Мир Знаний

Земля как планета солнечной системы. Проблемы целостного освоения Земли (стр. 2 из 8)

Кислород, растворенный в океанской воде, берется из воздуха или является результатом фотосинтеза растений, произрастающих под водой. Вода в океане не стоит на месте, а все время перемещается. Эти перемещения осуществляются течениями. Поверхность океанов и морей постоянно покрыта волнами. Высота волны измеряется от подошвы до гребня по вертикали, длина – от одного гребня до другого. Волны, следующие одна за другой, имеют, как правило, разную высоту. Последняя зависит от многих причин, в частности, от наложения одних волн на другие. Различают волны ветровые, цунами и барические. Первые из них возникают при ветре. Особенно большие волны вызывают штормы и ураганы, когда скорость ветра достигает 25 и 35 м/с соответственно. В открытом океане ветровые волны достигают высоты 18-20м.

В гидросферу Земли входят также реки и озера. Реки содержат примерно 1200 км3 воды, она меняется в них в среднем 30 раз в год. Горные реки начинаются иногда от нижних краев ледников. Некоторые реки вытекают из озер.

Важной оболочкой Земли является так же атмосфера. Атмосфера Земли представляет собой газовое образование, которое окутывает нашу планету сплошной оболочкой. Верхняя граница атмосферы лежит на высоте более 2000 км. Граница эта выражена нечетко, так как с высотой газы разрежаются и переходят в мировое пространство постепенно. Атмосфера Земли образована смесью газов, влаги и частиц пыли. Сухой воздух вблизи поверхности Земли содержит 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,03% углекислого газа. На долю всех остальных газов вместе взятых приходится всего лишь 0,01%. К этим газам относятся водород, гелий, криптон, ксенон, радон, йод и др. Атмосфера сохраняет тепло солнечных лучей, защищает животный и растительный мир от вредного воздействия солнечных ультрафиолетовых и космических лучей.

Установлено, что по вертикали атмосфера неоднородна. С высотой изменяется не только атмосферное давление, плотность и температура воздуха, но и электрическое состояние атмосферы. Поэтому в атмосфере выделяют несколько сфер с различными физическими свойствами. К числу этих сфер относятся: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера (или ионосфера), экзосфера.

Тропосфера простирается от поверхности Земли до высоты 8-12 км в умеренных и высоких широтах до 16-17 км – в тропической и экваториальной зонах Высота верхней границы тропосферы во внетропических широтах изменяется по сезонам: летом она несколько выше, чем зимой.

В тропосфере находится почти весь водяной пар. Поэтому только в тропосфере возникают облака и выпадают дожди, снег, крупа и град, наблюдаются грозы, ливни, метели, гололед и т.д. Характерная особенность тропосферы – понижение температуры в среднем на 6 С на каждый километр высоты.

Над тропосферой находится стратосфера. Ее нижняя граница расположена на высотах 8-17 км, а верхняя – 50-55 км. Стратосфера характеризуется возрастанием температуры с высотой: в экваториальной зоне от - 40 С, а в полярных зонах от - 80 С – до температур, близких к 0 С. Слой воздуха, отделяющий тропосферу от стратосферы, называют тропопаузой. Это сравнительно тонкий слой атмосферы, измеряемый десятками и сотнями метров.

Выше стратосферы до высот 80 км находится мезосфера. В ней температура с высотой падает и у верхней границы составляет - 80 С. Здесь иногда (чаще летом) возникают тонкие облака. Переходный слой между стратосферой и мезосферой называют стратопаузой.

Между высотами 80 км и 800 км располагается термосфера. В термосфере газы находятся большей частью в атомарном состоянии. Под действием ультрафиолетового и корпускулярного излучений Солнца, обладающих большой энергией, от нейтральных атомов и молекул воздуха отщепляются электроны. Атомы и молекулы, потерявшие по одному или несколько электронов, приобретают положительные заряды, а свободные электроны снова присоединяются к нейтральным атомам или молекулам и наделяют их своим отрицательным зарядом. Такие положительно и отрицательно заряженные атомы и молекулы называются ионами. Газы, получившие электрический заряд, называются ионизированными. Учитывая способность газов термосферы ионизироваться, ее называют также ионосферой.

