В результате освоения содержания главы 14 студент должен:
знать
Понятия «географическая оболочка», «природно-территориальный комплекс», закономерности и особенности географической оболочки;
уметь
- различать ПТК по уровню, объяснять причинно-следственные связи между всеми компонентами ПТК;
- адаптировать знания и умения для их использования в профессиональной деятельности;
владеть
Навыком поиска и отбора информации при использовании информационно-коммуникативных средств.
Понятие о географической оболочке
Географическая оболочка - сложная природно-антропогенная система нашей планеты. Это целостная непрерывная наружная оболочка Земли, в пределах которой соприкасаются и взаимодействуют все геосферы: литосфера, атмосфера, гидросфера и биосфера (рис. 14.1).
Впервые представление об этой оболочке было введено в науку в начале XX в., но современное понятие о географической оболочке было разработано лишь в 1930-х гг. академиком Л. А. Григорьевым.
В развитии географической оболочки выделяют три этапа. На первом этапе сформировались земная кора, материки и океаны. Возникли хемотрофные бактерии, а впоследствии - фотосинтезирующие организмы. Второй этап (палеозой, мезозой, кайнозой) знаменателен образованием озонового экрана, формированием гидросферы и атмосферы в современном виде. Произошел качественный и количественный скачок в развитии живого вещества, сформировались почвы. Третий этап связан с появлением человека разумного и продолжается до настоящего времени. Главное отличие этого этапа - воздействие человека на природную среду.
Современный этап развития географической оболочки характеризуется формированием природно-антропогенных систем.
Рис. 14.1.
До настоящего времени вопрос о границах географической оболочки (ГО) является дискуссионным. Верхней границей принято считать озоновый слой, а нижней - подошву коры выветривания. Многие ученые придерживаются точки зрения, что границей географической оболочки можно считать границы распространения живого вещества в ней. Она включает в себя нижний слой атмосферы, гидросферу, верхнюю часть литосферы, живые организмы и слой, в пределах которого проявляется хозяйственная деятельность человека.
Все земные оболочки в приповерхностной части Земли взаимно проникают друг в друга, соприкасаясь и взаимодействуя. Так в результате длительного взаимодействия сформировалась непрерывная оболочка - географическая оболочка.
Географическая оболочка обладает следующими особенностями.
- 1. Вещество существует в трех агрегатных состояниях.
- 2. В географическую оболочку поступают различные виды энергии, за счет которых протекают многообразные процессы. Часть энергии консервируется в недрах Земли (горючие полезные
ископаемые), часть уходит в космическое пространство. Лучистая энергия Солнца превращается в тепловую.
- 3. Вещество в географической оболочке обладает широким диапазоном физических характеристик и химического состава.
- 4. Географическая оболочка явилась местом возникновения и распространения жизни.
- 5. Географическая оболочка - место жизнедеятельности человека.
Географическая оболочка - природный комплекс планетарного масштаба, его целостность определяется непрерывным обменом веществом и энергией между ее разными частями. Структурными частями географической оболочки являются компоненты и природные комплексы.
Компонентами географической оболочки являются: горные породы, вода и воздух, растения и животные и особое образование - почвы. Они участвуют в формировании и естественных, и антропогенных ландшафтов.
Компоненты различаются по физическому состоянию, по химическому составу. Также есть различия по уровню организации: живое (растения и животные), неживое (горные породы, воздух, вода), биокосное (почва). По степени активности компоненты также делятся на устойчивые (горные породы и почва), мобильные (вода и воздух), активные (живые организмы).
Наиболее сложным строением в географической оболочке отличаются тонкие слои прямого соприкосновения и активного взаимодействия частей литосферы, атмосферы и гидросферы. К ним относится, во-первых, поверхность суши (верхний слой литосферы), приземный слой атмосферы, поверхностные и подземные воды. Во-вторых, верхняя толща Мирового океана, в-третьих океаническое дно. В. И. Вернадский назвал эти контактные зоны «пленками жизни», потому что именно здесь наблюдается наибольшая концентрация живого вещества.
Географическая оболочка имеет закономерности: целостность, круговорот вещества, ритмичность, зональность.
Рассмотрим сущность указанных закономерностей.
1. Целостность означает единство географической оболочки, которая обусловлена круговоротом вещества и энергии между компонентами. Географическая оболочка развивается как единое целое.
