ЗЕМЛИ СТРОЕНИЕ

Географическая оболочка Земли, её строение и границы

Географическая оболочка — оболочка Земли, в пределах которой взаимно проникают друг в друга и находятся в тесном взаимодействии нижние слои атмосферы, верхние части литосферы, вся гидросфера и биосфера (рис. 1).

Представление о географической оболочке как о «наружной сфере земли» было введено русским метеорологом и географом П. И. Броуновым (1852-1927) еще в 1910 г., а современное понятие разработано известным географом академиком АН СССР А. А. Григорьевым.

Тропосфера, земная кора, гидросфера, биосфера — это структурные части географической оболочки, а заключенное в них вещество — ее компоненты.

Рис. 1. Схема строения географической оболочки

Несмотря на существенные различия структурных частей географической оболочки, у них есть одна общая, очень существенная черта — непрерывный процесс перемещения вещества. Однако скорость внутрикомпонентного перемещения вещества в разных структурных частях географической оболочки не одинакова. Наибольшие показатель скорости отмечены в тропосфере. Даже при безветрии совершенно неподвижного приземного воздуха не бывает. Условно в качестве средней скорости перемещения вещества в тропосфере можно принять величину 500-700 см/с.

В гидросфере из-за большей плотности воды скорость перемещения вещества ниже, причем здесь в отличие от тропосферы наблюдается общее закономерное убывание скорости движения вод с глубиной. В целом средние скорости переноса вод в Мировом океане составляют (см/с): на поверхности — 1,38, на глубине 100 м — 0,62, 200 м — 0,54, 500 м — 0,44, 1000 м — 0,37, 2000 м — 0,30, 5000 м -0,25.

В земной коре процесс переноса вещества настолько замедлен, что для его установления требуются специальные исследования. Скорость перемещения вещества в земной коре измеряется несколькими сантиметрами или даже миллиметрами в год. Так, скорость раздвижения срединно-океанического хребта варьирует от 1 см/год в Северном Ледовитом океане до 6 см/год в экваториальной части Тихого океана. Средняя же скорость раздвижения океанической земной коры составляет примерно 1,3 см/год. Установленная вертикальная скорость современных тектонических движений на суше такого же порядка.

Во всех структурных частях географической оболочки внутрикомпонентное перемещение вещества протекает в двух направлениях: горизонтальном и вертикальном. Эти два направления не противостоят друг другу, а представляют собой разные стороны одного и того же процесса.

Между структурными частями географической оболочки осуществляется активный и непрерывный обмен веществом и энергией (рис. 2). Например, в атмосферу в результате испарения с поверхности океана и суши поступает вода, твердые частицы попадают в воздушную оболочку во время извержения вулканов или с помощью ветра. Воздух и вода, проникая по трещинам и порам вглубь горных порол, попадают в литосферу. В водоемы постоянно поступают газы из атмосферы, а также различные твердые частицы, которые сносят потоки воды. От поверхности Земли нагреваются верхние слои атмосферы. Растения поглощают из атмосферы углекислый газ и выделяют в нее кислород, необходимый для дыхания всем живым существам. Живые организмы, отмирая, формируют почвы.

Рис. 2. Схема связей в системе географической оболочки

Вертикальные границы географической оболочки выражены нечетко, поэтому ученые определяют их по-разному. А. А. Григорьев, как и большинство ученых, верхнюю границу географической оболочки проводил в стратосфере на высоте 20-25 км, ниже слоя максимальной концентрации озона, задерживающего ультрафиолетовое излучение Солнца. Ниже этого слоя наблюдаются движения воздуха, связанные с взаимодействием атмосферы с сушей и океаном; выше движения атмосферы этого характера сходят на нет. Наибольшие споры среди ученых вызывает нижняя граница географической оболочки.

Чаще всего ее проводят по подошве земной коры, т. е. на глубине 8-10 км под океанами и 40-70 км под материками. Таким образом, общая мощность географической оболочки составляет около 30 км. По сравнению с размерами Земли это тонкая пленка.

