Географическая оболочка земли

Описание[править | править код]

Географическая оболочка является объектом исследования географии и её основных направлений.

По точным границам географической оболочки мнения разделились. Верхняя граница:

• А. А. Григорьев, С. В. Калесник, М. М. Ермолаев, К. К. Марков и А. М. Рябчиков верхнюю границу географической оболочки проводят в стратосфере, на высоте примерно 25-30 км.
• Д. Л. Арманд, А. Г. Исаченко, Ф. Н. Мильков и Ю. П. Селивёрстов определяют её в тропосфере, на высоте около 8-18 км.

Нижняя граница:

• А. Г. Исаченко, С. В. Калесник и И. М. Забелин нижнюю границу проводят в верхней части литосферы (500—800 м.)
• Д. Л. Арманд, А. А. Григорьев, Ф. Н. Мильков, А. М. Рябчиков, Ю. П. Селивёрстов и другие по нижней границе Земной коры .

Оболочка обладает рядом закономерностей:

• Целостность (единство) — тесная взаимосвязь слагающих её компонентов, изменение одного приводит к изменению других.
• Ритмичность (цикличность) — повторяемость природных явлений, суточный, сезонный.
• Зональность и высотная поясность — закономерная смена природных условий.
• Наличие круговоротов вещества и связанной с ним энергии.
• Непрерывность развития, но его неравномерность.

Пункт первый – земная кора.

Наша планета состоит из трех слоев.

Земная кора – это верхний твердый слой, толщина которого варьируется от 5 до 75 км. Под океанами земная кора наиболее тонкая, а в горных участках материков – наиболее толстая. Только в этом слое могут существовать живые организмы. Если сравнить Землю с яйцом, сваренным вкрутую, то земная кора – это скорлупа.

Ниже земной коры находится другой твердый слой, который называется «мантией». Толщина мантии составляет около 2900–3000 км. В курином яйце аналогом мантии является белок.
Под мантией находится ядро (условный «желток»), состоящее из двух частей – жидкой внешней и твердой внутренней. Радиус ядра составляет приблизительно 3500 км. Предположительно, ядро состоит из железо-никелевого сплава, температура которого во внутренней части ядра достигает 5400 °C. Мы говорим «предположительно», поскольку точных данных о мантии и ядре Земли на сегодняшний день нет, все знания о них получены косвенным путем. Относительно хорошо изучена только земная кора.

Химические элементы в составе земной коры

В химическом составе земной коры присутствует полный перечень элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева. Однако 99% земной коры состоит всего из 8-ми химических элементов:

• кислорода;
• кремния;
• алюминия;
• железа;
• кальция;
• натрия;
• калия;
• магния.

Химические элементы, на которые приходятся оставшийся 1%, называются рассеянными.

Химические элементы взаимодействуют между собой и образуют соединения, из которых состоят минералы. Общий перечень известных в настоящее время минералов состоит из 6000 наименований. Только 100-150 из них можно отнести к распространённым, остальные встречаются крайне редко.

Компоненты географической оболочки[править | править код]

Самая верхняя часть Земной коры

Земная кора — это верхний слой 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.

Нижняя часть атмосферы

Её верхняя граница 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 1°/152 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.

Гидросфера

Гидросфера — совокупность всех водных запасов Земли. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше — в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара.

Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, слагая криосферу.

Биосфера

Биосфера — это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосфера), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности.

Антропосфера

Антропосфера, или ноосфера — сфера взаимодействия человека и природы. Определение ноосферы впервые ввёл российский учёный В. И. Вернадский. Признаётся не всеми учёными.

Каковы свойства географической оболочки

Географическая оболочка обладает особыми свойствами, которые появляются вследствие тесного взаимодействия между её частями (рис. 113). Во-первых, это целостность. Действительно, и вода, и воздух, и живые организмы проникают в верхние слои литосферы. В водах Океана и суши растворены газы, распространены твёрдые частицы из литосферы, обитают животные и растения. Масса большинства организмов состоит в значительной степени из воды. Почва сочетает в себе живое и неживое вещество. При этом изменение в одной из оболочек обычно сказывается на остальных. Между компонентами географической оболочки обязательно происходит обмен веществом и энергией — круговорот.