Целостность означает, что все компоненты географической оболочки взаимосвязаны между собой, и изменение одного компонента неизменно влечет за собой изменение всех остальных. Хозяйственная деятельность человека также оказывает воздействие на компоненты географической оболочки. Поэтому при вмешательстве человека в природу необходимо учитывать такое свойство географической оболочки, как целостность.
- 2. Круговорот вещества в природе - еще одна важная закономерность географической оболочки, благодаря которой в ней происходит обмен энергией. Существуют круговорот воды (большой и малый), круговорот горных пород, азота, циркуляция атмосферы и океанских течений. (Процесс круговорота воды в географической оболочке рассматривается в главе 4.) Однако существует и круговорот воды в океане. Морские течения образуют кольца океанической циркуляции. Крупные течения возникают между экваториальными районами и сороковыми широтами. Под влиянием силы Кориолиса течения отклоняются вправо, двигаются по часовой стрелке в Северном полушарии. Аналогичная картина складывается и в Тихом океане. Круговорот, циркуляция воды в океане поддерживаются компенсационными течениями. Движения воды в океане отражают циркуляцию атмосферы, в которой, следовательно, также наблюдаются круговороты вещества (воздуха). Циркуляция атмосферы в экваториальных широтах и умеренных была рассмотрена детальнее в главе 5. Не следует забывать и о круговороте твердого вещества, горных пород. Магма, поступая на поверхность Земли, превращается в эффузивные, т.е. изверженные горные породы. Под воздействием внешних сил они изменяются, разрушаются, переносятся водой, ветром или льдом в иные места и отлагаются в виде осадочных отложений. Постепенно в процессе метаморфизации они превращаются в метаморфические горные породы, а позже могут опять превратиться в магматические и т.д.
- 3. Ритмичность - еще одна закономерность ГО, которая подразумевает повторяемость явлений во времени. Выделяют ритмы суточные, годовые, внутривековые и др.
Суточная ритмика в природе определяется осевым вращением Земли, следовательно, сменой дня и ночи, когда меняется световой режим (освещенная и неосвещенная часть суток). Суточному ритму подвержена неживая и живая природа (суточный ход температуры воздуха, абсолютной и относительной влажности, процессы фотосинтеза, жизнедеятельность растений и животных).
Годовая ритмика в географической оболочке обусловлена годовым (орбитальным) движением Земли, сменой времен года. В умеренных широтах сезонная ритмика выражена ярко. Ей подвержены температуры воздуха, воды, циркуляция атмосферы, миграции животных.
Существуют также внутривековые ритмы. Наиболее ощутимы для географической оболочки 11-летние ритмы, которые связаны с периодическими изменениями солнечной активности. Отмечаются также и 30-35-летние циклы, их рассматривают как трехкратные 11-летние циклы. Эпохи горообразования, согласно распространенной точке зрения, проявлялись как следствие ритмики 26000-годичного цикла, связанного с изменением угла наклона земной оси к плоскости орбиты.
Важной закономерностью географической оболочки можно считать зональность - закономерное изменение природных компонентов и природных комплексов от экватора к полюсам. Географическая зональность как закон была установлена В. В. Докучаевым.
Зональность объясняется тем, что Земля в течение года занимает разное положение по отношению к Солнцу, следовательно, по-разному освещается и нагревается. Угол падения солнечных лучей на земную поверхность различен, что обусловлено фигурой Земли. При этом различают географическую зональность компонентную (например, температура, ветер, климат) и комплексную (географическую).
Наряду с зональностью основные черты природы конкретного региона определяются азональными факторами (азональностью). Под этим понятием подразумевается распространение какого-либо географического объекта или явления вне связи с зональными особенностями территории, в «нарушение» зональности. Самым ярким примером могут служить течения, например, холодные. Они, проходя вдоль берегов, способствуют понижению температуры воздуха, уменьшению количества атмосферных осадков и, как следствие, образованию береговых пустынь. В горных странах наблюдается высотная поясность - закономерная смена природных компонентов и природных комплексов от подножий гор к вершинам, которая, в основном, определена понижением температуры воздуха с высотой и изменением количества атмосферных осадков. Понятие «вертикальная зональность» несколько шире, так как подразумевает изменение природных комплексов не только с высотой, но и с глубиной (снижение количества тепла и солнечного света).
