§18 «Планета Земля»

Наиболее важные процессы, которые привели к образованию жизни:

- литосфера

- гидросфера

- атмосфера

Земля – внутренняя планета, на её образование пошли твёрдые высокотемпературные части допланетного вещества. Масса этих кусков и направление их движения сформировали массу и направление движения планеты.

m = 6  10²⁴ кг p = 5,500 кг/м³

Версии по поводу формы Земли:

- шар-сфера

- эллипсоидное вращение (пространственная фигура, образующаяся при вращении эллипса вокруг своей оси)

- геометрическое тело, поверхность которого совпадает с невозмущённой поверхностью воды. Сила тяжести будет перпендикулярна предполагаемой плоскости.

Движение Земли во Вселенной сложное. Земля движется вокруг Солнца со скоростью 30 км/с, при этом Земля вращается вокруг своей оси. Период процессии – 24 тыс. лет

- земная кора Внутреннее строение Земли

- верхняя мантия

- переходный слой

- нижняя мантия

- внешнее ядро

- ядро

Породы земной коры делятся на три группы:

1) Изверженные (застывшая магма) – кремнезём, базальт, гранит

2) Осадочные (осевшие частицы, разрушенные ветром и водой)

• обломочные (галька, щебень)

• глинистые (возникают в водоёмах и ледниках)

• химические (выпадают из растворов или образуются при выветривании - известняк)

• органические (продукты жизнедеятельности живых организмов – торф, уголь, нефть)

3) Метаморфические (либо изверженные, либо осевшие в глубинных слоях литосферы, образованные при высокой температуре и давлении – минералы, мрамор, кварц)

Земная кора постоянно находится в движении, как в вертикальном, так и в горизонтальном. Горизонтальное движение привело к появлению версии дрейфа континентов.

○ Великобритания за 200 млн. лет развернулась примерно на 30.

 Геохронология – наука, изучающая возраст горных пород.

Были введены понятия, описывающие периоды развития Земли: эра, эпоха, период, век, время.

Самая молодая эра – фанерозой [фанерос - явный] (570 млн. лет):

- палеозой

- мезозой

- кайнозой

Самая древняя эра – криптозой (2 млрд. лет назад).

Верхняя граница литосферы – почва.

 Почва – особое образование из продуктов жизнедеятельности и разложения организмов под действием трёх основных факторов: воды, воздуха и солнца.

В.В. Докучаев (основополагающие учения о почве) вывел пять основных почвообразующих факторов:

1. Климат

2. Геологическая основа

3. Топография

4. Биологические факторы

5. Время

 Педосфера – это почвенный слой.

Основное свойство почвы – плодородие.

Почва – это многофазное природное тело:

1. Твёрдая фаза – минеральные соединения, различные органические остатки.

2. Жидкая фаза – почвенный раствор, заполняющий поры и пустоты между частицами почвы.

3. Газовая фаза – почвенный воздух (в почве в 10-100 раз больше углекислого газа, чем в атмосфере).

Почва выделяет метан, водород, азот, оксиды азота и углерода.

Т.к. почва во время своего образования влияет на другие оболочки Земли, говорят о глобальных функциях:

1. Преобразовательная функция:

• для литосферы (поставка различных органических кислот из гумуса) – разрушение горных пород

• для атмосферы (почва по-разному поглощает и отражает солнечные лучи)

• для гидросферы (почвенные растворы связывают компоненты друг с другом, перегоняя их через грунтовые воды)

2. Поставляющая функция:

• для литосферы (переход из одних [горных] в другие [осадочные] породы)

• для гидросферы (водорегулирующая способность почв)

• для атмосферы (источник твёрдых веществ и микроорганизмов) – ветровая эрозия почв

3. Передающая функция (почва передаёт из одной сферы в другую полезные вещества, воду, микроорганизмы)

4. Защитная функция (почва связывает вредные элементы [рубидий и цезий], но при этом теряет качество, а также удерживает плодородный слой земли)

5. Регулирующая функция (регулирует состав атмосферы, т.е. потребляет кислород, выделяет углекислый газ, поддерживает водный баланс и обмен, является ресурсом для производства продуктов питания человека и животных)

 Гидросфера – водная оболочка Земли (71% поверхности).

