Будущее географической оболочки Земли: от чего зависит и что на нее влияет

ГЛАВА 9. ГЛОБАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКЕ

Науки о Земле выявили грандиозную картину функционирования географической оболочки. В истории нашей планеты имели место, с одной стороны, периодические колебания (например, чередование активных и относительно спокойных тектонических эпох, планетарных трансгрессий и регрессий Мирового океана, ледниковых и межледниковых эпох), а с другой — направленные изменения, которые привели к увеличению мощности стратисферы, контрастности планетарного рельефа, видовому разнообразию органического мира, усложнению ландшафтной структуры и др. Появление человека и постепенное превращение его в «геологическую силу» нарушили сложившиеся в природе равновесия и упорядоченности и стали менять тенденции естественного развития.

В начале XXI в. численность населения Земли превысила 6 млрд человек, и воздействие человека на природу достигло планетарных масштабов. Главными формами этого воздействия являются: выбросы загрязняющих веществ, вырубка лесов, распашка и мелиорация земель, вовлечение в технологические процессы больших масс пресной воды, изменения естественных ландшафтов и превращение их в природно-антропогенные и антропогенные, усиление демографической и социальной нагрузки, расширение специфических форм экономического прессинга и др. Воздействия такого рода, часто осуществляемые на локальной территории, вызывают негативные цепные реакции, охватывающие громадные пространства, что в итоге угрожает географической оболочке, поскольку она целостна и континуальна.

В этих условиях прогноз развития географической оболочки не может опираться только на экстраполяцию природных изменений и принцип актуализма, поскольку в прошлом таких явлений не было. Кроме того, вмешательство человека во многих случаях приводит в движение неравновесные процессы, которые самопроизвольно усиливают начальный импульс (например, эффект прогрессирующего потепления, загрязнение живых организмов пестицидами, обладающими мутагенным действием), и влияние которых на природу почти не выяснено и потому не может быть достоверно оценено. В такой ситуации изучение и прогноз глобальных изменений возможны лишь на основе имитационного моделирования и анализа тех последствий, которые обнаружили себя за последние десятилетия.

В то же время, некоторые явления (нарушение газового баланса и связанные с ним изменения парникового эффекта, сведение лесов, опустынивание) имели место и в прошлом, хотя были вызваны подчас другими причинами. Эта группа возможных изменений может изучаться не только с помощью математического моделирования, но и на основе аналогов прошлой истории Земли (палеогеографическими и другими методами). Метод аналогов дает возможность верификации математических моделей, что повышает их достоверность.

Происходящие изменения, вызванные естественными (внутренними и внешними) и искусственными (антропогенными) факторами, не сразу становятся заметными в географической оболочке в целом, но отражаются в ее отдельных частях. Наиболее чутко и относительно быстро реагирует на изменения воздушная среда, медленнее — водная, наиболее инертна каменная оболочка. Частные изменения в атмосфере благодаря значительной подвижности воздушных масс довольно быстро становятся всеобщими и лежат в основе практически всех глобальных изменений окружающей среды, поскольку состояние атмосферы определяет функционирование гидросферы и литосферы.

Глобальные изменения географической оболочки существенно трансформируют ее параметры и функциональные свойства, вызывая кардинальную перестройку структуры и смену тенденций развития (они практически всегда определялись изменением поступающей к земной поверхности энергии Солнца и Космоса).

Установлено, что чередования ледниковых и межледниковых эпох в истории Земли были обусловлены изменением состояния атмосферы.

Данные обработки кернов гренландских и антарктических ледников показывают, что в последнее межледниковье (110—140 тыс. лет назад) содержание диоксида углерода и метана было на современном уровне (или даже выше), тогда как во время оледенения оно сокращалось почти вдвое. В ледниковые эпохи резко уменьшалось содержание тяжелого изотопа водорода — дейтерия (почти на 25 %) и тяжелого изотопа кислорода (почти на 50%), а концентрации аэрозолей оказались в несколько раз выше современных (до 30 раз на станции Восток, до 27 раз на станции Купол-С, в 8 раз на станции Берд), что свидетельствует о значительной запыленности атмосферы.

Состав аэрозольного материала позволяет говорить об усилении атмосферной циркуляции (рис. 9.1). Эти и другие изменения состава атмосферы вызвали колебания приземной температуры примерно на 8—10°С. Полученные результаты были подтверждены исследованиями донных колонок океанического бурения, что позволяет считать отмеченные зависимости характерными для географической оболочки в целом и учитывать их при анализе современных изменений. Заметим, что современная эпоха является поздне-послеледниковьем, когда природа развивается в сторону межледниковья, что предполагает постепенное возрастание приземных температур воздуха и воды, носящее направленный, ритмично-колебательный характер.

Рис. 9.1. Содержание дейтерия в ледяном керне со станции «Восток» до глубины 2755 м (по В. М. Котлякову, 2000). Латинскими буквами обозначены климатические стадии

Определяя современные тенденции и причины развития географической оболочки и ее отдельных компонентов, необходимо не только аргументированно констатировать новые параметры окружающей среды и их конкретное отражение в ландшафтных системах, но и правильно оценивать роль естественных и антропогенных составляющих. Многообразный спектр прогнозов о будущем Земли связан с различиями в оценках естественных и антропогенных факторов и их временной роли. Отсюда и широкий диапазон представлений о современном состоянии географической оболочки и ее будущем — от непременного сохранения природы в ее нынешнем состоянии до кардинальных изменений, грозящих глобальной экологической катастрофой.

