Алиэкспресс

Географическая оболочка

Главная особенность строения Земли состоит в том, что она делится на несколько вложенных друг в друга сфер (географических оболочек).

Все в мире относительно. Все привыкли говорить о бескрайних просторах тайги и степей, необозримых полях, безбрежных морях. Поражают своими размерами океаны и континенты, высочайшие горы, крупные города с многомиллионным населением. Но все это – лишь элементы поверхности планеты, которая в свою очередь – лишь песчинка в масштабах мироздания, одна из не самых крупных планет в составе Солнечной системы. Теперь, в век развития космонавтики, облететь нашу планету можно за несколько часов, между тем как до ближайших планет (не считая спутницы – Луны) летательные аппараты добираются за многие месяцы и годы.

Изучением происхождения и свойств глубинных оболочек Земли занимаются планетологи, геологи, геофизики; срединных – геоморфологи, океанологи, гидрологи, биогеографы; внешних – метеорологи и специалисты по физике атмосферы.

На долю географов досталась как бы переходная пленка планеты, охватывающая верхние слои литосферы (земную кору), всю гидросферу и приземную часть атмосферы, до высоты примерно в 20 километров. Общая же «толщина» этой оболочки в среднем 40 километров, хотя по разным подсчетам она изменяется от 50 до 100 километров. Это очень немного по сравнению не только с необъятным космосом, но и с размерами Земли (ее средний радиус около 6371 километров). Но для людей это самая важная, а для науки географии – самая сложная и интересная для изучения оболочка.

Известно, что это – так называемая географическая оболочка и что только в ней имеются условия для жизни. Недаром создатель учения о географической оболочке, академик Андрей Александрович Григорьев, часто называл ее географической средой.

Географическая оболочка – самый большой на Земле природный комплекс, в котором литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера, сложно переплетаясь, взаимодействуют между собой, проникают друг в друга. В пределах оболочки, как бы лежащей на границе планеты и космоса, действуют как космические, так и внутренние силы. Одно из важнейших свойств географической оболочки – наличие веществ (прежде всего воды) одновременно в жидком, твердом и газообразном состоянии. Но что же здесь особенно интересного?

Оказывается, интересного много. Оболочка уникальна – таких нет не только у других планет Солнечной системы, но, может быть, и во всей нашей Галактике. Она устроена очень сложно; история ее увлекательна. Протекающие в ней многообразные процессы очень тесно связаны между собой и могут быть легко нарушены. Они еще недостаточно изучены, и значение их крайне важно для сохранения Земли и выживания человечества.

Географическая оболочка уникальна прежде всего тем, что в ней действуют, переплетаясь между собой, взаимно дополняя друг друга или сталкиваясь как противоположные, разные формы энергии. Часть из них – земного происхождения, часть – космического. Обилие энергии порождает различные процессы – геологические, биологические, физические и химические. На земной поверхности происходит противоборство внешних и внутренних сил. Причем одни из них стремятся установить равновесие. Например, сила тяжести, с которой связаны и выравнивание рельефа, и стекание воды в его понижения. С силами притяжения Луны и Солнца связаны приливы и отливы. Вращение Земли приводит к отклонению русел рек, морских и воздушных течений. Среди внутренних источников энергии на первом месте стоит распад радиоактивных веществ, с которым связаны образование гор и движение литосферных плит, землетрясения и извержения вулканов, деятельность гейзеров, горячих источников. Все эти процессы сопровождаются обезвоживанием и дегазацией недр, т.е. выносом воды и газов на земную поверхность. Немалую роль играет и то, что Земля, как большой магнит, образует магнитное поле, которое влияет не только на процессы притяжения, но и на поведение электрических разрядов в атмосфере.

Космическая энергия достигает поверхности Земли в виде различных излучений, из которых главенствует солнечное. Его поступает очень много, и хорошо еще, что значительная часть отражается и уходит обратно в космос. Тепловая часть солнечной энергии определяет прежде всего неодинаковый нагрев различных участков поверхности земного шара, с чем связаны воздушные и морские течения, прибрежные и горно-долинные ветры. Нагреваясь днем и остывая ночью, растрескиваются и разрушаются верхние слои горных пород. Но главное – с солнечной энергией связаны два важнейших процесса, которые, собственно, и создают на Земле уникальную оболочку. Это – круговорот воды и развитие жизни.

Можно пофантазировать, какой первоначально была поверхность Земли: то ли она была похожа на сморщенную кожуру печеного яблока, то ли на лунный пейзаж или просто на нагромождение каменных глыб. Когда-то она напоминала пейзажи вулканических областей с потоками лавы, конусами вулканов и фонтанами гейзеров. Постепенно земная поверхность как бы успокаивалась и становилась более однородной: горы разрушались и сглаживались, в противовес вершинам образовывались глубокие впадины. Но географической оболочки на Земле еще не было.

Вода бурлила, испарялась, поднималась в атмосферу на значительную высоту, образуя облака; затем она охлаждалась и выпадала в виде дождей на Землю, стекая по ней в понижения – будущие океаны. А газы, удерживаемые притяжением Земли, тоже располагались слоями разной плотности, обуславливая слоистость атмосферы.

Чтобы представить себе такую картину, можно аккуратно налить в стакан слоями жидкости разной плотности, начиная с самых тяжелых. И если не будет каких-то причин для их перемешивания, такое разделение сохранится довольно долго. Не перемешиваются и воды в спокойном озере – теплые держатся наверху, холодные – на глубине.

