Основные особенности географической оболочки. Структура географической оболочки

Географическая оболочка - это целостная, непрерывная оболочка Земли, среда деятельности человека, в пределах которой соприкасаются, взаимно проникают друг в друга и взаимодействуют между собой нижние слои атмосферы, верхние слои литосферы, вся гидросфера и биосфера (рис. 1). Все сферы географической оболочки непрерывно обмениваются между собой веществом и энергией, образуя целостную и равновесную природную систему.

Географическая оболочка не имеет четких границ, поэтому ученые проводят их по-разному. Верхнюю границу совмещают с границей тропосферы (8-18 км) или с озоновым экраном (25-30 км). За нижнюю границу принимают границу земной коры (от 5 км под океанами до 70 км под горными сооружениями материков) или нижнюю границу ее осадочного слоя (до 5 км). Вещество в географической оболочке находится в трех состояниях: твердом, жидком, газообразном. Это имеет огромное значение для развития жизни и происходящих природных процессов на Земле.

Основными источниками развития всех процессов, происходящих в географической оболочке, служат солнечная энергия и внутренняя энергия Земли. Испытывает географическая оболочка и влияние космоса. Только в ней создаются условия для развития органической жизни.

Основные закономерности географической оболочки

Географической оболочке присущи следующие общие закономерности ее развития: целостность, ритмичность, круговорот веществ и энергии, зональность, азональность. Знание общих закономерностей развития географической оболочки позволяет человеку более бережно использовать природные богатства, не нанося ущерба окружающей среде.

Целостность - это единство географической оболочки, взаимосвязь и взаимозависимость ее природных компонентов (горных пород, воды, воздуха, почв, растений, животных). Взаимодействие и взаимопроникновение всех природных компонентов географической оболочки связывает их в единое целое. Благодаря этим процессам сохраняется природное равновесие. Изменение одного компонента природы неизбежно влечет за собой изменение других компонентов и географической оболочки в целом. Знание закона целостности географической оболочки имеет большое практическое значение. Если в хозяйственной деятельности человека не будет учитываться эта закономерность географической оболочки, то в ней будут происходить разрушительные процессы.

Требуется предварительное тщательное изучение территории, которая подвергается воздействию человека. Например, после осушения болота понижается уровень грунтовых вод. В результате меняется почва, микроклимат, растительность, животный мир, т. е. нарушается природное равновесие территории.

Понимание целостности географической оболочки позволяет предвидеть возможные изменения в природе, давать географический прогноз результатам воздействия человека на природу.

Ритмичность - это повторяемость тех или иных природных явлений через определенные интервалы времени, или ритмы. В природе все процессы и явления подчинены ритмам. Существуют ритмы разной продолжительности: суточные (смена дня и ночи), годовые (смена времен года), внутривековые (связанные с изменением солнечной активности - 11, 22 года и др.), многовековые (столетние) и охватывающие тысячелетия и многие миллионы лет. Их продолжительность может достигать 150-240 млн лет. С ними связаны, например, периоды активного образования гор и относительного спокойствия земной коры, похолодания и потепления климата.

Наиболее известен 11-летний ритм солнечной активности, которая определяется числом пятен, видимых на поверхности Солнца. Увеличение солнечной активности сопровождается увеличением числа пятен на Солнце и потока солнечной энергии к Земле («солнечный ветер»). Это вызывает на Земле магнитные бури, влияет на погоду и климат, здоровье человека.

Круговорот веществ и энергии - важнейший механизм развития природных процессов географической оболочки, благодаря которому осуществляется обмен веществ и энергии между ее составными частями. Выделяют различные круговороты (циклы) веществ и энергии: круговорот воды (гидрологический цикл), воздушные круговороты в атмосфере (циркуляция атмосферы), круговороты в литосфере (геологический цикл) и др.

Происходит круговорот веществ и в литосфере. Магма изливается на поверхность и образует изверженные горные породы. Под действием энергии Солнца, воды и температур они разрушаются и превращаются в осадочные породы. Погружаясь на большие глубины, осадочные породы испытывают действие высоких температур и давления, превращаются в метаморфические породы. При очень высоких температурах происходит расплавление пород, и они опять возвращаются в исходное состояние (магму).

Круговороты не замкнуты, они постоянно находятся под влиянием внешних и внутренних сил, происходят качественные изменения веществ и энергии, развитие всех компонентов природы и географической оболочки в целом. Это способствует сохранению равновесия в природе, ее восстановлению. Например, при незначительном загрязнении вода способна самоочищаться.

Главной закономерностью географической оболочки является проявление географической зональности. Географическая зональность - основной закон распределения природных комплексов на поверхности Земли, который проявляется в виде широтной зональности (последовательная смена географических поясов и природных зон). Широтная зональность - закономерное изменение природных условий на поверхности Земли от экватора к полюсам, связанное с изменением угла падения солнечных лучей. Единая и целостная географическая оболочка неоднородна на разных широтах. Вследствие неравномерного распределения солнечного тепла с широтой на земном шаре закономерно изменяется от экватора к полюсам не только климат, но и почвообразовательные процессы, растительность, животный мир, гидрологический режим рек и озер.

Наиболее крупные зональные подразделения географической оболочки - географические пояса . Они, как правило, простираются в широтном направлении, сменяют друг друга на суше и в океане от экватора к полюсам и повторяются в обоих полушариях: экваториальный, субэкваториальные, тропические, субтропические, умеренные, субарктический и субантарктический, арктический и антарктический. Географические пояса отличаются друг от друга воздушными массами, климатом, почвами, растительностью, животным миром.

В каждом географическом поясе формируется свой набор природных зон. Природная зона - зональный природный комплекс в пределах географического пояса, который характеризуется общностью температурных условий, увлажнения, сходными почвами, животным и растительным миром.