Условно точки зрения на глобальные изменения географической оболочки и их последствия можно объединить в три группы, в которых представлены как традиционные, так и новые взгляды, основанные на переосмыслении прежних данных с учетом современных достижений.

Среди представителей традиционных взглядов различают оптимистов и пессимистов. Малочисленные оптимисты считают, что природные силы достаточно велики, поэтому естественные тенденции развития превышают антропогенные нагрузки и природа может восстановить разрушенное человеком, особенно после прекращения или изменения воздействий. Одна группа пессимистов утверждает, что любые антропогенные влияния пагубны для природы и в настоящее время фактически необратимы, так как стали превышать природную составляющую географической оболочки. Другая усиливает пессимизм, говоря о неизбежности экологической катастрофы, и призывает противодействовать любым антропогенным преобразованиям (большая часть «зеленых» и экологистов), либо существенно уменьшить влияние антропогенной деятельности, всячески максимизируя ее роль в фактически наступившем экологическом апокалипсисе планеты (алармисты, армагедонисты, экологические мазохисты).

Представители новых оптимистических взглядов (А.Л.Яншин, Ю. П. Селиверстов и др.) на основе переоценки роли каждого фактора в глобальных изменениях окружающей среды делают вывод о том, что в настоящее время естественные силы развития явно превосходят антропогенные, значение которых существенно, но не катастрофично для географической оболочки. Последняя в прошлом неоднократно переживала состояния, близкие к современным, всегда сохраняя свое изменчивое разнообразие и жизнестойкость.

Сторонники новых идей, число которых растет, доказывают отсутствие глобального экологического кризиса и несостоятельность рассуждений об антропогенных воздействиях как причине этого кризиса. Они видят иные причины потепления климата, фактически мало связанные с деятельностью людей, по-другому оценивают состояние растительности земного шара, роль количественных колебаний озона и его пространственной распространенности. Большой аналитический материал представляет сторонник этого направления К. Я. Кондратьев.

Таким образом, глобальные изменения в географической оболочке в настоящее время рассматриваются как результат естественных тенденций эволюции планеты и антропогенных воздействий. Их можно классифицировать как возникшие:

1) под воздействием внутренних преобразований, обычно в пределах частной сферы и без принципиальной перестройки реальной системы;

2) под воздействием внутренних и, главное, внешних факторов, когда трансформируются отдельные геосферы и их взаимоотношения в пределах географической оболочки, которая довольно существенно изменяется, что приводит к перестройке системы и появлению новых качеств.

Первые изменения обычны для естественно развивающихся систем, вторые свойственны эволюционирующей глобальной системе, в которой в последние столетия стали возникать антропогенные новообразования, заметно изменившие ее облик.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Географическая оболочка Земли

Введение

Географическая оболочка или ГО – одно из основных понятий географии как науки, введенное в оборот в начале XX века. Оно обозначает оболочку всей Земли, особую природную систему. Географической оболочкой Земли называют целостную и непрерывную оболочку, состоящую из нескольких частей, которые взаимодействуют друг с другом, проникают друг в друга, постоянно обмениваются друг с другом веществами и энергией.

Рис 1. Географическая оболочка Земли

Этапы развития

Географическая оболочка земли пережила ряд определённых этапов в своём развитии и формировании:

  • геологический (добиогенный) – первый этап формирования, начавшийся около 4,5 млрд лет назад (продолжался около 3 млрд лет);
  • биологический – второй этап, начавшийся около 600 млн лет назад;
  • антропогенный (современный) – этап, продолжающийся до сих пор, начавшийся около 40 тысяч лет назад, когда человечество стало оказывать заметное влияние на природу.

Состав географической оболочки Земли

Географическая оболочка – это система планеты, которая, как известно, имеет форму шара, приплюснутого с обеих сторон шапками полюсов, с длинной экватора более 40 т км. ГО имеет определённую структуру. Она состоит из взаимосвязанных друг с другом сред.

Структурный элементОпределение
Земная кораВнешняя твердая оболочка Земли, соседствующая с мантией, взаимодействующая с гидросферой и всеми частями атмосферы (непосредственно с тропосферой).
ТропосфераНижняя часть атмосферы (наиболее изучен).
СтратосфераСлой атмосферы, который располагается на высоте от 11 до 50 км.
БиосфераОболочка Земли, заселенная живыми организмами.
ГидросфераВодная оболочка Земли, совокупность всех водных запасов.
Антропосфера или ноосфераОболочка, заселенная людьми или сфера взаимодействия человека и природы.

Некоторые специалисты разделяют ГО на четыре сферы (которые в свою очередь тоже делятся):

  • атмосферу;
  • литосферу;
  • гидросферу;
  • биосферу.

Строение географической оболочки в любом случае не условно. Она имеет чёткие границы.

Верхние и нижние границы

Во всей структуре географической оболочки и географических сред прослеживается чёткая зональность.

