Земні сфери

Все життя на Землі, життя всіх живих організмів від простих одноклітинних бактерійдо складних біологічних видів, життя рослин, тварин та людини відбувається у 3-х важливих складових: на географічній поверхні Землі; в водному середовищігідросфери планети; та під біло-блакитним куполом – атмосферою Землі.

Основну частину поверхні земної кулізаймає світовий океан, де на материкові та безводні частини припадає менше 1/3 усієї поверхні Землі. Поверхня Землі складається з земної кори, її підводної частини і материкової, водної частини, а також атмосферою, що створює блакитний купол, що огортає земну кулю.

Цікаво, що атмосфера Землі є важливою складовоюпоходження та підтримання життя на планеті, а також є і захисною оболонкою планети. У атмосфері відбувається формування погоди Землі, вона регулює процес круговороту води у природі, атмосфера захищає Землю від космічних променівта підвищує температуру поверхні Землі, формуючи "парниковий ефект".

Характеристика Землі (форма, розміри).

Земля одна з дев'яти планет обертається навколо Сонця. Перші уявлення про форми та розміри Землі з'явилися ще в давнину. Античні мислителі (Піфагор - V ст. до н.е., Арістотель - III ст. до н.е. та ін) висловлювали думку, що наша планета має кулясту форму. Ньютон теоретично обґрунтував положення про те, форма представляє еліпсоїд обертання,або сфероїд.Різниця полярного та екваторіального радіусів становить 21 км. За розрахунками Т. Д. Жонгловича і С. І. Тропініна показана несиметричність Землі по відношенню до екватора: Південний полюсрозташований ближче до екватора, ніж північний. У зв'язку з розчленуванням рельєфу (наявністю високих гірі глибоких западин) дійсна форма Землі є більш складною, ніж тривісний еліпсоїд. Найбільш висока точкана Землі - гора Джомолунгма у Гімалаях - досягає висоти 8848м. Найбільша глибина 11034 м виявлена ​​в Маріанській западині.. Німецький фізик Лістинг у 1873 р. фігуру Землі назвав геоїдом, що дослівно позначає "землеподібний". У Радянському Союзі в даний час приймається еліпсоїд Ф. Н. Красовськогота його учнів (А. А. Ізотова та ін.), основні параметри якого підтверджуються сучасними дослідженнямиі з орбітальних станцій. За даними екваторіальний радіус дорівнює 6378,245 км, полярний радіус - 6356,863 км, полярне стиск- 1/298,25. Обсяг Землі становить 1,083 10 12 км 3 , а маса - 6 10 27 р.

Зовнішні оболонкиЗемлі.

Зовнішні оболонки Землі – атмосфера, гідросфера, літосфера. Газова оболонкаЗемлі - атмосфера, внизу вона межує з гідросферою або літосферою, а вгору тягнеться на 1000 км. У ній виділяються три шари: тропосфера, що є рухомою; після неї знаходиться стратосфера; за нею – іоносфера ( верхній шар).

Розмір гідросфери – водної оболонки Землі, що становить 71% від усієї поверхні планети. Середня солоність води – 35 г/л. Океанічна поверхня має щільність приблизно 1 і температуру 3-32°. Сонячні променіздатні проникати не глибше двохсот метрів, а ультрафіолетові – на 800 м-коду.

Сфера проживання живих організмів – біосфера, вона зливається з гідросферою, атмосферою та літосферою. Верхній крайбіосфера піднімається до верхніх куль тропосфери, а нижня досягає дна западин в океанах. У ній виділяють сферу тварин (понад мільйон видів) і сферу рослин (понад 500 тис. видів).

Товщина літосфери – кам'яної оболонки Землі може змінюватися від 35 до 100 км. До неї входять усі материки, острови та океанічне дно. Нижче під нею знаходиться піросфера, яка є вогненною оболонкою нашої планети. У ній спостерігається підвищення температури приблизно на 1 ° С через кожні 33 метри вглиб. Ймовірно, на великій глибині під впливом величезного тиску і дуже високих температур породи розплавлені та перебувають у стані, близькому до рідкого.

Планета Земля складається з літосфери ( тверде тіло), атмосфери (повітряна оболонка), гідросфери ( водна оболонка) та біосфери (сфера поширення живих організмів). Між цими сферами Землі існує тісний взаємозв'язок, зумовлений кругообігом речовин та енергії.

Літосфери. Земля є дещо сплюснутим біля полюсів куля, або сфероїд, з довжиною кола по екватору близько 40 000 км.

У будові земної кулі виділяють такі оболонки, або геосфери: власне літосферу (зовнішню) кам'яну оболонку) потужністю близько 50 ... 120 км, мантію, що тягнеться до глибини 2900 км і ядро ​​- від 2900 до 3680 км.

За найбільш поширеними хімічними елементами, що входять до складу оболонки Землі, її ділять на верхню - сіалітну, яка поширюється до глибини 60 км і має щільність 2,8...2,9 г/см, і симатичну, що тягнеться до глибини 1200 км і має щільність 3,0...3,5 г/см 3 . Назви «сіалітна» (сіал) та «симатична» (сима) оболонки походять від позначень елементів Si (кремній), Аl (алюміній) та Mg (магній).

На глибині від 1200 до 2900 км. знаходиться проміжна сфера, що має щільність 4,0...6,0 г/см 3 . Цю оболонку називають «рудною», тому що в ній у великій кількості містяться залізо та інші важкі метали.

Глибше 2900 км. знаходиться ядро ​​земної кулі радіусом близько 3500 км. Ядро складається в основному з нікелю та заліза і має велику щільність(10...12 г/см 3).