Процессы и явления в географической оболочке периодически, т. е. ритмично, повторяются во времени. Например, колебания температуры в течение дня, смена дня и ночи — это суточные ритмы. Смена времён года, образование муссонов, сезонность хозяйственной деятельности человека — примеры годовых ритмов. Известны и многовековые изменения, они обусловлены космическими причинами.

Важнейшим свойством географической оболочки является её зональность. Зональность проявляется в ярко выраженных различиях природных условий в зависимости от широты. Вы помните, что на разных широтах солнечные лучи падают под разными углами. В результате количество света и тепла в целом убывает от экваториальных широт к полярным. Вместе с уменьшением света и тепла меняются климат, растительность и животный мир, почвы.

Значение биосферы

Биосферу изучали разные ученые во все исторические эпохи. Этой оболочке много внимания уделял В.И. Вернадский. Он считал, что биосфера определяется границами, в которых обитает живое вещество. Стоит отметить, что все ее компоненты связаны между собой, и изменения в одной сфере приведет к изменениям во всех оболочках. Биосфера играет важнейшую роль в распределении энергетических потоков планеты.

Таким образом, биосфера – это жизненное пространство людей, животных и растений. В ней содержатся важнейшие вещества и природные ресурсы, такие как вода, кислород, земля и другие. На нее значительное влияние оказывают люди. В биосфере происходит круговорот элементов природе, кипит жизнь и осуществляются важнейшие процессы.

Плиты

Литосфера часто воспринимается как единое целое. Это обманчивое представление. На самом деле она состоит из отдельных блоков — литосферных плит. Эти плиты разделены между собой изломами, и они как бы плавают на поверхности мантии, на ее пластичном слое. Это формирует передвижение плит, скорость которого крайне мала. В среднем плиты за год передвигаются всего на несколько сантиметров. Может показаться, что это мало, но за тысячелетия существования нашей планеты плиты прошли километры.

Границы литосферных плит

Литосферные плиты Земли:

• Тихоокеанская
• Южноамериканская
• Североамериканская
• Африканская
• Евроазиатская
• Индо-австралийская
• Антарктическая

Плиты сминаются (так образуются горы), наезжают друг на друга (так образуются землетрясения и извержения вулканов).

Гидросфера и биосфера

Гидросфера – это совокупность всех водных запасов нашей планеты. К географической оболочке относится практически вся гидросфера. Исключение – незначительная часть, которая расположена на больших глубинах.

Биосфера по праву считается самой большой частью географической оболочки. Почему? Ответ на этот вопрос лежит в буквальном переводе данного термина с древнегреческого языка, где bios – жизнь, а schaira – шар. Иными словами, там, где есть жизнь, где возможна деятельность живых организмов, там и находится биосфера. То есть её границы совпадают с границами литосферы, гидросферы и атмосферы: жизнь есть до 4-5 км под землёй, на поверхности земного шара, в воде, на больших глубинах, и в воздухе, начиная с нижних слоёв и заканчивая на высоте 30 км.

Рис. 3 Границы биосферы

Зачем нужно изучать земную кору

Основной наукой, изучающей земную кору в целом, является геология. К предметам её изучения относятся состав, строение, движение и история развития земной коры, а также залегающих в ней полезных ископаемых.

Многие полезные ископаемые (уголь, нефть, руды металлов) необходимы для развития промышленности, их используют как топливо или сырьё для производства необходимых материалов и продуктов

Открытие новых месторождений полезных ископаемых важно для оценки имеющихся запасов и прогнозов по их использованию

Изучение горных пород, слагающих слои земной коры, позволяют учёным делать выводы об историческом прошлом нашей планеты. По органическим горным породам можно определять, какие живые организмы населяли нашу планету в древности.

Свойства

Географическая оболочка обладает тремя свойствами: целостность, зональность и ритмичность. Эти свойства являются уникальными (в таком сочетании) и присущими только ей. Теперь рассмотрим особенности каждого свойства более подробно, чтобы разобраться с тем, как оно проявляется на нашей планете.