Закон географической зональности предусматривает не только разделение всей оболочки на сферы и среды, но и разделение на природные зоны суши и океанов. Интересно, что такое разделение закономерно повторяется в обоих полушариях.

Зональность обусловлена характером распространения энергии Солнца по широтам и интенсивностью увлажнения (разного в разных полушариях, материках).

Естественно, можно определить верхнюю границу географической оболочки и нижнюю. Верхняя граница расположена на высоте 25 км, а нижняя граница географической оболочки проходит на уровне 6 км под океанами и на уровне 30-50 км на континентах. Хотя, необходимо отметить, что нижняя граница – условна и до сих пор ведутся споры по её установке.

Читайте также:  Описание процессов пластического и энергетического обмена в клетке: этапы, различия и примеры

Даже если брать верхнюю границу в районе 25 км, а нижнюю – в районе 50 км, то, по сравнению с общими размерами Земли, получается нечто вроде очень тонкой плёнки, которая покрывает планету и защищает её.

Основные законы и свойства географической оболочки

В этих границах географической оболочки действуют основные законы и свойства, её характеризующие и определяющие.

  • Взаимопроникновение компонентов или внутрикомпонентное перемещение – основное свойство (существуют два вида внутрикомпонентного перемещения веществ – горизонтальное и вертикальное; они не противоречат и не мешают друг другу, хотя в разных структурных частях ГО скорость перемещения компонентов разная).
  • Географическая зональность – основной закон.
  • Ритмичность – повторяемость всех природных явлений (суточная, годовая).
  • Единство всех частей географической оболочки, обусловленное их тесной взаимосвязью.

Характеристики оболочек Земли, входящих в ГО

Атмосфера

Атмосфера важна для сохранения тепла, а значит и жизни на планете. Также она защищает всё живое от ультрафиолета, влияет на почвообразование и климат.

Размер этой оболочки от 8 км до 1 т км (и более) в высоту. В её состав входят:

  • газы (азот, кислород, аргон, углекислый газ, озон, гелий, водород, инертные газы);
  • пыль;
  • водяной пар.

Атмосфера в свою очередь делится на несколько взаимосвязанных слоёв. Их характеристики представлены в таблице.

Название слоя ВысотаХарактеристика
Тропосфера8-12 кмОтветственна за выпадение осадков, климат, движение воздушных масс, в составе очень много водяного пара
Стратосфера12-55 кмОтветственна за защиту земли от УФ – излучения, в составе много озона (озоновый слой)
Мезосфера55-88 кмПониженная плотность воздуха
Ионосфера80-1000 кмНаполнена заряженными молекулами газа
Верхняя атмосфераБолее 1000 кмБольшая скорость движения молекул, часть которых проникает в космос.

Все оболочки земли схожи. Например, в них встречаются все типы агрегатных состояний веществ: твёрдые, жидкие, газообразные.

Рис 2. Строение атмосферы

Литосфера

Твердая оболочка земли, земная кора. Имеет несколько слоёв, которые характеризуются разной мощностью, толщиной, плотностью, составом:

  • верхний литосферный слой;
  • сигматическая оболочка;
  • полуметаллическая или рудная оболочка.

Предельная глубина литосферы – 2900 км.

Из чего состоит литосфера? Из твёрдых тел: базальт, магний, кобальт железо и другого.

Гидросфера

Гидросферу составляют все воды Земли (океаны, моря, реки, озера, болота, ледники и даже подземные воды). Располагается она на поверхности Земли и занимает более 70% пространства. Интересно, что существует теория, согласно которой в толще земной коры содержатся большие запасы воды.

Рис 3. Гидросфера Земли (вид океанов из космоса)

Биосфера

Биосфера – это самая «живая» оболочка земли. Она включает в себя всю гидросферу, нижнюю атмосферу, поверхность суши и верхний литосферный слой. Интересно, что живые организмы, заселяющие биосферу, ответственны за накапливание и распределение энергии солнца, за миграционные процессы химических веществ в почве, за газообмен, за окислительно – восстановительные реакции. Можно сказать, что атмосфера существует только благодаря живым организмам.

Рис 4. Составляющие биосферы Земли

Примеры взаимодействия сред (оболочек) Земли

Примеров взаимодействия сред очень много.

  • Во время испарения воды с поверхности рек, озер, морей и океанов в атмосферу попадает вода.
  • Воздух и вода, проникая через почву в глубины литосферы, даёт возможность подниматься растительности.
  • Растительность обеспечивает фотосинтез, обогащая атмосферу кислородом и поглощая углекислый газ.
  • От поверхности земли и океанов нагреваются верхние слои атмосферы, образуя климат, обеспечивающий жизнь.
  • Живые организмы, умирая, формируют почву.

Что мы узнали?

Понятие «географическая оболочка» спорное, определение термина достаточно сложное, но, несмотря на то, что его использование периодически критикуется, до сих пор используемый. На уроках географии в 7 классе подробно разбирается структура географической оболочки, кратко рассказывается о сложном процессе взаимодействия сред, объясняется, что географическая оболочка является объектом исследования географии и отраслевых наук.

