Географическая оболочка

Географическая оболочка и ее свойства. Земной шар состоит из нескольких оболочек: атмосферы, гидросферы, литосферы. Кроме того, на Земле выделяют биосферу, заселенную живыми организмами. Все оболочки тесно соприкасаются и взаимодействуют друг с другом.

Географическая оболочка (ГО) – единая материальная система, в пределах которой взаимодействуют литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера. В географическую оболочку входят верхняя часть литосферы, нижняя часть – атмосферы, вся биосфера, вся гидросфера. В результате такого тесного взаимопроникновения в географической оболочке развиваются процессы, которые отличают ее от других сфер:

1) только в ГО возможно разнообразие видов энергии, преобразование солнечной энергии в растениях (фотосинтез);

2) только в ГО возможно пребывание вещества в трех агрегатных состояниях;

3) только для ГО характерно наличие органического вещества и жизни, развивается человеческое общество.

Главный источник энергии в географической оболочке – Солнце. Солнечная радиация на Земле обеспечивает все процессы, протекающие в ГО, участвует во всех круговоротах вещества. В развитии ГО существуют свои закономерности и характерные черты: целостность, ритмичность и зональность, круговороты вещества и энергии.

Круговороты вещества и энергии : все вещества ГО находятся в постоянном круговороте. Испарившаяся из океанов вода переносится воздушными течениями на сушу, выпадает в виде осадков и снова возвращается в океан речками и подземными водами – так замыкается круговорот воды в природе. Биологический круговорот состоит в превращении растениями неорганических веществ в органические, которые после отмирания биомассы снова превращаются в неорганические. Часто круговороты вещества сопровождаются круговоротами энергии (например, выделение тепла при конденсации водяного пара и поглощение тепла при испарении). Круговороты обусловливают непрерывное развитие географической оболочки.

Целостность ГО проявляется в том, что изменение одного компонента природы неизбежно вызывает изменение всех остальных. Эти изменения могут равномерно охватывать всю географическую оболочку и проявляются в некоторых ее отдельных частях, оказывая влияние на другие части.

Ритмичность природных явлений заключается в повторяемости сходных явлений во времени. Примеры ритмичности: суточные и годовые периоды вращения Земли; длительные периоды горообразования и изменения климата на Земле; периоды изменения солнечной активности. Изучение ритмов важно для прогнозов процессов и явлений, происходящих в географической оболочке.

Зональность – закономерное изменение всех компонентов ГО от экватора к полюсам. Она вызывается вращением шарообразной Земли с определенным наклоном оси вращения вокруг Солнца. В зависимости от географической широты солнечная радиация распределяется зонально и вызывает смену климатов, почв, растительности и других компонентов географической оболочки. Мировой закон зональности географической оболочки проявляется в ее разделении на географические пояса и природные зоны. На его основании проводят физико-географическое районирование Земли и отдельных ее участков.

Одновременно с зональными действуют и азональные факторы , связанные с внутренней энергией Земли (рельеф, высота, конфигурация материков). Они нарушают зональное распределение компонентов ГО. В любом месте земного шара зональные и азональные факторы действуют одновременно.

Литосфера

Внутреннее строение Земли. Принято делить тело Земли на три основные части – литосферу (земную кору), мантию и ядро.

Ядро , средний радиус которого около 3500 км, как предполагают, состоит из железа с примесью кремния. Наружная часть ядра находится в расплавленном состоянии, внутренняя, по-видимому, твердая.

Ядро сменяется мантией , которая простирается почти на 3000 км. Считают, что она твердая, в то же время пластичная и раскаленная.

Литосфера – верхняя оболочка «твердой» Земли, включающая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней мантии Земли.

Земная кора – верхняя оболочка «твердой» Земли. Мощность земной коры от 5 км (под океанами) до 75 км (под материками). Земная кора неоднородна. В ней различают 3 слоя – осадочный, гранитный, базальтовый. Гранитный и базальтовый слои названы так потому, что в них распространены горные породы, похожие по физическим свойствам на гранит и базальт.

Различают континентальную и океаническую земную кору. Океаническая отличается от континентальной отсутствием гранитного слоя и значительно меньшей мощностью (от 5 до 10 км).

Положение слоев в континентальной коре свидетельствует о разном времени ее образования. Базальтовый слой является самым древним, моложе его – гранитный, а самый молодой – верхний, осадочный, развивающийся и в настоящее время. Каждый слой коры формировался в течение длительного отрезка геологического времени.

Горные породы – основное вещество, слагающее земную кору. Твердое или рыхлое соединение минералов. По происхождению горные породы делят на три группы:

1) магматические– образуются в результате затвердевания магмы в толще земной коры или на поверхности. Выделяют:

а) интрузивные (сформировавшиеся в толще земной коры, например, граниты);

б) эффузивные (сформировавшиеся при излиянии магмы на поверхность, например, базальты).

2) осадочные– образуются на поверхности суши или в водоемах в результате накопления продуктов разрушения ранее существовавших пород разного происхождения. Осадочные горные породы покрывают около 75% поверхности материков. Среди осадочных пород выделяют:

а) обломочные – образовавшиеся из различных минералов и обломков горных пород при их переносе и переотложении (текучими водами, ветром, ледником). Например: щебень, галька, песок, глина; самые крупные обломки – валуны и глыбы;

б) химические – образуются из растворимых в воде веществ (калийная, поваренная соли и др.);

в) органические (или биогенные ) – состоят из остатков растений и животных или из минералов, образовавшихся в результате жизнедеятельности организмов (известняк-ракушечник, мел, ископаемые угли);

3) метаморфические– получаются при изменении других видов горных пород под действием тепла и давления в глубинах земной коры (кварциты, мрамор).

