Содержание
Введение. 3
1. Понятие геосферы.. 4
2. Биосфера,
атмосфера и гидросфера. 7
3. Взаимодействие геосфер. 9
Заключение. 13
Список литературы.. 14
Введение
Наша Земля удивительна и прекрасна. Такой ее
представляли и представляют многие люди. Особенно прекрасной она выглядит из
космоса, где впервые побывал советский космонавт Ю.А. Гагарин (1934-1968),
совершивший 12 апреля 1961 года первый в истории человечества полет на
космическом корабле «Восток».
Земля состоит из земной коры, мантии и ядра. Земную
кору покрывает гидросферу – жидкая оболочка и атмосфера – газовая оболочка.
Наша планета до сих пор хранит еще множество тайн.
Твердая оболочка Земли делится на две части: Верхнюю
– земную кору и нижнюю – мантию. А самая глубинная часть Земли – это ядро.
Воздушную оболочку образует атмосфера. Она, как
одежда, защищает днем поверхность Земли от обжигающих лучей Солнца, а ночью сохраняет
тепло, накопленное за день.
Земля вместе с атмосферой совершает один оборот
вокруг Солнца за один год. А Солнце вместе с большими и малыми планетами,
путешествует в загадочном космическом пространстве.[1]
Наша планета Земля по составу, состоянию слагающего вещества, физическим
свойствам и протекающим в ней процессам неоднородна. Вообще, неоднородность –
это главное свойство и движущая сила всей Вселенной, в том числе и нашей
планеты.
В
направлении к центру Земли можно выделить следующие оболочки, или, иначе
говоря, геосферы: атмосферу, гидросферу, биосферу, земную кору, мантию и ядро.
Иногда внутри твердой Земли выделяют литосферу, астеносферу и подастеносферную
мантию.
Цель работы определить понятие геосферы.
Задачи работы выявить виды геосфер и их
взаимодействие.
1. Понятие геосферы
Наша планета Земля по составу, состоянию слагающего вещества, физическим
свойствам и протекающим в ней процессам неоднородна. Вообще, неоднородность –
это главное свойство и движущая сила всей Вселенной, в том числе и нашей
планеты.
Геосферы – (от гео… и сфера), концентрические
оболочки, из которых состоит Земля. В направлении от периферии к центру планеты
выделяются: атмосфера Земли, гидросфера, земная кора, мантия Земли и ядро
Земли. По совокупности природных условий и процессов, протекающих в области
соприкосновения и взаимодействия геосферы, выделяют специфические оболочки
(например, биосферу, географическую оболочку).[2]
Геосферы Земли делятся на внутренние и внешние.
Внутренние:
-земная кора (от 5 до 75 км);
-мантия (слой от 3500 км до 6300 км от центра
Земли);
-ядро (радиус около 3500 км).
Внешние:
-гидросфера – 8-16 км;
-стратосфера – от тропосферы до 45-55 км.[3]
Мантия – оболочка «твердой» Земли, расположенная
между земной корой и ядром Земли составляет 83 % объема Земли (без атмосферы) и
67 % ее массы. Верхняя граница проходит на глубину от 5-70 км по Мохоровичича
поверхности, нижняя – на глубину 2900 км по границе с ядром Земли.
Ядро Земли – центр, наиболее глубокая геосфера
Земли. Средний радиус около 3,5 т км. Делится на внешнее ядро и субъядро.
Температура в центре Ядра Земли по видимому, достигает 5000 С, плотность около
12,5 г/см3, давление до 361 ГПа. предполагают, что внешнее ядро –
жидкое, а субъядро – твердое.
Глубинное
строение Земли относится к числу крупнейших проблем, стоящих перед геологией.
До настоящего времени мантия Земли обычно представляется состоящей лишь из двух
оболочек – нижней и верхней с границей между ними на уровне 670 км. Но такое
деление слишком общё, чтобы подойти к дифференцированному рассмотрению
глубинной геодинамики планеты, представляющей собой открытую сложную систему.
