Литосфера и земная кора

Внутренние оболочки Земли

Внутренние геосферы земного шара разделяют благодаря сейсмическим волнам, а точнее скорости с которой они проходят сквозь каждую оболочку. Отделяют одну сферу от другой поверхности раздела, в которых резко меняются различные показатели. Таким образом, существует три вида геосфер:

1. Мантия. Ее части находятся на разной глубине от поверхности земного шара. Делиться на верхнюю (от 33 до 400 км), переходную (от 400 до 1000 км) и нижнюю (от 1000 до 2900 км). Верхняя оболочка еще называется Астеносферой. Твердая часть мантии преимущественно состоит из расплавленного базальта. Именно там расположены центры землетрясений.
2. Ядро. Эту составляющую разделяют на внешнее и внутреннее ядро, которое состоит из жидкого металла, расположенного на глубине от 2900 до 5120 км.

Определение, основные характеристики и функции

Оболочка Земли — это внешняя оболочка планеты Земля, состоящая из нескольких слоев, каждый из которых имеет свои уникальные характеристики.

Основные характеристики оболочки Земли:

• Литосфера — верхний слой оболочки Земли, состоящий из земной коры и верхней части мантии. Литосфера разделена на несколько плит, которые могут двигаться относительно друг друга и приводить к землетрясениям и вулканической активности.
• Астеносфера — слой мантии под литосферой, который характеризуется пластичностью и позволяет плитам литосферы плавать и двигаться по ней.
• Мантия — наибольший слой оболочки Земли, расположенный между литосферой и ядром. Мантия состоит из пластичной и полупластичной горной породы и играет важную роль в геологических процессах и движении плит литосферы.
• Ядро — самый внутренний слой оболочки Земли, состоящий из железа и никеля. Оно разделено на две части: внешнее жидкое ядро и внутреннее твёрдое ядро. Ядро генерирует магнитное поле Земли и играет важную роль в создании гравитационного поля планеты.

Оболочка Земли выполняет несколько важных функций для жизни на планете:

1. Защита от космических объектов: Земля окружена оболочкой, которая поглощает и отражает более мелкие космические объекты, такие как метеороиды, прежде чем они достигнут поверхности планеты. Это помогает предохранить население и экосистемы Земли от потенциальных угроз.
2. Регулирование климата: Оболочка Земли, включая атмосферу и океаны, играет важную роль в регулировании климата на планете. Они поглощают и отражают солнечное излучение, удерживают тепло и распределяют его по всей Земле, что создаёт множество климатических зон и обеспечивает условия для жизни разнообразных видов.
3. Поддержание подземных ресурсов: Оболочка Земли содержит ценные подземные ресурсы, такие как полезные ископаемые и грунтовые воды. Они являются источниками материалов для строительства, энергии и пресной воды, которая необходима для жизни человечества и многих живых организмов.
4. Геологические процессы: Оболочка Земли охватывает различные геологические процессы, такие как плиточные тектонические движения, разрушение и образование гор, образование вулканов и землетрясений. Эти процессы не только формируют ландшафты, но и содействуют регенерации почвы и развитию разнообразных экосистем.

Круговорот воды в природе

Схема круговорота природы

Гидрологический цикл включает в себя перемещение воды из океанов через атмосферу на континенты, а затем обратно в океаны над, по и под поверхностью суши. Цикл включает такие процессы, как осаждение, испарение, транспирацию, инфильтрацию, перколяцию и сток. Эти процессы действуют во всей гидросфере, которая простирается примерно на 15 км в атмосферу и примерно до 5 км вглубь земной коры.

Около трети солнечной энергии, которая достигает поверхности Земли, расходуется на испарение океанической воды. Полученная атмосферная влажность конденсируются в облаках, дожде, снегу и росе. Влажность является решающим фактором в определении погоды. Это движущая сила штормов и она отвечает за разделение электрического заряда, что является причиной молнии и, следовательно, естественных лесных пожаров, которые отрицательно воздействуют на некоторые экосистемы. Осадки увлажняют почву, пополняют подземные водоносные горизонты, разрушают ландшафт, питают живые организмы и наполняет реки, которые переносят растворенные химические вещества, и отложения обратно в океаны.