Основные сферы планеты Земля: литосфера, гидросфера, биосфера и атмосфера

Атмосфера — воздушная оболочка Земли

Земля состоит из четырех основных сфер или оболочек, которые зависят друг от друга и являются биологическими и физическими компонентами нашей планеты. Их научно называют биофизическими элементами, а именно гидросферой («гидро» для воды), биосферой («био» для живых существ), литосферой («лито» для суши или земной поверхности) и атмосферой («атмо» для воздуха). Эти основные сферы нашей планеты далее делятся на различные под-сферы.

Рассмотрим все четыре оболочки Земли более подробно, чтобы понять их функции и значение.

Литосфера – твердая оболочка Земли

Литосфера, иногда называемая геосферой, относится ко всем горным породам Земли. Она включает земную кору и верхнюю часть мантии. Выше, литосфера ограничена атмосферой, а ниже – астеносферой (слоем в верхней мантии Земли). Валуны горы Эверест, песок на пляжах Майами и лава, извергающаяся с горы Килауэа на Гавайях, являются примерами компонентов литосферы.

Литосфера является самой твердой сферой нашей планеты. Ее фактическая толщина может варьироваться от примерно 40 км до 280 км. Литосфера заканчивается в момент, когда минералы земной коры становятся вязкими и жидкими. Точная глубина, при которой это происходит, зависит от химического состава горной породы, а также от температуры и давления.

Существует два типа литосферы: океаническая литосфера и континентальная литосфера. Океаническая связана с океанической корой и немного плотнее континентальной литосферы. Континентальная литосфера, связанная с континентальной корой, может быть намного толще, чем океаническая, простираясь на 200 км ниже поверхности Земли.

Наиболее известной особенностью, связанной с литосферой Земли, является тектоническая активность, которая описывает взаимодействие огромных плит литосферы, называемых тектоническими плитами.

Литосфера разделена на тектонические плиты, которые соединяются между собой как зазубренная головоломка. Эти плиты не имеют постоянного расположения; они медленно двигаются. Большая часть тектонической активности происходит на границах этих плит, где они могут сталкиваться, разрываться или пододвигаться друг под друга. Движение тектонических плит стало возможным благодаря тепловой энергии от мантийной части литосферы. Тепловая энергия делает твердую литосферу более эластичной.

Тектоническая активность отвечает за некоторые из самых драматических геологических событий Земли: землетрясения, вулканы, орогенез (горообразование) и глубокие океанические впадины, которые образовались в результате тектонической активности в литосфере.

Гидросфера – водная оболочка Земли

Гидросфера – водная оболочка, включающая всю воду на нашей планете. К ней относится вода, которая находится на поверхности планеты, под землей и в воздухе. Гидросфера планеты может быть жидкостью, паром или льдом.

На Земле жидкая вода существует на поверхности в виде океанов, озер и рек. Под землей она встречается в колодцах и водоносных горизонтах, а также как грунтовые воды. Водяной пар наиболее заметен в виде облаков и тумана.

Замерзшая часть гидросферы Земли состоит из льда: ледников, ледяных вершин и айсбергов, и имеет свое название – криосфера.

Вода проходит через гидросферу благодаря циклическому перемещению. Она накапливается в облаках, затем падает на Землю в виде дождя или снега. Эта вода собирается в реках, озерах и океанах. Затем она испаряется в атмосферу, чтобы снова начать цикл. Этот процесс называется гидрологическим циклом.

По оценкам ученых, на нашей планете есть более 1386 млн. км³ воды.

В океанах содержится более 97 % запасов воды на Земле. Остальная часть приходится на пресную воду, две трети которой находится в замерзшем состоянии в полярных регионах планеты и на снежных вершинах гор. Интересно отметить, что, хотя вода покрывает большую часть поверхности планеты, она составляет всего 0,023 % общей массы Земли.

Биосфера – живая оболочка Земли

Биосфера состоит из частей Земли, где существует жизнь. Она простирается от самых глубоких корневых систем деревьев, до глубоководных океанических желобов, от пышных тропических лесов до высоких горных вершин.

Поскольку жизнь существует на суше, в воздухе и в воде, биосфера перекрывает все эти сферы. Хотя биосфера имеет высоту около 20 километров, почти вся жизнь сосредоточена примерно от 500 м ниже поверхности океана до 6 км над уровнем моря.

Биосфера существует около 3,5 миллиардов лет. Самые ранние жизненные формы биосферы, называемые прокариотами, выживали без кислорода. Древние прокариоты включали одноклеточные организмы, такие как бактерии и археи.

Биосферу иногда считают одной большой экосистемой – сложным сообществом живых и неживых компонентов, функционирующих как единое целое. Однако чаще всего биосфера описывается как совокупность множества экологических систем.

Атмосфера – воздушная оболочка Земли

Атмосфера – это совокупность газов, окружающих нашу планету, удерживаемых на месте земной гравитацией. Большая часть нашей атмосферы находится вблизи земной поверхности, где она наиболее плотная. Воздух Земли на 79 % состоит из азота и чуть менее 21 % – из кислорода, а также аргона, двуокиси углерода и других газов. Водяной пар и пыль также являются частью атмосферы Земли. Другие планеты и Луна обладают очень разными атмосферами, а некоторые вообще не имеют таковой. В космосе нет атмосферы.

Атмосфера настолько распространена, что она почти незаметна, но ее вес равен слою воды глубиной более 10 метров, которая покрывает всю нашу планету. Нижние 30 километров атмосферы содержат около 98 % всей ее массы.