Молекула воды очень маленькая и полярная (неравномерность распределения заряда внутри молекулы).

Свойство воды – способность образовывать водородные связи.

HH…………………………O

O…………………..……H H

Вода в природе представлена во всех состояниях.

Жидкая вода (98,85%):

- высокая теплоёмкость (для нагревания необходимо огромное количество энергии)

○ Природные водоёмы – это природные термостаты.

- высокое поверхностное натяжение

- участие во всех процессах живых организмов

Большая часть воды – солёная. Она находится в 4 мировых океанах.

Современный уровень мирового океана установился примерно 7000 лет назад, за последние 200 млн. лет менялся на 100 м.

Мировой океан – самый большой природный термостат (температура меняется на 1 в сутки). С глубиной температура понижается.

○ 1-3C – самые нижние слои, до -1,5C – в районах полюсов.

Пресная вода жёсткая (до 0,5 г/л соли). Пресная вода находится в поверхностных и в подземных водоёмах (в 15 раз больше воды, чем в мировом океане).

Подземная гидросфера разбивается на 5 основных зон:

1) Криозона (полярные районы) – подземные льды

2) Жидкая вода

3) Парообразная вода – на глубине до 160 км, температура около 450-700C, давление 10 Гпа

4) Зона мономерных молекул – температура 700-1000C на глубине до 270 км

5) Зона плотной воды – в глубинных слоях почвы (до 3000 км), температура до 4000C, давление до 120 ГПа

 Атмосфера – воздушная (или газовая) оболочка земли, ограниченная снизу жидкой или твёрдой подстилающей поверхностью.

Условная верхняя граница – там, где плотность атмосферы равна плотности межзвёздного вещества.

Слои атмосферы:

1. Тропосфера (16-18 км). Самая высокая – в тропиках, наименьшая высота – на полюсах. В тропосфере воздух постоянно перемешивается, что определяет климат и погоду. С ростом высоты, температура падает. Температура верхней границы равна -50 – -70C.

2. Стратосфера (50-55 км). Температура постоянно растёт с ростом высоты до 0C. Здесь располагается озоновый слой. Озон (O₃) поглощает ультрафиолет. Зона перламутровых облаков.

Тропопауза (1-2 км) – слой между тропосферой и стратосферой. Постоянная температура воздушных масс.

3. Мезосфера (до 80 км). Температура сначала растёт, а потом падает до -90C. Здесь образуются серебристые облака.

4. Термосфера (до 600 км). Температура постоянно растёт до 1500C. Молекулы за счёт бомбардировки солнечными лучами превращаются в ионы (ионная часть).

Состав атмосферы:

N₂ – 78% O₂ – 21% Ar – ≈1% CO₂ – ≈0, 03% остальные – ≈0, 08%

Атмосфера неоднородна как в вертикальном, так и в горизонтальном движении. Причина горизонтальной неоднородности – движение воздушных масс, что связано с перепадами и разницей давления и температуры. Движение Земли также влияет на движение воздушных масс.

Ветра:

- пассаты (постоянные ветра, дующие с востока на запад вдоль экватора)

- муссоны (периодические ветра, возникающие из-за разницы скорости нагревания воды и суши)

- бризы (периодические ветра, связанные с колебанием температуры в течение суток, днём – с моря на сушу, ночью наоборот)

- бури, смерчи [вращающийся вихрь, со скоростью внутри воронки до 100 км/ч], ураганы (периодические ветра, связанные с непредсказуемым набором факторов)

- тропические циклоны (крупные атмосферные закручивающиеся вихри, диаметром до нескольких сотен километров)