Полезные ископаемые – природные минеральные образования в земной коре неорганического и органического происхождения, которые при данном уровне развития техники и экономики могут быть использованы в хозяйстве в естественном виде или после соответствующей переработки. Полезные ископаемые классифицируются по многим признакам. Например, выделяют твердые (уголь, руды металлов), жидкие (нефть, минеральные воды) и газообразные (горючие природные газы) полезные ископаемые.

По составу и особенностям использования обычно различают:

а) горючие полезные ископаемые – уголь, нефть, природный газ, горючие сланцы, торф;

б) металлические – руды черных, цветных, благородных и других металлов;

в) неметаллические полезные ископаемые – известняк, каменная соль, гипс, слюда и пр.

По способу образования полезные ископаемые могут быть:

1) эндогенными, образование которых связано с извержением или излиянием магмы;

2) экзогенными, возникшими путем накопления осадочных пород;

3) метаморфическими, образовавшимися при высоком давлении или при соприкосновении раскаленной лавы с осадочными горными породами.

Иногда по происхождению выделяют две группы: рудные и нерудные (осадочные) полезные ископаемые. С происхождением тесно связаны особенности распространения полезных ископаемых на Земле.

Литосферные плиты – крупные жесткие блоки литосферы Земли, ограниченные сейсмически и тектонически активными зонами разломов.

Плиты, как правило, разделены глубокими разломами и перемещаются по вязкому слою мантии относительно друг друга со скоростью 2—3 см в год. В местах схождения континентальных плит происходит их столкновение, образуются горные пояса. При взаимодействии континентальной и океанической плит плита с океанической земной корой пододвигается под плиту с континентальной земной корой, в результате образуются глубоководные желоба и островные дуги.

Движение литосферных плит связано с перемещением вещества в мантии. В отдельных частях мантии существуют мощные потоки тепла и вещества, поднимающегося из его глубин к поверхности планеты.

Рифт– огромный разлом в земной коре, образующийся при ее горизонтальном растяжении (т. е. там, где расходятся потоки тепла и вещества).

В рифтах происходит излияние магмы, возникают новые разломы, горсты, грабены. Формируются срединно-океанические хребты.

Срединно-океанические хребты – мощные подводные горные сооружения в пределах дна океана, занимающие чаще всего срединное положение. Близ срединно-океанических хребтов происходит раздвижение литосферных плит и возникает молодая базальтовая океаническая кора. Процесс сопровождается интенсивным вулканизмом и высокой сейсмичностью.

Континентальными рифтовыми зонами являются, например, Восточно-Африканская рифтовая система, Байкальская система рифтов. Рифты, так же как и срединноокеанические хребты, характеризуются сейсмической активностью и вулканизмом.

Тектоника плит – гипотеза, предполагающая, что литосфера разбита на крупные плиты, которые перемещаются по мантии в горизонтальном направлении. Близ срединноокеанических хребтов литосферные плиты раздвигаются и наращиваются за счет вещества, поднимающегося из недр Земли; в глубоководных желобах одна плита подвигается под другую и поглощается мантией. В местах столкновения плит образуются складчатые сооружения.

Сейсмические пояса Земли. Подвижными областями Земли являются границы литосферных плит (места их разрыва и расхождения, столкновения), т. е. это рифтовые зоны на суше, а также срединно-океанические хребты и глубоководные желоба в океане. В этих зонах наблюдаются частые извержения вулканов и землетрясения. Это объясняется возникающей напряженностью в земной коре и свидетельствует о том, что процесс формирования земной коры в этих зонах интенсивно происходит и в настоящее время.

Таким образом, зоны современного вулканизма и высокой сейсмической активности (т. е. распространения землетрясений) совпадают с разломами земной коры.

Области , где происходят землетрясения, называются сейсмическими.

Внешние и внутренние силы, изменяющие поверхность Земли. Рельеф – совокупность неровностей земной поверхности. На формирование рельефа одновременно влияют внешние и внутренние силы, порождающие множество геологических процессов.

Процессы, изменяющие поверхность Земли, делятся на две группы:

1) внутренние процессы – тектонические движения, землетрясения, вулканизм. Источником энергии этих процессов является внутренняя энергия Земли;

2) внешние процессы – выветривание (физическое, химическое, биологическое), деятельность ветра, деятельность поверхностных текучих вод, деятельность ледников. Источником энергии является солнечное тепло.

Внутренние процессы рельефообразования (эндогенные). Тектонические движения – механические движения земной коры, вызываемые силами, действующими в земной коре и мантии Земли. Приводят к существенным изменениям рельефа. Тектонические движения разнообразны по форме проявления, глубине и причинам. Тектонические движения делят на колебательные (медленные колебания земной коры), складчатые и разрывные (образование трещин, грабенов, горстов). По времени выделяют древние (до кайнозойской складчатости), новейшие (начиная с неогенового периода) и современные. Новейшие и современные иногда объединяют в неогенчетвертичные движения.

Неогенчетвертичные движения земной коры.К ним относятся тектонические процессы неогенчетвертичного периода (последние 30 млн лет), охватившие все геоструктуры и определившие основной облик современного рельефа. В новейшее время продолжаются движения многих ранее образовавшихся крупных форм рельефа – поднимаются возвышенности, горные хребты, а отдельные части низменностей опускаются и заполняются осадками.

