Земные сферы и их характеристика

Земля представляет собой несколько сплюснутый у полюсов шар, или сфероид, длина окружности которого по экватору составляет 40 075 км.

Для строения Земли характерно послойное расположение составляющих ее сфер или оболочек: атмосферы, гидросферы и литосферы. Кроме того, выделяют еще четвертую сферу, на­селенную живыми организмами, называемую биосферой.

Между этими сферами Земли существует тесная взаимо­связь, которая выражается в круговороте веществ и энергии. Изучение этих взаимосвязей и взаимообусловленностей необ­ходимо для познания сущности почвообразования и закономерностей распространения почвенного покрова Земли.

Атмосфера. Внешняя оболочка Земли — атмосфера состоит из смеси различных газов: азота (78,08%), кислорода; (20,95%), аргона (0,93%) и углекислого газа (0,03% по объему). В состав воздуха также входят в небольшом количестве гелий, неон, ксенон, криптон, водород, озон и другие газы, которые в общей сложности составляют около 0,01% (по объему). Кроме того, в воздухе содержатся водяные пары и некоторое количество пыли.

Атмосфера состоит из пяти основных оболочек. Нижний слой атмосферы — тропосфера имеет толщину над полюсами 8-10 км, в умеренных широтах—10—12, а на экваторе- 16-18 км. В тропосфере сосредоточено около 80% массы атмосферы. Здесь находится почти весь водяной пар атмосферы, формируются осадки, и происходит горизонтальное и вертикальное перемещение воздуха.

Стратосфера распространяется от 8—16 до 45—55 км. Она около 20% атмосферы, а водяной пар почти отсутствует. В стратосфере имеется слой озона, который поглощает ультрафиолетовые излучения Солнца и защищает от гибели живые организмы на Земле.

Мезосфера - средний слой атмосферы, простирающийся на высоте от 40 до 80 км. Плотность воздуха в -лом слое в 200 раз меньше ,чем у земной поверхности.
Ионосфера — верхний слой атмосферы, расположенный на высоте от 80 до 300-1000 км, состоит в основном из заряженных (ионизированных) атомов кислорода, заряженных молекул оксида азота и свободных электронов. В ионосфере возникают полярные сияния, наблюдаются резкие колебания магнитного поля.

Внешний слой атмосферы— экзосфера начинается с высоты 800-1000 км от поверхности Земли. Этот слой еще называют сферой рассеяния, так как здесь частицы газов движутся с большой скоростью и могут ускользать в космическое пространство.

Атмосфера - один из незаменимых факторов жизни на Земле. Она пропускает ¾ солнечного излучения и задерживает длинноволновое излучение земной поверхности, что увеличивает количество тепловой энергии на Земле. Проходя череп атмосферу, солнечные лучи рассеиваются, а также частично поглощаются и отражаются. Особенно сильно поглощают тепловые лучи водяной пар и углекислый газ. Под дей­ствием солнечной энергии происходит перемещение воздушных масс, формируется климат. Выпадающие из атмосферы осадки являются фактором почвообразования и источником жизни растительных и животных организмов. Содержащийся в атмо­сфере углекислый газ в процессе фотосинтеза зеленых расте­ний превращается в органическое вещество, а кислород служит для дыхания организмов и участвует в окислительных процес­сах, происходящих в них. Велико значение азота атмосферы, который улавливается азотфиксирующими микроорганизмами, служит элементом питания растений, а также необходим для образования белковых веществ.

Под действием атмосферного воздуха происходят выветривания горных пород и минералов и почвообразовательные процессы.

Гидросфера. Все воды Земли, находящиеся в океанах, морях, реках,
озерах, болотах, а также подземные воды составляют
гидросферу. Воды, располагающиеся на земной поверхности, занимают 5/8 ее площади. Из 510,2 млн. км² поверхности земли 361,1 млн. км² (или 70,8%) приходится на Мировой океан и только 149,1 млн. км² (или 29,2%)—на сушу.
Объем всех поверхностных вод суши вместе с ледниковыми
составляет около 25 млн..км³, т. е. в 55 раз меньше объема
океана .Запасы почвенной влаги достигают 85 тыс. км³. В озерах
сосредоточено около 280 тыс. км3 воды, примерно половина
приходится на пресные озера, а остальное количество — на озера с водами различной степени засоленности, в реках— всего лишь 1,2 тыс. км³ ,т. е. менее 0,0001% общего запаса.