Ученые утверждают, что многие из газов в нашей атмосфере были выброшены в воздух ранними вулканами. В то время вокруг Земли было мало или вообще не было свободного кислорода. Свободный кислород состоит из молекул кислорода, не связанных с другим элементом, таким как углерод (с образованием углекислого газа) или водород (с образованием воды).

Свободный кислород, возможно, был добавлен в атмосферу примитивными организмами, вероятно бактериями, во время фотосинтеза. Позднее более сложные формы растительной жизни добавили больше кислорода в атмосферу. Кислороду в сегодняшней атмосфере, вероятно, потребовалось миллионы лет чтобы накопиться.

Читайте также:  Семейство крестоцветных растений: признаки, разновидности, жизненный цикл

Атмосфера действует как гигантский фильтр, поглощая большую часть ультрафиолетового излучения и позволяя проникать солнечным лучам. Ультрафиолетовое излучение вредно для живых существ, и может вызвать ожоги. Тем не менее солнечная энергия необходима для всей жизни на Земле.

Атмосфера Земли имеет слоистую структуру. От поверхности планеты к небу идут следующие слои: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Другой слой, называемый ионосферой, простирается от мезосферы до экзосферы. Вне экзосферы находится космос. Границы между атмосферными слоями четко не определены и изменяются в зависимости от широты и времени года.

Взаимосвязь оболочек Земли

Все четыре сферы могут присутствовать в одном месте. Например, кусок почвы будет содержать минералы из литосферы. Кроме того, будут присутствовать элементы гидросферы, представляющие собой влагу в почве, биосферы как насекомых и растений и даже атмосферы в виде почвенного воздуха.

Все сферы взаимосвязаны и зависят друг от друга, как единый организм. Изменения в одной сфере приведут к изменениям в другой. Поэтому все, что мы делаем на нашей планете, влияет на другие процессы в ее пределах (даже если мы не можем этого увидеть своими глазами).

Для людей, занимающихся проблемами окружающей среды, очень важно понимать взаимосвязь всех оболочек Земли.

Географические оболочки Земли: виды и характеристики

Форма нашей планеты – сфероид или шар, сплюснутый с полюсов и имеющий длину экватора около 40000 километров. Географические оболочки Земли – это системы планеты, где все компоненты внутри взаимосвязаны и определены друг относительно друга. Выделяют четыре типа оболочек – атмосферу, литосферу, гидросферу и биосферу. Агрегатные состояния веществ в них встречаются всех типов – жидкие, твердые и газообразные.

Оболочки Земли: атмосфера

Атмосфера является внешней оболочкой. В ее состав вошли разные газы:

  • азот – 78,08%;
  • кислород – 20,95%;
  • аргон – 0,93%;
  • углекислый газ – 0,03%.

Помимо них встречаются озон, гелий, водород, инертные газы, но их доля в общем объеме составляет не более 0,01%. В состав этой оболочки Земли также входит пыль и водяной пар.

Атмосфера, в свою очередь, делится на 5 слоев:

  • тропосфера – высота от 8 до 12 км, характерно присутствие водяного пара, формирование осадков, движение воздушных масс;
  • стратосфера – 8-55 км, содержит озоновый слой, поглощающий УФ-излучение;
  • мезосфера – 55-80 км, низкая по сравнению с нижней тропосферой плотность воздуха;
  • ионосфера – 80-1000 км, в состав входят ионизированные атомы кислорода, свободные электроны и другие заряженные молекулы газов;
  • верхняя атмосфера (сфера рассеяния) – более 1000 км, молекулы двигаются с огромными скоростями и могут проникать в космос.

Атмосфера поддерживает жизнь на планете, поскольку она способствует сохранению тепла на Земле. Также она не допускает проникновения прямых солнечных лучей. А ее осадки повлияли на почвообразовательный процесс и формирование климата.

Оболочки Земли: литосфера

Это твердая оболочка, слагающая земную кору. В состав земного шара входят несколько концентрических слоев с разной толщиной и плотностью. Также они имеют неоднородный состав. Усредненное значение плотности Земли – 5,52 г/см 3 , а в верхних слоях – 2,7. Это свидетельствует о том, что внутри планеты находятся более тяжелые вещества, нежели на поверхности.

Верхние литосферные слои имеют мощность 60-120 км. В них преобладают магматические горные породы – гранит, гнейс, базальт. Большинство из них в течение миллионов лет подвергалось процессам разрушения, воздействию давления, температур и превратилось в рыхлые породы – песок, глина, лёсс и т.д.

До 1200 км находится так называемая сигматическая оболочка. Основными слагающими ее веществами являются магний и кремний.

На глубинах 1200-2900 км находится оболочка, получившая название средняя полуметаллическая или рудная. В основном здесь содержатся металлы, в частности железо.

Ниже 2900 км располагается центральная часть Земли.

Гидросфера

Состав этой оболочки Земли представлен всеми водами планеты, будь то океаны, моря, реки, озера, болота, грунтовые воды. Располагается гидросфера на поверхности Земли и занимает 70% всей площади – 361 млн. км 2 .