Землетрясения. Землетрясениями называют сотрясения земной поверхности, вызванные естественными причинами. В зависимости от причин, вызывающих землетрясения, они подразделяются на 3 типа:

1) тектонические землетрясения, связанные с образованием в земной коре разломов и движениями по ним глыб земной коры. Тектонические землетрясения самые распространенные;

2) вулканические землетрясения, связанные с движениями магмы в очаге и канале вулкана и взрывными выбросами вулканических газов.

Обычно вулканические землетрясения проявляются с небольшой силой и охватывают небольшие площади. В отдельных же случаях сила таких землетрясений может быть огромна – при извержении вулкана Кракатау (Зондские острова) в 1883 г. взрыв уничтожил половину вулкана, а сотрясение при этом причинило большие разрушения на островах Ява, Суматра, Калимантан;

3) обвальные землетрясения, происходящие при обвале в подземных пустотах за счет удара, производимого обвалившейся массой. Такого типа землетрясения возникают нечасто, имеют небольшую силу; распространяются на очень ограниченной территории.

В течение года на Земле бывает около 100 000 землетрясений, или около 300 в сутки. Землетрясения обычно происходят быстро, в течение нескольких секунд или даже долей секунд. Область в недрах Земли, в пределах которой возникает землетрясение, называется очагом землетрясения, его центр – гипоцентром , а проекция гипоцентра на поверхность Земли – эпицентром. Очаги землетрясений могут находиться на глубине от 20—30 км до 500—600 км. Наиболее сильные землетрясения имели глубину очага от 10—15 до 20—25 км. Землетрясения с глубоким расположением очага обычно не отличаются большой разрушительной силой на поверхности.

Сила землетрясений определяется по 12-балльной шкале. Одним баллом обозначают самое слабое землетрясение, самые сильные, в 10—12 баллов, имеют катастрофические последствия. Землетрясения регистрируются специальными приборами – сейсмографами. Наука, изучающая причины землетрясений, их последствия, связь землетрясений с тектоническими процессами и возможность их предсказания, называется сейсмологией .

Одной из основных задач является предсказание землетрясений, т. е. прогноз – где, когда и какой силы произойдет землетрясение. Определить это можно с помощью карты сейсмического районирования.

Сейсмическое районирование – деление территории на районы по их сейсмической активности, оценка и отображение на картах потенциальной сейсмической опасности, которую необходимо учитывать при сейсмостойком строительстве.

В России сильные землетрясения возможны в Прибайкалье, на Камчатке, на Курильских островах, в Южной Сибири.

В мире выделяют Тихоокеанский сейсмический пояс, окружающий Тихий океан, и Средиземноморский, проходящий от Атлантического океана через Центральную Азию до Тихого. Активный сейсмический пояс, проходящий через Восточную Африку, Красное море, Тянь-Шань, котловину Байкала, Становой хребет, значительно моложе.

Таким образом, большинство землетрясений приурочено к окраинам литосферных плит, к местам их взаимодействия. Существует значительная связь между землетрясениями и вулканизмом.

Вулканизм– совокупность процессов и явлений, связанных с излияниями магмы на земную поверхность.

Магма– расплавленный материал горных пород и минералов, смесь многих компонентов. В магме всегда содержатся летучие вещества: пары воды, углекислый газ, сероводород и т. д. Возникновение и движение магмы обусловлено внутренней энергией Земли.

Вулканизм может быть:

1) внутренним (интрузивным) – движение магмы внутри земной коры приводит к образованию лакколитов – недоразвитых форм вулканов, в которых магма не достигла земной поверхности, а вторглась по трещинам и каналам в толщи осадочных пород, приподняв их. Иногда верхний осадочный покров над лакколитами смывается, и на поверхности обнажается ядро лакколита из застывшей магмы. Известны лакколиты в окрестностях Пятигорска (гора Машук), в Крыму (гора Аюдаг);

2) внешним (эффузивным) – движение магмы с выходом ее на поверхность. Магма, излившаяся на поверхность, потерявшая значительную часть газов, называется лавой .

Вулканы – геологические образования, имеющие обычно конусообразную или куполовидную форму, сложенную продуктами извержения. В центральной части их находится канал, по которому происходит выброс этих продуктов. Реже современные вулканы имеют вид трещин, по которым время от времени происходит извержение вулканических продуктов.

Современные вулканы распространены там, где происходят интенсивные движения земной коры:

1. Тихоокеанское вулканическое кольцо.

2. Средиземноморско-Индонезийский пояс.

3. Атлантический пояс.

Кроме этого, вулканическая деятельность также бывает развита в зонах рифтов и срединно-океанических хребтов.

Внешние процессы рельефообразования (экзогенные). Выветривание – процесс разрушения горных пород на месте их залегания под влиянием колебания температур, химического взаимодействия с водой, а также действия животных и растений.

В зависимости от того, чем именно вызван процесс разрушения, различают выветривание физическое, химическое и органическое.

Деятельность ветра. Эоловые процессы (так называют геологическую деятельность ветра) наиболее развиты там, где отсутствует или слабо развит растительный покров. Ветер, переносящий рыхлые отложения, способен создавать различные формы рельефа: котловины выдувания, песчаные гряды, холмы, в том числе и серповидные – барханы.