за фізичним властивостямземна кора неоднорідна, її поділяють на континентальний та океанічний типи. Середня потужність континентальної земної кори становить 35...45 км, максимальна – до 75 км (під гірськими масивами). У верхній частині її залягають осадові породи потужністю до 15 км. Ці породи утворилися протягом тривалих геологічних періодіввнаслідок зміни морів сушею, зміни клімату. Під осадовими породамирозташовується гранітний шар потужністю загалом 20...40 км. Найбільша потужність цього шару в районах молодих гір до периферії материка вона зменшується, а під океанами гранітний шар відсутня. Під гранітним шаром знаходиться базальтовий шар потужністю 15...35 км, він складений базальтами та подібними до них породами.

Океанічна земна кора має меншу потужність, ніж континентальна (від 5 до 15 км). Верхні шари (2…5 км) складаються з осадових порід, а нижні (5…10 км) – з базальту.

Матеріальною основою ґрунтоутворення служать осадові породи, що знаходяться на поверхні земної кори, невелику участь в утворенні ґрунтів беруть магматичні та метаморфічні породи.

Основну масу гірських порідутворюють кисень, кремній та алюміній (84,05 %). Якщо до цих трьох елементів додати ще п'ять - залізо, кальцій, натрій, калій та магній, то в сумі вони становитимуть 98,87 % маси порід. На решту 88 елементів припадає трохи більше 1% маси літосфери. Однак незважаючи на малий вміст мікро- та ультрамікроелементів у породах та ґрунтах, багато з них мають велике значеннядля нормального зростання та розвитку всіх організмів. В даний час велика увагаприділяється вмісту у ґрунті мікроелементів як у зв'язку з їх значенням у харчуванні рослин, так і у зв'язку з проблемами охорони ґрунтів від хімічного забруднення. Склад елементів у ґрунтах в основному залежить від їх складу у гірських породах. Однак вміст деяких елементів у гірських породах і грунтах, що утворилися на них, дещо змінюється. Це пов'язано як з концентрацією елементів живлення, так і з ходом ґрунтоутворювального процесу, при якому відбувається відносне зменшення ряду основ і кремнезему. Так, у ґрунтах міститься більше, ніж у літосфері, кисню (відповідно 55 та 47 %), водню (5 та 0,15 %), вуглецю (5 та 0,1 %), азоту (0,1 та 0,023 %).

атмосфера.Кордон атмосфери проходить там, де сила земного тяжіннякомпенсується відцентровою силоюінерції, обумовленої обертанням Землі. Над полюсами вона розташована на висоті приблизно 28 тис. км, а над екватором – 42 тис. км.

Атмосфера складається із суміші різних газів: азоту (78,08 %), кисню (20,95 %), аргону (0,93 %) та діоксиду вуглецю (0,03 % за обсягом). До складу повітря також входять у невеликій кількості гелій, неон, ксенон, криптон, водень, озон та ін. загальної складностістановлять близько 0,01%. Крім того, у повітрі містяться водяні пари та деяка кількість пилу.

Атмосфера складається із п'яти основних оболонок: тропосфери, стратосфери, мезосфери, іоносфери, екзосфери.

Тропосфера- нижній шар атмосфери, має товщину над полюсами 8...10км, помірних широтах - 10...12 км, а екваторіальних широтах - 16...18 км. У тропосфері зосереджено близько 80% атмосфери. Тут знаходиться майже вся водяна пара атмосфери, формуються опади і відбувається горизонтальне та вертикальне переміщення повітря.

Стратосферапоширюється від 8...16 до 40...45 км. Вона включає близько 20% атмосфери, водяна пара в ній майже відсутня. У стратосфері є шар озону, який поглинає ультрафіолетове випромінювання сонця та захищає від загибелі живих організмів на Землі.

Мезосферапростягається на висоті від 40 до 80 км. Щільність повітря в цьому шарі в 200 разів менша, ніж у земної поверхні.

Іоносферарозташовується на висоті 80 км і складається в основному із заряджених (іонізованих) атомів кисню, заряджених молекул оксиду азоту та вільних електронів.

Екзосферає зовнішніми шарами атмосфери і починається з висоти 800...1000 км від поверхні Землі. Ці шари ще називають сферою розсіювання, тому що тут частинки газів рухаються з великою швидкістюі можуть вислизати в космічний простір.

Атмосфера- це один із незамінних факторів життя на Землі. Сонячні промені, проходячи через атмосферу, розсіюються, а також частково поглинаються та відбиваються. Особливо сильно поглинають теплові промені водяна пара та діоксид вуглецю. Під дією сонячної енергіївідбувається переміщення повітряних мас, утворюється клімат. Опади, що випадають з атмосфери, є фактором ґрунтоутворення і джерелом життя рослинних і тваринних організмів. Діоксид вуглецю, що міститься в атмосфері, в процесі фотосинтезу зелених рослин перетворюється на органічна речовина, А кисень служить для дихання організмів та окислювальних процесів, що відбуваються в них. Велике значення азоту атмосфери, який уловлюється азотофіксуючими мікроорганізмами, служить елементом живлення рослин та бере участь у освіті білкових речовин.

Під дією атмосферного повітря відбуваються вивітрювання гірських порід та мінералів та ґрунтоутворювальні процеси.

Гідросфери. Більшу частинуповерхні земної кулі займає Світовий океан, який разом із озерами, річками та іншими водоймами, що розташовуються на земній поверхні, займає 5/8 її площі. Усі води Землі, що знаходяться в океанах, морях, річках, озерах, болотах, а також підземні водискладають гідросферу. З 510 млн км 2 Землі 361 млн. км 2 (71%) посідає Світовий океан і лише 149 млн. км 2 (29 %) - на сушу.