1.3. Экзосфера – самая верхняя, сильно разреженная часть атмосферы

Твердую оболочку Земли называют литосферой. Верхняя часть литосферы – это земная кора, достигшая толщины 35 – 65 км на континентах и 6 – 8 км – под дном океанов. Под корой расположена мантия, границей между этими слоями служит так называемый слой Мохоровичича. В этом слое скачкообразно возрастает скорость распространении сейсмических волн. На глубине 120 – 150 км под континентом и 60 – 400 км под океаном залегает слой мантии – астеносфера. Это – область с очень низкой вязкостью. Земная кора растрескалась на части, и литосферные плиты, плавая в астеносфере, медленно перемещаются относительно друг друга. Ниже астеносферы, примерно с глубины 410 км, давление на минералы становится очень велико, плотность сильно увеличивается. Сейсморазведка показывает, что на глубине 2920 км плотность становится 10 080 кг\м3, тогда как до нее была 5560 кг\м3. Начинается область внешнего земного ядра, внутри которого находится внутреннее ядро радиусом 1250 км. Внешнее ядро – жидкое, так как через него не проходят поперечные волны. Кстати, с наличием жидкого ядра связывают существование магнитного поля Земли. Принято считать, что внутреннее ядро твердое. Возможно, что температура в центре достигает 105 К, а у нижней границы мантии – не выше 5000 К.

Верхние слои земной коры состоят преимущественно из пластов горных пород. Они образовались осаждением различных мелких частиц, главным образом в морях и океанах. В этих пластах захоронены остатки животных и растений, населявших земной шар в прошлом. С течение времени они превратились в окаменелости. Толщина осадочных пород колеблется в широких пределах и иногда достигает 15-20 км. В их толще залегают уголь, нефть, руды железа и других металлов, драгоценные и поделочные камни.

Существует два основных типа земной коры: континентальная и океаническая. Средняя толщина континентальной коры – 30-40 км, а под горами – до 70 км. Обычно ниже осадочных пород выделяют два главных слоя: верхний – гранитный, близкий по физическим свойствам и составу к граниту, и нижний – базальтовый, состоящий их более тяжелых, чем гранит, пород, главным образом из базальта.

Океаническая кора гораздо тоньше континентальной. Ее толщина – 3-7 км. По составу и свойствам она ближе к веществу базальтового слоя континентальной коры и, видимо, состоит из базальта и других пород, богатых магнием и железом. Этот тип коры свойствен только глубоким участкам дна океанов. На дне океанов есть области, где земная кора имеет строение континентального или промежуточного типа.

По мнению теплофизиков, основным источником тепла, поступающего наверх, следует считать мантию. Радиоактивный распад, идущий в горных породах, пересеченных скважиной, дает лишь незначительную добавку.

Для человечества недра Земли являются кладовой полезных ископаемых. Их добыча из года в год растет, и в настоящее время человечество ежегодно извлекает из недра Земли более 1 млрд. т. железной руды, более 3 млрд. т. нефти, более 2,5 млрд. т. угля, миллиарды тонн строительных и других материалов Комплекс отраслей производства относится к горнодобывающей промышленности. В зависимости от вида ископаемых она делится на:

топливодобывающую (нефтяная, угольная, добыча природного газа);

рудодобывающую (железорудная, добыча цветных руд, радиоактивных элементов);

промышленность неметаллических ископаемых и местных стройматериалов (добыча мрамора, гранита, асбеста, мела, глины, гипса);

горно-химическую (добыча апатита, калийных солей, селитры),;

гидроминеральную (минеральные подземные воды, водоснабжение);

алмазодобывающую.

Процесс формирования полезных ископаемых связан с эволюцией Земли. Одна из современных теорий, объясняющих динамику процессов в земной коре, называется теорией неомобилизма. Ее зарождение относится к концу 60-х годов нынешнего века и вызвано сенсационным открытием на дне океана цепи горных хребтов, оплетающих земной шар. Ничего подобного нет.

Дрейф крупных плит литосферы с возвышающейся на них сушей называется неомобилизмом. Перемещение материков подвержено в настоящее время наблюдениями с космических аппаратов. Нарождение океанской коры исследователи увидели своими глазами, приблизившись ко дну Атлантики, Тихого и Индийского океанов, Красного моря. Используя современную технику глубоководного погружения акванавты обнаружили образование трещин в растягиваемом дне и молодые вулканчики, поднимающиеся из таких «щелей».

Там, где островные дуги или континенты сближаются, плиты трескаются, торосятся, дыбятся; их трение друг о друга порождает действующие вулканы и сильные землетрясения.

Теория неомобилизма сегодня является основой всех наук о Земле. Она, в частности, вносит весомый вклад в описание таких процессов, происходящих в земной коре, как извержение вулканов и землетрясений.