Деятельность поверхностных текучих вод. Поверхностные воды создают формы размыва (эрозионные) и накопления отложений (аккумулятивные). Образование этих форм рельефа происходит одновременно: если в одном месте размыв, в другом должно быть отложение. Различают две формы разрушительной деятельности текучих вод: плоскостной смыв и эрозию. Геологическая деятельность плоскостного смыва заключается в том, что дождевые и талые воды, стекающие по склону, подхватывают мелкие продукты выветривания и сносят их вниз. Таким образом, склоны выполаживаются, а продукты смыва все больше отлагаются внизу. Под эрозией, или линейным размывом , понимают разрушительную деятельность водных потоков, текущих в определенном русле. Линейный размыв приводит к расчленению склонов оврагами и речными долинами.

Овраг – линейно вытянутая рытвина с крутыми, незадернованными склонами. Она растет вверх за счет размыва уступа в ее вершине временными потоками ливневых и талых вод. Продукты размыва образуют внизу конус выноса оврага. Развитие оврагов оказывает вредное влияние на различные сооружения и сельскохозяйственные угодья, поэтому для борьбы с ними производят засыпание промоин, посев трав, посадку деревьев и т. д.

Речная долина – линейно вытянутое углубление, на дне которого есть постоянный водный поток. Все долины имеют склоны и дно. У быстрых горных рек долины узкие, а все дно занято рекой. Равнинные реки текут медленно, в широких долинах.

Склоны долины часто бывают ступенчатыми. У горных рек это обычно связано с чередованием слоев разной твердости. У равнинных рек на склонах, как правило, существуют ступени (речные террасы), свидетельствующие о врезании реки. Каждая терраса была дном долины, в которое врезалась река. Об этом свидетельствуют речные отложения, покрывающие террасы или полностью слагающие их. Речные отложения называют аллювиальными отложениями , или аллювием. Реки переносят большое количество различного материала, отлагая его в дельте. Врезание реки и образование террас может быть вызвано поднятием местности, по которой течет река, опусканием уровня водоема, в который она впадает, изменением уровня воды в реке. Таким образом, реки оказывают большое влияние на формирование рельефа.

Деятельность ледников. Ледники образуются там, где снег, выпавший в течение зимы, летом не стаивает полностью.

Различают два типа ледников:

– горные

– материковые (или покровные).

Горныеледники встречаются на высоких горах с острыми, зубчатыми вершинами. Ледники здесь залегают в различных углублениях склонов или движутся по долинам, наподобие ледяной реки.

Материковыеледники развиты в полярных областях (Антарктида, Новая Земля, Гренландия и др.). Подо льдом здесь погребены все неровности рельефа. Льды покровных ледников движутся от центра к краям.

Двигаясь, ледник любого типа производит большую разрушительную работу, усиливающуюся из-за того, что в лед со дна вмерзают обломки горных пород.

Скопление обломочного материала (валунов, гальки, песка, глины), переносимого и отлагаемого ледниками, называется мореной . Потоки талых ледниковых вод выносят и отлагают значительное количество перемытого обломочного материала. Отложения таких потоков называются водно-ледниковыми.

При общем таянии неподвижного ледника на подстилающую поверхность проектируется весь содержащийся в нем материал, и возникают обширные моренные равнины , преимущественно холмистые. Если край ледника долго задерживается на одном месте, образуются конечно-моренные валы и гряды . Если же ледник отступает медленно, остается конечно-моренная равнина . Песчаные равнины, называемые зандровыми, образуются потоками талых вод ледника, несущими мелкообломочный материал.

Имеется ряд фактических данных, указывающих на то, что в истории Земли неоднократно наблюдались периоды оледенения. Главными центрами оледенений в Евразии были Скандинавские горы, Новая Земля, Северный Урал. Например, на Восточно-Европейскую равнину спускались ледники со Скандинавских гор и с Полярного Урала, на Западно-Сибирскую равнину – с Полярного Урала, гор Путорана и Бырранга. На Северо-Сибирскую низменность и в северную часть Среднесибирского плоскогорья – с гор Бырранга и Путорана. Оледенения оказали большое влияние на формирование рельефа рыхлых отложений и изменение растительного и животного мира, а также смещение природных зон и высотных поясов.

Рельеф последующих оледенений накладывался на рельеф, созданный предыдущими оледенениями, что приводило к усложнению рельефа.

Горные ледники , двигаясь по эрозионным равнинам, преобразуют их. Долины при этом становятся шире, склоны – круче, приобретают корытообразную форму. Такие долины называют трогами. На склонах гор ледники создают углубления, похожие на кресла, – ледниковые цирки.

В горах выделяют снеговую линию – высоту, выше которой снег не стаивает полностью даже летом. Высота снеговой линии зависит от широты места, количества осадков, характера и положения горных склонов.

Формы земной поверхности . Равнины – обширные участки суши с ровной или холмистой поверхностью, имеющие разную высоту относительно уровня Мирового океана.

Равнины, в зависимости от характера рельефа, могут быть плоскими (Западно-Сибирская, Береговые равнины США и т. п.) и холмистыми (Восточно-Европейская, Казахский мелкосопочник).

В зависимости от высоты, на которой находятся равнины, они делятся на:

1) низменности – имеющие абсолютную высоту не более 200 м;

2) возвышенности – находящиеся на высоте не выше 500 м;

3) плоскогорья – выше 500 м.