Поверхневі води суші разом із льодовиковими становлять близько 25 млн км 3 , тобто у 55 разів менше за обсяг Світового океану. В озерах зосереджено близько 280 тис. км 3 води, приблизно половина припадає на прісні озера, а друга половина – на озера з водами різного ступенязасоленості. У річках міститься лише 1,2 тис. км 3 , тобто менше 0,0001 % загального запасу води.

Води відкритих водойм перебувають у постійному кругообігу, що пов'язує всі частини гідросфери з літосферою, атмосферою та біосферою.

Атмосферна волога бере активну участь у водообміні, при обсязі в 14 тис. км 3 вона утворює 525 тис. км 3 опадів, що випадають на Землю, а зміна всього об'єму атмосферної вологи відбувається кожні 10 діб, або 36 разів протягом року.

Випаровування води та конденсація атмосферної вологи забезпечують наявність прісної водина землі. З поверхні океанів щорічно випаровується близько 453 тис. км3 води.

Без води наша планета була б голою кам'яна куля, позбавлений ґрунту та рослинності. Мільйони років вода руйнувала гірські породи, перетворюючи їх на мотлох, а з появою рослинності та тварин сприяла процесу ґрунтоутворення.

Біосфера. До складу біосфери входять поверхня суші, нижні шари атмосфери та вся гідросфера, у яких поширені живі організми. Відповідно до вчення В. І. Вернадського, під біосферою розуміють оболонку Землі, склад, структура та енергетика якої зумовлені діяльністю живих організмів. В. І. Вернадський вказував, що «на земній поверхні немає хімічної сили, Найбільш постійно діючої, тому більш могутньої, ніж живі організми, узяті загалом». Життя у біосфері розвивається у вигляді виняткового розмаїття організмів, що населяють ґрунт, нижні шари атмосфери та гідросферу. Завдяки фотосинтезу зелених рослин у біосфері акумулюється сонячна енергія у формі органічних сполук. Вся сукупність живих організмів забезпечує міграцію хімічних елементів у ґрунтах, в атмосфері та гідросфері. Під дією живих організмів у ґрунтах відбуваються газообмін, окисні та відновлювальні реакції. З газообмінною функцією організмів пов'язане походження атмосфери загалом. У процесі фотосинтезу в атмосфері відбулося утворення та накопичення вільного кисню.

Під впливом діяльності організмів здійснюються вивітрювання гірських порід та розвиток ґрунтоутворювальних процесів. Грунтові бактерії беруть участь у процесах десульфофікації та денітрифікації з утворенням сірководню, сірчистих сполук, оксиду N(II), метану та водню. Побудова рослинних тканин відбувається завдяки вибірковому поглинанню біогенних елементів рослинами. Після відмирання рослин ці елементи накопичуються у верхніх горизонтах ґрунту.

У біосфері протікають два протилежні за своєю спрямованістю круговорот речовин і енергії.

Великий або геологічний кругообіг відбувається під впливом сонячної енергії. У кругообіг води залучаються хімічні елементисуші, що надходять у річки, моря та океани, де вони відкладаються разом з осадовими породами. Це безповоротна втратаз ґрунту найважливіших елементівживлення рослин (азоту, фосфору, калію, кальцію, магнію, сірки), а також мікроелементів.

Малий, або біологічний, кругообіг відбувається в системі ґрунт - рослини - ґрунт, при цьому з геологічного круговороту вилучаються елементи живлення рослин і зберігаються в гумусі. При біологічному кругообігу відбуваються цикли, пов'язані з киснем, вуглецем, азотом, фосфором і воднем, які безперервно циркулюють у рослинах та навколишньому середовищі. Частина з них вилучається з біологічного круговороту і під дією гео хімічних процесівперетворюється на осадові породи чи переноситься до океану. Завдання землеробства полягає у створенні таких агротехнічних систем, у яких біогенні елементине надходили б у геологічний кругообіг, а закріплювалися в біологічному кругообігу, підтримуючи грунтову родючість.

Біосфера складається з біоценозів, що являють собою однорідну територіюз однотипним рослинним співтовариством разом з тваринним світом, що населяє її, включаючи мікроорганізми. Біогеоценоз характеризується властивими йому грунтами, водним режимом, мікрокліматом і рельєфом. Природний біогеоценоз щодо стійкий, йому характерна саморегулююча здатність. Види, що входять у біогеоценоз, пристосовуються один до одного та навколишнього середовища. Це складний щодо стійкий механізм, здатний шляхом саморегулювання протистояти змінам у середовищі. Якщо зміни в біогеоценозах перевищують їх саморегулюючу здатність, то може настати незворотна деградація цієї екологічної системи.

Сільськогосподарські землі є штучно організованими біогеоценозами (агробіоценози). Ефективне та раціональне використанняагробіоценозів, їх стійкість та продуктивність залежать від правильної організаціїтериторії, системи землеробства та інших соціально-економічних заходів. Для забезпечення оптимального впливу на ґрунти та рослини необхідно знати всі взаємозв'язки у біогеоценозі та не порушувати екологічну рівновагу, що склалася в ньому.

Тривала еволюція Землі, зокрема географічної оболонки, призвела до формування окремих сфер (оболонок), взаємопов'язаних та взаємозумовлених.

Уявлення про те, що Земля як планета, складається з системи природних оболонок, є загальновідомим та сформувалося досить давно. На це вказував, зокрема, М. В. Ломоносов у трактаті "Про шари земні". Вивченням геосфер та його докладної класифікацією займався і У. І. Вернадський. Географічна оболонка є системою взаємозалежних оболонок (сфер). У неї прийнято включати верхню частину літосфери, нижню частину атмосфери, а також гідросферу та біосферу. В результаті їх взаємопроникнення в географічній оболонці відбуваються процеси, які не можуть відбуватися в кожній окремо взятій сфері, а істотна зміна будь-якого з її компонентів спричиняє зміну інших, що підтверджує її системну цілісність.