Наиболее крупные комплексные зональные подразделения географической оболочки называются географическими поясами. Они опоясывают земной шар в широтном направлении. Их обособление происходит благодаря примерно одинаковому количеству солнечной радиации. Поэтому каждый пояс отличается радиационным балансом, циркуляцией атмосферы, скоростью круговорота энергии и вещества, ритмики в природе и пр. Выделяют следующие пояса: экваториальный, два субэкваториальных, два тропических, два субтропических, два умеренных, субарктический и субантарктический, арктический и антарктический.
В пределах географических поясов выделяются природные зоны. Географическая оболочка состоит из природных комплексов разного ранга, размера.
Географи́ческая оболо́чка - в российской географической науке под этим понимается целостная и непрерывная оболочка Земли, где её составные части: верхняя часть литосферы (земная кора), нижняя часть атмосферы (тропосфера, стратосфера, гидросфера и биосфера) - а также антропосфера проникают друг в друга и находятся в тесном взаимодействии. Между ними происходит непрерывный обмен веществом и энергией.
Верхнюю границу географической оболочки проводят в атмосфере на высоте 25-ЗО км, нижнюю - в пределах литосферы на глубине нескольких сотен метров, а иногда до 4-5 км или по океаническом дну.
Географическая оболочка состоит из структурных частей – компонентов. Это горные породы, вода, воздух, растения, животные и почвы. Они различаются по физическому состоянию (твердое, жидкое, газообразное), уровню организации (неживое, живое, биокосное), химическому составу, активности (инертные – породы, почва, мобильные – вода, воздух, активное – живое вещество).
Географическая оболочка имеет вертикальную структуру, состоящую из отдельных сфер. Нижний ярус сложен плотным веществом литосферы, а верхние представлены более легким веществом гидросферы и атмосферы. Такая структура является результатом дифференциации вещества с выделением плотного вещества в центре Земли, а более легкого – по периферии. Вертикальная дифференциация географической оболочки послужила основанием Ф.Н.Милькову для выделения внутри нее ландшафтной сферы – тонкого слоя (до 300 м), где происходит соприкосновение и активное взаимодействие земной коры, атмосферы и гидросферы.
1.Земная кора - это верхняя часть твёрдой земли. От мантии отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн - границей Мохоровичича (нижняя граница земной коры). Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30-50 км на континентах.
Бывает два типа коры - континентальная и океаническая . В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя:
Осадочный чехол. Осадочные горные породы образуются на земной поверхности и вблизи неё в условиях относительно низких температур и давлений в результате преобразования морских и континентальных осадков. Подразделяются на: обломочные породы (брекчии, конгломераты,пески, алевриты) - грубые продукты преимущественно механического разрушения материнских пород, обычно наследующие наиболее устойчивые минеральные ассоциации последних; глинистые породы -дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедшие в новые минеральные виды; хемогенные, биохемогенные и органогенные породы - продукты непосредственного осаждения из растворов (например, соли), при участии организмов (например, кремнистые породы), накопления органических вещества (например, угли) или продукты жизнедеятельности организмов (например, органогенные известняки).
Гранитный
Базальтовый. (это тёмно-серые, чёрные или зеленовато-чёрные породы)
Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Кинематику этих движений описывает тектоника плит.
2. Тропосфе́ра (др.-греч. «поворот», «изменение» и «шар») - нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8-10 км, в умеренных широтах до 10-12 км, на экваторе - 16-18 км.
При подъёме в тропосфере температура понижается в среднем на 0,65 К (0,65 °С) через каждые 100 м и достигает 180-220 K (-93 - -76 °С) в верхней части. Этот верхний слой тропосферы, в котором снижение температуры с высотой прекращается, называют тропопаузой . Следующий, расположенный выше тропосферы, слой атмосферы называется стратосфера.
В тропосфере сосредоточено более 80 % всей массы атмосферного воздуха, сильно развиты турбулентность и конвекция (явление переноса теплоты в жидкостях или газах, или сыпучих средах потоками вещества). Сосредоточена преобладающая часть водяного пара, возникают облака, формируются и атмосферные фронты, развиваются циклоны и антициклоны, а также другие процессы, определяющие погоду и климат . Происходящие в тропосфере процессы обусловлены, прежде всего, конвекцией.