В океане сосредоточено 1375 млн. км 3 воды, на поверхности суши и в ледниках – 25, в озерах – 0,25. По мнению академика Вернадского, большие запасы воды находятся в толще земной коры.

На поверхности суши воды задействованы в непрерывном водообмене. Испарение происходит в основном с поверхности океана, где вода – соленая. За счет процесса конденсации в атмосфере суша обеспечивается пресной водой.

Биосфера

Структура, состав и энергия этой оболочки Земли обусловливаются процессами деятельности живых организмов. Биосферные границы – поверхность суши, почвенный слой, нижняя атмосфера и вся гидросфера.

Растения распределяют и накапливают энергию Солнца в виде различных органических веществ. Живые организмы осуществляют миграционный процесс химических веществ в почве, атмосфере, гидросфере, осадочных породах. Благодаря животным в этих оболочках происходят газообмен, окислительно-восстановительные реакции. Атмосфера является также результатом деятельности живых организмов.

Оболочка представлена биогеоценозами, которые являются генетически однородными участками Земли с одним типом растительного покрова и населяющими животными. Биогеоценозы имеют свойственные для них почвы, рельеф и микроклимат.

Все оболочки Земли находятся в тесном непрерывном взаимодействии, которое выражается как обмен веществами и энергией. Исследования в области этого взаимодействия и выявление общих из принципов важно для познания почвообразовательного процесса. Географические оболочки Земли – уникальные системы, характерные только для нашей планеты.

Солнце и Луна и их влияние на процессы, происходящие в географической оболочке Земли.

· Факторы, определяющие солнечное влияние на Землю Солнца и Луны можно разделить на два вида. Первый – постоянно действующие факторы, к которым относятся форма размеры Земли, гравитационные и магнитные силы, определяющие удержание на орбите и движение Земли вокруг Солнца, второй — солнечная радиация, которая является основным источником энергии на Земле, взаиморасположение Земли, Луны и Солнца.

· Форма и размеры Земли имеют большое значение для развития всех географических явлений и процессов на Земле. Например, шарообразность Земли вызывает неравномерное нагревание Солнцем. Наибольшее нагревание земной поверхности происходит на территории между тропиками, где угол падения солнечных лучей на поверхность планеты в течение года наиболее высокий. В сторону полюсов идет постепенное уменьшение тепла. Это определяет общую географическую зональность Земли и образование различных природных зон.

· Кроме формы Земли большое географическое значение имеют ее масса, объем, плотность. С этими параметрами связаны такие свойства Земли как сила гравитации, магнитные и тепловые поля. Гравитационные, магнитные и электрические поля Земли, определяются ее формой, размерами и вещественным составом и, в свою очередь, определяют свойства и процессы географической оболочки.

· Плотность верхних слоев Земли зависит от состава слагающих их пород. С этими параметрами связаны такие свойства Земли как сила гравитации, магнитные и тепловые поля.

· Гравитация – это взаимное притяжение двух физических тел, имеющих массу. Силы гравитации, удерживают планеты вокруг Солнца, определяют сферическую форму Земли и удерживают ее атмосферу.

· Как вы знаете, Земля вращается вокруг своей оси в направлении с запада на восток и одновременно вокруг Солнца. Полный оборот вокруг своей оси Земля делает за 23 часа 56 минут 4 секунды. Этот отрезок времени называется звездными сутками. Однако, в связи с тем, что Земля одновременно вращается и вокруг Солнца, фактическая продолжительность суток несколько большая. Для удобства в практическом применении было решено считать среднюю продолжительность солнечных суток – 24 часа. С вращением Земли вокруг своей оси связана смена дня и ночи и многие земные процессы.

· В зависимости от положения Земли относительно Солнца на Земном шаре выделяют пояса освещенности (тропический, полярный, умеренный)

· Земля имеет один естественный спутник – Луну. Луна оказывает тормозящее воздействие на скорость вращения Земли, что сказывается на подвижных средах (вода, воздушные массы). Под влиянием Луны и частично Солнца изменяется интенсивность процессов Земли, включая и тектонические процессы (горообразование, землетрясение, извержение вулканов), уменьшается величина ее полярного сжатия. Доказано, что Луна влияет на биологические ритмы на Земле, а через них на состояние здоровья человека и животных.

· Интенсивность влияния Луны на Земные процессы зависит от взаимного расположения Земли, Солнца и Луны и фазы Луны. Разные формы освещенной Солнцем части Луны, которые мы видим с Земли, называются фазами Луны.

· Влияние Солнца на земные процессы определяется явлениями, происходящими в недрах Солнца, т.е. от солнечной активности. Огромное количество энергии, которую Солнце излучает в космическое пространство, образуется в ее недрах в результате термоядерной реакции превращения водорода в гелий.

· Солнечная активность оказывает большое влияние на такие земные процессы как полярные сияния, магнитные бури, землетрясения, рост и продуктивность растений, размножение и миграции насекомых, эпидемии болезней человека (грипп, тиф, холера и др.).

· Исключительно велико влияние солнечной активности на климат Земли. Усиливающиеся во время солнечных бурь потоки излучения Солнца влияют на содержание озона в верхних слоях атмосферы. Это, в свою очередь, изменяет интенсивность тепло — и влагообмена на Земле.