Твердая оболочка Земли: литосфера

Это внешняя твердая сфера земного шара, заканчивается там, где минералы становятся вязкими или жидкими. Включает в себя земную кору со всеми горными рельефами, равнинами и океаническим дном. Потому условно делиться на континентальную и океаническую.

Условно данная сфера состоит из коры и части мантии, до астеносферы. Что до состава литосферы, то существует два слоя:

1. Верхний слой, состоит из гранита и осадочных пород. На той, части, которая принадлежит суше, литосфера покрыта тонким слоем плодородной почвы
2. Нижний слой, состоит из твердых базальтовых пород

Основа литосферы – это тектонические плиты, они не скреплены между собой, а больше похожи на кусочки пазлов, которые хоть и подходят друг к другу, но все являются отдельными элементами. Плиты постоянно находятся в движении, хоть и замедленном, что приводит к ряду процессов, которые неизбежно происходят из-за такой активности.

Процессы, которые происходят с литосферой:

• Тектонические. Сдвиги тектонических плит, являются причиной землетрясений
• Вулканические. Явление, при котором магма в виде лавы прорывается на поверхность, разрушая все на своем пути. Этот процесс не только разрушает, но созидает, лава формирует новый ландшафт
• Существует также ряд процессов, который происходит из-за влияния сил земного притяжения – сели, обвалы, осыпи, оползни. Некоторые из них также могут являться следствием воздействия человека.

Каждая область земного шара имеет свои особенности тектонических процессов. Это объясняется тем, что некоторые тектонические плиты активны чуть больше, чем другие. Например, острова Гавайского архипелага, Индонезии – самая активная вулканическая зона на планете, потому что там постоянно происходят активные тектонические процессы, плиты там нестабильны. В то время как другие области Земли так же наполнены вулканами, но они менее активны или находятся в спячке.

Состав, слои атмосферы и ее роль в поддержании жизни

Атмосфера — это слой газов, окружающий планету Земля. Она состоит из смеси различных газов, которые играют важную роль в поддержании жизни на нашей планете.

Состав атмосферы представляет собой смесь газов, главными из которых являются азот (около 78%) и кислород (около 21%). Остальные газы, такие как аргон, углекислый газ, водяной пар, метан и другие, составляют менее 1% общего объема атмосферы.

Атмосфера разделена на несколько слоев по высоте:

• Тропосфера: это нижний слой атмосферы, который находится ближе всего к земной поверхности. Он содержит большую часть облачности и основную массу влаги атмосферы. В тропосфере происходит все погодные явления, такие как облака, дождь, снег и т.д. Температура в тропосфере убывает с высотой.
• Стратосфера: это слой, расположенный над тропосферой. Здесь находится озоновый слой, который играет важную роль в защите Земли от вредного ультрафиолетового излучения. В стратосфере температура возрастает с высотой.
• Мезосфера: это слой, расположенный над стратосферой. Здесь температура снова начинает убывать с высотой. В мезосфере происходят явления, такие как метеоры, которые сгорают в атмосфере.
• Термосфера: это самый верхний слой атмосферы. Здесь температура снова начинает возрастать с высотой. В термосфере происходит рассеивание ионизирующего излучения от Солнца.

Атмосфера выполняет несколько важных функций, которые необходимы для поддержания жизни на Земле:

• Она защищает Землю от вредного ультрафиолетового излучения Солнца благодаря озоновому слою.
• Атмосфера является источником кислорода, необходимого для дыхания живых организмов.
• Она создает давление, которое позволяет жидкой воде существовать на поверхности Земли в виде рек, озер и морей.
• Атмосфера участвует в гидрологическом цикле, который обеспечивает постоянное движение воды между океанами, атмосферой и сушей.
• Она регулирует климат и погоду на Земле, удерживая тепло и распределяя его по поверхности планеты.
• Атмосфера дает возможность жизни на Земле, пропорционально регулируя температуру и влажность.

Таким образом, атмосфера играет решающую роль в поддержании и развитии жизни на Земле. Без нее было бы невозможно существование океанов, рек, живых организмов и даже климатических условий, которые мы имеем сегодня.

Пункт четвертый – биосфера.

Биосферу также называют «оболочкой» – живой оболочкой нашей планеты. Все живое на Земле образует биосферу. Биосфера представляет собой одну из частей географической оболочки, но она является связующим звеном между остальными частями.