Часть тропосферы, в пределах которой на земной поверхности возможно зарождение ледников, называется хионосфера .
3.Стратосфе́ра (от лат. stratum - настил, слой) - слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Плотность воздуха в стратосфере в десятки и сотни раз меньше чем на уровне моря. Именно в стратосфере располагается слой озоносферы («озоновый слой», который определяет верхний предел жизни в биосфере. В стратосфере задерживается большая часть коротковолновой части ультрафиолетового излучения (180-200 нм) и происходит трансформация энергии коротких волн. Под влиянием этих лучей изменяются магнитные поля, распадаются молекулы, происходит ионизация, новообразование газов и других химических соединений. Эти процессы можно наблюдать в виде северных сияний,зарниц и других свечений.
4. Гидросфе́ра (от др.-греч. вода и шар) - это водная оболочка Земли занимающая 3/4 части планеты. Она образует непрерывистую водную оболочку. Средняя глубина океана составляет 3800 м, максимальная (Марианская впадина Тихого океана) - 11 022 метра. Общий объём воды на планете около 1 532 000 000 кубических километров. Область биосферы в гидросфере представлена во всей ее толще, однако наибольшая плотность живого вещества приходится на поверхностные прогреваемые и освещаемые лучами солнца слои, а также прибрежные зоны.
В общем виде принято деление гидросферы на Мировой океан, континентальные воды и подземные воды. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше - в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Свыше 96 % объёма гидросферы составляют моря и океаны, около 2 % - подземные воды, около 2 % - льды и снега, около 0,02 % - поверхностные воды суши. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников,снежного покрова и в вечной мерзлоте, представляя собой криосферу.
Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, тем не менее играют важнейшую роль в жизни наземной биосферы, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Сверх того эта часть гидросферы находится в постоянном взаимодействии с атмосферой и земной корой.
Взаимодействие этих вод и взаимные переходы из одних видов вод в другие составляют сложный круговорот воды на земном шаре. В гидросфере впервые зародилась жизнь на Земле. Лишь в начале палеозойской эры началось постепенное переселение животных и растительных организмов на сушу. Океаническую кору слагают осадочный и базальтовый слои.
5.Биосфе́ра (от др.-греч. жизнь и сфера, шар) - оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд. лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий, а так же человек. Французский учёный-естествоиспытатель Жан Батист Ламарк впервые предложил концепцию биосферы, ещё не введя даже самого термина. Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом.
Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.
Границы биосферы:
· Верхняя граница в атмосфере: 15-20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.
· Нижняя граница в литосфере: 3,5-7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.
· Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10-11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.
Структура Биосферы :
1. Живое вещество - вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·10 12 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3·10 18 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты.
2. Биогенное вещество - вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь большую часть атмосферы, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.
3. Косное вещество - продукты, образующиеся без участия живых организмов.
4. Биокосное вещество - вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветриванияи т. д. Организмы в них играют ведущую роль.
5. Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.
6. Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.
7. Вещество космического происхождения.
Слои биосферы:
Весь слой воздействия жизни на неживую природу называется мегабиосферой , а вместе с артебиосферой - пространством человекообразной экспансии в околоземном пространстве - панбиосферой .
6. Антропосфера (ноосфера) (греч. разум и шар ) - сфера разума; сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития (эта сфера обозначается также терминами «антропосфера», «биосфера», «биотехносфера»).
Ноосфера - предположительно новая, высшая стадия эволюции биосферы, становление которой связано с развитием общества, оказывающего глубокое воздействие на природные процессы.
[Возникновение и эволюция понятия
Понятие «ноосфера» было предложено профессором математики Сорбонны Эдуардом Леруа (1870-1954), который трактовал её как «мыслящую» оболочку, формирующуюся человеческим
Географическая оболочка земли или ландшафтная оболочка, сфера взаимопроникновения и взаимодействия литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. Характеризуется сложным составом и строением. Вертикальная мощность географической оболочки составляет десятки километров. Целостность географической оболочки определяется непрерывным энерго- и массообменом между сушей и атмосферой, Мировым океаном и организмами. Природные процессы в географической оболочке осуществляются за счет лучистой энергии Солнца и внутренней энергии Земли. В пределах географической оболочки возникло и развивается человечество, черпающее из оболочки ресурсы для своего существования и воздействующее на нее.