Нарушить слоистость атмосферы, обусловленную разной плотностью газов, и создать другую упорядоченность мог только какой-то весьма мощный процесс, противостоящий силе тяжести. Им-то и стал круговорот воды, заложивший основу будущей географической оболочки. Он связан с переносом больших масс воды и расходом энергии. Главные звенья круговорота – испарение, подъем паров в верхние слои тропосферы, охлаждение и конденсация в капельки воды и ледяные кристаллы. Начальное звено круговорота – испарение – связано не просто с использованием большого количества солнечной энергии, а с ее поглощением. Уникальность нашей планеты проявилась, во-первых, в том, что на ней, в ее обширных океанах, скопилось большое количество воды; а во-вторых, – в том, что на Земле сложились уникальные условия для существования воды в жидком, твердом и газообразном состояниях. Если бы не испарялась вода с поверхности океанов, не конденсировалась (т.е. сгущалась) при подъеме в атмосфере, не поглощалась теплота при таянии льда и снега – не было бы на Земле круговорота воды.

Круговорот воды не просто связал между собой земную кору, воду и атмосферу. Он заложил основу географической оболочки – всеобщую связь и упорядоченность составных ее частей. А это стало важнейшей предпосылкой ко второму шагу в развитии – выходу жизни на поверхность суши и появлению биосферы.

Возникла растительность, содержащая хлорофилл, и в географической оболочке появились многочисленные аккумуляторы солнечной энергии. И не просто ее накопители, а замечательные «аппараты», превращающие ее в силу, которая преобразует и земную поверхность, и внутренние горные породы, и меняет состав атмосферы; а также создающие особое, биологическое, звено круговорота воды.

«Вода определяет и создает всю биосферу, – писал В. И. Вернадский, – она создает основные черты земной коры, вплоть до магматической оболочки». Да и в самих организмах содержатся огромные массы воды, близкие к квадриллионам тонн. «Эта вода находится все время в движении и в течение года через живое вещество проходит количество воды в сотни, может быть, в тысячи раз больше его веса».

Вода в географической оболочке – могучий химический деятель. Она растворяет горные породы, переносит взвешенные осадки, используется как исходный компонент – наряду с углекислым газом – для образования первичного органического вещества и биогенного кислорода.

Вода не только определяет функционирование географической оболочки, но и связывает ее с другими сферами Земли.

Важный и активный элемент географической оболочки – природные газы. Дело не только в том, что нижняя часть атмосферы физически входит в географическую оболочку. Важно, что атмосфера защищает Землю и все живое на ней от палящих лучей солнца; что возникающие в атмосфере воздушные потоки – ветры – участвуют в переносе тепла и влаги, в развеивании и разравнивании лишенной растительности поверхности Земли. Атмосфера, ее газовый состав, обеспечивает процессы дыхания и фотосинтеза (создания сложных органических веществ из воды и углекислого газа с использованием солнечного света). Важнейшие для этого газы земной атмосферы – кислород и углекислый газ – являются продуктами жизнедеятельности организмов: растений, планктона и т.д. Озоновый слой, возникший в результате деятельности растений, защищает живое от смертельных ультрафиолетовых лучей, приходящих из космоса.

Газы играют важную роль во взаимодействии между сферами, составляющими географическую оболочку: все природные воды представляют собой смешанные газосолевые растворы. Нижняя часть атмосферы (тропосфера), поверхность Мирового океана и верхний водный слой находятся во взаимодействии и взаимно регулируют друг друга – образуется «планетарное равновесие». Концентрация растворенных в воде веществ остается постоянной при неизменных условиях температуры и давления, а большие скопления воды, прежде всего Мировой океан, регулируют содержание газов в атмосфере.

По В. И. Вернадскому, солевой состав океанов оставался постоянным с палеозойской эры – времени развития жизни на суше, оказывая существенное влияние на географическую оболочку. Поскольку с понижением температуры растворимость углекислоты в воде увеличивается, океан вбирает в себя из атмосферы излишки углекислоты, образовавшиеся после извержения вулканов или сжигания топлива, затем они опускаются на глубину и осаждаются на дно в виде карбонатных (насыщенных углеродом) пород. Это еще один из замечательных процессов, протекающих в географической оболочке и поддерживающих ее равновесие.

Географическая оболочка охватывает верхнюю часть земной коры, нижнюю часть атмосферы и включает в себя гидросферу, почвенный и растительный покровы и животный мир. В отличие от других сфер земного шара (а также от оболочек других планет) в географической оболочке Земли вещество встречается в трех состояниях, процессы в ней протекают как за счет космических, так и внутренних, земных, источников энергии; только в ней есть жизнь.

Географическая оболочка – это система: все ее компоненты взаимосвязаны, взаимодействуют и взаимно определяют друг друга. И самое главное – это система открытая: обмен веществ и энергии происходит не только между ее компонентами, но и между оболочкой, космосом и внутренними частями Земли.

В своем развитии географическая оболочка прошла три этапа. Начало первому из них – неорганическому – положило отделение суши от океана и выделение атмосферы. На втором этапе в географической оболочке образуется биосфера, преобразившая все протекающие ранее в ней процессы. На третьем – современном – в географической оболочке возникает человеческое общество.