Биосфера включает в себя:

• всю гидросферу, поскольку во всех водоемах присутствует жизнь в той или иной форме;
• тропосферу и нижнюю часть стратосферы, расположенную под озоновым слоем атмосферы. Не удивляйтесь насчет стратосферы – микроорганизмы можно найти в воздухе на высоте до 18 км от поверхности Земли.
• земную кору. Наиболее богато населена различными организмами педосфера – почвенная оболочка Земли. Почти вся жизнь в земной коре сосредоточена на глубине нескольких метров, но отдельные бактерии могут жить на глубине до четырех километров. Ниже этого уровня жизнь становится невозможной, поскольку температура среды достигает 100 °C и выше.

Биосфера

Это область распространения живых организмов на Земле. В ее состав входит вся гидросфера, верхняя часть литосферы и нижняя часть атмосферы. При другом понимании биосферы в ее состав включают только сами живые организмы (живое вещество). Границы биосферы при этом остаются теми же самыми.

В.И. Вернадский указывал, что жизнь, благодаря своей планетарной роли, произвела глубокие изменения во всех остальных геосферных оболочках. Поэтому он положил начало представлению о биосфере как целостной системе, функционирующей и развивающейся как единый организм.

В.И. Вернадский считал, что на определенной стадии развития человеческое общество и природная среда формируют единую систему – ноосферу, которая является еще одной геосферной оболочкой (сфера разума) В перспективе, по его мнению, взаимоотношения между человеческой цивилизацией и природой могут достичь гармонии. В.И. Вернадский называл ноосферой такую стадию развития биосферы, по достижении которой должны проявляться разум человека основанная на разуме человеческая деятельность должна стать небывалой на планете геологической силой, направленной на оптимизацию и гармонизацию отношений человека и природы.

Замечание 3

Очевидно, что до сегодняшнего момента такое состояние не достигнуто, и ситуация все более от него удаляется. Поэтому в $XXI$ веке происходит постепенная трансформация биосферы вовсе не в ноосферу, а в «техносферу», которая отличается приматом технократии над человеком и природой, нарастающим загрязнением окружающей среды и истощением всех видов природных ресурсов.

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 тыс. 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.

Название слоя	Высота	Характеристика
Тропосфера	8–12 км	Ответственна за выпадение осадков, климат, движение воздушных масс, В составе очень много водяного пара
Стратосфера	12–55 км	Ответственна за защиту земли от УФ – излучения, в составе много озона (озоновый слой)
Мезосфера	55–88 км	Пониженная плотность воздуха
Ионосфера	80–1000 км	Наполнена заряженными молекулами газа
Верхняя атмосфера	Более 1000 км	Большая скорость движения молекул, часть которых проникает в космос.

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 других металлов..

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, вода 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 часть атмосферы, 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

Строение земли

О Земле человечеству известно много, но даже она до конца не изучена. Многое остаётся в формате теорий, но постепенно завеса тайны приоткрывается. Земля состоит из пяти слоёв:

1. внутреннее ядро;
2. внешнее ядро;
3. мантия;
4. земная кора;
5. атмосфера.

Форма

Планета Земля имеет форму шара, так принято считать. Но на самом деле, она больше похожа на валун неправильной формы, чуть сплюснутый у полюсов. Под воздействием гравитации и вращательной силы экваториальный диаметр на 40 км больше, чем полярный.

Земная кора

Земная кора – верхний твёрдый слой Земли. Выделяют два типа коры: континентальную и океаническую. Толщина значительно меняется, в некоторых местах, под океанами кора тонкая – около 6 км, а на континентах максимальная толщина достигает 70 км. Земная кора неоднородна и тоже состоит из нескольких слоёв. Нижний – базальтовый слой, второй – гранитный и третий – осадочный чехол, сформированный осадочной породой.

Внутреннее строение

Внутренне строение Земли можно сравнить с яйцом. В центре самая высокая плотность, как и в желтке, далее жидкая мантия и тонкая скорлупа – земная кора. Земная кора на самом деле очень тонкая, в сравнении с нижними слоями.