Верхнюю границу Географическая оболочка проводить по стратопаузе, т.к. до этого рубежа сказывается тепловое воздействие земной поверхности на атмосферные процессы. Границу географической оболочка в литосфере совмещают с нижним пределом области гипергенеза. Иногда за нижнюю границу Географическая оболочка принимают подножие стратисферы, среднюю глубину сейсмических или вулканических очагов, подошву земной коры, уровень нулевых годовых амплитуд температуры. Таким образом, географическая оболочка полностью охватывает гидросферу, опускаясь в океане на 10-11 км ниже поверхности Земли, верхнюю зону земной коры и нижнюю часть атмосферы (слой мощностью 25-30 км). Наибольшая толщина географической оболочки близка к 40 км.
Качественные отличия географической оболочки от других оболочек Земли состоит в следующем. Географическая оболочка формируется под действием как земных, так и космических процессов; она исключительно богата разными видами свободной энергии; вещество присутствует во всех агрегатных состояния; чрезвычайно разнообразна степень агрегированности вещества - от свободных элементарных частиц - от атомов, ионов, молекул до химических соединений и сложнейших биологических тел; концентрацией тепла, поступающего от Солнца; наличие человеческого общества.
Основные вещественные компоненты географической оболочки это слагающие земную кору горные породы формой - рельефом), воздушные массы, водные скопления, почвенный покров и биоценозы; в полярных широтах и высокогорьях существенна роль скоплений льда.
Основные энергетические компоненты это гравитационная энергия, внутреннее тепло Земли, лучистая энергия Солнца и энергия космических лучей. При всей ограниченности набора компонентов сочетания их могут быть весьма многообразными; это зависит и от числа входящих в сочетание слагаемых и от их внутренних вариаций, так как каждый компонент - это тоже очень сложная природная совокупность и главное - от характера их взаимодействия и взаимосвязей, т. е. от географической структуры.
Географическая оболочка присущи следующие важные черты:
1)целостность географической оболочки, обусловленная непрерывным обменом вещества и энергии между её составными частями, поскольку взаимодействие всех компонент связывает их в единую материальную систему, в которой изменение даже одного звена влечёт сопряжённое изменение и всех остальных.
2) Наличие круговорота веществ и связанной с ним энергией, обеспечивающего многократность одних и тех же процессов и явлений и их высокую суммарную эффективность при ограниченном объёме исходного вещества, участвующего в этих процессах. Сложность круговоротов различна: одни из них - механические движения (циркуляция атмосферы, система морских поверхностных течений), другие сопровождаются сменой агрегатного состояния вещества (оборот воды на Земле), в-третьих происходит также и его химическая трансформация (биологический круговорот). Круговороты, однако, не замкнуты, и различия между их начальными и конечными стадиями свидетельствует о развитии системы.
3) Ритмика, т. е. повторяемость во времени различных процсссов и явлений. Она обусловлена главным образом астрономическими и геологическими причинами. Выделяется ритмика суточная (смена дня и ночи), годовая (смена времён года), внутривековая (например, циклы в 25-50 лет, наблюдаемые в колебаниях климата, ледников, уровней озёр, водоносности рек и т.п.), сверхвековая (например, смена за каждые 1800-1900 лет фазы прохладно-влажного климата фазой сухого и тёплого), геологическая (циклы каледонский, герцинский, альпийский по 200-240 млн. лет каждый) и т.п. Ритмы, как и круговороты, не замкнуты: то состояние, какое было в начале ритма, в конце его не повторяется.
4).Непрерывность развития географической оболочки, как некоторой целостной системы под влиянием противоречивого взаимодействия экзогенных и эндогенных сил. Следствиями и особенностями этого развития являются: а) территориальная дифференциация поверхности суши, океана и морского дна на участки, различающиеся по внутренним особенностям и внешнему облику (ландшафты, геокомплексы); определяется пространственными изменениями географической структуры; особые формы территориальной дифференциации - географическая зональность, б) полярная асимметрия, т. е. существенные различия природы Географическая оболочка в Северном и Южном полушариях; проявляется в распределении суши и моря (подавляющая часть суши в Северном полушарии), климата, состава животного и растительного мира, в характере ландшафтных зон и т.п.; в) гетерохронность или метахронность развития географической оболочки, обусловленная пространственной разнородностью природы Земли, вследствие чего в один и тот же момент разные территории либо находятся в различных фазах одинаково направленного эволюционного процесса, либо отличаются друг от друга направлением развития (примеры: древнее оледенение в разных районах Земли начиналось и кончалось неодновременно; в одних географических зонах климат становится суше, в других в то же время - влажнее и т.п.).