География

Как изучают строение Земли и других планет

Изучение внутреннего строения планет, в том числе нашей Земли — чрезвычайно сложная задача. Мы не можем физически «пробурить» земную кору вплоть до ядра планеты, поэтому все знания полученные нами на данный момент — это знания полученные «на ощупь», причем самым буквальным образом.

Как работает сейсморазведка на примере разведки нефтяных месторождений. «Прозваниваем» землю и «слушаем», что принесет нам отраженный сигнал

Дело в том, что наиболее простой и надежный способ узнать что же находится под поверхностью планеты и входит в состав её коры — это изучении скорости распространения сейсмических волн в недрах планеты.

Известно, что скорость продольных сейсмических волн возрастает в более плотных средах и напротив, уменьшается в рыхлых грунтах. Соответственно, зная параметры разных типов породы и имея расчетные данные о давлении и т.п., «слушая» полученный ответ, можно понять через какие слои земной коры прошел сейсмический сигнал и как глубоко они находятся под поверхностью.

Оболочки Земли

Жизнь на нашей планете зародилась благодаря сочетанию многих факторов. Земля находится на благоприятном расстоянии от Солнца — не слишком сильно нагревается днём и не переохлаждается в ночное время. Земля имеет твёрдую поверхность, и на ней существует вода в жидком состоянии. Воздушная оболочка, окружающая Землю, предохраняет её от жёсткого космического излучения и «бомбардировки» метеоритами. Наша планета обладает уникальными особенностями — её поверхность опоясывают, взаимодействуя между собой, несколько оболочек: твёрдая, воздушная и водная.

Воздушная оболочка — атмосфера простирается над Землёй до высоты 2-3 тыс. км, но большая часть её массы сосредоточена у поверхности планеты. Атмосфера удерживается силой притяжения Земли, поэтому с высотой её плотность уменьшается. Атмосфера содержит кислород, необходимый для дыхания живых организмов. В атмосфере находится слой озона, так называемый защитный экран, который поглощает часть ультрафиолетовой радиации Солнца и защищает Землю от избыточных ультрафиолетовых лучей. Далеко не у всех планет Солнечной системы есть твёрдая оболочка: например, поверхности планет-гигантов — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна состоят из газов, находящихся в жидком или твёрдом состоянии из-за высокого давления и низких температур. Твёрдая оболочка Земли, или литосфера, — это огромные массы горных пород на суше и на дне океана. Под океанами и материками она имеет разную толщину — от 70 до 250 км. Литосфера разделена на крупные блоки — литосферные плиты.

Водная оболочка нашей планеты — гидросфера включает в себя всю воду планеты — в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. Гидросфера — это моря и океаны, реки и озёра, подземные воды, болота, ледники, водяной пар в воздухе и вода в живых организмах. Водная оболочка перераспределяет тепло, поступающее от Солнца. Медленно нагреваясь, водные толщи Мирового океана накапливают тепло, а потом передают его атмосфере, что смягчает климат на материках в холодные периоды. Вовлечённая в мировой круговорот, вода постоянно перемещается: испаряясь с поверхностей морей, океанов, озёр или рек, она облаками переносится на сушу и выпадает в виде дождя или снега.

Оболочка Земли, в которой существует жизнь во всех её проявлениях, называется биосфера. Она включает самую верхнюю часть литосферы, гидросферу и приземную часть атмосферы. Нижняя граница биосферы располагается в земной коре материков на глубине 4-5 км, а в воздушной оболочке сфера жизни простирается до озонового слоя.

Все оболочки Земли влияют друг на друга. Основным объектом изучения географии является географическая оболочка — планетарная сфера, где переплетаются и тесно взаимодействуют нижняя часть атмосферы, гидросфера, биосфера и верхняя часть литосферы. Географическая оболочка развивается согласно суточным и годовым ритмам, на неё оказывают влияние одиннадцатилетние циклы солнечной активности, поэтому характерной особенностью географической оболочки является ритмичность происходящих процессов.