Горы – определенные территории поверхности суши, возвышающиеся над уровнем Мирового океана выше 500 м и имеющие расчлененный рельеф с крутыми склонами и четко выделяемыми вершинами.

Нагорья – обширные горные территории, включающие отдельные хребты, межгорные впадины, небольшие плоскогорья. Разница высот в нагорьях не достигает большой величины.

Эрозионные горы образуются в результате тектонических поднятий и последующего глубокого их расчленения. Частным случаем эрозионных гор являются останцевые горы. Современный рельеф эрозионных гор создан в основном деятельностью текучих вод.

В зависимости от высоты горы делят на низкие (до 1000 м), средние (от 1000 до 2000 м) и высокие – выше 2000 м.

Тектонические структуры – совокупность структурных форм земной коры. Элементарные структурные формы – слои, складки, трещины и т. п. Наиболее крупные – платформы, плиты, геосинклинали и др. Образование тектонических структур происходит в результате тектонических движений.

Платформа – наиболее устойчивый участок литосферы, имеющий двухъярусное строение – складчатое кристаллическое основание внизу и осадочный чехол сверху. Крупнейшие структурные единицы платформы: щиты – места выхода кристаллического фундамента платформы на поверхность (например, Балтийский щит, Анабарский щит).

Плитой называется платформа, у которой фундамент глубоко скрыт под осадочным чехлом (Западно-Сибирская плита). Платформы разделяют на древние – с фундаментом докембрийского возраста (например, Восточно-Европейская, Сибирская) и молодые – с фундаментом палеозойского и мезозойского возраста (например, Скифская, Западно-Сибирская, Туранская). Древние платформы составляют ядра материков. Молодые платформы расположены по периферии древних платформ или между ними.

В рельефе платформы обычно выражены равнинами. Хотя возможны и горообразовательные явления (активизация платформы). Причиной может служить горообразование, происходящее рядом с платформой, или продолжающийся напор литосферных плит.

Краевой прогиб – линейно вытянутый прогиб, возникающий между платформой и складчатым горным сооружением. Краевые прогибы заполняются продуктами разрушения гор и прилегающих платформ. В них обычно концентрируются месторождения рудных и осадочных полезных ископаемых. Так, в Уральском краевом прогибе сосредоточены хромовые, медные руды, поваренная и калийная соли, нефть.

Складчатые области , в отличие от платформ, являются подвижными участками земной коры, испытавшими горообразование. Складчатые области в рельефе выражены горами разного возраста. Складчатые области и горы образуются обычно в местах столкновения литосферных плит.

Современные платформы и складчатые области существовали не всегда. Лик Земли на протяжении ее геологической истории постоянно изменялся. Существует несколько гипотез происхождения материков и океанов. Согласно одной из них вначале на Земле существовала только кора океанического типа. Затем в результате действия внутренних сил Земли возникли первые складчатые области. Пройдя этапы складчатых, складчато-глыбовых и глыбовых гор, при постоянном одновременном воздействии внешних сил рельефообразования, постепенно образовались первые платформы. Формирование материков происходило постепенно путем последовательного увеличения их площади за счет присоединения складчатых областей к древним платформам.

В истории Земли было несколько эпох усиления процессов складчатости – эпох горообразования. Фундамент древних платформ, например, образовался в эпоху докембрийской складчатости. Далее были эпохи байкальской, каледонской, герцинской, мезозойской, кайнозойской складчатости, в каждую из которых образовывались горы. Так, например, горы Прибайкалья образовались в эпоху байкальской и раннекаледонской складчатостей, Урал – в герцинскую, Верхоянский хребет – в мезозойскую, а горы Камчатки – в кайнозойскую. Эпоха кайнозойской складчатости продолжается и в настоящее время, о чем свидетельствуют землетрясения и извержения вулканов.

Изменение очертаний материков. Очертания материков изменялись в течение времени. Расположение, размеры и конфигурации материков и океанов в далеком прошлом были иными и изменятся в далеком будущем. В палеозое Австралия, Южная Америка, Африка и Антарктида составляли единый материк – Гондвану. В Северном полушарии предположительно существовал единый материк – Лавразия, а до этого, возможно, был один материк – Пангея.

Очертания древних материков менялись также вследствие горообразовательных процессов. Древние платформы оказывались как бы «спаянными» вновь образовавшимися горами, или же при образовании гор на краю платформ площадь суши увеличивалась, очертания берегов менялись.

Гидросфера

Гидросфера – прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и твердой земной корой и представляющая собой совокупность вод Мирового океана и поверхностных вод суши. Гидросферу называют еще водной оболочкой планеты. Гидросфера покрывает 70% земной поверхности. Около 96% массы гидросферы составляют воды Мирового Океана, 4% – подземные воды, около 2% – льды и снега (главным образом Антарктиды, Гренландии и Арктики), 0,4% – поверхностные воды суши (реки, озера, болота). Незначительное количество воды содержится в атмосфере и живых организмах. Все формы водных масс переходят одна в другую в результате круговорота воды в природе. Ежегодное количество осадков, выпадающих на земную поверхность, равно количеству воды, испарившейся в сумме с поверхности суши и океанов.

Материковые воды – часть прерывистой водной оболочки Земли гидросферы. К ним относятся: подземные воды, реки, озера, болота.

Подземные воды – воды, которые содержатся в верхней части земной коры (до глубины 12—15 км).