Географическая оболочка является предметом изучения физической географии.
Географическая оболочка — оболочка Земли, в пределах которой взаимно проникают друг в друга и находятся в тесном взаимодействии нижние слои атмосферы, верхние части литосферы, вся гидросфера и биосфера (рис. 1).
Представление о географической оболочке как о «наружной сфере земли» было введено русским метеорологом и географом П. И. Броуновым (1852-1927) еще в 1910 г., а современное понятие разработано известным географом академиком АН СССР А. А. Григорьевым.
Тропосфера, земная кора, гидросфера, биосфера — это структурные части географической оболочки , а заключенное в них вещество — ее компоненты.
Рис. 1. Схема строения географической оболочки
Несмотря на существенные различия структурных частей географической оболочки, у них есть одна общая, очень существенная черта — непрерывный процесс перемещения вещества. Однако скорость внутрикомпонентного перемещения вещества в разных структурных частях географической оболочки не одинакова. Наибольшие показатель скорости отмечены в тропосфере. Даже при безветрии совершенно неподвижного приземного воздуха не бывает. Условно в качестве средней скорости перемещения вещества в тропосфере можно принять величину 500-700 см/с.
В гидросфере из-за большей плотности воды скорость перемещения вещества ниже, причем здесь в отличие от тропосферы наблюдается общее закономерное убывание скорости движения вод с глубиной. В целом средние скорости переноса вод в Мировом океане составляют (см/с): на поверхности — 1,38, на глубине 100 м — 0,62, 200 м — 0,54, 500 м — 0,44, 1000 м — 0,37, 2000 м — 0,30, 5000 м -0,25.
В земной коре процесс переноса вещества настолько замедлен, что для его установления требуются специальные исследования. Скорость перемещения вещества в земной коре измеряется несколькими сантиметрами или даже миллиметрами в год. Так, скорость раздвижения срединно-океанического хребта варьирует от 1 см/год в Северном Ледовитом океане до 6 см/год в экваториальной части Тихого океана. Средняя же скорость раздвижения океанической земной коры составляет примерно 1,3 см/год. Установленная вертикальная скорость современных тектонических движений на суше такого же порядка.
Во всех структурных частях географической оболочки внутрикомпонентное перемещение вещества протекает в двух направлениях: горизонтальном и вертикальном. Эти два направления не противостоят друг другу, а представляют собой разные стороны одного и того же процесса.
Между структурными частями географической оболочки осуществляется активный и непрерывный обмен веществом и энергией (рис. 2). Например, в атмосферу в результате испарения с поверхности океана и суши поступает вода, твердые частицы попадают в воздушную оболочку во время извержения вулканов или с помощью ветра. Воздух и вода, проникая по трещинам и порам вглубь горных порол, попадают в литосферу. В водоемы постоянно поступают газы из атмосферы, а также различные твердые частицы, которые сносят потоки воды. От поверхности Земли нагреваются верхние слои атмосферы. Растения поглощают из атмосферы углекислый газ и выделяют в нее кислород, необходимый для дыхания всем живым существам. Живые организмы, отмирая, формируют почвы.
Рис. 2. Схема связей в системе географической оболочки
Вертикальные границы географической оболочки выражены нечетко, поэтому ученые определяют их по-разному. А. А. Григорьев, как и большинство ученых, верхнюю границу географической оболочки проводил в стратосфере на высоте 20-25 км, ниже слоя максимальной концентрации озона, задерживающего ультрафиолетовое излучение Солнца. Ниже этого слоя наблюдаются движения воздуха, связанные с взаимодействием атмосферы с сушей и океаном; выше движения атмосферы этого характера сходят на нет. Наибольшие споры среди ученых вызывает нижняя граница географической оболочки.
Чаще всего ее проводят по подошве земной коры, т. е. на глубине 8-10 км под океанами и 40-70 км под материками. Таким образом, общая мощность географической оболочки составляет около 30 км. По сравнению с размерами Земли это тонкая пленка.
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.