· Взаимодействие Солнца, Луны и Земли видны на примере образования приливных процессов в гидросфере Земли. В образовании приливов основную роль играет Луна. Влияние Солнца, несмотря на его огромную массу, из-за большой удаленности в 2,71 раза меньше чем влияние Луны. Наибольшая высота прилива в океанах наблюдается тогда, когда Земля, Луна, Солнце находятся на одной линии и их приливообразующие силы суммируются. Такой прилив называется сизигийный. Наименьший прилив – квадратурный, когда Луна и Солнце находится под прямым углом к Земле.

Последнее изменение этой страницы: 2017-02-08; Нарушение авторского права страницы

Географическая оболочка Земли

География изучает часть планеты, охватывающую верхние слои литосферы (земную кору), всю гидросферу и приземную часть атмосферы, до высоты примерно в 20 км. Общая же «толщина» этой оболочки в среднем 40 км, хотя по разным подсчётам она изменяется от 50 до 100 км. Это очень немного по сравнению не только с необъятным космосом, но и с размерами Земли (её средний радиус около 6371 км). Но для людей это самая важная, а для науки — крайне интересная для изучения оболочка.
Известно, что это — так называемая географическая оболочка и что только в ней имеются условия для жизни. Недаром создатель учения о географической оболочке, академик Андрей Александрович Григорьев, часто называл её географической средой.

Читайте также:  Африка природные зоны: почвы саванны, переменно-влажных и экваториальных лесов

Понятие и состав географической оболочки

Географическая оболочка — самый большой на Земле природный комплекс, в котором литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера, сложно переплетаясь, взаимодействуют между собой, проникают друг в друга. В пределах оболочки, как бы лежащей на границе планеты и космоса, действуют как космические, так и внутренние силы. Одно из важнейших свойств географической оболочки — наличие веществ (прежде всего воды) одновременно в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. Но что же здесь особенно интересного?
Оказывается, интересного много. Оболочка уникальна — таких нет не только у других планет Солнечной системы, но, может быть, и во всей нашей Галактике. Она устроена очень сложно; история её увлекательна. Протекающие в ней многообразные процессы очень тесно связаны между собой и могут быть легко нарушены. Они ещё недостаточно изучены, и значение их крайне важно для сохранения Земли и выживания человечества.

Географическая оболочка уникальна прежде всего тем, что в ней действуют, переплетаясь между собой, взаимно дополняя друг друга или сталкиваясь как противоположные, разные формы энергии. Часть из них — земного происхождения, часть — космического. Обилие энергии порождает различные процессы — геологические, биологические, физические и химические. Мы говорим о том, что на земной поверхности происходит противоборство внешних и внутренних сил. Причём одни из них стремятся установить равновесие. Например, сила тяжести, с которой связаны и выравнивание рельефа, и стекание воды в его понижения. С силами притяжения Луны и Солнца связаны приливы и отливы. Вращение Земли приводит к отклонению русел рек, морских и воздушных течений. Среди внутренних источников энергии на первом месте стоит распад радиоактивных веществ, с которым связаны образование гор и движение литосферных плит, землетрясения и извержения вулканов, деятельность гейзеров, горячих источников. Все эти процессы сопровождаются обезвоживанием и дегазацией недр, т.е. выносом воды и газов на земную поверхность. Немалую роль играет и то, что Земля, как большой магнит, образует магнитное поле, которое влияет не только на процессы притяжения, но и на поведение электрических разрядов в атмосфере.
Космическая энергия достигает поверхности Земли в виде различных излучений, из которых главенствует солнечное. Его поступает очень много, и хорошо ещё, что значительная часть отражается и уходит обратно в космос. Тепловая часть солнечной энергии определяет прежде всего неодинаковый нагрев различных участков поверхности земного шара, с чем связаны воздушные и морские течения, прибрежные и горно-долинные ветры. Нагреваясь днём и остывая ночью, растрескиваются и разрушаются верхние слои горных пород. Но главное — с солнечной энергией связаны два важнейших процесса, которые, собственно, и создают на Земле уникальную оболочку. Это — круговорот воды и развитие жизни.