Географическая оболочка изменяется от экватора к полюсам и от подножий к вершинам гор, ей присущи основные закономерности: целостность, единство всех компонентов, непрерывность и неоднородность.

Бурное развитие человеческой цивилизации привело к появлению оболочки, в которой человек активно воздействует на природу. Эта оболочка называется ноосфера, или сфера разума. Порой люди изменяют поверхность планеты даже активнее, чем некоторые естественные природные процессы. Грубое вмешательство в природу, пренебрежение её законами может привести к тому, что со временем условия на нашей планете станут неприемлемыми для жизни.

Метод измерения теплового потока для изучения строения планет

Еще один путь изучения глубинного строения Земли — это изучение ее теплового потока. Известно, что Земля, го­рячая изнутри, отдает свое тепло. О нагреве глубоких гори­зонтов свидетельствуют извержения вулканов, гейзеры, го­рячие источники. Тепло — главный энергетический источник Земли.

Прирост температуры с углублением от поверхно­сти Земли в среднем составляет около 15° С на 1 км. Это значит, что на границе литосферы и астеносферы, располо­женной примерно на глубине 100 км, температура должна быть близкой к 1500° С. Установлено, что при такой темпера­туре происходит плавление базальтов. Это означает, что астеносферная оболочка может служить источником магмы ба­зальтового состава.

С глубиной изменение температуры про­исходит по более сложному закону и находится в зависи­мости от изменения давления. Согласно расчетным данным, на глубине 400 км температура не превышает 1600° С и на границе ядра и мантии оценивается в 2500—5000° С.

Установлено, что выделение тепла происходит постоян­но по всей поверхности планеты. Тепло — важнейший физи­ческий параметр. От степени нагрева горных пород зависят некоторые их свойства: вязкость, электропроводность, магнитность, фазовое состояние. Поэтому по термическому состоянию можно судить о глубинном строении Земли.

Изме­рение температуры нашей планеты на большой глубине — задача технически сложная, так как измерениям доступны лишь первые километры земной коры. Однако внутренняя температура Земли может быть изучена косвенным путем при измерениях теплового потока.

Несмотря на то, что основным источ­ником тепла на Земле является Солнце, суммарная мощность теплового потока нашей планеты превышает в 30 раз мощность всех электростанций Земли.

Измерения показали, что средний тепловой поток на кон­тинентах и в океанах одинаков. Этот результат объясняется тем, что в океанах большая часть тепла (до 90%) поступает из мантии, где интенсивнее происходит процесс переноса вещества движущимися потоками — конвекцией.

Внутренняя температура Земли. Чем ближе к ядру, тем больше наша планета походит на Солнце!

Конвек­ция — процесс, при котором разогретая жидкость расширяет­ся, становясь легче, и поднимается, а более холодные слои опускаются. Поскольку мантийное вещество ближе по сво­ему состоянию к твердому телу, конвекция в нем протека­ет в особых условиях, при невысоких скоростях течения ма­териала.

Какова же тепловая история нашей планеты? Ее пер­воначальный разогрев, вероятно, связан с теплом, образован­ным при соударении частиц и их уплотнении в собственном поле силы тяжести. Затем тепло явилось результатом радио­активного распада. Под воздействием тепла возникла слои­стая структура Земли и планет земной группы.

Радиоактив­ное тепло в Земле выделяется и сейчас. Существует гипоте­за, согласно которой на границе расплавленного ядра Земли продолжаются и поныне процессы расщепления вещества с выделением огромного количества тепловой энергии, разо­гревающей мантию.

Список источников литературы

Презентация на тему Сферы Земли Транскрипт

1

Сферы Земли Сфера (греч. «сфера» — шар): воздушная оболочка, или атмосфера (греч. «атмос» — пар); водная оболочка, или гидросфера (греч. «гидор» — вода); литосфера (греч. «литос» — камень) – каменную оболочку; биосферу – область Земли, в которой развивается жизнь. Предлагаем посмотреть фильм «Геосфера»

2

Состав Земли Ядро мантия земная кора.