Целостность

Целостность географической оболочки — единство всех ее составляющих элементов. Это состояние становится возможным благодаря круговороту веществ и энергии.

Изменение одной из сфер оболочки приведет к неизбежным изменениям во всех остальных ее сферах — Правило целостности.

Изначально мир находится в целостном состоянии и будет находиться в нем до тех пора, пока одна из сфер не исчезнет совсем. Например, сегодня активно происходит вырубка леса — то есть прямое воздействие на природу. Если к этому процессу применить правило целостности, то получается, что вырубка леса сказывается и на других сферах: обмеление рек (деревья через листья испаряют влагу, которая потом выпадает в виде осадков), изменение климата к более жаркому (ведь нарушен круговорот воды) и так далее.

Зональность

Зональность географической оболочки характеризуется изменением условий от экватора к полюсам. Разные зоны характеризуются уникальными и различными составляющими: количество света, тепла, влаги и так далее.

Существует 2 типа зональности:

• Широтная. Классическое распределение от экватора к полюсам. Ей подчиняется все воды, воздух, почва, растения и животные).
• Высотная. В горах температура и условия меняются от подножья к вершине. Именно эта смена и называется высотной поясностью.

Ритмичность

Ритмичность географической оболочки часто еще называют цикличностью. Она характеризуется повторением процессов и явлений. Ритмичность свойственна живым неживым компонентам оболочки. Цикличность в природе может быть различной продолжительности: дневные, недельные, месячные, годовые, вековые, тысячелистник и так далее. В общем случае все сводится к повторению определенных событий с определенной частотой.

Примеры ритмичности оболочки. Например, суточный ритм планеты Земля характеризуется сменой дня и ночи, приливами и отливами, сном и бодрствованием и так далее. Годовой ритм на планете характеризуется сменой времен года, изменением температуры, видами осадков, жизнь и сон животных и так далее.

Строение географической оболочки

История развития планеты Земля  неразрывно связана с формированием географической оболочки. Как известно, жизнь на Земле появилась не сразу. Тогда единая географическая оболочка состояла из трёх компонентов: литосферы, атмосферы и гидросферы. Но всё изменилось с появлением живых организмов. Их «рождение» определило появление нового слоя – биосферы. Таким образом, сегодня земной шар состоит из следующих оболочек:

• нижние слои атмосферы;
• верхние части литосферы;
• вся гидросфера;
• вся биосфера.

Все вышеперечисленные оболочки существуют не изолированно. Они тесно соприкасаются друг с другом и взаимодействуют. Результатом такого близкого «соседства» оказалось невозможность определить их чёткие границы.

В среднем мощность географической оболочки составляет около 55 км. В сравнении с размерами Земли она представляется лишь тонкой плёнкой.

Рис. 1 Компоненты географической оболочки

Пункт второй – тропосфера и стратосфера.

Тропосфера – это нижний, наиболее изученный слой атмосферы нашей планеты. Высота тропосферы варьируется от 8–10 км в полярных областях, до 16–18 км на экваторе. В умеренных широтах высота тропосферы составляет 10–12 км.

В тропосфере сосредоточено более 80 % всей массы атмосферного воздуха и большая часть водяных паров. Здесь формируются атмосферные фронты, возникают облака и происходят другие процессы, определяющие погоду и климат на нашей планете. Все эти процессы главным образом обусловлены конвекцией – явлением переноса теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками самого вещества. Теплый воздух поднимается вверх, а холодный опускается вниз. Точно так же ведут себя слои воды с разной температурой. Можно сказать, что воздушные массы с разной температурой находятся в состоянии постоянной борьбы. Недаром же переходная зона между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами (разной температурой) называется атмосферным фронтом.

Над тропосферой на высоте от 11 до 50 км расположена стратосфера. Здесь находится озоновый слой или «озоносфера», состоящий из озона – трехатомной модификации кислорода (О3). Озоновый слой поглощает коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца, которая губительна для всего живого. Жизнь на нашей планете смогла выйти из воды на сушу лишь после того, как был образован озоновый «щит». Выше озонового слоя никакой жизни не существует. Озон можно обнаружить на высоте от 15 до 60 км, но максимальная концентрация его наблюдается на высоте 25–35 км.

