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.

До появления жизни на Земле внешнюю, единую оболочку ее составляли три взаимосвязанные оболочки: литосфера, атмосфера и гидросфера. С появлением живых организмов - биосферы, эта внешняя оболочка значительно изменилась. Изменились и все ее составные части - компоненты. Оболочка, Земли, в пределах которой взаимно проникают друг в друга и взаимодействуют нижние слои атмосферы, верхние части литосферы, вся гидросфера и биосфера, называется географической (земной) оболочкой. Все компоненты географической оболочки существуют не изолированно, они взаимодействуют друг с другом. Так, вода и воздух, проникая по трещинам и порам вглубь горных пород, участвуют в процессах выветривания, изменяют их и в то же время меняются сами. Реки и подземные воды, перемещая минеральные вещества, участвуют в изменении рельефа. Частицы горных пород высоко поднимаются в атмосферу при извержении вулканов, сильных ветрах . Много солей содержится в гидросфере. Вода и минеральные вещества входят в состав всех живых организмов. Живые организмы, отмирая, образуют огромные толщи горных пород. Верхнюю и нижнюю границы географической оболочки разные ученые проводят по-разному. Резких границ она не имеет. Многие ученые считают, что ее мощность составляет в среднем 55 км. По сравнению с размерами Земли это тонкая пленка.

В результате взаимодействия компонентов географическая оболочка обладает присущими только ей свойствами.

Только здесь 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. Изменение солнечной активности сказывается на всех процессах географической оболочки. Так, например, в период повышения солнечной активности увеличиваются магнитные бури , изменяется скорость роста растений, размножения и миграции насекомых, ухудшается состояние здоровья людей, особенно детей и пожилых. Связь между ритмами солнечной активности и живыми организмами показал русский биофизик Александр Леонидович Чижевский еще в 20-30-х гг. ХХ в.

Географическую оболочку иногда называют природной средой или просто природой, имея в виду главным образом природу в границах географической оболочки.

Все компоненты географической оболочки связаны в единое целое посредством круговорота веществ и энергии, благодаря которому осуществляется обмен веществ между оболочками. 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. Вода, одно из наиболее удивительных веществ природы, отличающееся большой подвижностью. Способность переходить из жидкого в твердое или газообразное состояние при незначительных изменениях температуры позволяет воде ускорять различные природные процессы. Без воды не может быть и жизни. Вода, находясь в круговороте, вступает в тесные взаимодействия с другими компонентами, связывает их между собой и является важным фактором формирования географической оболочки.

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. Одни и те же элементы многократно образуют органические вещества живых организмов и многократно снова переходят в минеральное состояние.

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. От него зависит и интенсивность других круговоротов. Наиболее активно круговороты происходят в экваториальном и субэкваториальном поясах. А в полярных областях наоборот, они протекают особенно медленно. Все круговороты взаимосвязаны между собой.

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. Благодаря круговоротам происходит развитие всех компонентов природы и географической оболочки в целом.

Что делает нашу планету неповторимой? Жизнь! Трудно представить себе нашу планету без растений и животных. В самых разнообразных формах она пронизывает не только водную и воздушную стихии, но и верхние слои земной коры . Возникновение биосферы является принципиально важным этапом развития географической оболочки и всей Земли как планеты. Главная роль живых организмов - обеспечение развития всех жизненных процессов, в основе которых лежит солнечная энергия и биологический круговорот веществ и энергии. 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.

Жизнь на нашей планете возникла 3 млрд. лет назад. Все организмы в течение миллиардов лет развивались, расселялись, изменялись в процессе развития и в свою очередь воздействовали на природу Земли - среду своего обитания.

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. Результатом деятельности живых организмов является также образование почв, благодаря плодородию которых возможна жизнь растений. Таким образом, живые организмы являются мощным фактором преобразования и развития географической оболочки. Гениальный русский ученый В. И. Вернадский считал живые организмы самой могущественной по своим конечным результатам силой на земной поверхности, преобразующей природу.

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 по стратопаузе, так как до этого рубежа сказывается тепловое воздействие земной поверхности на атмосферные процессы; границу географической оболочки в литосфере часто совмещают с нижним пределом области гипергенеза (иногда за нижнюю границу географической оболочки принимают подножие стратисферы, среднюю глубину сейсмических или вулканических очагов, подошву земной коры, уровень нулевых годовых амплитуд температуры). Географическая оболочка полностью охватывает гидросферу, опускаясь в океане на 10-11 км ниже уровня моря, верхнюю зону земной коры и нижнюю часть атмосферы (слой мощностью 25 – 30 км). Наибольшая толщина географической оболочки близка к 40 км. Географическая оболочка является объектом исследования географии и её отраслевых наук.

Несмотря на критику термина «географическая оболочка» и сложности для его определения активно используется в географии и является одним из основных понятий в российской географии.

