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.
биосфера ноосфера техногенез
Наиболее общим объектом изучения географической науки является географическая оболочка. Термин «географическая оболочка» был предложен известным географом А.А. Григорьевым в 1932 г.
Географическая оболочка - самый большой на Земле природный комплекс, в котором литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера, сложно переплетаясь, взаимодействуют между собой, проникают друг в друга, обмениваются веществом и энергией. Каждый компонент комплекса имеет свой химический состав, отличается присущими только ему свойствами. 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, твердом и газообразном состоянии. Они могут иметь свою организацию вещества, закономерности развития, могут быть органическими или неорганическими.
Процессы, протекающие в географической оболочке, многообразны, тесно связаны между собой и могут быть легко нарушены. Они еще недостаточно изучены и значение их крайне важно для сохранения Земли и выживания человека. 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 - земного, 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. Причем одни из них стремятся установить равновесие. Например: сила тяжести, с которой связаны и выравнивание рельефа, и стекание воды с его понижения. С силами притяжения Луны и Солнца связаны приливы и отливы. Среди внутренних источников энергии на первом месте стоит распад радиоактивных веществ, с которым связаны образование гор и движение литосферных плит, землетрясения и извержение 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 общий магнит образует магнитное поле, которое влияет не только на процессы притяжения, но и на поведение электрических зарядов в атмосфере. Космическая энергия достигает поверхности Земли в виде различных излучений, из которых главенствует солнечная. Ее поступает очень много. Значительная часть солнечной энергии отражается обратно в космос. В солнечной энергии связаны два важнейших процесса, которые и создают на Земле уникальную оболочку. Это - круговорот воды и развитие жизни. Границы географической оболочки не выражены четко и проводятся различными учеными по - разному, так как основы для ее деления отличаются. Но чаще все проводят следующие границы.
Рис.1
К географической оболочке относится слой атмосферы, в котором отмечается наличие пыли, преимущественно вулканического происхождения, паров воды и могут существовать организмы. Высота этого слоя достигает 25-30 км, т.е. в состав географической оболочки входит тропосфера и нижние слои стратосферы. В литосфере к географической оболочке относится только часть земной коры, которая простирается от поверхности Земли до глубины несколько сотен метров, иногда до 4-5 км. Именно до этой глубины прослеживается воздействие атмосферы и гидросферы на литосферу. В состав географической оболочки входит почти вся гидросфера, за исключением незначительной ее части, которая находится на большой глубине. Самая большая часть географической оболочки - биосфера - одна из оболочек Земли, состав, свойства и процессы которой обусловлены деятельностью живых организмов. То есть, в основе выделения границ биосферы находится деятельность живых организмов, а в основе географической оболочки - наличие взаимодействия основных частей (сфер). Поэтому основные параметры биосферы и геосферы могут не совпадать. Относительно соотношения биосферы и географической оболочки Земли нет единого мнения. Если брать за основу наличие или отсутствие бактерий, то сфера обитания последних выходит за границы географической оболочки, так как споры бактерий обнаружены значительно выше тропосферы, а в нефтеносных слоях литосферы бактерии обнаружены на глубинах до нескольких километров. В пределах суши географической оболочки отдельные ученые выделяют ландшафтную сферу. Это небольшой по мощности слой (от 5-10 м в тундре, до 100-150 м в тропиках), включающий верхнюю часть коры выветривания, почву, растительность, животный мир, приземный слой воздуха, поверхностные и грунтовые воды.
Оболочка Земли, в пределах которой взаимно проникают друг в друга и взаимодействуют нижние слои атмосферы, верхние части литосферы, вся гидросфера и биосфера, называется географической оболочкой (земной оболочкой) Все компоненты географической оболочки взаимодействуют друг с другом.
Резких границ географическая оболочка не имеет. Многие ученые считают, что ее мощность составляет в среднем 55 км. Географическую оболочку иногда называют природной средой или просто природой.
Свойства географической оболочки.
