Зовнішні геосфери Землі

До зовнішніх геосфер Землі належать атмосфера, гідросфера, біосфера та ноосфера. Вони проникають одна в одну та знаходяться в постійній взаємодії між собою і твердими оболонками Землі. Проявом цієї взаємодії є обмін між ними речовиною та енергією.

Атмосфера – це газова оболонка, складена сумішшю газів, співвідношення яких змінюється з висотою. Біля поверхні Землі 78,09% її об’єму належить азоту, 20,95% – кисню, аргон і вуглекислий газ складають, відповідно, 0,93% і 0,03%. В незначних кількостях у повітрі містяться водень, неон, гелій, криптон, ксенон, радон, йод, водяна пара, озон, метан та інші гази. Такий склад атмосфери практично не змінюється до висоти 100 км. Окрім газів, в ній знаходиться також певна кількість твердих частинок у вигляді пилу різноманітного походження. Найбільше його поступає в повітря під час пилових бур у районах пустель та напівпустель, при виверженні вулканів, а також з космічного простору. Не остання роль у забрудненні атмосфери пилом належить техногенній діяльності людини. Найбагатшими на пил є нижні шари атмосфери, але він виявлений також і на висоті 100 – 150 км.

Залежно від складу та фізичних параметрів (густини повітря, тиску, температури) атмосфера, верхня межа якої сягає висоти 2000 км, поділяється на три горизонти – тропосферу, стратосферу та іоносферу (рис. 2.4).

Тропосфера характеризується високою густиною, наявністю в складі, окрім азоту та кисню, вуглекислого газу, водяної пари та великої кількості твердих частинок різного походження. Висота її верхньої межі змінюється в залежності від географічної широти. В екваторіальній та тропічній зонах вона сягає 17-18 км, а в полярних та приполярних областях знижується до 8-10 км. Характерним для тропосфери є також нерівномірність температури повітря. Тепліші його шари знаходяться в приземній частині, а з висотою температура понижується в середньому на 6 ^оС через кожен кілометр і біля верхньої межі становить -85 ^оС. Шар мінімальних постійних температур у верхній частині тропосфери називається тропопаузою і є межею між тропосферою і розташованою вище стратосферою.

Стратосфера займає повітряний простір на висоті від 8-18 до 50-55 км. Характерною її властивістю є сильно розріджений стан повітря і закономірне підвищення температури з висотою до -10 – +10 ^оС. На висоті близько 55 км температура стабілізується і цю частину стратосфери називають стратопаузою. В межах стратосфери на висоті біля 25 км знаходиться озоновий шар, який поглинає велику частину ультрафіолетової радіації Сонця, захищаючи все живе на Землі від її згубної дії.

Іоносфера, верхня оболонка атмосфери, ділиться на три підгоризонти: мезосферу, термосферу і екзосферу.

Мезосферасягає висоти біля 80 км. Характерною її ознакою є наявність так званої сріблястої хмарності і пониження температури (підвищення якої відбувається в стратосфері) до -90 ^оС. Завершується мезосфера шаром з постійними мінімальними температурами який називається мезопаузою. Слід також зазначити, що взимку температура у мезосфері вища в порівнянні з літнім періодом. Однією з особливостей мезосфери є високий вміст іонів газів, які спричиняють своєрідне світіння атмосфери, відоме як полярне сяйво.

Термосфера, верхня межа якої проходить приблизно на висоті 800 км, характеризується черговим підвищенням температури до 1000-2000 °С, що і обумовило назву цієї оболонки атмосфери. Починаючи з висоти 200 км у термосфері відбувається розділення газів за молекулярною масою і збільшення вмісту водню та гелію. Окрім того, з висотою зростає роль іонізованих атомів і інших заряджених частинок, через що цю сферу ще називають іоносферою.

Екзосфера знаходиться вище 800 км і мало вивчена. В її складі переважають іони легких газів і елементарні частки, які рухаються з великою швидкістю але майже не зустрічаються одна з одною. Для зовнішніх шарів екзосфери характерне розсіювання – дисипаціяатмосфери в космічний простір. Проте цьому розсіюванню протидіє магнітне поле Землі, яке утримує іоні зовані частки в магнітосфері, верхня границя якої віддалена від земної поверхні на 25-35 тисяч кілометрів.

Важливою складовою атмосфери з точки зору впливу на геологічні процеси і об’єкти, як це буде показано нижче, є атмосферна волога

Рис. 2.4. Вертикальний розріз атмосфери до висоти 100 км Криві змін: 1 – тиску (Р); 2 – температури (Т); 3 – вмісту озону (С). І – тропосфера; ІІ – стратосфера; ІІІ – іоносфера; ІІІа – мезосфера; ІІІб – термосфера.

та рух повітря, що впливають на формування кліматичних і погодних умов.

Інша оболонка Землі, яка має безпосереднє відношення до геологічних процесів, є гідросфера, або водна оболонка. Вона об’єднує поверхневі та підземні води. Верхня її межа відповідає рівню поверхні відкритих водоймищ, а нижня умовно проводиться в надрах Землі на глибині температурного рівня +374 ^оС, при якому вся вода переходить у газоподібний стан.

У складі гідросфери виділяється три основних типи природних вод, які відрізняються за хімізмом та фізичними властивостями. Це води морів і океанів або океаносфера, води суходолу і льодовиків, а також підземні води. Загальна маса гідросфери становить 1644·10¹⁵ т, що не перевищує 0,025% загальної маси Землі. В кількісному відношенні води гідросфери розподіляються наступним чином: океанічні – 1370 млн. км³ (86,5% всієї маси води), води суходолу – 0,5% млн. км³, води материкових льодовиків – 22 млн. км³, підземні води – 196 млн. км³.