Источники – естественные выходы на земную поверхность подземных вод. Возможность нахождения вод в земной коре обусловливается пористостью горных пород. Водопроницаемые породы (галечник, гравий, пески) – те, которые хорошо пропускают воду. Водоупорные породы – тонкозернистые, слабо или совсем не пропускают воду (глины, граниты, базальты и др.).

Подземные воды образуются в результате просачивания и скопления атмосферных осадков на разной глубине от земной поверхности. Ближе к поверхности находятся почвенные воды, т. е. принимающие участие в образовании почв.

Грунтовые воды – воды над первым от поверхности водоупорным горизонтом. Грунтовые воды являются безнапорными. Уровень их поверхности может постоянно колебаться. В сухих зонах грунтовые воды лежат на большой глубине. В зонах избыточного увлажнения – близко к поверхности.

Межпластовые воды – воды, находящиеся между водонепроницаемыми пластами.

Артезианские воды – напорные межпластовые – занимают обычно впадины, куда просачиваются атмосферные осадки из районов, где верхний водоупорный пласт отсутствует.

По химическому составу подземные воды могут быть:

1) пресными;

2) минерализованными, многие из которых имеют лечебное значение.

Подземные воды, залегающие вблизи вулканических очагов, часто оказываются горячими. Горячие источники, которые периодически бьют в виде фонтана, – гейзеры .

Реки. Река – постоянный водный поток, текущий в разработанном им русле и питающийся главным образом атмосферными осадками.

Части реки : исток – место, где река берет свое начало. Истоком может быть родник, озеро, болото, ледник в горах; устье – место впадения реки в море, озеро или другую реку. Понижение в рельефе, тянущееся от истока до устья реки – речная долина . Углубление, в котором течет река постоянно, – русло . Пойма – плоское, затопляемое во время половодья дно речной долины. Над поймой обычно поднимаются склоны долины, часто ступенчатой формы. Эти ступени называются террасами (рис. 10). Они возникают в результате размывающей деятельности реки (эрозии), вызванной понижением базиса эрозии.

Речная система – река со всеми ее притоками. Название системы дается по названию главной реки.

Речная эрозия – углубление водотоком своего русла и расширение его в стороны. Базис эрозии – уровень, до которого река углубляет свою долину. Его высота определяется уровнем того водоема, куда впадает река. Конечным базисом эрозии всех рек является уровень Мирового океана. При понижении уровня водоема, в который впадает река, базис эрозии понижается и начинается усиленная эрозионная деятельность реки, вызывающая углубление русла.

Бассейн реки – территория, с которой река со всеми притоками собирает воду.

Водораздел – линия раздела бассейнов двух рек или океанов. Обычно водоразделами служат какие-либо возвышенные пространства.

Питание рек. Поступление воды в реки называется их питанием. В зависимости от источника поступающих вод различают реки с дождевым, снеговым, ледниковым, подземным, а при их сочетании – со смешанным питанием.

Роль того или иного источника питания зависит главным образом от климатических условий. Дождевое питание свойственно рекам экваториальных и большинства муссонных областей. В странах с холодным климатом главное значение приобретают талые снеговые воды (снеговое питание). В умеренных широтах питание рек, как правило, смешанное. Реки с ледниковым питанием берут начало в ледниках высокогорий. Соотношение между источниками питания рек может изменяться в течение года. Так, например, реки бассейна Оби могут зимой питаться подземными водами, весной – талыми снеговыми, летом – подземными и дождевыми.

От того, какое питание преобладает, в значительной мере зависит режим реки . Режим рек – закономерные изменения состояния рек во времени, обусловленные физикогеографическими свойствами бассейна и в первую очередь климатическими условиями. Режим рек проявляется в виде суточных, сезонных и многолетних колебаний уровня и расхода воды, ледовых явлений, температуры воды, количества переносимых потоком наносов и т. п. Элементами режима реки являются, например, межень – уровень воды в реке в сезон наиболее низкого ее стояния и половодье – продолжительный подъем воды в реке, вызываемый основным источником питания, повторяющийся из года в год. В зависимости от наличия гидротехнических сооружений на реках (например, ГЭС), влияющих на режим реки, различают зарегулированный и естественный режим рек.

Все реки земного шара распределены между бассейнами четырех океанов.

Значение рек:

1) источники пресной воды для промышленности, сельского хозяйства водоснабжения;

2) источники получения электроэнергии;

3) транспортные пути (в том числе сооружение судоходных каналов);

4) места ловли и разведения рыбы; отдыха и т. п.

На многих реках построены водохранилища – крупные искусственные водоемы. Положительные последствия их строительства: создают запасы воды, позволяют регулировать уровень воды в реке и предотвращают наводнения, улучшают транспортные условия и позволяют создавать зоны отдыха. Отрицательные последствия строительства водохранилищ на реках: затопление значительных территорий с плодородными пойменными землями, вокруг водохранилища происходит подъем грунтовых вод, что приводит к заболачиванию земель, нарушаются условия обитания рыбы, нарушается естественный процесс образования поймы и т. п. Строительству новых водохранилищ должны предшествовать тщательные научные разработки.

Озера – водоемы замедленного водообмена, размещенные в природных углублениях поверхности суши.

На размещение озер влияет климат, обусловливающий их питание и режим, а также факторы возникновения озерных котловин.