Только в географической оболочке присутствуют вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии, что имеет огромное значение для всех процессов, происходящих в географической оболочке, и прежде всего для возникновения жизни. Только здесь у твердой поверхности Земли возникла сначала жизнь, а затем появились человек и человеческое общество, для существования и развития которого имеются все условия: воздух, вода, горные породы и полезные ископаемые, солнечное тепло и свет, почвы, растительность, бактериальный и животный мир.
Все процессы в географической оболочке происходят под воздействием солнечной энергии и в меньшей степени внутренних земных источников энергии. Таким образом, свойства географической оболочки : целостность, ритмичность, зональность .
Целостность ГО проявляется в том, что изменение одного компонента природы неизбежно вызывает изменение всех остальных. Эти изменения могут равномерно охватывать всю географическую оболочку и проявляются в некоторых ее отдельных частях, оказывая влияние на другие части.
Ритмичность природных явлений заключается в повторяемости сходных явлений во времени. Примеры ритмичности: суточные и годовые периоды вращения Земли; длительные периоды горообразования и изменения климата на Земле; периоды изменения солнечной активности. Изучение ритмов важно для прогнозов процессов и явлений, происходящих в географической оболочке.
Зональность – закономерное изменение всех компонентов ГО от экватора к полюсам. Она вызывается вращением шарообразной Земли с определенным наклоном оси вращения вокруг Солнца. В зависимости от географической широты солнечная радиация распределяется зонально и вызывает смену климатов, почв, растительности и других компонентов географической оболочки. Мировой закон зональности географической оболочки проявляется в ее разделении на географические пояса и природные зоны. На его основании проводят физико-географическое районирование Земли и отдельных ее участков.
Одновременно с зональными действуют и азональные факторы , связанные с внутренней энергией Земли (рельеф, высота, конфигурация материков). Они нарушают зональное распределение компонентов ГО. В любом месте земного шара зональные и азональные факторы действуют одновременно.
Круговорот веществ и энергии
Круговорот веществ и энергии - это важнейший механизм природных процессов географической оболочки. Существуют различные круговороты веществ и энергии: воздушные круговороты в атмосфере, земной коре, круговороты воды и др.
Для географической оболочки большое значение имеет круговорот воды , который осуществляется благодаря движению воздушных масс. Без воды не может быть и жизни.
Огромная роль в жизни географической оболочки принадлежит биологическому круговороту. В зеленых растениях, как известно, на свету из углекислого газа и воды образуются органические вещества, которые служат пищей для животных. Животные и растения после отмирания разлагаются бактериями и грибами до минеральных веществ, которые затем вновь поглощаются зелеными растениями.
Ведущая роль во всех круговоротах принадлежит круговороту воздуха в тропосфере, который включает всю систему ветров и вертикальное движение воздуха. Движение воздуха в тропосфере втягивает в глобальный круговорот и гидросферу, образуя мировой круговорот воды.
Каждый последующий круговорот отличается от предыдущих. Он не образует замкнутого круга. Растения, например, берут из почвы питательные вещества, а отмирая, отдают их значительно больше, так как органическая масса растений создается в основном за счет углекислого газа атмосферы, а не за счет веществ, поступающих из почвы.
Роль живых организмов в формировании природы.
Жизнь делает нашу планету неповторимой. Жизненные процессы состоят из трех главных этапов: создания в результате фотосинтеза органического вещества первичной продукции; превращения первичной (растительной) продукции во вторичную (животную); разрушения первичной и вторичной биологической продукции бактериями, грибами. Без этих процессов жизнь невозможна. Живые организмы включают: растения, животные, бактерии и грибы. Каждая группа (царство) живых организмов выполняет определенную роль в развитии природы.
Под влиянием живых организмов в воздухе стало больше кислорода и уменьшилось содержание углекислого газа. Зеленые растения - основной источник атмосферного кислорода. Другим стал состав Мирового океана. В литосфере появились горные породы органического происхождения. Залежи угля и нефти, большинство отложений известняков - результат деятельности живых организмов.
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.
Загрузка...
