой большой из четырех ближайших к Солнцу планет, каждая из которых состоит из камня и металла.

Тёзка

Имени Земля не менее 1000 лет. Все планеты, кроме Земли, были названы в честь греческих и римских богов и богинь. Однако название «Земля» — это германское слово, означающее просто «земля».

Потенциал для жизни

Потенциал для жизни

Земля имеет очень благоприятную температуру и смесь химических веществ, которые сделали жизнь здесь изобилующей. В частности, Земля уникальна тем, что большая часть нашей планеты покрыта жидкой водой, поскольку температура позволяет жидкой воде существовать в течение длительных периодов времени. Огромные океаны Земли предоставили удобное место для зарождения жизни около 3,8 миллиарда лет назад.

Некоторые особенности нашей планеты, которые делают ее идеальной для поддержания жизни, меняются из-за продолжающихся последствий изменения климата. Чтобы узнать больше, посетите наш дочерний веб-сайт Climate.nasa.gov.

Размер и расстояние

Размер и расстояние

Имея радиус 3959 миль (6371 км), Земля является самой большой из планет земной группы и пятой по величине планетой в целом.

При среднем расстоянии 93 миллиона миль (150 миллионов километров) Земля находится ровно в одной астрономической единице от Солнца, потому что одна астрономическая единица (сокращенно а.

е.) — это расстояние от Солнца до Земли. Это устройство обеспечивает простой способ быстрого сравнения расстояний планет от Солнца.

Солнечному свету требуется около восьми минут, чтобы достичь нашей планеты.

3D-модель Земли, нашей родной планеты. Авторы и права: Приложения и разработка технологий визуализации НАСА (VTAD) › Параметры загрузки

Орбита и вращение

Орбита и вращение

Поскольку Земля вращается вокруг Солнца, она совершает один оборот за 23,9 часа. Чтобы совершить один оборот вокруг Солнца, требуется 365,25 дня. Эта дополнительная четверть дня бросает вызов нашей календарной системе, которая считает год равным 365 дням. Чтобы наши годовые календари соответствовали нашей орбите вокруг Солнца, каждые четыре года мы добавляем один день. Этот день называется високосным, а год, к которому он прибавляется, называется високосным.

Ось вращения Земли наклонена на 23,4 градуса по отношению к плоскости орбиты Земли вокруг Солнца.

Этот наклон вызывает наш годовой цикл сезонов. В течение части года северное полушарие наклонено к Солнцу, а южное полушарие наклонено в сторону. Когда Солнце находится выше в небе, солнечный нагрев сильнее на севере, создавая там лето. Меньше прямого солнечного нагрева производит зиму на юге. Через полгода ситуация обратная. Когда начинаются весна и осень, оба полушария получают примерно одинаковое количество тепла от Солнца.

Луны

Земля — единственная планета, у которой есть единственная луна. Наша Луна — самый яркий и самый знакомый объект на ночном небе. Во многих отношениях Луна ответственна за то, что Земля стала таким замечательным домом. Он стабилизирует колебания нашей планеты, что сделало климат менее изменчивым на протяжении тысячелетий.

Земля иногда временно содержит вращающиеся вокруг астероиды или большие камни. Обычно они оказываются в ловушке земного притяжения на несколько месяцев или лет, прежде чем вернуться на орбиту вокруг Солнца. Некоторые астероиды будут в долгом «танце» с Землей, поскольку оба вращаются вокруг Солнца.

Некоторые луны представляют собой кусочки скалы, захваченные гравитацией планет, но наша Луна, скорее всего, является результатом столкновения миллиардов лет назад. Когда Земля была молодой планетой, в нее врезался большой кусок скалы, сместив часть недр Земли. Получившиеся куски слиплись и сформировали нашу Луну. С радиусом 1080 миль (1738 километров) Луна является пятой по величине луной в нашей Солнечной системе (после Ганимеда, Титана, Каллисто и Ио).

Луна находится в среднем на расстоянии 238 855 миль (384 400 километров) от Земли. Это означает, что между Землей и Луной может поместиться 30 планет размером с Землю.

Кольца

У Земли нет колец.

Формирование

Формирование

Когда около 4,5 миллиардов лет назад Солнечная система приняла свое нынешнее расположение, Земля сформировалась, когда гравитация втянула закрученный газ и пыль внутрь, чтобы стать третьей планетой от Солнца.

Как и другие планеты земной группы, Земля имеет центральное ядро, каменистую мантию и твердую кору.

Структура

Земля состоит из четырех основных слоев, начиная с внутреннего ядра в центре планеты, окруженного внешним ядром, мантией и корой.

Внутреннее ядро представляет собой твердую сферу, состоящую из железа и никеля, радиусом около 759 миль (1221 км). Там температура достигает 9800 градусов по Фаренгейту (5400 градусов по Цельсию). Внутреннее ядро окружает внешнее ядро. Этот слой имеет толщину около 1400 миль (2300 километров) и состоит из флюидов железа и никеля.

Между внешним ядром и корой находится мантия, самый толстый слой. Эта горячая вязкая смесь расплавленной породы имеет толщину около 1800 миль (2900 километров) и имеет консистенцию карамели. Самый внешний слой, земная кора, в среднем уходит на глубину около 19 миль (30 километров) на суше. На дне океана кора тоньше и простирается примерно на 3 мили (5 километров) от морского дна до верхней части мантии.

Поверхность

Поверхность

Подобно Марсу и Венере, на Земле есть вулканы, горы и долины. Литосфера Земли, включающая земную кору (как континентальную, так и океаническую) и верхнюю мантию, делится на огромные плиты, находящиеся в постоянном движении. Например, Североамериканская плита движется на запад над бассейном Тихого океана примерно со скоростью, равной росту наших ногтей. Землетрясения возникают, когда плиты скребутся друг о друга, надвигаются друг на друга, сталкиваются, образуя горы, или раскалываются и расходятся.

Глобальный океан Земли, который покрывает почти 70% поверхности планеты, имеет среднюю глубину около 2,5 миль (4 км) и содержит 97% воды Земли. Почти все вулканы Земли скрыты под этими океанами. Вулкан Мауна-Кеа на Гавайях выше от основания до вершины, чем гора Эверест, но большая часть его находится под водой. Самая длинная горная цепь Земли также находится под водой, на дне Северного Ледовитого и Атлантического океанов.

Это в четыре раза больше, чем Анды, Скалистые горы и Гималаи вместе взятые.

Атмосфера

Атмосфера

У поверхности Земли есть атмосфера, состоящая из 78 % азота, 21 % кислорода и 1 % других газов, таких как аргон, углекислый газ и неон. Атмосфера влияет на долгосрочный климат Земли и краткосрочную местную погоду и защищает нас от большей части вредного излучения, исходящего от Солнца. Он также защищает нас от метеоритов, большинство из которых сгорают в атмосфере, видимые как метеоры в ночном небе, прежде чем они упадут на поверхность в виде метеоритов.

Магнитосфера

Быстрое вращение нашей планеты и расплавленное железно-никелевое ядро создают магнитное поле, которое солнечный ветер искажает в космосе в виде капли. (Солнечный ветер — это поток заряженных частиц, непрерывно выбрасываемых Солнцем.) Когда заряженные частицы солнечного ветра попадают в магнитное поле Земли, они сталкиваются с молекулами воздуха над магнитными полюсами нашей планеты.