Літосфера (від грец. - камінь + куля) - тверда оболонкаЗемлі, потужністю 70-250 км, що включає земну кору та верхній шар мантії. Земна кора, верхня частина літосфери до поверхні Мохоровичича, або "Мохо", складається з осадового, гранітного (метаморфічні породи) та базальтових шарів. Середня потужність осадового шару, або стратисфери, становить 2,6 км, у прогинах - до 12-20 км (прикаспійська низовина). У цьому шарі найбільш поширені глини та глинисті сланці (50%), піски та пісковики (23,6%) та карбонатні породи (23,5%). Кристалічні породи магматичного та метаморфічного походження займають близько 90% обсягу земної кори (див. рис. 2).

Верхня зона земної кори зветься геліотермічний шар річних та вікових коливань температури, обумовлених сонячною енергією. Його потужність – перші десятки метрів (у Москві – 20 м). Геотермічна зона – сфера дії теплового потоку із глибин Землі. Регіони земної кулі характеризуються різними геотермічними градієнтами: у Москві вона становить 2,60С на 100 м, в Архангельську – 5,10С.

Газова оболонка будь-якої планети зветься атмосфера (від грецьк. повітря). Атмосфера Землі пов'язана гравітаційним полем і бере участь у добовому та річному обертанні планети. Атмосфера складається з механічної суміші газів, водяної пари та домішок (аерозолів), званої атмосферним повітрям. Основними газами у його складі до висоти 100 км є: азот (78%), кисень (21%), а також вуглекислий та деякі інертні гази (1%). Повітряна оболонкау свою чергу складається з кількох шарів, що різняться за фізичними та хімічними властивостями. Маса атмосфери – 5,1 · 105 т.

Чотири п'яті (4/5) маси всієї атмосфери зосереджено в нижньому шарі - тропосфері (від грец. - Поворот, зміна). Потужність тропосфери поступово зростає від полюсів (8-10 км) до екватора (16-18 км). У ній міститься близько 80% повітря, вона містить понад 90% маси всієї атмосфери. Більшість атмосферних явищ, що ми спостерігаємо, відбувається в цьому шарі. У межах тропосфери відзначається поступове (0,650 З 100 м) зниження температури з висотою (вологоадіабатичний градієнт). Найнижчий шар тропосфери (100-150 м) називається приземним шаром повітря і характеризується високим вмістом пилу, водяної пари та присутністю живих організмів - як великих (птахів), так і мікроскопічних ("повітряного планктону"). Верхня межа тропосфери зветься тропопауза. У цьому шарі відбувається різке зниженнятемператури (до - 600С над полюсами та до - 800С над екватором) і зростає розрідженість повітря.

Над тропосферою, до висоти 40-50 км. розташовується стратосфера (від лат. - настил). До висоти 25 км температура практично незмінна, а вище - дещо зростає (-400С. -600С). Газовий складповітря аналогічний до складу повітря тропосфери. але в ньому міститься значно Велика кількістьозону. Найвища концентрація озону спостерігається на висотах 25-35 км. Ця зона називається озонового шару, озоносфери або озонового екрану. Якби не озоновий екран, згубні для живого потоки ультрафіолетового і космічного випромінювання доходили до поверхні Землі, унеможливлюючи існування життя.

Наступний шар називається мезосферою (від грец. - Середній). У цій галузі знову відзначається зниження температури. На її верхньому кордоні, "на висоті близько 85 км, спостерігаються перламутрові хмари. Вище слідує термосфера (від грец. - теплий) - до 800 км. Назва говорить сама за себе - тут знову відзначається підвищення температури. У цьому ж шарі відбуваються магнітні бурі, з'являються полярні сяйва. Ще вище розташована зовнішня оболонка атмосфери – екзосфера (від грец. – поза). Тут, на відстані понад 1000 км, атоми іонізовані більш ніж наполовину, а газ розріджений настільки, що зіткнення між молекулами перестають грати істотну роль. За різними даними атмосфера тягнеться до висоти від 1800 до 3000 км. Вище (до кількох радіусів Землі) спостерігається лише розріджений водень, що поступово випливає з екзосфери в космічний простір.

За ступенем іонізації в межах атмосфери виділяють дві зони: нейтральну нейтросферу (від латів. peutruт - ні те, ні інше) - до 90 км, що включає тропосферу, стратосферу, а також мезосферу - і сильно іонізовану іоносферу, що включає термосферу і екзосферу.

Гідросфера - водна оболонка Землі, що є сукупністю вод Землі. Її маса - 1,56-1018 т. Вона включає в себе всю хімічно не пов'язану водупланети: воду Світового океану (близько 94%), підземні води у зоні активного водообміну (4%), льоди та снігу (1,7%), поверхневі водисуші (0,3%), а також воду, що міститься в атмосфері та живих організмах. Єдність гідросфери як оболонки обумовлена ​​єдиним походженням усіх природних водз мантії Землі (генетична єдність), у єдності їх розвитку та у взаємозв'язку у Світовому кругообігу води (функціональна єдність). Вода у гідросфері представлена ​​у всіх агрегатних станах.

Загальний обсяг вод гідросфери становить 1,4 млрд. км3, причому вся ця маса безперервно оновлюється у процесі кругообігу. Кругообіг полягає у випаровуванні з поверхні океану, переміщенні пари повітряними масами, його конденсації в тропосфері, випаданні у вигляді опадів, їх просочуванні та поверхневому стоку в океан. У різних частинахгідросфери швидкість кругообігу різна за рахунок накопичення (акумуляції) води, наприклад, у підземних водоносних горизонтах (підземні води оновлюються за мільйони, тисячі, сотні років). Вода рік оновлюється протягом двох тижнів, а вода, що міститься в живих організмах, – за кілька годин.