Внутреннее тепло

Около 20% внутреннего тепла планеты – это остатки от периода формирования планеты. Намного больше тепловой энергии выделяется в результате радиоактивного распада. В реакции участвуют изотопы калия-40, урана-238, урана-235 и тория-232. Период полураспада у большей части изотопов составляет больше миллиарда лет. Энергия, выделяющаяся в ядре, достигает земной коры. Это тепло лучше ощущается на океаническом дне, там, где земная кора намного тоньше.

Мантия Земли

Мантия составляет большую часть Земли. Её масса – это 76% от земной в то время, как объём – 83%. Эта разница обусловлена тем, что ядро более плотное и тяжёлое. Мантия по составу очень похожа на космические метеориты: кремний, железо, магний, кислород.
Чем ближе к центру Земли, тем горячее и плотнее становится вещество, постепенно переходя в новые фазы. Под давлением, практически вся мантия находится в состоянии твёрдой кристаллической решётки. Астеносфера – верхняя часть мантии, которая находится в жидком и пластичном состоянии.

Ядро Земли

В земном ядре сконцентрированы самые плотные структуры. Под давлением здесь происходит ядерный синтез, разогревающий планету. Ядро состоит из двух частей:
Плотное твёрдое ядро, радиусом в 1300 км. температура в центре ядра достигает 6000ºС.
Жидкое внешнее ядро, достигает в глубину до 2200км. Температура здесь ниже и металлы находятся в жидком состоянии.
Но иногда выделяют промежуточный слой, где вещество постепенно переходит из твёрдого в жидкое. Ядро постепенно остывает и, вместе с остыванием постепенно исчезает магнитное поле Земли, которое защищает её от космической радиации и солнечного ветра. Но человечеству это ничем не грозит, по расчётам, ко времени остывания ядра солнце уже уничтожит жизнь на Земле.

Земные приливы

На Землю большее влияние оказывает Луна и Солнца. Пот действием этих тел на Земле действуют приливы. Лунные и Солнечные приливы взаимодействуют между собой. Если луна, Земля и Солнце встают на одну прямую, приливы суммируются. Если эти тела образуют прямой угол, Солнце уменьшает воздействие Луны и прилив становится меньше.
Исследователи обнаружили, что кроме океанических приливов есть и земные приливы. Максимальное зафиксированное смещение уровневой поверхности составляет около 500м. Если бы Земная кора была тоньше и свободно двигалась по поверхности жидкой мантии, океанических приливов не существовало. Земная кора на поверхности мантии прогибалась бы вместе с океаническим волнами.

Дрейф материков

Земная кора неоднородна, она состоит из нескольких литосферных плит разного размера. Всего на Земле 8 крупных тектонических плит и несчитанное количество малых плит. Так материк Евразия находится на двух тектонических плитах – Евразийской и Северо–Американской плите. На местах соприкосновения тектонических плит наблюдается самая мощная геологическая активность. Здесь формируются горы, извергаются вулканы, образуются разломы.
Плиты и сегодня продолжают своё движение, и если оно продолжится в том же направлении, что и сейчас, то через 250 млн. лет образуется новый суперконтинент. Учёные уже прозвали его Пангея Ультра, в честь древнейшего материка.

Территориальные комплексы и их разнообразие

По своей структуре географическая оболочка разнородна и разделяется на природные комплексы, представляющие собой участки поверхности планеты.

Любой такой комплекс складывается из определенных частей связанных между собой. Составляющими элементами будут горные породы, воздух, вода, организмы, почвенный покров. Все компоненты взаимодействуют между собой и создают природно-территориальные комплексы.

Среди компонентов природно-территориального комплекса постоянно осуществляется обмен веществ и энергии. С этим мы знакомились в предыдущем уроке, при изучении биологического круговорота.

Преобразование только одного компонента повлечет изменение всех других. Например, на берегу речки был убран лес, и она стала мелеть. Почему? Весной под деревьями снег сохранялся дольше, его таяние было постепенным. Происходило равномерное впитывание влаги в почву. Летом эта влага была источником питания речки. Лес срубили, и снеговой покров стаивал очень быстро. В жаркую погоду водоем испытывал недостаток влаги. Соответственно, воды в речке становилось все меньше. Вот так преобразование одной составляющей способствовало изменению свойств других компонентов природно-территориального комплекса.