В соответствии с изменением климатических условий с юга на север, по широте, изменяются и природные зоны. Смена природных зон с географической широтой является проявлением географического закона широтной зональности. Климатические условия, особенно увлажнение и амплитуды температур, изменяются также по мере удаления от океана в глубь материков. Поэтому главная причина формирования нескольких природных зон внутри географического пояса - это соотношение тепла и влаги. (Проанализируйте по карте атласа соответствие природных зон географическим поясам.)

Каждая природная зона характеризуется определенным климатом, типом почв, растительности и животного мира. Природные зоны закономерно сменяются от экватора к полюсам и от побережья океанов в глубь материков вслед за изменением климатических условий. Характер рельефа влияет на режим увлажнения в пределах природной зоны и может нарушать ее широтное простирание.

Наряду с зональностью важнейшей закономерностью географической оболочки является азональность. Азональность - это формирование природных комплексов, связанных с проявлением внутренних процессов Земли, которые определяют неоднородность земной поверхности (наличие материков и океанов, гор и равнин на материках и др.). Наиболее ярко азональность проявляется в горах в виде высотной поясности. Высотная поясность - закономерная смена природных комплексов (поясов) от подножия гор к их вершинам (см. рис. 2). Высотная поясность имеет много общего с широтной зональностью: смена поясов при подъеме в горы происходит примерно в той же последовательности, что и на равнинах при движении от экватора к полюсам. Первый высотный пояс всегда соответствует той природной зоне, в которой расположены горы.

Основные закономерности географической оболочки - целостность, ритмичность, круговорот веществ и энергии, зональность, азональность. Знания о закономерностях развития географической оболочки необходимы для понимания процессов и явлений, происходящих в природе, предвидения последствий хозяйственной деятельности человека.

География – эта наука о внутреннем и внешнем строение Земли, изучающая природу всех континентов и океанов. Главным объектом изучения являются различные геосферы и геосистемы.

Введение

Географическая оболочка или ГО – одно из основных понятий географии как науки, введенное в оборот в начале XX века. Оно обозначает оболочку всей Земли, особую природную систему.Географической оболочкой Земли называютцелостную и непрерывную оболочку, состоящую из нескольких частей, которые взаимодействуют друг с другом, проникают друг в друга, постоянно обмениваются друг с другом веществами и энергией.

Рис 1. Географическая оболочка Земли

Есть похожие термины, с узкими значениям, используемые в трудах европейских учёных. Но они не обозначают природною систему, лишь совокупность природных и общественных явлений.

Этапы развития

Географическая оболочка земли пережила ряд определённых этапов в своём развитии и формировании:

геологический (добиогенный) – первый этап формирования, начавшийся около 4,5 млрд лет назад (продолжался около 3 млрд лет);
биологический – второй этап, начавшийся около 600 млн лет назад;
антропогенный (современный) – этап, продолжающийся до сих пор, начавшийся около 40 тысяч лет назад, когда человечество стало оказывать заметное влияние на природу.

Состав географической оболочки Земли

Географическая оболочка – это система планеты, которая, как известно, имеет форму шара, приплюснутого с обеих сторон шапками полюсов, с длинной экватора более 40 т км. ГО имеет определённую структуру. Она состоит из взаимосвязанных друг с другом сред.

ТОП-3 статьи которые читают вместе с этой

Некоторые специалисты разделяют ГО на четыре сферы (которые в свою очередь тоже делятся):

атмосферу ;
литосферу ;
гидросферу ;
биосферу .

Строение географической оболочки в любом случае не условно. Она имеет чёткие границы.

Верхние и нижние границы

Во всей структуре географической оболочки и географических сред прослеживается чёткая зональность.

Закон географической зональности предусматривает не только разделение всей оболочки на сферы и среды, но и разделение на природные зоны суши и океанов. Интересно, что такое разделение закономерно повторяется в обоих полушариях.

Зональность обусловлена характером распространения энергии Солнца по широтам и интенсивностью увлажнения (разного в разных полушариях, материках).

Естественно, 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. Хотя, необходимо отметить, что нижняя граница – условна и до сих пор ведутся споры по её установке.

Даже если брать верхнюю границу в районе 25 км, а нижнюю – в районе 50 км, то, по сравнению с общими размерами Земли, получается нечто вроде очень тонкой плёнки, которая покрывает планету и защищает её.

Основные законы и свойства географической оболочки

В этих границах географической оболочки действуют основные законы и свойства, её характеризующие и определяющие.

Взаимопроникновение компонентов или внутрикомпонентное перемещение – основное свойство (существуют два вида внутрикомпонентного перемещения веществ – горизонтальное и вертикальное; они не противоречат и не мешают друг другу, хотя в разных структурных частях ГО скорость перемещения компонентов разная).
Географическая зональность – основной закон.
Ритмичность – повторяемость всех природных явлений (суточная, годовая).
Единство всех частей географической оболочки , обусловленное их тесной взаимосвязью.

Характеристики оболочек Земли, входящих в ГО

Атмосфера

Атмосфера важна для сохранения тепла, а значит и жизни на планете. Также она защищает всё живое от ультрафиолета, влияет на почвообразование и климат.

Размер этой оболочки от 8 км до 1 т км (и более) в высоту. В её состав входят:

газы (азот, кислород, аргон, углекислый газ, озон, гелий, водород, инертные газы);
пыль;
водяной пар.

Атмосфера в свою очередь делится на несколько взаимосвязанных слоёв. Их характеристики представлены в таблице.

Все оболочки земли схожи. Например, в них встречаются все типы агрегатных состояний веществ: твёрдые, жидкие, газообразные.

Рис 2. Строение атмосферы

Литосфера

Твердая оболочка земли, земная кора. Имеет несколько слоёв, которые характеризуются разной мощностью, толщиной, плотностью, составом:

верхний литосферный слой;
сигматическая оболочка;
полуметаллическая или рудная оболочка.