3

Ядро Внутреннее ядро твердое, внешнее – жидкое, оно находится в расплавленном состоянии. Температура ядра достигает 6000 градусов Ученые предполагают, что оно состоит в основном из железа и никеля. Радиус ядра около 3470 км. Ядро покрыто мантией. Поверхность ядра составляет 148,7 млн км кв., что равно площади материков Земли.

4

Мантия (в переводе с латинского языка означает «покрывало») составляет 83% от объема Земли. температура до 2000 градусов, вещество мантии из-за большого давления находится в твердом состоянии. Правда, в верхней части мантии имеется слой, который частично размягчен и пластичен. Но над ним мантия снова становится твердой. Условия существования вещества внутри земного шара сильно отличаются от условий на земной поверхности, поэтому вещество там имеет особое состояние и может перемещаться, но очень медленно. Внутреннее тепло земли передается и земной коре. Иногда вещество мантии изливается на Земную поверхность в виде магмы (в переводе с греческого «густая мазь»).

5

Верхняя твердая оболочка Земли называется литосферой, а самая верхняя часть литосферы это земная кора. Если взглянуть на глобус, то бросается в глаза, что суша и вода собраны в обширные пространства: суша – в материки, вода – в океаны. Разделение земной поверхности на материки и океаны не случайно, она зависит от строения земной коры.

6

Материковая кора устроена иначе и отличается по толщине от океанической. Ее толщина от 5 до 75 км, причем по материками она значительно толще, чем под океаном (3 – 7 км). В материковой коре выделяются 3 слоя: верхний – осадочный; средний – «гранитный» (близкий по своим свойствам к граниту) и нижний – «базальтовый» (состоит главным образом из базальта). Океаническая кора имеет только 2 слоя: осадочный и «базальтовый».

7

Рельеф Поверхность земной коры неровная: мы видим на ней горы, равнины, холмы, овраги. Все неровности земной поверхности называют рельефом (от латинского «релево» — поднимаю).

8

Земная кора состоит из горных пород. Гранит, известняк, каменный уголь, глина, песок – все это горные породы. Они очень разнообразны по своему цвету, блеску, температуре плавления и многим другим свойствам. Хотя за ними закрепилось название «горные», они находятся и на равнинах под слоем почвы. Горные породы бывают плотными и рыхлыми. Плотные – достаточно прочные камни, например гранит, известняк. Рыхлые – породы, которые рассыпаются или легко разламываются руками. Это глина, песок, торф.

9

Горные породы состоят из минералов. Например, гранит состоит из 3 минералов – кварца, слюды и полевого шпата. Это хорошо заметно, если рассмотреть образец гранита под лупой. Встречаются в природе горные породы, состоящие из одного минерала. Так, известняк состоит из минерала кальцита.

10

Магматические горные породы – гранит, базальт составляют до 60% объема земной коры. Они образуются из магмы в результате ее остывания.

11

Осадочные горные породы формируются при накоплении обломков других горных пород или остатков организмов на поверхности суши или на дне океана. К ним относятся песок, глина, мел, известняк

12

Метаморфическ ие горные породы образуются из магматических и осадочных горных пород, подвергшихся воздействию высокой температуры и давления

13

Горные породы и минералы, которые используются человеком, называют полезными ископаемыми. Земная кора – источник самых разнообразных полезных ископаемых, которые интенсивно используются человеком. Однако существует еще много вопросов, связанных с использованием богатств земных недр, которые требуют серьезного изучения Земли.

14

Сравнительно недавно было установлено, что земная кора и расположенный под ней самый верхний твердый слой мантии – не сплошные, а как бы составлены из отдельных частей – плит

15

Плиты очень медленно (со скоростью несколько см в год) движутся – скользят по размягченному, пластичному слою мантии. В результате материки перемещаются по поверхности Земли. Конечно, мы этого не замечаем, но на протяжении многих миллионов лет расположение материков значительно изменилось. В тех местах, где плиты смыкаются, часто возникают землетрясения и извержения вулканов.

16

Вывод. Земля состоит из ядра, мантии и земной коры. Земная кора образована горными породами. Горные породы состоят из минералов.