Формирование современной географической оболочки

Можно пофантазировать, какой первоначально была поверхность Земли: то ли она была похожа на сморщенную кожуру печеного яблока, то ли на лунный пейзаж или просто на нагромождение каменных глыб. Когда-то она напоминала пейзажи вулканических областей с потоками лавы, конусами вулканов и фонтанами гейзеров. Постепенно земная поверхность как бы успокаивалась и становилась более однородной: горы разрушались и сглаживались, в противовес вершинам образовывались глубокие впадины. Но географической оболочки на Земле ещё не было.
Вода бурлила, испарялась, поднималась в атмосферу на значительную высоту, образуя облака; затем она охлаждалась и выпадала в виде дождей на Землю, стекая по ней в понижения — будущие океаны. А газы, удерживаемые притяжением Земли, тоже располагались слоями разной плотности, обуславливая слоистость атмосферы.
Чтобы представить себе такую картину, можно аккуратно налить в стакан слоями жидкости разной плотности, начиная с самых тяжёлых. И если не будет каких-то причин для их перемешивания, такое разделение сохранится довольно долго. Не перемешиваются и воды в спокойном озере — тёплые держатся наверху, холодные — на глубине.
Нарушить слоистость атмосферы, обусловленную разной плотностью газов, и создать другую упорядоченность мог только какой-то весьма мощный процесс, противостоящий силе тяжести. Им-то и стал круговорот воды, заложивший основу будущей географической оболочки. Он связан с переносом больших масс воды и расходом энергии. Главные звенья круговорота — испарение, подъём паров в верхние слои тропосферы, охлаждение и конденсация в капельки воды и ледяные кристаллы. Начальное звено круговорота — испарение — связано не просто с использованием большого количества солнечной энергии, а с ее поглощением. Уникальность нашей планеты проявилась, во-первых, в том, что на ней, в её обширных океанах, скопилось большое количество воды; а во-вторых, — в том, что на Земле сложились уникальные условия для существования воды в жидком, твёрдом и газообразном состояниях. Если бы не испарялась вода с поверхности океанов, не конденсировалась (т.е. сгущалась) при подъёме в атмосфере, не поглощалась теплота при таянии льда и снега — не было бы на Земле круговорота воды.
Круговорот воды не просто связал между собой земную кору, воду и атмосферу. Он заложил основу географической оболочки — всеобщую связь и упорядоченность составных её частей. А это стало важнейшей предпосылкой ко второму шагу в развитии — выходу жизни на поверхность суши и появлению биосферы.

Возникла растительность, содержащая хлорофилл, и в географической оболочке появились многочисленные аккумуляторы солнечной энергии. И не просто её накопители, а замечательные «аппараты», превращающие её в силу, которая преобразует и земную поверхность, и внутренние горные породы, и меняет состав атмосферы; а также создающие особое, биологическое, звено круговорота воды.
«Вода определяет и создаёт всю биосферу, — вясал В.И. Вернадский, — она создаёт основные черты земной коры, вплоть до магматической оболочки». Да и в самих организмах содержатся огромные массы воды, близкие к квадриллионам тонн. «Эта вода находится всё время в движении и в течение года через живое вещество проходит количество воды в сотни, может быть, в тысячи раз больше его веса».
Вода в географической оболочке — могучий химический деятель. Она растворяет горные породы, переносит взвешенные осадки, используется как исходный компонент — наряду с углекислым газом — для образования первичного органического вещества и биогенного кислорода.
Вода не только определяет функционирование географической оболочки, но и связывает её с другими сферами Земли.
Важный и активный элемент географической оболочки — природные газы. Дело не только в том, что нижняя часть атмосферы физически входит в географическую оболочку. Важно, что атмосфера защищает Землю и всё живое на ней от палящих лучей солнца; что возникающие в атмосфере воздушные потоки — ветры — участвуют в переносе тепла и влаги, в развеивании и разравнивании лишённой растительности поверхности Земли. Атмосфера, её газовый состав, обеспечивает процессы дыхания и фотосинтеза (создания сложных органических веществ из воды и углекислого газа с использованием солнечного света). Важнейшие для этого газы земной атмосферы — кислород и углекислый газ — являются продуктами жизнедеятельности организмов: растений, планктона и т.д. Озоновый слой, возникший в результате деятельности растений, защищает живое от смертельных ультрафиолетовых лучей, приходящих из космоса.
Газы играют важную роль во взаимодействии между сферами, составляющими географическую оболочку: все природные воды представляют собой смешанные газосолевые растворы. Нижняя часть атмосферы (тропосфера), поверхность Мирового океана и верхний водный слой находятся во взаимодействии и взаимно регулируют друг друга — образуется «планетарное равновесие». Концентрация растворённых в воде веществ остаётся постоянной при неизменных условиях температуры и давления, а большие скопления воды, прежде всего Мировой океан, регулируют содержание газов в атмосфере.

По В.И. Вернадскому, солевой состав океанов оставался постоянным с палеозойской эры — времени развития жизни на суше, оказывая существенное влияние на географическую оболочку. Поскольку с понижением температуры растворимость углекислоты в воде увеличивается, океан вбирает в себя из атмосферы излишки
углекислоты, образовавшиеся после извержения вулканов или сжигания топлива, затем они опускаются на глубину и осаждаются на дно в виде карбонатных (насыщенных углеродом) пород. Это ещё один из замечательных процессов, протекающих в географической оболочке и поддерживающих её равновесие.

Географическая оболочка охватывает верхнюю часть земной коры, нижнюю часть атмосферы и включает в себя гидросферу, почвенный и растительный покровы и животный мир. В отличие от других сфер земного шара (а также от оболочек других планет) в географической оболочке Земли вещество встречается в трёх состояниях, процессы в ней протекают как за счёт космических, так и внутренних, земных, источников энергии; только в ней есть жизнь.
Географическая оболочка — это система: все её компоненты взаимосвязаны, взаимодействуют и взаимно определяют друг друга. И самое главное — это система открытая: обмен веществ и энергии происходит не только между её компонентами, но и между оболочкой, космосом и внутренними частями Земли.
В своём развитии географическая оболочка прошла три этапа. Начало первому из них — неорганическому — положило отделение суши от океана и выделение атмосферы. На втором этапе в географической оболочке образуется биосфера, преобразившая все протекающие ранее в ней процессы. На третьем — современном — в географической оболочке возникает человеческое общество.

Ссылка на основную публикацию