Предельная глубина литосферы – 2900 км.

Из чего состоит литосфера? Из твёрдых тел: базальт, магний, кобальт железо и другого.

Гидросфера

Гидросферу составляют все воды Земли (океаны, моря, реки, озера, болота, ледники и даже подземные воды). Располагается она на поверхности Земли и занимает более 70% пространства. Интересно, что существует теория, согласно которой в толще земной коры содержатся большие запасы воды.

Существует два типа воды: солёная и пресная. В результате взаимодействия с атмосферой, при конденсате, соль испаряется, тем самым обеспечивая сушу пресной водой.

Рис 3. Гидросфера Земли (вид океанов из космоса)

Биосфера

Биосфера – это самая «живая» оболочка земли. Она включает в себя всю гидросферу, нижнюю атмосферу, поверхность суши и верхний литосферный слой. Интересно, что живые организмы, заселяющие биосферу, ответственны за накапливание и распределение энергии солнца, за миграционные процессы химических веществ в почве, за газообмен, за окислительно – восстановительные реакции. Можно сказать, что атмосфера существует только благодаря живым организмам.

Рис 4. Составляющие биосферы Земли

Примеры взаимодействия сред (оболочек) Земли

Примеров взаимодействия сред очень много.

Во время испарения воды с поверхности рек, озер, морей и океанов в атмосферу попадает вода.
Воздух и вода, проникая через почву в глубины литосферы, даёт возможность подниматься растительности.
Растительность обеспечивает фотосинтез, обогащая атмосферу кислородом и поглощая углекислый газ.
От поверхности земли и океанов нагреваются верхние слои атмосферы, образуя климат, обеспечивающий жизнь.
Живые организмы, умирая, формируют почву.

Средняя оценка: 4.6 . Всего получено оценок: 494.

Эволюция земной коры на Земле привела к образованию атмосферы, гидросферы и биосферы. При этом сформировался планетарный природный комплекс, четыре компонента которого, то есть атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера находятся в постоянном взаимодействии и обмениваются веществом и энергией. Каждый компонент комплекса имеет свой химический состав, отличается присущими только ему свойствами. Они могут иметь твердое, жидкое или газообразное состояние, свою организацию вещества, закономерности развития, могут быть органическими или неорганическими.

Вступая во взаимодействие друг с другом эти природные компоненты оказывают взаимное влияют и приобретают новые свойства. Так, на земной поверхности в ходе длительного взаимодействия сфер сформировалась новая оболочка, обладающая своими, специфическими особенностями, которая была названа географической оболочкой. Учение о географической оболочке начало формироваться в начале 20 в. Географическая оболочка – основной объект физической географии.

Географическая оболочка имеет своеобразную пространственную структуру. Она трехмерна и сферична. Это зона наиболее активного взаимодействия природных компонентов, в которой наблюдается наибольшая интенсивность разнообразных физико-географических процессов и явлений. На некотором расстоянии вверх и вниз от земной поверхности, взаимодействие компонентов ослабевает, а затем и вовсе исчезает. Происходит это постепенно и границы географической оболочки – нечеткие. За верхнюю границу часто принимается озоновый слой на высоте 25-30 км. Нижнюю границуеографической оболочки часто проводят по разделу Мохоровичича, то есть по астеносфере, являющейся подошвой земной коры.

Компоненты еографической оболочки сложены веществами разного состава, находящимися в разном состоянии. Они разграничиваются системой активных поверхностей, где происходит взаимодействие вещества и трансформируются потоки энергии. К ним относятся: береговая зона, атмосферные и океанические фронты, приледниковые зоны.

Особенности географической оболочки:

1. Географическая оболочка отличается очень большой сложностью состава и разнообразным состоянием вещества;

2. В ней сосредоточена жизнь и существует человеческое общество;

3. Все физико-географические процессы в этой оболочке протекают за счет солнечной и внутренней энергии Земли;

4. Все виды энергии поступают в оболочку, трансформируются в ней и частично консервируются.

Основных свойств географической оболочки четыре.

1. Ритмичность, связанная с солнечной активностью, движением Земли вокруг Солнца, движением Земли и Луны вокруг Солнца, солнечной системы вокруг центра галактики.

2. Круговорот веществ который делится на круговороты воздушных масс и водных потоков, которые образуют круговороты воздуха и влаги, круговороты минерального вещества и литосферные круговороты, биологические и биохимические круговороты.

3. Целостность и единство, которые проявляются в том, что изменение одного компонента природного комплекса неизбежно вызывает изменение всех остальных и всей системы, как целого. К тому же, изменения, произошедшие в одном месте, отражаются на всей оболочке, а иногда на какой-либо ее части – в другом месте. Единство и целостность географической оболочки обеспечивается системой перемещения вещества и энергии.

Очень важной особенностью географической оболочки является ее способность сохранять свои основные свойства в течение всей истории своего существования. За миллионы лет на Земле изменилось расположение материков, состав атмосферы, произошло образование и развитие биосферы. При этом осталась сущность географической оболочки, как зоны контакта между геосферами, где взаимодействуют эндогенные и экзогенные силы. Сохранились и основные ее свойства: присутствие воды в трех состояниях – жидком, твердом и газообразном, наличие устойчивых границ между атмосферой, гидросферой и литосферой, постоянство радиационного и теплового балансов, постоянство солевого состава Мирового океана и т. д. Поэтому географическую оболочку называют геостатом , то есть системой, которая способна автоматически поддерживать определенное состояние природной среды. В историческом плане географическая оболочка является самоорганизующейся системой, что приближает ее к биологическим системам.