Всі води гідросфери мінералізовані і можуть розглядатися як природні розчини. На відміну від атмосфери, в гідросфері чітко проявляється горизонтальна неоднорідність (зональність): води суходолу, здебільшого, прісні, а океанів та морів – солоні. Океанічна вода містить, в середньому, 35 г солей на 1 л.

У складі морської води провідна роль належить катіонам Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺ і аніонам Cl^-, SO₄^2-, HCO₃^-, Br^-, F^-, HBO₃^-, вміст яких відповідає 95,8% маси розчинених речовин; всі інші хімічні елементи складають 4,2%. Окрім іонів у морській воді розчинені також природні гази – азот, кисень, вуглекислота, сірководень, концентрація яких змінюється залежно від фізико-географічних умов.

Більшість вод суходолу утворилися за рахунок атмосферних опадів, які характеризуються мінімальною мінералізацією і належать до так званих прісних вод.

Під впливом сонячної радіації води гідросфери Землі знаходяться в постійному русі – в безперервному кругообігу. Вода у вигляді пари атмосферної вологи, атмосферних опадів та річкового стоку, а також океанічними течіями переміщується на великі відстані. В атмосфері вона максимально насичується вільним киснем, а при зіткненні з верхніми шарами земної кори втрачає його. В процесі кругообігу в єдину систему об’єднуються всі води гідросфери, а також відбувається тісний взаємозв’язок природних вод з атмосферою, земною корою та живим світом планети. Таким чином, в загальному кругообігу води можна виділити своєрідні ланки: атмосферну, океанічну, літогенну, біогенну та промислово-господарську. Волога гідросфери разом з розчиненими в ній речовинами приймає активну участь у хімічних реакціях, які проходять в атмосфері, земній корі і біосфері. В зв’язку з цим, гідросфера, як і атмосфера, є активною діючою силою і середовищем геологічних процесів.

Третьою зовнішньою оболонкою Землі є біосфера. Вона об’єднує сфери планети де існує життя і включає в себе всю гідросферу, верхню частину літосфери та нижню частину атмосфери (нижче озонового шару).

Жива речовина за своєю масою (2,4·10¹²т) складає незначну частину в порівнянні з іншими зовнішніми оболонками планети, але за активною дією на довкілля посідає перше місце і якісно відрізняється від усіх інших оболонок.

За способом живлення та відношенням до зовнішнього середовища розрізняють організми автотрофні, які споживають неорганічні мінеральні речовини, і гетеротрофні, що живляться іншими організмами та їхніми рештками. Більшість організмів аеробні, тобто такі, для життя яких потрібне повітря. Значно менша частина, здебільшого мікроорганізми, відносяться до анаеробних, які можуть існувати і в безкисневому середовищі.

Основою живої речовини є вуглець, який утворює нескінчену кількість різноманітних хімічних сполук. Окрім вуглецю, найпоширенішими хімічними складовими живої природи є кисень, водень та азот. Інші елементи присутні у невеликих кількостях, проте відіграють важливу роль у фізіології організмів.

Основна маса живої речовини зосереджена в зелених рослинах, які поглинають енергію сонячного проміння і утворюють складні органічні сполуки. Цей процес природного формування органічної речовини одержав назву “фотосинтез”.Він залучає до річного кругообігу велику кількість речовин Землі та обумовлює високий кисневий потенціал атмосфери і біосфери в цілому. Фотосинтез є своєрідним регулятором геохімічних процесів і фактором, який визначає наявність вільної енергії зовнішніх оболонок Землі.

З точки зору хімії фотосинтез – це окислювально-відновна реакція CO₂+H₂O → CH₂O + O₂, у результаті якої за рахунок поглинання вуглекислоти і води синтезується органічна речовина та виділяється вільний кисень.

В планетарному масштабі при реакціях фотосинтезу живою речовиною щорічно засвоюється 3,65•10¹¹ т вуглекислоти та 1,5•10¹¹т води, що призводить до утворення в біосфері Землі 266 млрд. т вільного кисню, при цьому біомаса Світового океану є головним генератором вільного кисню в атмосфері.

При відмиранні організмів відбувається зворотний фотосинтезу процес, тобто розкладання органічної речовини шляхом її окислення та утворення продуктів розкладу. Цей процес у межах земної кулі знаходиться в стані динамічної рівноваги з фотосинтезом, у зв’язку з чим загальна кількість біомаси на Землі є постійною.

Невід’ємною частиною біосфери є Людина. Вона своїм розумом і діяльністю проникає в усі сфери Землі, вивчаючи і навіть змінюючи їх, створюючи свою область мислення та дії, тобто свою сферу в природній системі планети. Враховуючи це, В.І. Вернадський на початку ХХ століття запропонував виділяти нарівні з літосферою, атмосферою, гідросферою, біосферою ще одну оболонку – ноосферу. В буквальному перекладі з грецької мови “ноосфера” означає “мисляча оболонка” і вона об’єднує ту частину земної кулі, на яку поширюється активна і зростаюча дія людини. Ноосфера – це свого роду вища стадія еволюції біосфери, пов’язана з виникненням цивілізації, з періодом, коли розумова діяльність людини стає головним, визначальним фактором розвитку Землі. Згідно з останнім, В. Вернадський писав: “Ноосфера є нове геологічне явище на нашій планеті. В ній вперше людина стає важливою геологічною силою. Вона може і повинна перебудовувати своєю працею та думкою область свого життя, перебудовувати корінним чином у порівнянні з тим, що було раніше”.

Охарактеризовані вище зовнішні оболонки Землі, як це вже зазначалось, взаємно проникають одна в іншу та взаємодіють, що визначає перебіг складних процесів і явищ, які відбуваються на поверхні планети.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Будова, склад та фізичні властивості Землі	\|	Внутрішні геосфери Землі

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.