Рушійною силою світового кругообігу води є сонячна енергія та гравітаційне поле Землі.

Кругообіг води охоплює як гідросферу, а й літосферу, і атмосферу, і живі організми, причому непросто охоплює їх, а пов'язує, будучи системоутворюючим потоком.

Біосфера (від грец. – життя) – область активного життяорганізмів. Ця область охоплює нижню частину атмосфери, всю гідросферу та верхню частину літосфери. Живі організми характеризуються особливою швидкістю хімічних процесів, а його широке розповсюдженнядозволяє залучати до цих процесів відсталі (неживі) речовини з решти оболонок, пов'язувати їх процесами трансформації, акумуляції і перерозподілу речовини та енергії. Рушаючими силамицих процесів є сонячна енергія та хімічні реакції, а відбитком - малий біологічний кругообігречовин. Основна функція біосфери - використання (зв'язування) сонячної енергії фотосинтезуючими організмами та створення вторинної продукції.

Термін "біосфера" був уведений у науку австрійським геологом Зюссом у 1875 р. Подальший розвитоквчення про біосферу отримало роботах великого російського вченого У. І. Вернадського. Проводячи дослідження в галузі мінералогії та геохімії, він звернув увагу на те, наскільки важливу рольв геологічної історіїЗемлі грають геохімічні, точніше біогеохімічні, процеси, зумовлені життєдіяльністю організмів, їхньою здатністю перетворювати неживу матерію. "Геологічно воно [жива речовина] є самою великою силоюв біосфері і визначає, як ми побачимо, всі процеси, що йдуть у ній, і розвиває величезну вільну енергію, створюючи основну геологічно проявляється силу в біосфері...". За весь час існування життя на Землі вона практично перетворила всі інші оболонки: змінила склад літосфери ( утворення осадових карбонатних відкладень), атмосфери (як було показано раніше, практично весь кисень має біогенне походження), гідросфери (сучасний хімічний складвод Світового океану багато в чому залежить від живих організмів). Незважаючи на те, що маса живої речовини біосфери менша за масу атмосфери приблизно в 10 тис. разів, гідросфери в 1 млн. разів, а літосфери - більш ніж у 10 млн. разів, сумарна маса всіх організмів, що жили на Землі за весь час її існування багаторазово перевищує масу земної кори.

Верхню межу біосфери проводять в атмосфері на висоті близько 30 км, нижню - на суші на глибині 4-5 км; у Світовому океані - по дну глибоководних западин. Maccа біосфери становить 1,85-2,6×10 12 т у повітряно-сухій вазі.

Знаючи межі всіх оболонок, у тому числі складається географічна оболонка, можна встановити межі. Верхню межу географічної оболонки зазвичай проводять по тропопаузі, що розділяє тропосферу та стратосферу, тобто на висоті 18 км. Нижньою межею вважається межа між земною корою та мантією – поверхня Мохоровичича, розташована на глибині 30–50 км. Існують і інші точки зору, зокрема, як верхній кордон іноді називають висоту озонового шару (25-35 км), а як нижній - нижню межу осадового чохла, в середньому - 2 км. Географічна оболонка безперервна та покриває всю поверхню Землі. У той самий час вона неоднорідна усім своєму протязі, т. е. за тими чи іншим ознакам, що з властивостями взаємодіючих сфер, можна розділити на системи меншого ієрархічного рангу. Найбільшими з таких систем є географічні пояси- Вияв закону широтної зональності.

Тільки географічної оболонці речовина перебуває у всіх трьох агрегатних станах. Зміна агрегатного стануводи з рідкого в тверде в результаті складної взаємодіїгідросфери з атмосферою призводить до формування в межах останньої "снігової оболонки", або хіоносфери (від грец. - Сніг). М. У. Ломоносов у творі шарах земних вказував, що у горах " найголовніші вище хмар далі у морозну атмосферу сягають " . До полюсів нижня межа хіоносфери опускається практично рівня поверхні Землі, а низьких і середніх широтах до неї входять лише вершини високих гір. Вважається, що потужність хіоносфери становить 3-5 км і мало відрізняється над різними ділянками земної поверхні. У ній розташовані зони акумуляції гірських льодовиків. Лінія перетину нижньої межі хіоносфери зі схилами гір, як правило, збігається зі сніговою лінією.

Внаслідок взаємодії гідросфери, атмосфери та верхнього шару земної кори, під дією низької температури, у високих широтах Землі формуються мерзлі породи. Зону їх поширення прийнято називати кріосферою (від грец. Кріо - холод, лід), або сферою льоду. Нижня поверхня кріосфери проводиться за геоізотермою 00С, яка в полярних і приполярних районах Північної півкулі опускається в земну кору до 1,5-2 км, а в Антарктиді навіть до 4-5 км. Верхня межа кріосфери проходить поверхнею (покрівлі) мерзлих порід, або поверхнею льодовиків. Водночас деякі вчені вважають хіоносферу складовою кріосфери. У цьому випадку її верхня межа збігається з кордоном хіоносфери.

Загальна площа кріосфери може змінюватись протягом року. Існує область кріосфери із сезонними покривами снігу та сезонним шаром промерзання ґрунтів (у Північній півкулі вона формується взимку) та зона вічних снігів та льоду (постійна кріосфера). Вічна мерзлота- глобальне явище, вона займає щонайменше 25% площі всієї суші земної кулі. У Росії її площа поширення багаторічномерзлих порід становить близько 11 115 000 км, тобто близько 65% її території.