Если мысленно разрезать географическую оболочку от верхней до нижней границы, то окажется, что нижний ярус представлен плотным веществом литосферы, а верхние ярусы – более легким веществом гидросферы и атмосферы. Такое устройство географической оболочки является результатом эволюции Земли, которая сопровождалась дифференциацией вещества: с выделением плотного вещества в центре Земли и более легкого – по периферии.

Многие физико-географические явления на земной поверхности распределяются в форме полос, вытянутых вдоль параллелей, или под некоторым углом к ним. Это свойство географических явлений называется зональностью.

Все компоненты географической оболочки несут на себе печать воздействия мирового закона зональности. Зональность отмечается для: климатических показателей, растительных группировок, типов почв. В основе зональности физико-географических явлений находится закономерность поступления на Землю солнечной радиации, приход которой убывает от экватора к полюсам.

На основе сочетания поступления тепла и влаги в различные районы земли формируется географическая поясность. Выделяется ряд географических поясов. Они внутренне неоднородны, что, прежде всего, связано с зональной циркуляцией атмосферы и переносом влаги. На этом основании выделяются секторы. Как правило, их 3: два океанических (западный и восточный) и один континентальный.

Секторность – это географическая закономерность, которая выражается в смене основных природных показателей по долготе: от океанов в глубь материков. Все зональные явления определяются эндогенной энергией. Схемы зональности нарушаются орографическими условиями территории.

Высотная поясность – это закономерная смена природных показателей от уровня моря к вершинам гор. Определяется она сменой климата с высотой, в первую очередь изменением количества тепла и влаги. Впервые высотная зональность была описана А. Гумбольдтом.

Иерархия геосистем

Иерархия природной геосистемы . Природная геосистема – исторически сложившаяся совокупность взаимосвязанных природных компонентов, характеризующаяся пространственной и временной организованностью, относительной устойчивостью, способностью функционировать как единое целое, продуцируя новое вещество. Геосистемы могут быть образованиями различной размерности.

Природные геосистемы имеют иерархическую структуру. Это означает, что все геосистемы состоят из нескольких элементов, и каждая геосистема входит в качестве структурного элемента в более крупные.

Существуют три категории геосистем (по пространственным размерам): планетарные (сотни млн. км 2) – ландшафтная оболочка в целом, материки и океаны, пояса, зоны; региональные – физико-географические страны, области провинции, районы; локальные – (от нескольких м 2 до нескольких тысяч м 2) местности, урочища, подурочища, фации.

Каждому из указанных геосистемных таксонов свойственны определенные круговороты вещества и энергии определенного масштаба – большой геологический, биогеохимический, биологический.

Ландшафтная оболочка подчиняется закону иерархической организации слагающих ее частей. В ее структуре участвуют природные геосистемы различных пространственно-временных масштабов. От самых крупных и долговечных образований, таких как океаны и материки, до маленьких и очень изменчивых. Они объединяются в многоступенчатую систему таксонов, именуемую иерархией природных геосистем. Из признания факта соподчиненности разноранговых геосистем происходит методологическое правило триады, согласно которому каждая природная геосистема должна изучаться не только сам по себе, но и обязательно как распадающаяся на подчиненные структурные элементы и одновременно как часть вышестоящего природного единства.

Предложено несколько вариантов таксономической классификации природных геосистем.

Выявление важнейших качественных свойств и особенностей природы географической оболочки — непременное условие познания основных закономерностей ее дифференциации.

I Как уже отмечалось, географическая оболочка — сложная, исторически сложившаяся и непрерывно развивающаяся, целостная и качественно своеобразная материальная система. Ей присущи следующие важнейшие особенности:

1) — ее качественное своеобразие, которое заключается в том, что только в ее пределах вещество находится одновременно в трех физических состояниях: твердом, жидком и газообразном. В связи с чем географическая оболочка состоит из пяти качественно разных, взаимопроникающих и взаимодействующих геосфер: литосферы, гидросферы, атмосферы, биосферы и палеосферы. В пределах каждой из них выделяется несколько компонентов. Например, в пределах литосферы выделяются в качестве самостоятельных компонентов разнообразные горные породы, в биосфере — растения и животные и т. д.

2) — тесное взаимодействие и взаимообусловленность всех ее геосфер и частей, определяющие ее развитие. Опыт человечества показал, что географическая оболочка не конгломерат различных, не зависящих друг от друга предметов и явлений, а сложный комплекс, природная система, представляющая собой единое целое. Достаточно изменить лишь одно звено этой целостной системы, чтобы вызвать изменения во всех других ее частях и в комплексе в целом. Человеческое общество, преобразуя природу с целью более рационального использования природных ресурсов, должно учитывать все возможные последствия воздействия на отдельные звенья этой системы и не допускать нежелательных изменений в нем. Так, выжигая леса на склонах гор Кубы и получая в золе от пожара удобрение всего на одно поколение очень доходных кофейных деревьев, испанским плантаторам не было дела до того, что тропические ливни впоследствии смывали уже беззащитный верхний слой почвы, оставляя после себя лишь обнаженные скалы (Юренков, 1982). Во всех случаях, когда речь идет о воздействии на какие-то звенья природных систем в больших масштабах, должен побеждать разумный подход. Например, выдвигавшийся в 80-х гг. 20 в. и не утвержденный Госпланом бывшего СССР, проект создания Нижнеобского гидрокомплекса, предусматривал получение очень дешевой и в большом количестве столь необходимой Сибири энергии. Но в результате сооружения в низовьях Оби плотины образовалось бы обширное море в виде зоны подтопления, которое около девяти месяцев в году было бы сковано льдом. Это в свою очередь, существенно изменило бы климат сопредельных территорий, нежелательно отразилось бы на сельском хозяйстве, промышленности, здоровье людей. Затопленными оказались бы полезные ископаемые (нефть, газ и др.), миллионы гектаров сельскохозяйственных угодий, леса, который (кроме всего прочего) является важнейшим продуцентом кислорода. Готовые дипломные роботы быстро и недорого, всё это можно найти на сайте zaochnik.ru. Также здесь вы сможете заказать отчет по практике, реферат, семестровую работу, диссертация.