Вырубка леса на берегу реки

Можно встретить природные комплексы с различной площадью. Значительным территориальным комплексом будет географическая оболочка. Также можно выделить материки и океаны. Небольшими природными комплексами считаются холм, болото, луг. Познакомимся с классификацией природных комплексов на схеме.

Особо следует отметить среди комплексов – это природные зоны. Сформировались благодаря существующей в географической оболочки закономерности – зональности. Способствовало этому неодинаковое распределение солнечного излучения среди участков Земли.

Все представленные зоны закономерно распределены по территории Земли по закону широтной зональности. Смена природных зон мира происходит в широтном направлении, начиная экватором и заканчивая полюсами. Хорошо прослеживается данная закономерность при изучении карты природных зон.

Территория России огромная по площади, поэтому здесь расположилось девять природных зон. Познакомиться с ними можно на карте.

Расположение природных зон на территории России также подчиняется широтной зональности.

Смена природных зон характерна не только для равнинных территорий, но и для горных. В данном случае речь идет о высотной зональности или поясности. По закону высотной зональности смена природных комплексов происходит с подъемом в горы от их подножия до вершин.

Определена высотная зональность изменением условий при подъеме. Вы уже знаете, что с высотой температура уменьшается, а количество осадков увеличивается. Соответственно, изменяется видовой состав растений и животных.

Высотная и широтная зональность обладают схожими чертами. Перемена поясов в горной местности совершается в той же очередности, как и на равнине при перемещении от экватора к полюсам. Для горной местности характерна стремительная перемена зон.Отличительным признаком считается наличие пояса альпийских лугов, не характерного на равнинных участках.

Альпийские луга 

Число зон определяется высотой местности и ее расположением. Близость экватора напрямую сказывается на количестве природных зон. Горные местности, удаленные от экватора, имеют небольшое число таких зон.

Возьмем,к примеру, горные страны Гималаи и Альпы, которые во многом различаются. Нижняя зона будет совпадать с той, в которой расположена горная местность. Подножие Гималаев находится в экваториальных лесах, поэтому высотная зональность с них и начинается. Набор зон в Гималаях больше, определяется это местоположением рядом с экватором. Альпы характеризуются небольшим числом зон, у подножия находятся жестколистные леса.

Соответственно, широтная зональность и высотная поясность считаются отличительными признаками географической оболочки.

Биосфера — живая оболочка Земли

Биосфера состоит из частей Земли, где существует жизнь. Она простирается от самых глубоких корневых систем деревьев, до глубоководных океанических желобов, от пышных тропических лесов до высоких горных вершин.

Поскольку жизнь существует на суше, в воздухе и в воде, биосфера перекрывает все эти сферы. Хотя биосфера имеет высоту около 20 километров, почти вся жизнь сосредоточена примерно от 500 м ниже поверхности океана до 6 км над уровнем моря.

Биосфера существует около 3,5 миллиардов лет. Самые ранние жизненные формы биосферы, называемые прокариотами, выживали без кислорода. Древние прокариоты включали одноклеточные организмы, такие как бактерии и археи.

Биосферу иногда считают одной большой экосистемой — сложным сообществом живых и неживых компонентов, функционирующих как единое целое. Однако чаще всего биосфера описывается как совокупность множества экологических систем.

Гидросфера — водная оболочка Земли

Гидросфера — водная оболочка, включающая всю воду на нашей планете. К ней относится вода, которая находится на поверхности планеты, под землей и в воздухе. Гидросфера планеты может быть жидкостью, паром или льдом.

На Земле жидкая вода существует на поверхности в виде океанов, озер и рек. Под землей она встречается в колодцах и водоносных горизонтах, а также как грунтовые воды. Водяной пар наиболее заметен в виде облаков и тумана.

Замерзшая часть гидросферы Земли состоит из льда: ледников, ледяных вершин и айсбергов, и имеет свое название — криосфера.

Вода проходит через гидросферу благодаря циклическому перемещению. Она накапливается в облаках, затем падает на Землю в виде дождя или снега. Эта вода собирается в реках, озерах и океанах. Затем она испаряется в атмосферу, чтобы снова начать цикл. Этот процесс называется гидрологическим циклом.

По оценкам ученых, на нашей планете есть более 1386 млн. км³ воды.