Огромные запасы воды сосредоточены в недрах нашей планеты. По В. И. Вернадскому, в земной коре содержится 1,3 млрд. км³ воды, но значительная ее часть химически связана с минералами. Подземные воды характеризуются различным хи­мическим составом. По степени минерализации они могут быть как пресными, так и рассолами, которые содержат более 35 г/л солей.

Поверхностные воды находятся в постоянном круговороте. Очень активно участвует в водообмене атмосферная влага. При объеме 14 тыс. км³ она образует 525 тыс. км³ осадков, выпадающих на Землю, а смена всего объема атмосферной влаги происходит каждые 10 суток, или 36 раз в течение года. Медленнее всего возобновляются глубинные подземные во­ды— около 5000 лет.

С поверхности океанов ежегодно испаряется около 453 тыс. км³ воды. Процесс испарения воды и конденсации атмосферной влаги обеспечивает наличие пресной воды на Земле.

Литосфера. Земной шар состоит из ряда концентрических слоев различной толщины и плотности и неоднородного хими­ческого состава. Средняя плотность Земли составляет 5,52 г/см³, а плотность ее верхних слоев — 2,7 г/см'. Это указывает на 1го, что внутри земного шара вещество значительно тяжелее, чем у его поверхности.

Выделяют следующие оболочки, слагающие земной шар. .Верхняя оболочка мощностью около 60—120 км составляет собственно литосферу, или земную кору. Она состоит из легких химических элементов, преимущественно из кремния(силиций) алюминия. По начальным буквам этих, элементов земную кору называют «сиаллитной». Литосферу слагают магматические породы: граниты, гнейсы, базальты,, перидотиты и др. Они подвергались длительным процессам разрушения и превращались в рыхлые породы: пески, суглинки, глины, лёссы, а метаморфические (измененные) под действием давления, тёмпературы и других факторов (сланцы и т. д.).

Ниже собственно литосферы до глубины 1200 км располагается сигматическая оболочка, название которой произошло от составляющих ее элементов кремния (силиций), алюминия и магния. Наружная часть этой оболочки легче внутренней, состоящей в основном из кремния и магния.

На глубине от 1200 до 2900 км расположена средняя полуметаллическая оболочка. Эту оболочку называют «рудной» так как в ней в большом количестве содержатся железо и другие тяжелые металлы. Глубже 2900'км8 находится центр земного шара.

Биосфера. Под биосферой понимают оболочку Земли, со­став, структура и энергетика которой обусловлены деятельностью живых организмов. В. И. Вернадский указывал, что «на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, поэтому более могущественной, чем живые орга­низмы, взятые в целом». В биосфере развивается жизнь в форме исключительного разнообразия организмов, населяющих по­верхность суши, почву, нижние слои атмосферы и гидросферу. Благодаря деятельности растений в биосфере аккумулируется и распределяется солнечная энергия в форме органических соединений. При непосредственном участии живого вещества осуществляется миграция химических элементов в почвах, оса­дочных породах, атмосфере и гидросфере, под действием его в почве происходят газообмен, окислительные и восстановитель­ные реакции, концентрация элементов из дисперсного состоя­ния. Происхождение атмосферы в целом, воздуха почвенного и растворенного в водах связано с газообменной функцией орга­низмов. В процессе фотосинтеза в атмосфере произошло обра­зование и накопление свободного кислорода.

Деятельность организмов обусловливает выветривание, миграцию и седиментацию веществ, развитие почвообразовательных процессов. Микроорганизмы принимают участие в восстановительных процессах десульфофикации и денитрификации с образованием сероводорода, сернистых соединений, закиси азота, метана и водорода. Построение растительных тканей происходит благодаря избирательному поглощению биогенных элементов растениями, после отмирания, которых эти элементы накапливаются в биогенных осадочных слоях и верхних горизонтах почвы.

Биосфера состоит из биогеоценозов, представляющих собой генетически однородную территорию с однотипным растительным сообществом вместе с населяющим ее животным миром, включая микроорганизмы, Биогеоценоз характеризуется свойственным для него почвами. Водным режимом микроклиматом и рельефом.

Естественный биогеоценоз относительно устойчив, для него характерна саморегулирующая способность.

Сельскохозяйственные земли — искусственно организованные биогеоценозы (агробиоценозы). Их эффективное и рациональное использование зависит от нашего умения управлять такими системами. Устойчивость и продуктивность агробиоценоза зависят от правильной организации территории, системы земледелия и других социально-экономических мероприятий, обеспечивающих оптимальное воздействие на почвы, растения и другие компоненты. Для этого необходимо знать взаимосвязи компонентов биогеоценоза и уметь предвидеть результаты хо­зяйственной деятельности.