Одним из самых главных проявлений взаимодействия всех геосфер и компонентов географической оболочки является постоянный обмен веществом и энергией, поэтому все стороны и компоненты географической оболочки, слагаясь в основном из определенного, только им свойственного сочетания химических веществ, как правило, включают в себя и некоторое количество веществ, составляющих основную массу остальных компонентов или являющихся производными этой основной массы (А.А. Григорьев, 1952, 1966). Взаимодействие всех сторон, компонентов и частей географической оболочки, их внутренние противоречия — основная причина ее постоянного развития, усложнения, перехода из одной стадии в другую.

3) — эта целостная материальная система не изолирована от внешнего мира, она находится в постоянном взаимодействии с ним. Внешним миром для географической оболочки является, с одной стороны, Космос, с другой — внутренние сферы земного шара (мантия и земное ядро).

Взаимодействие с Космосом проявляется прежде всего в проникновении и трансформации солнечной энергии в пределы географической оболочки, а также в теплоизлучении со стороны последней. Основным источником тепла для географической оболочки является солнечная радиация — 351 10 22 Дж/год. Количество тепла, поступающее за счет процессов, происходящих в земных глубинах, невелико — около 79х10 19 Дж/год (Рябчиков, 1972), т. е. в 4400 раз меньше.

Наряду с солнечной и иной космической энергией на Землю непрерывно поступает межзвездное вещество в виде метеоритов, метеорной пыли (до 10 млн. т/год; Юренков, 1982). В то же время наша планета постоянно теряет легкие газы (водород, гелий), которые, поднимаясь в высокие слои атмосферы, улетучиваются в межпланетное пространство. Этот взаимообмен химическими элементами между Землей и Космосом обосновал В. И. Вернадский. Из земной коры в более глубокие сферы Земли мигрируют железо, магний, сера и другие элементы, а из глубоких сфер поступают кремний, кальций, калий, натрий, алюминий, радиоактивные и другие элементы.

Взаимодействие географической оболочки с внутренними сферами Земли проявляется также в сложном энергетическом взаимообмене, обусловливающем так называемые азональные процессы, и в первую очередь — движения земной коры. Противоречивые, единые и неразрывные зональные и азональные процессы обусловливают главнейшую закономерность географической оболочки — ее зонально-провинциальную дифференциацию.

4) — в географической оболочке происходит как возникновение новых форм, так и распад более сложных образовании, т. е. осуществляется один из основных законов природы — закон синтеза и распада и их единства (Гожев, 1963), что способствует постоянному развивитию и усложнению географической оболочки, ее переходу из одной стадии в другую.

Развитие географической оболочки характеризуется ритмичностью и поступательностью, т. е. переходом от "более простого к более сложному; постоянным усложнением ее зональности и провинциальности, структуры ее природных систем.

Развитие географической оболочки и ее частей подчинено «закону гетерохронности развития» (Калесник, 1970), который проявляется в неодновременности изменения природы географической оболочки от места к месту. Например, отмечавшееся в 20-30-е годы ХХ в. в северном полушарии «потепление Арктики» на Земле не было повсеместным, а одновременно с ним в некоторых районах Южного полушария отмечалось похолодание.

Характерной особенностью развития географической оболочки является усиление относительной консервативности природных условий по мере движения от более высоких широт к более низким. В этом же направлении увеличивается и возраст природных зон. Так, наиболее молодой, послеледниковый возраст имеет тундровая зона; в плиоцен-четвертичное время в основном оформилась лесная зона; в плиоцене — лесостепная, в олигоцен—плиоцене — степная и пустынная.

5) — характеризуется наличием органической жизни, с возникновением которой все остальные геосферы (атмосфера, гидросфера, литосфера) подверглись глубоким изменениям.

6) — она является ареной жизни и деятельности человеческого общества. На нынешнем этапе разумный человек — это показатель высшей стадии развития географической оболочки.

7) — ей свойственна региональная дифференциация. Согласно материалистической диалектике, единство мира не исключает его качественного многообразия. Целостная географическая оболочка неоднородна от места к месту, имеет сложное строение. С одной стороны, географическая оболочка обладает континуальностью (все ее стороны, компоненты и структурные части связаны и пронизаны потоком вещества и энергии; ей свойственна непрерывность распространения), с другой стороны, ей присуща дискретность (наличие внутри этой непрерывной оболочки природно-территориальных комплексов — ПТК, обладающих относительной целостностью.) Причем, непрерывность проявляется в целом сильнее, чем прерывность, т. е. географическая оболочка представляет собой единое целое, сплошное тело, а ее прерывность условна, так как ПТК являются ее составными частями, между которыми нет никаких пустот или чуждых географической оболочке образований (Арманд Д. и др., 1969).

Качественные различия взаимодействий между сторонами и компонентами географической оболочки в разных ее местах, а вместе с этим и ее региональная дифференциация в первую очередь определяются неодинаковыми соотношениями количественных показателей этих сторон и компонентов природы. Так, даже одинаковое количество выпадающих осадков для разных территорий при различных соотношениях количественных показателей других компонентов природы предопределяет различие в степени увлажненности этих территорий со всеми вытекающими отсюда последствиями. Так, при примерно равном количестве осадков в северных районах территории России и на севере Среднеазиатских равнин (200-300 мм/год), но значительно различных величинах солнечной радиации, разном состоянии атмосферы, неодинаковых температурных условиях в первом случае отмечается недостаток тепла и избыток влаги и формируются тундровые ландшафты, во втором— при обилии тепла и недостатке влаги — формируются полупустынные ландшафты.