На основе анализа сейсмотопографических карт для разных глубинных уровней,
информации о внутримантийных геофизических рубежах и данных о минеральном
составе и минералогических преобразованиях в мантии предлагается расчленение
последней на шесть геосфер. Ключевым положением новой схемы является выделение
между уровнями 840-1700 км средней мантии, отделенной от верхней и нижней
зонами раздела мощностью соответственно 170 и 500 км. Верхняя мантия делится на
верхнюю и нижнюю части на уровне 410 км. Хотя переходы между геосферами обычно
имеют сложный характер, каждая из геосфер обладает индивидуальными
геологическими и геодинамическими особенностями. Все геосферы характеризуются
латеральной изменчивостью термодинамических условий и соответственно
геодинамических обстановок. Они относятся к категории неустойчивых систем. В
экстремальных, закритических ситуациях в этих системах происходит разрядка
накопившихся напряжений, что может вызвать тектонические перемещения масс. В
случае высокой интенсивности процесса, в порядке обратной связи, под
воздействием механических усилий может генерироваться энергия, достаточная для
возникновения локальных конвективных или адвентивных систем. Эти процессы носят
хаотичный и нелинейный характер. Тектонические процессы и деформации присущи
всем мантийным геосферам.[4]
Гидросфера – (от гидро… и сфера), совокупность всех
водных объектов земного шара: океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, подземных
вод, ледников и снежные покрова. Часто под гидросферой подразумевают только
океаны и моря.
Атмосфера – (от греческого atmos – пар и сфера), воздушная среда
вокруг Земли, вращается вместе с нею; масса около 5,15 х 1015 т.
Состав ее у поверхности Земли: 78,1 % азота, 21 % кислорода, 0,98 аргона, в
незначительных долях процента углекислый газ, водород, гелий, неон и другие
газы.
Биосфера – (от био… и сфера) область активной жизни,
охватывающие нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхняя часть литосферы. В
биосфере живые организмы и среда их обитания органических связей и
взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему.
Биосфера – или сфера жизни Земли, не занимает обособленного
положения, а располагается в пределах других оболочек, охватывая гидросферу,
тропосферу и верхнюю часть земной коры – ее приповерхностный и почвенный слои.
Живые организмы встречаются и ниже почвенного слоя – в глубоких трещинах,
пещерах, подземных водах и даже в нефтеносных слоях на глубине в сотни и тысячи
метров.
Стратосфера – (от лат. Stratum – слой и сфера), слой атмосферы,
лежащий над тропосферой от 8-10 км в высоких широтах и от 16-18 км вблизи
экватора до 50-55 км. Стратосфера характеризуется возрастанием температуры с
высотой от – 40 0С (-80 0С) до температур, близких к 0 0С,
малой турбулентностью, ничтожным содержанием водного пара, повышенным по
сравнению с ниже – и вышележащим слоями содержанием озона.
Литосфера (от лито… и сфера), внешняя сфера
«твердой» Земли, включая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней
мантии.[5]
Три внешние оболочки (атмосфера, гидросфера и биосфера) имеют весьма
непостоянные или даже неопределенные границы, но по сравнению с другими
геосферами они наиболее доступны непосредственному наблюдению. Геосферы твердой
Земли, за исключением самого верхнего слоя земной коры, изучаются в основном
косвенными, геофизическими методами, поэтому многие вопросы пока остаются
нерешенными.
2. Биосфера, атмосфера и гидросфера
Биосфера – это
совокупность частей земных оболочек (лито, гидро- и атмосфер), которая заселена
живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их
жизнедеятельности.
В
состав живых организмов входят не менее 60 химических элементов, главные из
которых (биогенные элементы) – это C, O, H, N, S, P, K, Fe, Ca и некоторые
другие. Живые организмы приспосабливаются к жизни при экстремальных условиях.
Споры некоторых низших растений выдерживают температуры до -100 – -200°С.
Бактерии встречаются в горячих источниках при Т=100°С и даже в океанских гидротермах
при Т=200-250°С. К удивлению акванавтов, опускавшихся на глубины океанских
впадин, они встретили живые организмы, приспособившиеся к жизни при огромных
давлениях.
Живая
масса биосферы в пересчете на сухое вещество составляет около 1015 т. В целом
на растения приходится 99% биомассы, а на животных и микроорганизмы – всего 1%.
Таким образом, живая масса биосферы планеты преимущественно растительная.