Представление о географической оболочке как о «наружной сфере земли» введено русским метеорологом и географом П. И. Броуновым (1910). Современное понятие разработано и введено в систему географических наук А. А. Григорьевым (1932). Наиболее удачно история понятия и спорные вопросы рассмотрены в трудах И. М. Забелина.

Понятия, аналогичные понятию географической оболочки, есть и в зарубежной географической литературе (земная оболочка А. Гетнера и Р. Хартшорна, геосфера Г. Кароля и др.). Однако там географическая оболочка рассматривается обычно не как природная система, а как совокупность природных и общественных явлений.

Существуют другие земные оболочки на границах соединения различных геосфер.

2 СТРУКТУРА ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ

Рассмотрим основные структурные элементы географической оболочки.

Земная кора - это верхняя часть твёрдой земли. От мантии отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн - границей Мохоровичича. 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, гранитный и базальтовый. 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.

Рисунок 1 – Структура заемной коры

Кора есть на Марсе и Венере, Луне и многих спутниках планет-гигантов. На Меркурии, хотя он и принадлежит к планетам земной группы , кора земного типа отсутствует. В большинстве случаев она состоит из базальтов. Земля уникальна тем, что обладает корой двух типов: континентальной и океанической.

Масса земной коры оценивается в 2,8·1019 тонн (из них 21 % - океаническая кора и 79 % - континентальная). Кора составляет лишь 0,473 % общей массы Земли

Океаническая кора состоит главным образом из базальтов. Согласно теории тектоники плит, она непрерывно образуется в срединно-океанических хребтах, расходится от них и поглощается в мантию в зонах субдукции. Поэтому океаническая кора относительно молодая, и самые древние её участки датируются поздней юрой.

Толщина океанической коры практически не меняется со временем, поскольку в основном она определяется количеством расплава, выделившегося из материала мантии в зонах срединно-океанических хребтов. До некоторой степени влияние оказывает толщина осадочного слоя на дне океанов. В разных географических областях толщина океанической коры колеблется в пределах 5-7 километров.

В рамках стратификации Земли по механическим свойствам , океаническая кора относится к океанической литосфере. Толщина океанической литосферы, в отличие от коры, зависит в основном от её возраста. В зонах срединно-океанических хребтов астеносфера подходит очень близко к поверхности, и литосферный слой практически полностью отсутствует. По мере удаления от зон срединно-океанических хребтов толщина литосферы сначала растет пропорционально её возрасту, затем скорость роста снижается. В зонах субдукции толщина океанической литосферы достигает наибольших значений, составляя 120-130 километров.

Континентальная кора имеет трёхслойное строение. Верхний слой представлен прерывистым покровом осадочных пород, который развит широко, но редко имеет большую мощность. Большая часть коры сложена под верхней корой - слоем, состоящим главным образом из гранитов и гнейсов, обладающим низкой плотностью и древней историей . Исследования показывают, что большая часть этих пород образовались очень давно, около 3 миллиардов лет назад. Ниже находится нижняя кора, состоящая из метаморфических пород -гранулитов и им подобных.

Земную кору составляет сравнительно небольшое число элементов. Около половины массы земной коры приходится на кислород, более 25% - на кремний. Всего 18 элементов: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, Ti, C, Cl, P, S, N, Mn, F, Ba - составляют 99,8 % массы земной коры.

Определение состава верхней континентальной коры стало одной из первых задач, которую взялась решать молодая наука геохимия. Собственно из попыток решения этой задачи и появилась геохимия. Эта задача весьма сложна, поскольку земная кора состоит из множества пород разнообразного состава. Даже в пределах одного геологического тела состав пород может сильно варьировать. В разных районах могут быть распространены совершенно разные типы пород. В свете всего этого и возникла задача определения общего, среднего состава той части земной коры, что выходит на поверхность на континентах. С другой стороны, сразу же возник вопрос о содержательности этого термина.

Первая оценка состава верхней земной коры была сделана Кларком. Кларк был сотрудником геологической службы США и занимался химическим анализом горных пород. После многих лет аналитических работ, он обобщил результаты анализов и рассчитал средний состав пород. Он предположил, что многие тысячи образцов, по сути, случайно отобранных, отражают средний состав земной коры. Эта работа Кларка вызвала фурор в научном сообществе. Она подверглась жёсткой критике, так как многие исследователи сравнивали такой способ с получением « средней температуры по больнице, включая морг». Другие исследователи считали, что этот метод подходит для такого разнородного объекта, каким является земная кора. Полученный Кларком состав земной коры был близок к граниту.