Диалектическое единство свойств континуальности и дискретности географической оболочки позволяет выделять среди объектов, изучаемых физической географией, относительно самостоятельные разного ранга природно-территориальные комплексы (ПТК) — сложные географические системы (геосистемы).

Под природно-территориальными комплексами понимаются участки географической оболочки, имеющие естественные границы, качественно отличные от других участков и представляющие целостную и закономерную совокупность предметов и явлений. Порядок величин и степень сложности ПТК весьма разнообразны. Наиболее простую внутреннюю организацию имеют небольшие по площади ПТК (ПТК прируслового вала, склона моренного холма, борта лога и др.). С увеличением ранга степень сложности и площадь ПТК увеличиваются, так как они уже включают в себя системы множества ПТК более низкого ранга. В качестве примера таких ПТК можно отметить Восточноевропейскую провинцию таежной зоны, таежную зону в целом и т. п.

ПТК включают в себя все или большинство основных компонентов природы — литогенную основу, воздух, воду, почву, растительность, животный мир. Они являются структурными элементами географической оболочки.

Некоторые физико-географы (К.В. Пашканг, И.В. Васильева и др., 1973) все природные комплексы подразделяют на полные (именуются природно-территориальными и состоят из всех компонентов природы) и неполные и состоят из одного (одночленные природные комплексы) или нескольких (из двух — двучленные, из трех — трехчленные природные комплексы) компонентов природы. Согласно взглядам этих авторов, «природно-территориальные комплексы являются основным объектом изучения физической географии», а одночленные (фитоценоз, воздушная масса и др.), двучленные (например, биоценоз, состоящий из взаимосвязанных фито- и зооценоза) природные комплексы — предметом исследования соответствующих отраслей естествознания: фитоценозы изучаются геоботаникой, воздушные массы — динамической метеорологией, биоценозы — биоценологией. Такая трактовка вопроса вызывает существенные возражения. Во-первых, необходимо уточнить, что ПТК в целом являются основным объектом изучения не физической географии вообще, а региональной физической географии и ландшафтоведения. Во-вторых, весьма сомнительна правомерность выделения так называемых неполных природных комплексов. Очевидно, что природные образования, состоящие из одного компонента природы, не логично называть природным комплексом, даже одночленным. Скорее всего это часть природного комплекса. Так, скопление грубообломочного материала не представляет собой природного комплекса, даже одночленного. Приводимые же в качестве примеров фитоценоз и биоценоз как «неполные» природные комплексы в природе не существуют. В природе нет растительных сообществ, не находящихся в теснейшей взаимосвязи с остальными компонентами природы — литогенной основой, воздухом, водой, животным миром. В этом одно из проявлений важнейшего закона материалистической диалектики— закона единства организма и условий его жизни. И если геоботаник или биоценолог в силу задач, стоящих перед ним, не стремится вскрыть эти взаимосвязи, это совершенно не значит, что эти взаимосвязи не существуют, и не дает никаких оснований фитоценозы и биоценозы именовать неполными природными комплексами.

Неправомерность отнесения фитоценоза к одночленному природному комплексу очевидна уже потому, что эту же территорию биоценолог может рассматривать как двучленный, а ландшафтовед — как полный природный комплекс, состоящий из всех компонентов природы. Сказанное в равной мере относится и к другим «неполным» комплексам.

Все природные комплексы на данной стадии своего развития являются полными. Это уже вытекает из важнейшей закономерности географической оболочки — взаимодействия и взаимообусловленности всех ее геосфер, компонентов и структурных частей. Нет ни одного компонента географической оболочки, который бы не испытывал воздействия других и не воздействовал бы на них. Это взаимодействие осуществляется посредством обмена веществом и энергией.

Важнейшими признаками, по которым один ПТК отличается от другого, являются: их относительная генетическая разнородность; качественные отличия, которые в первую очередь предопределяются различными количественными характеристиками составляющих их компонентов; отличающаяся закономерная совокупность компонентов и сопряженность структурных частей сравниваемых ПТК.

Геосферы Земли - более или менее концентрические слои, охватывающие всю Землю и обладающие присущими только им характерными физическими, структурными, физико-химическими, химическими и биологическими свойствами. Геосферы подразделяются на внешние и внутренние. К внешним относятся атмосфера, гидросфера, земная кора. К внутренним геосферам относятся мантия и ядро. Земная кора, атмосфера и гидросфера входят в состав биосферы - сложной прерывистой оболочки Земли, являющейся средой обитания биоты - живого вещества планеты.

Пространство, в котором взаимопроникают и взаимодействуют литосфера, гидросфера и атмосфера, носит название географической оболочки . Географическая оболочка представляет собой единую материальную систему, обладающую рядом лишь ей присущих особенностей: в ней лучистая энергия Солнца превращается в тепловую; вода находится одновременно в трех состояниях - жидком, твердом и газообразном; в ней возникли и развиваются растения и животные, формируются почвы, образуются осадочные горные породы, на определенном этапе развития появился человек, сформировалось человеческое общество, постоянно взаимодействующее с окружающей ее природой.

Географическая оболочка развивается и имеет свои закономерности в развитии :

1. Целостность - изменение одного ее компонента неизбежно вызывает изменение всех остальных.

2. Круговорот веществ и энергии . Круговорот веществ обеспечивает многократность одних и тех же процессов и явлений при ограниченном объеме исходного вещества.

3. Ритмичность - повторяемость сходных явлений во времени. Существуют ритмы разной продолжительности - суточные, годовые (сезонные), внутривековые.