Биосфера
– это самый мощный аккумулятор солнечной энергии благодаря фотосинтезу
растений. Подсчитано, что только фитопланктон океана поглощает 0,04% солнечной
энергии, поступающей на поверхность Земли. За геологическую историю Земли
биосфера накопила в недрах колоссальное количество энергии – в толщах углей,
нефти, скоплениях горючего газа и горючих сланцев, которыми сейчас человечество
широко пользуется. Организмы – важные породообразователи земной коры.
Биосфера,
ее биохимическая деятельность обеспечивает планетарное равновесие на Земле –
равновесное состояние газов, состава природных вод, круговорот вещества.
Образование живого вещества и аккумуляция им энергии сопровождается
одновременно и диаметрально противоположными процессами – распадом органических
соединений и превращением их в простые минеральные соединения – СО2,
воду, аммиак (NH4) с освобождением энергии; в этом и состоит
сущность биологического круговорота вещества.
Гидросфера – это
прерывистая водная оболочка Земли, совокупность морей, океанов, континентальных
вод (включая подземные) и ледяных покровов. Моря и океаны занимают около 71%
земной поверхности, в них сосредоточено около 96,5% всего объема гидросферы.
Суммарная площадь всех внутренних водоемов суши составляет менее 3% ее площади.
На долю ледников приходится 1,6% запасов воды в гидросферы, а их площадь
составляет около 10% площади континентов.
Важнейшее
свойство гидросферы – единство всех видов природных вод (Мирового океана, вод
суши, водяного пара в атмосфере, подземных вод), которое осуществляется в
процессе круговорота воды в природе. Движущими силами этого глобального
процесса служат поступающая на поверхность Земли тепловая энергия Солнца и сила
тяжести, обеспечивающие перемещение и возобновление природных вод всех видов.
Испарение
с поверхности Мирового океана и с поверх-ности суши является начальным звеном
круговорота воды в природе, обеспечивающим не только возобновление наибо-лее
ценного его компонента - пресных воды суши, но и их высокое качество.
Показателем активности водообмена природных вод служит высокая скорость их
возобновления. Наиболее мобильный агент гидросферы - речные воды, период
возобновления которых составляет 10-14 суток.
Преобладающая
часть гидросферных вод сосредоточена в Мировом океане. Мировой океан – основное
замыкающее звено круговорота воды в природе. Он отдает большую часть
испаряющейся влаги в атмосферу. Водные организмы, населяющие поверхностный слой
Мирового океана, обеспе-чивают возврат в атмосферу значительной части
свободно-го кислорода планеты.
Огромный
объем Мирового океана свидетельствует о неисчерпаемости природных ресурсов
планеты. Кроме того, Мировой океан является коллектором речных вод суши,
ежегодно принимая около 39 тыс. м3 воды. Наметившееся в отдельных районах
загрязнение Мирового океана грозит нарушить естественный процесс влагоооборота
в его наи-более ответственном звене – испарении с поверхности океана.
3. Взаимодействие геосфер
Исследование
Земли и земных оболочек приблизилось к такому этапу, когда возникла
необходимость в выявлении основных свойств и структур планетарного бытия,
элементов и подсистем некоторого универсального образования, охватывающего все
основные геосферы и их взаимодействия. При анализе земных оболочек поражает их
высокая организованность, устойчивость, оптимальность, способность к
саморазвитию. Устойчивость геосфер является результатом их квазиравновесного
взаимодействия с окружающим космосом. Если бы параметры геосфер и ритмы их
изменений не соответствовали космическим, то геосферы не могли бы существовать
миллиарды лет. В настоящее время взаимодействие геосфер переходит на новый
качественный этап, создавая сложноорганизованную устойчивую систему, способную
к регулируемым самоорганизации и планетарной эволюции. В исследовании этой
проблемы могут быть выделены следующие тенденции:
1.
Исследование земных оболочек по линейному принципу: от ядра как исходной сферы
и затем от одного сферического слоя к другому.
2.
Выявление ключевых управляющих геосфер с соответствующими подсистемами,
элементами, параметрами.
3.
Выделение наиболее сложной оболочки среди всех геосфер, включая формирующиеся,
так что все процессы и явления в пределах Земли рассматриваются с учетом этой
оболочки.
В
последние годы все большее внимание обращается на многоуровневую взаимосвязь
между космосом и Землей, на самоподобие процессов, протекающих в космосе и на
Земле. Земной шар и его окружение следует рассматривать как набор оболочек –
геосфер, которых (вместе с промежуточными сферами и подсистемами) выделяют до
нескольких десятков. Однако четкие критерии, в основе которых лежат либо строго
определенные параметры, либо ясные научные идеи, имеют немногие из них.