Пункт пятый – ноосфера.

Ноосфера представляет собой часть биосферы, но ее нужно выделять из биосферы, поскольку в основе ее лежит разумное начало. Ноосфера объединяет все, что создано в результате деятельности человека. Само слово «ноосфера» переводится с греческого как «сфера разума». Деятельность человека отличается от деятельности животных своей разумностью и целенаправленностью. Пример – стадо слонов может проложить тропу через дебри, но это будет сделано неосознанно и слоны не могут поддерживать проложенную тропу в «рабочем» состоянии. Человек же прокладывает дороги осознанно, с определенной целью и после прокладки поддерживает их в пригодном для пользования состоянии – расчищает от завалов, выравнивает и т. п.

Между частями географической оболочки осуществляется активный и непрерывный обмен веществом и энергией. В результате испарения с поверхности океана и суши в атмосферу поступает вода. Через трещины и поры вглубь земной коры проникают вода и воздух. Твердые частицы попадают с поверхности Земли в атмосферу с помощью ветров или во время извержения вулканов. Живые организмы после смерти формируют почвенный слой. Поверхность Земли поглощает солнечное тепло и часть его отдает в атмосферу, нагревая нижние слои воздуха. Люди роют каналы, выравнивают рельеф, строят дамбы, рассеивают облака… Все эти связи позволяют рассматривать географическую оболочку как единое целое.

Географическую оболочку также называют «земной оболочкой». В зарубежной географической литературе географическую оболочку могут называть «геосферой».

О литосфере, атмосфере, гидросфере и биосфере будет более подробно сказано ниже, в соответствующих главах.

I. Материал урока

ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА, ЕЁ ГРАНИЦЫ
Все оболочки Земли тесно взаимосвязаны между собой. В результате этого взаимодействия возникла особая среда – Географическая оболочка (ГО) – оболочка Земли, в пределах которой соприкасаются и взаимодействуют литосфера, гидросфера, нижние слои атмосферы, биосфера и антропосфера (ноосфера, человечество)

↓ Записать схему в тетрадь

↓ Записать два определения в тетрадь

Антропосфера – (от гр. anthro-pos — “человек” и sphaire “шар”) — оболочка распространения человеческой деятельности.Ноосфера – (от др.-греч. νοῦς “разум” и sphaire “шар”; дословно «сфера разума») — сфера взаимодействия общества и природы

Географическая оболочка земли пережила ряд определённых этапов в своём развитии и формировании:
1. Геологический (добиогенный) – первый этап формирования, начавшийся около 4,5 млрд лет назад (продолжался около 3 млрд лет);
2. Биологический – второй этап, начавшийся около 600 млн лет назад;
3. Антропогенный (современный) – этап, продолжающийся до сих пор, начавшийся около 40 тысяч лет назад, когда человечество стало оказывать заметное влияние на природу.

Можно определить верхнюю границу географической оболочки и нижнюю. Верхняя граница расположена на высоте 25 км, а нижняя граница географической оболочки проходит на уровне 6 км под океанами и на уровне 30-50 км на континентах

СВОЙСТВА ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ. ПРИРОДНЫЕ КОМПЛЕКСЫ
Географическая оболочка обладает тремя важнейшими свойствами (↓ Записать названия свойств в тетрадь ):1. Единство всех частей географической оболочки, обусловленное их тесной взаимосвязью, взаимопроникновение компонентов или внутрикомпонентное перемещение, круговороты, происходящие в различных оболочках обуславливают целостность ГО. Взаимодействие природных компонентов: горных пород, воздуха, воды, растительного и животного мира — приводит к образованию природных комплексов.

Любой природный комплекс характеризуется особым составом компонентов и имеет неповторимый внешний облик. Особенности природного комплекса зависят от географического положения территории, на которой он формируется.
(↓ Записать определение в тетрадь )Поэтому устойчивый набор природных компонентов, сложившийся на определённой территории, называют природно-территориальным комплексом.

Сама географическая оболочка – это глобальный природный комплекс, который состоит из более мелких природных комплексов. Главным компонентом, влияющим на размещение природного комплекса, является климат.