4. Зональность - закономерное изменение всех компонентов географической оболочки и самой оболочки по направлению от экватора к полюсам. Основные причины зональности - форма Земли и положение ее относительно Солнца, а предпосылка - падение солнечных лучей на поверхность под углом, постепенно уменьшающимся в обе стороны от экватора. Дифференциация географической оболочки по зональным признакам выражается прежде всего в делении на географические пояса и зоны и высотные пояса и зоны.

В 80-е годы XX в. в геологическую науку было введено понятие «геологическая среда », которая, по мнению ряда ученых, представляет собой часть географической оболочки. Она соответствует самой верхней части земной коры и выступает как минеральная основа биосферы. Автор этого термина Е.М.Сергеев (1979) и его последователи под геологической средой понимают верхнюю часть литосферы, находящуюся под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека. Верхней границей геологической среды в таком понимании является поверхность рельефа, характерная для конкретной территории. Нижняя граница геологической среды зависит от глубины проникновения человека в толщу земной коры в ходе различных видов его деятельности.

Согласно другой точке зрения, понятие «геологическая среда» должно рассматриваться в более широком плане: геологическая среда - это то пространство, где совершаются геологические процессы. Независимо от места своего возникновения (в глубоких недрах или на земной поверхности) эндогенные и экзогенные процессы, взаимодействующие между собой и с внешними геосферами, совершают в огромнейших масштабах разнообразные геологические преобразования. При определенных условиях в геологической среде возникает вся масса горных пород и минералов, существуют органические сообщества, действуют геологические силы, преобразующие лик Земли, возникают катастрофические, стихийные геологические явления.

6.2 Атмосфера: строение, происхождение, экологические функции

Атмосфера - это газовая оболочка, не имеющая четко выраженной верхней границы и существующая благодаря гравитационному притяжению Земли. Состав у поверхности Земли следующий: азот - 78,1 %, кислород - 20,95 %, аргон - 0,93 % и в незначительных долях процента углекислый газ, водород, гелий, неон и другие газы. На высоте 20-25 км расположен слой озона, который предохраняет живые организмы от коротковолнового (ультрафиолетового) солнечного излучения, пагубно воздействующего на живые организмы.

По резкой смене температур в атмосфере выделяют несколько слоев (сфер). Границы между ними носят название пауз (тропопауза, стратопауза, мезопауза). В самом нижнем слое - тропосфере - температура по мере повышения высоты от земной поверхности падает до -55 °С у полюса и -75 °С у экватора. В ней сосредоточено 4/5 всей массы атмосферы. Она богата азотом и кислородом, насыщена парами воды и углекислым газом. Здесь протекают важные погодные процессы и образуются облака. Температура в тропосфере падает с высотой в среднем на 6 °С на каждый километр. Тропосфера простирается до высоты 12-15 км и отделяется от стратосферы тропопаузой.

В стратосфере происходит резкое повышение температуры, достигающее 0 °С на высоте 55 км, где проходит стратопауза. В стратосфере количество азота и кислорода уменьшается, а содержание водорода, гелия и других легких газов увеличивается. В ней располагается озоновый слой.

Следующий слой атмосферы - мезосфера - располагается в интервале 55 -95 км над поверхностью Земли. В ней продолжается падение температуры с увеличением высоты и достигает -70, -80 °С в мезопаузе.

В термосфере температура повышается, достигая на высоте 400 км 1200 0С. Ее нередко называют ионосферой, так как молекулы газов ионизированы космическим излучением, т. е. лишены верхних электронов и поэтому обладают положительным зарядом. Как и любой ионизированный газ, воздух в термосфере хорошо проводит электричество. К тому же термосфера обладает замечательным свойством - отражает радиоволны, что делает возможной дальнюю связь на Земле.

Выше термосферы располагается экзосфера , представляющая собой переходную область между атмосферой и межпланетным пространством. Характерными ее особенностями являются преобладание газов в атомарном состоянии и очень малая плотность. Здесь наиболее легкие газы покидают атмосферу и рассеиваются в космическом пространстве.

Современная атмосфера представляет собой результат длительного эволюционного развития. Она возникла в результате совместных действий геологических факторов и жизнедеятельности организмов. Первичная атмосфера (протоатмосфера ) на самой ранней протопланетной стадии, т.е. старше чем 4,2 млрд. лет, могла состоять из смеси метана, аммиака и углекислого газа. В результате дегазации мантии и протекающих на земной поверхности активных процессов выветривания в атмосферу стали поступать пары воды, соединения углерода в виде СО 2 и СО, серы и ее соединений, а также сильных галогенных кислот - НСl, HF, HI и борной кислоты, которые дополнялись находившимися в атмосфере метаном, аммиаком, водородом, аргоном и некоторыми другими благородными газами. Эта первичная атмосфера была чрезвычайно тонкой.

С течением времени газовый состав первичной атмосферы под влиянием процессов выветривания горных пород, выступавших на земной поверхности, жизнедеятельности цианобактерий и сине-зеленых водорослей, вулканических процессов и действия солнечных лучей стал трансформироваться. Привело это к разложению метана на водород и углекислоту, аммиака - на азот и водород; во вторичной атмосфере стали накапливаться углекислый газ, который медленно опускался к земной поверхности, и азот. Благодаря жизнедеятельности синезеленых водорослей в процессе фотосинтеза стал вырабатываться кислород, который, однако, в начале в основном расходовался на окисление атмосферных газов, а затем горных пород. При этом аммиак, окислившийся до молекулярного азота, стал интенсивно накапливаться в атмосфере. Метан и оксид углерода окислялись до углекислоты. Сера и сероводород окислялись до SO 2 и SO 3 , которые вследствие своей высокой подвижности и легкости быстро удалились из атмосферы. Таким образом, атмосфера из восстановительной , какой она была в архее и раннем протерозое, постепенно превращалась в окислительную .