Распределение
сферических слоев подчинено закону минимума момента количества движения в
условиях вращения, и поэтому в центре любого планетоида располагаются наиболее
плотные породы, составляющие ядро, а по мере продвижения к периферии происходит
разуплотнение и выделяются все более тонкие сферы, вплоть до появления, в
отдельных случаях, биосфер. Земные оболочки отличаются локальной
атомно-молекулярной структурой, химическим составом, плотностью, составляющих
их физических свойств, а также температурой и давлением, при которых эти
вещества существуют. Большинство геосфер соответствуют качественно различным
термодинамическим состояниям земного вещества. Внешние геосферы, к которым
обычно относят атмосферу, гидросферу, магнитосферу, являются динамичными
оболочками с весьма размытыми внешними границами.
Поверхность
Земли имеет фрактальное сегментарно-эллипсоидальное строение. Сам земной геоид
и материки разделены на крупные ландшафтные системы, которые дробятся на
эллипсоидальные подсистемы. Например, на суше могут быть выделены
эллипсоидальные водосборы крупных рек, эллипсоидальные возвышенности (холмы),
блюдцеобразные понижения (гряды, гривы, низины) и т. д. Существуют различные и
устойчивые ритмы в атмосфере, гидросфере, литосфере, баросфере, криосфере,
которые проявляются в климате, течениях, землетрясениях, изменениях магнитного
поля Земли. Выявлены циклы и тренды, соответствующие этим изменениям.
Геосферы
связаны между собой круговоротами вещества, глобальными потоками энергии и
момента импульса. Особую роль в регулировании этих круговоротов играют почва,
магнитосфера, биосфера. Почва является связующим звеном биологического и
геологического круговоротов. Она возникает из верхних слоев литосферы,
способствуя своей жизнедеятельностью геохимическому преобразованию этих слоев и
являясь источником вещества для образования минералов, горных пород, полезных
ископаемых. Почву можно рассматривать как оболочку земной коры (педосферу или
эдафосферу), которая активизирует перенос аккумулированной солнечной энергии в
глубокие слои литосферы. Почва является примером системы, стремящейся к
равновесному взаимодействию ее различных составных частей и взаимодействиям,
"которые существуют между так называемой "живой и мертвой природой".
Магнитосфера
Земли - это область околоземного космического пространства, определяемая
взаимодействием солнечного ветра с геомагнитным полем, которое подобно полю
диполя. Магнитосфера является сложной открытой системой, в которой происходит
диссипация энергии солнечного ветра в результате коллективных взаимодействий
частиц плазмы с возбуждаемыми в ней колебаниями. Взаимодействия "волна -
частицы" ведут к тому, что межпланетная плазма обтекает магнитное
препятствие (магнитный диполь Земли) подобно сплошной среде. В результате
образуется магнитосфера, граница которой (магнитопауза) разделяет области
межпланетного и магнитного полей и различных плазменных сред. В процессе
взаимодействия солнечного ветра с магнитным полем Земли образуется бесстолкновительная
головная ударная волна, а линии геомагнитного поля оказываются вытянутыми в
длинный хвост (аналогично кометным хвостам) на расстояние порядка нескольких
сотен земных радиусов в направлении от Солнца.
Кроме
магнитной границы, существуют плазменные границы – низкоширотный пограничный
слой и мантия (высокоширотный слой). Глубже, внутри магнитосферы, располагается
вращающаяся вместе с Землей плазмосфера, которая состоит из
"холодных" (1эв) ионосферных ионов и электронов. Во внутренней
магнитосфере есть область захваченных частиц (радиационные пояса и кольцевой
ток), которая представляет накопитель значительных энергий в магнитосфере.
Кольцевой ток приводит к глобальному ослаблению магнитного поля на земной
поверхности. Второй крупной областью накопления энергии в магнитосфере является
протяженный геомагнитный хвост. Плазменный слой, авроральная зона и
радиационные пояса тесно связаны друг с другом, а магнитосфера в целом тесно
связана с другими оболочками Земли, оказывая принципиальное влияние на состояние
атмосферы, гидросферы, биосферы, включая человеческий организм.