↓ Записать схему в тетрадь

2. Процессы в пределах географической оболочки повторяются во времени, происходят периодами (сутки, месяц, год), т.е. ритмичность – тоже основное свойство ГО.

3. Природные условия существенно изменяются в зависимости от географической широты Земли, высоты в горах и особенностей земной поверхности – это зависимость называется географической зональностью, что является важнейшим свойством географической оболочки.

• Солнечные лучи на разных широтах падают на Землю под разным углом, что обуславливает разницу в количестве света и тепла по направлению от экватора к полюсам (карты “Пояса освещённости” и “Климатические пояса” в Атласе на стр. 34). Такая зональность ГО называется широтной Она способствует условному делению Земли на природные зоны – зональные природные комплексы с разным сочетанием тепла и влаги, закономерно сменяющиеся от экватора к полюсам. Распределение природных зон хорошо показано в карте Атласа “Жизнь на суше”(стр.36-37).

• Однако на одной и той же широте на суше неодинаково сочетание тепла и влаги (есть влажные прибрежные зоны, а есть сильно удалённые вглубь материков сухие зоны). Поэтому одним из законов размещения природных комплексов будет особенности земной поверхности. Так например, в одном субэкваториальном климатическом поясе находятся сразу две природные зоны:
– с сухим климатом – природная зона пустынь
– с влажным климатом – природная зона влажных экваториальных лесов.

• Состав природных комплексов меняются не только от экватора к полюсам, но ещё и в горах – изменения по вертикали. Ели вы поднимаетесь всё выше, то замечаете, что климат становится всё более холодным. Такое распределение природных компонентов называют высотной поясностью.

Строение литосферы

Термин «литосфера» был введен американским геологом Дж. Бареллом и свое происхождение берет от греческого слова «литос» — камень. Литосфера включает в себя  земную кору и твердую часть мантии,  соприкасающейся с астеносферой.

Земная кора – верхний слой литосферы, включающая в себя почти все элементы периодической таблицы Менделеева. 

Толщина и строение земной коры под океанами и континентами различаются. Глубина континентальной коры составляет 40-70 км, океаническая тоньше — показатель редко доходит до 15 км, поэтому континентальная как бы находится над уровнем моря. 

Континентальная кора – трехслойна. Верхний слой представлен осадочными породами, 2-ой — гранитом либо гнейсами, 3-ий состоит из базальта и  остальных метаморфических пород. У океанической коры средний слой отсутствует. Возрастные  показатели большей части пород материковой коры указывают на ее «преклонный» возраст относительно океанической коры. 

В основе земной коры лежат  горные породы и ископаемые. Горные породы представляют собой  естественные соединения множества минералов. Выделяют 3 вида горных пород:

1. Магматические. Образуются путем кристаллизации магмы под высокой  температурой и давлением:
   • глубинные ( интрузивные) – затвердение происходит в толще коры (гранит)
   • излившиеся (эффузивные) –  затвердение происходит вследствие извержения магмы на поверхность  (базальт)
2. Осадочные. Образуются путем скопления осадков на земной поверхности. Физико-химические изменения ранее образованных пород  дает начальный материал осадочным породам: 
   • обломочные —  образуются из пород, которые подверглись механическому воздействию, перемещению и отложению;
   • химические – формируются из веществ с хорошей растворимостью, в основном соли;
   • органические – появляются путем разложения живых организмов;
3. Метаморфические  —   являются следствием  изменения других горных пород под действием температуры и давления на глубине.

В недрах земли расположено скопление минералов и горных пород – полезные ископаемые.На поверхности или в земных недрах полезные ископаемые находятся в 3 физических состояниях: жидкие (нефть, мин. воды), твердые (руды, металлы), газообразные (природный газ). В зависимости от составляющих компонентов полезные ископаемые различают: горючие (газ, уголь), металлические (свинец, медь) и неметаллические( известняк, глина).

Исчерпаемый  предел некоторых видов полезных ископаемых требует рационального использования в нуждах человечества.

Литосфера – твердая оболочка Земли

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

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

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

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

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

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