По происхождению озерные котловины могут быть:

1) тектоническими (образуются в разломах земной коры, обычно глубокие, и имеют берега с крутыми склонами – Байкал, крупнейшие озера Африки и Северной Америки);

2) вулканическими (в кратерах угасших вулканов – Кроноцкое озеро на Камчатке);

3) ледниковыми (характерны для территорий, подвергавшихся оледенениям, например, озера Кольского полуострова);

4) карстовыми (характерны для районов распространения растворимых горных пород – гипса, мела, известняка, возникают в местах провалов при растворении горных пород подземными водами);

5) запрудными (их также называют завальными; возникают в результате преграждения русла реки глыбами пород при обвалах в горах – Сарезское озеро на Памире);

6) озера-старицы (озеро на пойме или нижней надпойменной террасе – участок реки, отчленившийся от основного русла);

7) искусственными (водохранилища, пруды).

Озера питаются за счет атмосферных осадков, подземных вод и стекающих в них поверхностных вод. По водному режиму различают сточные и бессточные озера. Из сточных озер вытекает река (реки) – Байкал, Онежское, Онтарио, Виктория и др. Из бессточных озер не вытекает ни одна река – Каспийское, Мертвое, Чад и др. Бессточные озера, как правило, более минерализованы. В зависимости от степени солености воды озера бывают пресные и соленые.

По происхождению водной массы озера бывают двух типов:

1) озера, водная масса которых имеет атмосферное происхождение (такие озера преобладают по количеству);

2) реликтовые, или остаточные, – были когда-то частью Мирового океана (Каспийское озеро и др.)

Распространение озер зависит от климата, и следовательно географическое распространение озер в определенной степени носит зональный характер.

Озера имеют большое значение: оказывают влияние на климат прилегающей территории (влажность и тепловой режим), регулируют сток вытекающих из них рек. Хозяйственное значение озер: используются как пути сообщения (меньше, чем реки), для рыболовства и отдыха, водоснабжения. Со дна озер добывают соли, лечебную грязь.

Болота – избыточно увлажненные участки суши, покрытые влаголюбивой растительностью и имеющие слой торфа не меньше 0,3 м. Вода в болотах находится в связанном состоянии.

Болота образуются вследствие зарастания озер и заболачивания суши.

Низинные болота питаются грунтовыми или речными водами, относительно богатыми солями. Следовательно, там селится растительность, довольно требовательная к пищевым веществам (осока, хвощ, тростник, зеленый мох, береза, ольха).

Верховые болота питаются непосредственно атмосферными осадками. Располагаются на водоразделах. Для растительности характерен ограниченный видовой состав, т. к. не хватает минеральных солей (багульник, клюква, голубика, сфагновые мхи, сосна). Переходные болота занимают промежуточное положение. Им свойственны значительная обводненность и слабая проточность. Низинные и верховые болота – это две стадии естественного развития болот. Низинное болото через промежуточный этап переходного болота постепенно превращается в верховое.

Главной причиной образования огромных болот является чрезмерная влажность климата в сочетании с высоким уровнем грунтовых вод вследствие близкого залегания к поверхности водоупорных пород и равнинного рельефа.

Распространение болот зависит и от климата, значит, тоже в определенной степени зонально. Больше всего болот в лесной зоне умеренного пояса и в зоне тундры. Большое количество осадков, малая испаряемость и водопроницаемость грунтов, равнинность, слабая расчлененность междуречий способствуют заболачиванию.

Ледники – превращенная в лед вода атмосферного происхождения. Ледники постоянно движутся благодаря своей пластичности. Под действием силы тяжести скорость их движения достигает нескольких сотен метров в год. Движение замедляется или ускоряется в зависимости от количества осадков, потепления или похолодания климата, а в горах на движение ледников оказывают влияние тектонические подъемы.

Ледники образуются там, где в течение года выпадает больше снега, чем успевает растаять. В Антарктиде и Арктике такие условия создаются уже на уровне моря или чуть выше. В экваториальных и тропических широтах снег может накапливаться только на большой высоте (выше 4,5 км в экваториальных, 5—6 км в тропических). Поэтому высота снеговой линии там выше. Снеговая линия – граница, выше которой в горах сохраняется нетающий снег. Высота снеговой линии определяется температурой, которая связана с широтой местности и степенью континентальности ее климата, количеством твердых осадков.

Общая площадь ледников составляет 11% поверхности суши с объемом 30 млн км3. Если бы все ледники растаяли, уровень Мирового океана поднялся бы на 66 м.

Покровные ледники покрывают земную поверхность независимо от форм рельефа в виде ледяных шапок и щитов, под которыми скрыты все неровности рельефа. Движение льда в них происходит от центра купола к окраинам по радиальным направлениям. Лед этих покровов имеет огромную мощность и производит большую разрушительную работу на своем ложе: он переносит обломочный материал, превращая его в морены. Примерами покровных ледников являются льды Антарктиды и Гренландии. От края этих покровных ледников постоянно откалываются огромные глыбы льда – айсберги . Айсберги могут существовать до 4—10 лет, пока не растают. В 1912 г. от столкновения с айсбергом в Атлантическом океане затонул пароход «Титаник». Разрабатываются проекты транспортировки айсбергов для снабжения пресной водой засушливых районов мира.

Как у современных, так и у древних ледников из-под ледника широким фронтом вытекают талые ледниковые воды, откладывающие песчаные отложения.

Горные ледники значительно меньше покровных по размеру. В горных ледниках движение льдов происходит по уклону долины. Они текут подобно рекам и опускаются ниже снеговой границы. При своем движении эти ледники углубляют долины.