Як мовилося раніше, процес взаємодії живої і мертвої речовини в географічній оболонці призводить до появи якісно нових утворень, як-от грунту. Сукупність ділянок земної поверхні, у яких сформований чи формується грунтовий покрив, називається педосферою (від латів. pedo - нога). Ця оболонка Землі має вкрай важливе значеннядля людства, оскільки тільки в її межах можливе землеробство.

"Серцевина" географічної оболонки, розташована в зоні найбільшої взаємодії всіх оболонок, в якій в основному зосереджена життя і існує людина, називається ландшафтною сферою, або ландшафтною оболонкою Землі. За її верхній кордонзазвичай приймають межу поширення приземних шарів повітря (100-150 м від Землі). Нижня границяпроходить по першому горизонту ґрунтових вод – межі гіпергенезу поверхневих утворень, обумовленого спільним впливом повітря, води, живої речовини. Ландшафтна оболонка є природно-територіальним комплексом планетарної розмірності і складається з комплексів меншого рангу. Сама ландшафтна сфера та всі ці комплекси є об'єктами вивчення спеціальної науки- Ландшафтознавства. Ландшафтна оболонка Землі має першорядне значення для людини, формуючи для неї довкілля і постачаючи його здебільшогоспоживаних ресурсів.

Антропогенний впливна природу в даний час проникає у всі сфери планети Земля, тому необхідно коротко розглянути характеристику окремих оболонок.

Земля складається з ядра, мантії, земної кори, літосфери, гідросфери та . За рахунок впливу живої речовини та діяльності людини виникли ще дві оболонки – біосфера та ноосфера, що включає техносферу. Діяльність людини поширюється на атмосферу, гідросферу, літосферу, біосферу та ноосферу. Коротко розглянемо ці оболонки та характер впливу діяльності людини на них.

Загальна характеристика атмосфери

Атмосфера Землі – зовнішня газоподібна оболонка Землі. Нижня частина атмосфери контактує з літосферою чи гідросферою Землі, а верхня – з міжпланетним простором. Атмосфера складається із трьох частин:

1. Тропосфера (нижня частина атмосфери) та її висота над поверхнею становить 15 км. Тропосфера складається з повітря, щільність якого з висотою зменшується. Верхня частина тропосфери контактує з озоновим екраном – шаром озону завтовшки 7-8 км.

Озоновий екран запобігає попаданню на поверхню Землі (літосферу, гідросферу) жорсткого ультрафіолетового випромінюванняабо космічного випромінювання з високою енергієюякі згубні для всього живого. Нижні шари тропосфери - висотою до 5 км від рівня моря - є повітряним середовищемпроживання, при цьому найбільш щільно заселені нижні шари атмосфери - до 100 м від поверхні суші або води. Найбільший вплив від діяльності людини, що має найбільше екологічне значення, має тропосфера і особливо її нижні шари.

2. Стратосфера - середній шаратмосфери, межею якого є висота 100 км над рівнем моря. Стратосфера заповнена розрідженим газом (азотом, воднем, гелієм тощо). Вона перетворюється на іоносферу.

3. Іоносфера - верхній шар атмосфери, що переходить у міжпланетний простір. Іоносфера заповнена частинками, що виникають при розпаді молекул - іонами, електронами і т.д. У нижній частині іоносфери виникає « Північне сяйво», що спостерігається в районах, що знаходяться за Полярним колом.

У екологічному відношенні найбільше значеннямає тропосферу.

Коротка характеристика літосфери та гідросфери

Поверхня Землі, що під тропосферою, неоднорідна - частина її зайнята водою, що утворює гідросферу, а частина є сушею, що утворює літосферу.

Літосфера - зовнішня тверда оболонка земної кулі, утворена кам'яними породами (тому і назва - "лите" - камінь). Вона складається з двох шарів - верхнього, утвореного осадовими породами з гранітом, та нижнього, утвореного твердими базальтовими породами. Частина літосфери зайнята водою (Світовий океан), частина є сушею, що становить близько 30% земної поверхні. Найвищий шар суші (переважно) покритий тонким шаром родючої поверхні - грунтом. Грунт є одним із середовищ життя, а літосфера - субстратом, на якому проживають різні організми.

Гідросфера - водна оболонка земної поверхні, утворена сукупністю всіх водойм, що є на Землі. Товщина гідросфери різна на різних ділянках, але середня глибинаокеану становить 3,8 км, а окремих западинах - до 11 км. Гідросфера є джерелом води для всіх організмів, що живуть на Землі, вона є потужною геологічною силою, що здійснює кругообіг води та інших речовин, «колискою життя» та середовищем проживання водних організмів. Антропогенний вплив на гідросферу також велике і буде розглянуто нижче.

Загальна характеристика біосфери та ноосфери

З появи життя Землі виникла нова, специфічна оболонка - біосфера. Термін «біосфера» було запроваджено Еге. Зюссом (1875).

Біосфера (сфера життя) - та частина оболонок Землі, у яких живуть різні організми. Біосфера займає частину атмосфери (нижню частину тропосфери), літосфери (верхню частину, включаючи ґрунт) і пронизує всю гідросферу та верхню частину донної поверхні.

Біосферу можна визначити як геологічну оболонку, населену живими організмами.

Межі біосфери визначаються наявністю умов, необхідні нормальної життєдіяльності організмів. Верхня частина біосфери обмежена інтенсивністю ультрафіолетового випромінювання, а нижня - високою температурою(До 100 ° С). Суперечки бактерій трапляються на висоті 20 км над рівнем моря, а анаеробні бактерії виявлені на глибині до 3 км від земної поверхні.