Углекислый газ поступал в атмосферу как вследствие окисления метана, так и в результате дегазации мантии и выветривания горных пород. Значительная часть углекислого газа из атмосферы растворялась в гидросфере, в которой он использовался гидробионтами для построения своей раковины и биогенным путем превращался в карбонаты. В дальнейшем из них были сформированы мощнейшие толщи хемогенных и органогенных карбонатов.

Кислород в атмосферу поступал из трех источников. В течение длительного времени, начиная с момента возникновения Земли, он выделялся в процессе дегазации мантии и в основном расходовался на окислительные процессы. Другим источником кислорода была фотодиссоциация паров воды жестким ультрафиолетовым солнечным излучением. Третьим – процессы фотосинтеза. Стабилизация содержания кислорода в атмосфере произошла с того момента, когда растения вышли на сушу, - примерно 450 млн. лет назад.

Экологические функции атмосферы заключаются в обеспечении условий:

Жизнедеятельности организмов;

Функционирования гидросферы, литосферы и почвы;

Формирования климата;

Возникновения экстремальных явлений и стихийных бедствий;

Развития человечества.

Наряду с экологическими атмосфера обладает и геологическими функциями . Геологическая роль атмосферы заключается в том, что ее строение, элементарный состав, состояние и взаимодействие с литосферой, почвенным покровом, гидросферой, равно как и протекающие в ней процессы, определяются скоростями и масштабностью воздействия на поверхностную часть литосферы физико-химических факторов, которые определяют интенсивность и скорость воздействия агентов выветривания, эрозии, транспортировки и аккумуляции осадочного материала. Атмосфера - важный источник веществ для формирования почв, горных пород и полезных ископаемых. Атмосфера не только является преобразователем солнечной энергии, но и одновременно служит источником строительного материала (оксида углерода) для живых организмов.

6.3 Гидросфера: строение, происхождение, экологические функции

Под гидросферой подразумевают поверхностную оболочку, состоящую из воды морей и океанов, поверхностных водоемов суши, временных и постоянных водотоков, твердой воды в виде снега и льда. Наряду с поверхностной существует и подземная гидросфера, к которой относятся грунтовые и подземные, в том числе артезианские воды.

Океаны и моря покрывают почти 71 % поверхности Земли, а вместе с водными объектами суши, к которым относятся ледники, озера, водохранилища, болота, пруды, водой покрыто почти 3/4 земной поверхности. Высокая теплоемкость воды и значительная потенциальная энергия ее многочисленных фазовых переходов вместе с огромной площадью зеркала воды имеют большое значение для теплового и водного режимов Земли. Гидросфера вместе с атмосферой являются решающим фактором в почвообразовании и формировании растительного покрова Земли и, следовательно, обусловливают ландшафтный облик планеты. Мировой океан является глобальным аккумулятором теплоты . Он трансформирует солнечную энергию, аккумулирует ее, а при необходимости, медленно охлаждаясь, отдает часть теплоты в атмосферу. Таким образом, гидросфера играет важнейшую и весьма неоднозначную роль в терморегуляции планеты .

Экологические функции Мирового океана вытекают из его взаимодействия с атмосферой и верхней частью литосферы, которое приводит к широкому газообмену, способствует возникновению климата и погодных условий, обусловливает распределение температуры, солености и плотности Мирового океана, вызывает поверхностную и глубинную гидродинамику. Все это играет ведущую роль в распределении биоты и обусловливает жизнедеятельность организмов, транспортировку и аккумуляцию вещества.

Геологическая роль гидросферы состоит в том, что она как один из главнейших экзогенных факторов преобразует земную поверхность, участвует в формировании рельефа, переносит во взвешенном и растворенном состоянии вещества и химические соединения и участвует в аккумуляции осадочного материала.

Экологические функции гидросферы обеспечиваются непрерывной циркуляцией воды . Ее перемещение происходит в результате механического движения - потоки воды в реках, течения в толще океана; в результате изменения фазового состава - вода испаряется и попадает в атмосферу посредством диффузионного и конвективного потоков. Последние характерны для почв и горных пород. В северных районах наблюдается очень редкий способ передвижения воды путем возгонки. Снег (твердая фаза воды), испаряясь, сразу превращается в пар и попадает в атмосферу. Таким образом, происходит непрерывный замкнутый процесс циркуляции воды на Земле, именуемый круговоротом. Различают малый, большой и входящий в него внутриматериковый круговороты.

Вода, испарившаяся с поверхности океана, большей частью конденсируется и возвращается обратно в виде атмосферных осадков (малый, или океанический, круговорот ) и частично переносится воздушными течениями на сушу. Атмосферные осадки, выпавшие на сушу, просачиваясь в почву и зону аэрации, создают запасы почвенной влаги. Проникшие глубже атмосферные осадки образуют подземные воды: грунтовые, пластовые и воды глубоких горизонтов. Часть атмосферных осадков стекает по земной поверхности, образуя ручьи и реки, а остальная часть снова испаряется. В конце концов, вода, принесенная воздушными течениями на сушу, снова достигает океана, завершая большой круговорот воды на земном шаре. Из большого круговорота может быть выделен еще местный, или внутриматериковый, круговорот, при котором, вода, испарившаяся с поверхности суши, вновь попадает на сушу в виде атмосферных осадков

Представления о происхождении гидросферы основываются на существовании следующих источников воды: дегазации расплавленной магмы, выбросов воды в виде пара вулканами и «черными» курильщиками. Многое зависело от состава первичного вещества, которое образовало праЗемлю. Среди веществ, сложивших нашу планету, помимо вещества типа метеоритного должно было быть и вещество типа кометного, т.е. содержащее лед, металлы и органику. Другими словами, первичная Земля уже имела достаточное количество воды в виде льда. Чисто кометный вариант происхождения океанов пока не имеет достаточных оснований, так как в существующем океане слишком много следов дегазации недр Земли.

Статьи по теме