Различные
подсистемы и ячейки магнитосферы оказывают регулирующее воздействие на
атмосферу, прежде всего ионосферу, баросферу, биосферу. Это воздействие
разветвленное, многоуровневое, содержащее обратные связи.
Системы
биосферы являются наиболее сложными и содержат в себе множество тонких
регулирующих механизмов. Современная наука выделяет много целостных единиц
биосферы: элементарный ландшафт, микроландшафт, биосистему, голоцен, биохору,
экотоп, геоценоз, биоценоз, фитоценоз, экосистему, фацию, эпифацию, диатоп,
биоэкос, - однако среди них нет равнозначных "биогеоценозу", который
следует считать величайшим достижением природы. Таким образом, в биогеоценозе
совмещаются как бы несовместимые тенденции, связанные с консервативностью и
развитием: с одной стороны, здесь обеспечивается оптимизация всех биосферных
процессов, с другой – обеспечивается регулирующее воздействие на смежные
геосферы.
Когда
вся система жизни и среды станет управляться человеком, биосфера превратится в
ноосферу.
Заключение
По
современным научным представлениям, первые признаки жизни на Земле появились
около 3,8 млрд. лет назад. Значительно позже, примерно 2 млрд. лет назад,
возникли первые клетки, способные к фотосинтезу, в процессе которого выделяется
кислород. Это радикально изменило характер земной атмосферы, ее химический
состав и позволило жизни довольно быстро распространиться по всей поверхности
планеты возникла новая целостная система, а именно биосфера. В результате сама жизнь стала важнейшим
фактором поддержания на Земле условий, необходимых для ее сохранения и
развития. Это – проявление одной из главных закономерностей диалектического
развития, когда законы, свойственные более высокой форме движения материи,
становятся господствующими и подчиняют себе последующий процесс развития,
определяя ход не только биологической, но и химической эволюции.[6]
Представление
о биосфере позволяет увидеть жизнь как сплошной, непрерывный во времени и
пространстве поток, в котором беспрестанно преобразуются вещество, энергия и
информация. Однако и здесь мы в очередной раз сталкиваемся с диалектическим противоречием
– формой существования и эволюции этого непрерывного потока являются
дискретные, ограниченные в пространстве и времени, выделенные из окружающей
среды образования – отдельные организмы.
Каждый
организм – это сгусток, в котором концентрируются вещество, энергия и
информация. Их запасы организм пополняет из окружающей среды, в которой они
находятся в более рассеянном и менее упорядоченном виде. Организм
перерабатывает эти ресурсы, переводя их в качественно новое состояние. Взаимодействие организма с окружающей средой и с другими
организмами, есть несущая конструкция того потока жизни, которым охвачена
поверхность нашей планеты.
Список литературы
1. Карпенков
С.Х. Основные концепции естествознания: Учебное пособие. – М.: Академический
Проект, 2002. – 368 с.
2. Пущаровский
Ю.М., Пущаровский Д.Ю. Геосферы мантии Земли // Геотектоника. 1999. № 1. с.
3-14.
3. Естествознание:
Энциклопедический словарь / Под ред. В.Д. Шолле. – М.: Большая Российская
энциклопедия, 2002. – 543 с.
4. Концепции
естествознания. Вопросы и ответы: Учебное пособие. – М.: Издательство МНЭПУ,
2003. – 160 с.
5. Введение
в философию: Учебник для вузов. / Под ред. И. Т. Фролова. – М.: Политиздат,
1990. – 639 с.
[1] Карпенков С.Х. Основные концепции
естествознания: Учебное пособие. – М.: Академический Проект, 2002. – с. 60, 67
[2] Естествознание: Энциклопедический
словарь / Под ред. В.Д. Шолле. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2002. – с.
84
[3] Концепции естествознания. Вопросы и
ответы: Учебное пособие. – М.: Издательство МНЭПУ, 2003. – с. 114
[4] Пущаровский Ю.М., Пущаровский Д.Ю.
Геосферы мантии Земли // Геотектоника. 1999. № 1. С. 3-14.
[5] Естествознание: Энциклопедический
словарь / Под ред. В.Д. Шолле. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2002. –
с. 24, 31, 45, 89, 222, 386. 471.
[6] Введение в философию: Учебник для
вузов. / Под ред. И. Т. Фролова. – М.: Политиздат, 1990. – с. 114