Следующую попытку определить средний состав земной коры предпринял Виктор Гольдшмидт. Он сделал предположение, что ледник, двигающийся по континентальной коре, соскребает все выходящие на поверхность породы, смешивает их. В результате породы, отлагающиеся в результате ледниковой эрозии, отражают состав средней континентальной коры. Гольдшмидт проанализировал состав ленточных глин, отлагавшихся в Балтийском море во время последнего оледенения. Их состав оказался удивительно близок к среднему составу, полученному Кларком. Совпадение оценок, полученных столь разными методами, стало сильным подтверждением геохимических методов.

Впоследствии определением состава континентальной коры занимались многие исследователи. Широкое научное признание получили оценки Виноградова, Ведеполя, Ронова и Ярошевского.

Некоторые новые попытки определения состава континентальной коры строятся на разделении её на части, сформированные в различных геодинамических обстановках.

Верхняя граница тропосферы находится на высоте 8-10 км в полярных, 10-12 км в умеренных и 16-18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы. Содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 м.

За «нормальные условия» у поверхности Земли приняты: плотность 1,2 кг/м3, барометрическое давление 101,34 кПа, температура плюс 20 °C и относительная влажность 50 %. Эти условные показатели имеют чисто инженерное значение.

Стратосфе́ра (от лат. stratum – настил, слой) - слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11-25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25-40 км от −56,5 до 0,8 С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.

Именно в стратосфере располагается слой озоносферы («озоновый слой») (на высоте от 15-20 до 55-60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере. Озон (О3) образуется в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте ~30 км. Общая масса О3 составила бы при нормальном давлении слой толщиной 1,7-4,0 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни ультрафиолетового излучения Солнца. Разрушение О3 происходит при его взаимодействии со свободными радикалами, NO,галогенсодержащими соединениями (в т. ч. «фреонами»).

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.

В стратосфере и более высоких слоях под воздействием солнечной радиации молекулы газов диссоциируют - на атомы (выше 80 км диссоциируют СО2 и Н2, выше 150 км - О2, выше 300 км - Н2). На высоте 200-500 км в ионосфере происходит также ионизация газов, на высоте 320 км концентрация заряженных частиц (О+2, О−2, N+2) составляет ~ 1/300 от концентрации нейтральных частиц. В верхних слоях атмосферы присутствуют свободные радикалы - ОН , НО 2 и др.

В стратосфере почти нет водяного пара.

Тропосфе́ра (др.-греч. τροπή - «поворот», «изменение» иσφαῖρα - «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 через каждые 100 м и достигает 180÷220 К (-90 ÷ -53° C) 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, сосредоточена преобладающая часть водяного пара, возникают облака, формируются иатмосферные 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 ионосфера.

Гидросфе́ра (от др.-греч. Yδωρ - вода и σφαῖρα - шар) - это водная оболочка Земли.

Она образует прерывистую водную оболочку. Средняя глубина океана составляет 3850 м, максимальная (Марианская впадина Тихого океана ) - 11 022 метра. Около 97 % массы гидросферы составляют соленые океанические воды, 2,2 % - воды ледников, остальная часть приходится на подземные, озерные и речные пресные воды . Общий объём воды на планете около 1 532 000 000 кубических километров. Масса гидросферы примерно 1,46*10 21 кг. Это в 275 раз больше массы атмосферы, но лишь 1/4000 от массы всей планеты. Гидросферу на 94% составляют воды Мирового океана, в которых растворены соли (в среднем 3,5%), а также ряд газов. Верхний слой океана содержит 140 трлн тонн углекислого газа, а растворенного кислорода - 8 трлн тонн. 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 вод ах. 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.

Биосфе́ра (от др.-греч. βιος - жизнь и σφαῖρα - сфера, шар) - оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.

Биосфера - 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. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский: «Человек становится могучей геологической силой».

Французский учёный-естествоиспытатель Жан Батист Ламарк в начале XIX в. впервые предложил по сути дела концепцию биосферы, ещё не введя даже самого термина. Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом в 1875 году.

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.

Существует и другое, более широкое определение: Биосфера - область распространения жизни на космическом теле. При том, что существование жизни на других космических объектах, помимо Земли пока неизвестно, считается, что биосфера может распространяться на них в более скрытых областях, например, в литосферных полостях или в подлёдных океанах. Так, например, рассматривается возможность существования жизни в океане спутника Юпитера Европы.

Биосфера располагается на пересечении верхней части литосферы, нижней части атмосферы и занимает практически всю гидросферу.

Верхняя граница в атмосфере: 15-20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое, 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.

Биосферу слагают следующие типы веществ:

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…3,6·1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной всей биосферы (ок. 3·1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живое вещество не просто населяет биосферу, а преобразует облик Земли. Живое вещество распределено в пределах биосферы очень неравномерно.

Биогенное вещество - вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, 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.

Косное вещество - продукты, образующиеся без участия живых организмов.

Биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.

Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.

Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.

Вещество космического происхождения.

Весь слой воздействия жизни на неживую природу называется мегабиосферой, а вместе с артебиосферой - пространством человекообразной экспансии в околоземном пространстве - панбиосферой.

Субстратом для жизни в атмосфере микроорганизмов (аэробионтов) служат водные капельки - атмосферная влага, источником энергии - солнечная энергия и аэрозоли. Примерно от верхушек деревьев до высоты наиболее частого расположения кучевых облаков простирается тропобиосфера (с тропобионтами; это пространство - более тонкий слой, чем тропосфера). Выше ростирается слой крайне разреженной микробиоты - альтобиосфера (с альтобионтами). Выше простирается пространство, куда организмы проникают случайно и не часто и не размножаются - парабиосфера. Выше расположена апобиосфера.

Геобиосферу населяют геобионты, субстратом, а отчасти и средой жизни для которых служит земная твердь. Геобиосфера состоит из области жизни на поверхности суши - террабиосфера (с террабионтами), разделяемую на фитосферу (от поверхности земли до верхушек деревьев) и педосферу (почвы и подпочвы; иногда сюда включают всю кору выветривания) и жизнь в глубинах Земли -литобиосфера (с литобионтами, живущими в порах горных пород, главным образом в подземных водах). На больших высотах в горах, где уже невозможна жизнь высших растений, расположена высотная часть террабиосферы - эоловая зона (с эолобионтами). Литобиосфера распадается на слой, где возможна жизнь аэробов - гипотеррабиосфера и слой, где возможно лишь обитание анаэробов - теллуробиосфера. Жизнь в неактивной форме может проникать глубже - в гипобиосферу. Метабиосфера - все биогенные и биокосные породы. Глубже расположена абиосфера.

В глубинах литосферы есть 2 теоретических уровня распространения жизни - изотерма 100 °C, ниже которой вода при нормальном атмосферном давлении вода кипит, и изотерма 460 °C, где при любом давлении вода превращается в пар, т. е. в жидком состоянии быть не может.

Гидробиосфера - весь глобальный слой воды (без подземных вод), населённый гидробионтами - распадается на слой континентальных вод - аквабиосфера (с аквабионтами) и область морей и океанов - маринобиосфера (с маринобионтами). Выделяют 3 слоя - относительно ярко освещённую фотосферу, всегда очень сумеречную дисфотосферу (до 1 % солнечной инсоляции) и слой абсолютной темноты - афотосфера.

Самым крупным природным комплексом Земли является географическая оболочка. Она включает в себя литосферу и атмосферу, гидросферу и биосферу, которые взаимодействуют друг с другом. Благодаря этому происходит активный круговорот энергии и веществ в природе. У каждой оболочки – газовой, минеральной, живой и водной есть собственные законы развития и существования.

Основные закономерности географической оболочки:

• географическая зональность;
• целостность и взаимосвязь всех частей оболочки земного шара;
• ритмичность – повторение суточных и годовых явлений природы.

Земная кора

Твердая часть земли, содержащая горные породы, осадочный слой и минералы, является одним из компонентов географической оболочки. В состав входит более девяноста химических элементов , которые неравномерно размещены по всей поверхности планеты. Железо, магний, кальций, алюминий, оксиген, натрий, калий составляют большинство всех пород литосферы. Они образовываются различным способом : под воздействием температур и давления, при переотложении продуктов выветривания и жизнедеятельности организмов, в толще земли и при выпадении осадка из воды. Существует два типа земной коры – океаническая и континентальная, которые отличаются друг от друга по составу пород и температуре.

Атмосфера

Атмосфера является важнейшей составляющей частью географической оболочки. Она влияет на погоду и климат, гидросферу, мир флоры и фауны. Атмосфера также делится на несколько слоев, и с состав географической оболочки входит тропосфера и стратосфера. В этих слоях содержит кислород, который требуется для жизненных циклов разных сфер на планете. Кроме того, слой атмосферы защищает поверхность земли от ультрафиолетовых лучей Солнца.

Гидросфера

Гидросфера – это водная поверхность земли, которая состоит из подземных вод, рек, озер, морей и океанов. Основная часть водных ресурсов Земли сосредоточена в океане, а остальное количество – на материках. К гидросфере следует отнести еще водяной пар и облака. Кроме того, вечная мерзлота, снежный и ледяной покров также является частью гидросферы.

Биосфера и антропосфера

Биосфера – это мультиоболочка планеты, которая включает в свой состав мир флоры и фауны, гидросферу, атмосферу и литосферу, которые взаимодействуют между собой. Изменение одной из составляющих биосферы приводит к значительным изменениям всей экосистемы планеты. К географической оболочке земли можно еще отнести и антропосферу – сферу, в которой взаимодействуют люди и природа.

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.