Відомо, що живі організми утворені живою речовиною. Концентрацією живої речовини характеризується густина біосфери. Встановлено, що найбільша щільністьБіосфера характерна на поверхні суші та океану на межі зіткнення літосфери та гідросфери з атмосферою. Дуже висока щільність життя у ґрунті.

Маса живої речовини порівняно з масою земної кори та гідросфери мала, але жива речовина відіграє величезну роль у процесах зміни земної кори.

Біосфера - це сукупність всіх біогеоценозів, що є на Землі, тому вона вважається найвищою екосистемою Землі. У біосфері все взаємопов'язано та взаємообумовлено. Генофонд всіх організмів Землі забезпечує відносну стабільність та відновлюваність біологічних ресурсівпланети, якщо в природні екологічні процеси не буде різкого втручання різних силгеологічного чи міжпланетного характеру. В даний час, як це було зазначено вище, антропогенні факторивпливу на біосферу набули характеру геологічної сили, що необхідно враховувати людству, якщо воно хоче вижити на Землі.

З моменту появи на Землі людини в природі виникли антропогенні фактори, дія яких посилюється з розвитком цивілізації, та виникла нова специфічна оболонка Землі – ноосфера (сфера розумного життя). Термін «ноосфера» вперше було запроваджено Еге. Леруа і Т. Я. де Шарденом (1927), а Росії вперше у своїх працях використовував У. І. Вернадський (30-40-ті рр. XX в.). У трактуванні терміна «ноосфера» розрізняють два підходи:

1. «Ноосфера - це частина біосфери, де реалізується господарська діяльність людини». Автор цієї концепції Л. Н. Гумільов (син поетеси А. Ахматової та поета Н. Гумільова). Ця думка справедлива, якщо необхідно виділити в біосфері діяльність людини, показати її на відміну від діяльності інших організмів. Таке поняття характеризує «вузьке значення» сутності ноосфери як оболонки Землі.

2. «Ноосфера - це біосфера, розвиток якої спрямовується людським розумом». Це поняттяшироко представлено у працях В. І. Вернадського і є поняттям у широкому розумінні сутності ноосфери, оскільки вплив людського розумуна біосферу може носити як позитивний, так і негативний характер, причому останній дуже часто переважає. До складу ноосфери входить техносфера – частина ноосфери, пов'язана з виробничою діяльністюлюдини.

на сучасному етапірозвитку цивілізації та чисельності народонаселення необхідно саме «розумно» впливати на Природу, оптимально впливати на неї для того, щоб завдавати мінімальної шкоди природним екологічним процесам, відновлювати зруйновані чи порушені біогеоценози, та й на життєдіяльність людини як складової біосфери. Діяльність людини неминуче вносить зміни до навколишній світ, але, враховуючи можливі наслідкиПередбачаючи можливі негативні впливи, необхідно зробити так, щоб ці наслідки були найменш руйнівними.

Коротка характеристика надзвичайних ситуацій, що виникають на поверхні Землі, та їх класифікація

Важливу роль природних екологічних процесах грають надзвичайні ситуації, які виникають лежить на Землі. Вони руйнують місцеві біогеоценози, і, якщо циклічно повторюються, то в ряді випадків є екологічними факторами, що сприяють перебігу еволюційних процесів

Ситуації, за яких утрудняється чи стає неможливим нормальне функціонування великої кількості людей чи біогеоценозу загалом, називаються надзвичайними.

Поняття «надзвичайні ситуації» в більшою міроюзастосовно до діяльності людини, але воно відноситься і до природних угруповань.

За походженням надзвичайні ситуації поділяють на природні та антропогенні (техногенні).

Природні надзвичайні ситуації виникають внаслідок явищ природного характеру. До них відносять повені, землетруси, зсуви, селі, урагани, виверження вулканів та ін. Розглянемо деякі явища, що викликають надзвичайні ситуації природного характеру.

Землетруси - це раптове визволення потенційної енергії земних надр, що набуває форми ударних хвиль і пружних коливань (сейсмічних хвиль).

Землетруси виникають головним чином за рахунок підземних вулканічних явищ, усунення пластів один щодо одного, але можуть мати і техногенний характер і виникати за рахунок обвалу виробок корисних копалин. При землетрусах відбуваються усунення, коливання та вібрація гірських порід від сейсмічних хвиль та тектонічних рухівземної кори, що призводить до руйнування поверхні - появи тріщин, розломів і т. д., а також виникнення пожеж, руйнування будівель.

Зсуви - ковзне зміщення порід вниз по ухилу з похилих поверхонь (гір, пагорбів, морських терас тощо. буд.) під впливом сили тяжкості.

При зсувах порушується поверхня, гинуть біоценози, руйнуються населені пункти тощо. буд. Найбільших збитків завдають дуже глибокі зсуви, глибина яких перевищує 20 метрів.

Вулканізмом (виверженнями вулканів) називають сукупність явищ, пов'язаних з рухом магми (розплавленої маси порід), гарячих газів і парів води, що піднімаються каналами або тріщинами земної кори.

Вулканізм є типовим природним явищем, що викликає великі руйнування природних біогеоценозів, що завдає величезної шкоди господарської діяльностілюдини, яка сильно забруднює атмосферу прилеглого до вулканів регіону. Виверження вулканів супроводжуються іншими катастрофічними природними явищами – пожежами, зсувами, повенями та ін.

Селі - це короткочасні бурхливі паводки, що несуть велика кількістьпіску, гальки, великого щебеню та каміння, що мають характер брудокам'яних потоків.

Селі характерні для гірських районіві можуть завдавати значної шкоди господарській діяльності людини, спричиняти загибель різних тварин і викликати руйнування місцевих рослинних угруповань.

Снігові лавини називають обвали снігу, що захоплюють за собою все нові і нові маси снігу та інших сипучих матеріалів. Лавини бувають як природного, так і антропогенного походження. Вони завдають велику шкодугосподарської діяльності людини, руйнуючи дороги, лінії електропередач, викликаючи загибель людей, тварин та рослинних угруповань.

Вищерозглянуті явища, що є причиною надзвичайних ситуацій, тісно пов'язані з літосферою. У гідросфері також можливі природні явища, що утворюють надзвичайні ситуації. До них відносять повені та цунамі.

Повені - це затоплення водою місцевості не більше річкових долин, узбережжя озер, морів і океанів.

Якщо повені мають строго періодичний характер (припливи, відливи), то цьому випадку природні біогеоценозипристосовані до них як до довкілля певних умов. Але часто повені бувають несподіваними і пов'язаними з окремими неперіодичними явищами (надлишкове випадання снігу взимку створює умови для виникнення великих паводків, що викликають затоплення великої площіі т.д.). При повенях порушуються ґрунтові покривиможе відбуватися зараження місцевості різними відходами за рахунок розмиву їх сховищ, загибель тварин, рослин і людей, знищення населених пунктіві т.д.

Цунамі - гравітаційні хвилі великої сили, що виникають на поверхні морів та океанів.

Цунами мають природні та техногенні причини. До природним причинвідносять землетруси, моретруси та підводні виверження вулканів, до техногенних - підводні ядерні вибухи.

Цунами викликають загибель суден та аварії на них, що у свою чергу призводить до забруднення природного середовища, наприклад, руйнування танкера, що транспортує нафту, призведе до забруднення величезної водної поверхнінафтовою плівкою, отруйною для планктону та пеларгічних форм тварин (планктон - зважені дрібні організми, що живуть у поверхневому шарі води океану або іншої водойми; пеларгічні форми тварин - тварини, що вільно переміщаються в товщі води за рахунок активного пересування, наприклад, акули, кити, головоногі молюски; бентосні форми організмів - організми, що ведуть придонний спосіб життя, наприклад камбала, раки самітники, голкошкірі, прикріплені до дна водорості та ін.). Цунами викликають сильне перемішування вод, перенесення організмів в невластиву їм довкілля і загибель.

В атмосфері також відбуваються явища, що спричиняють надзвичайні ситуації. До них відносять урагани, смерчі, різні видибуря.

Урагани - тропічні та позатропічні циклони, у яких сильно знижений тиск у центрі, супроводжуються виникненням вітрів, що мають велику швидкість і руйнівною силою.

Розрізняють слабкі, сильні та екстремальні урагани, які викликають появу злив, морських хвильта руйнування наземних об'єктів, загибель різних організмів.

Вихрові бурі (шквали) - атмосферні явища, пов'язані з виникненням сильних вітрів, що мають велику руйнівну силу і значну територію поширення. Розрізняють снігові, курні та безпилові бурі. Шквали викликають перенесення верхніх шарів ґрунту, їх руйнування, загибель рослин, тварин, руйнування споруд.

Смерчі (торнадо) - вихроподібна форма руху повітряних мас, що супроводжується виникненням повітряних вирв.

Сила смерчів велика, у сфері їх руху спостерігається повне знищення грунту, гинуть тварини, руйнуються будівлі, предмети переносяться з місця на інше, викликаючи поразка об'єктів, що є там.

Крім охарактеризованих вище природних явищ, що призводять до виникнення надзвичайних ситуацій, існують та інші явища, що їх викликають, причина яких – діяльність людини. До антропогенних надзвичайних ситуаційвідносять:

1. Аварії на транспорті. За порушення правил руху на різних магістралях (автомобільних, залізничних, річкових, морських) відбувається загибель транспортних засобів, людей, тварин тощо. буд. природне середовищепотрапляють різні речовини, у тому числі й ті, що призводять до загибелі організмів усіх царств (наприклад, нафта, пестициди та ін.). Внаслідок аварій на транспорті можливе виникнення пожеж та потрапляння в атмосферу газів (хлороводню, аміаку, пожежо- та вибухонебезпечних речовин).

2. Аварії на великих підприємствах. Порушення технологічних процесів, недотримання правил експлуатації обладнання, недосконалість технології можуть бути причиною викиду в навколишнє середовищешкідливих сполук, що викликають різні захворюваннялюдини та тварин, що сприяють появі мутацій в організмах рослин та тварин, а також призвести до руйнувань будівель та виникнення пожеж. Найбільш небезпечні аварії на підприємствах, які використовують атоми. Велику шкоду завдають аварії на атомних електростанціях(АЕС), оскільки крім звичайних вражаючих факторів(механічні руйнування, викид шкідливих речовинодноразової дії, пожежі) для аварій на АЕС характерно поразка місцевості радіонуклідами, проникаючою радіацією і радіус поразки у разі значно перевищує ймовірність виникнення аварій інших підприємствах.

3. Пожежі, що охоплюють значні території лісів чи торфовищ. Як правило, такі пожежі мають антропогенний характер через порушення правил поводження з вогнем, але можуть мати і природний характернаприклад за рахунок грозових розрядів (блискавки). Причиною подібних пожеж можуть бути порушення в лініях електропередач. Пожежі знищують на великих територіяхприродні спільноти організмів, завдають великої економічної шкоди господарській діяльності.

Всі охарактеризовані явища, що порушують природні біогеоценози, що завдають великої шкоди господарській діяльності людини, вимагають розробки та вжиття заходів щодо зменшення їх негативного впливу, що реалізується під час здійснення природоохоронних дій та боротьби з наслідками надзвичайних ситуацій.