Ледники – водохранилища пресной воды, созданные природой. Реки, начинающиеся в ледниках, питаются их талыми водами. Особенно это важно для засушливых районов.

Многолетняя мерзлота. Под многолетней, или вечной, мерзлотой следует понимать толщи мерзлых горных пород, не оттаивающих в течение долгого времени – от нескольких лет до десятков и сотен тысяч лет. Вода в многолетних мерзлых породах находится в твердом состоянии, в виде ледяного цемента. Возникновение многолетней мерзлоты происходит в условиях очень низких температур зимы, малой высоты снежного покрова. Именно такие условия были в окраинных областях древних ледниковых покровов, а также в современных условиях в Сибири, где зимой мало снега и крайне низкие температуры. Причины распространения вечной мерзлоты могут объясняться как наследием ледникового периода, так и современными суровыми климатическими условиями. Вечная мерзлота нигде так широко не распространена, как в пределах России. Особо выделяется территория сплошной многолетней мерзлоты с мощностью слоя до 600—800 м. На этой территории самые низкие зимние температуры (например, устье Вилюя).

Многолетняя мерзлота оказывает влияние на формирование природно-территориальных комплексов. Она способствует развитию термокарстовых процессов, возникновению бугров пучения, наледей, влияет на величину и распределение по сезонам подземного и поверхностного стока, почвенно-растительного покрова. При разработке полезных ископаемых, эксплуатации подземных вод, постройке зданий, мостов, дорог, плотин, проведении сельскохозяйственных работ необходимо изучать мерзлые грунты.

Мировой океан – все водное пространство. Мировой океан занимает свыше 70% общей поверхности Земли. Соотношение между океаном и сушей в Северном и Южном полушариях разное. В Северном полушарии океан занимает 61% поверхности, в Южном – 81%.

Мировой океан делится на четыре океана – Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый.

В последнее время проводятся широкие исследования в Южном полушарии, особенно в Антарктике. В результате этих исследований ученые выдвинули идею выделения Южного океана как самостоятельной части Мирового океана. Южный океан, по их мнению, включает южные части Тихого, Атлантического, Индийского океанов, а также моря, окружающие Антарктиду.

Размеры океанов: Тихий – 180 млн км2; Атлантический – 93 млн км2; Индийский – 75 млн км2; Северный Ледовитый – 13 млн км2.

Границы океанов условны. Основанием для деления океанов служат самостоятельная система течений, распределение солености, температуры.

Средняя глубина Мирового океана – 3700 м. Наибольшая глубина – 11 022 м (Марианская впадина в Тихом океане).

Моря– части океанов, в большей или меньшей степени отделенные от него сушей, отличающиеся особым гидрологическим режимом. Различают моря внутренние и окраинные. Внутренние моря глубоко вдаются в глубь материка (Средиземное, Балтийское). Окраинные моря прилегают к материку обычно с одной стороны, а с другой – сравнительно свободно сообщаются с океаном (Баренцево, Охотское).

Заливы – более или менее значительные пространства океана или моря, которые врезаются в сушу и имеют широкую связь с океаном. Небольшие заливы называются бухтами. Глубокие, извилистые, длинные заливы с обрывистыми берегами – фьорды .

Проливы – более или менее узкие водные пространства, которые соединяют два соседних океана или моря.

Рельеф дна Мирового океана. Рельеф Мирового океана имеет следующее строение (рис. 11). 3/4 площади Мирового океана занимают глубины от 3000 до 6000 м, т. е. эта часть океана принадлежит к его ложу.

Соленость воды Мирового океана. В океанической воде концентрируются разные соли: хлористого натрия (придает воде соленый вкус) – 78% всего количества солей, хлористого магния (придает воде горький вкус) – 11%, другие вещества. Соленость морской воды вычисляется в промилле (в соотношении определенного количества вещества к 1000 весовым единицам), обозначается ‰. Соленость океана неодинакова, она изменяется от 32‰ до 38‰. Степень солености зависит от количества осадков, испарения, а также опреснения водами рек, впадающих в море. Соленость изменяется также с глубиной. До глубины 1500 м соленость несколько уменьшается по сравнению с поверхностью. Глубже изменения солености воды незначительны, она почти везде составляет 35‰. Минимальная соленость – 5‰ – в Балтийском море, максимальная – до 41‰ – в Красном море.

Таким образом, соленость воды зависит:

1) от соотношения атмосферных осадков и испарения, которое изменяется в зависимости от географической широты (т. к. изменяется температура, давление); меньше соленость может быть там, где количество осадков превышает испарение, где велик приток речных вод, где тают льды;

2) от глубины.

Максимальная соленость Красного моря объясняется тем, что там проходит рифтовая зона. На дне наблюдаются излившиеся молодые базальтовые лавы, образование которых свидетельствует о подъеме вещества из мантии и раздвижении земной коры в Красном море. Кроме этого, Красное море находится в тропических широтах – большое испарение и малое количество осадков, в него не впадают реки.

В океанической воде растворены также газы: азот, кислород, углекислый газ и др.

Морские (океанические) течения. Морские течения – горизонтальное перемещение водных масс в определенном направлении. Течения можно классифицировать по многим признакам. По сравнению с температурой окружающей воды океана выделяют теплые, холодные и нейтральные течения. В зависимости от времени существования выделяют кратковременные или эпизодические, периодические (сезонные муссонные в Индийском океане, приливно-отливные в прибрежных частях океанов) и постоянные течения. В зависимости от глубины выделяют поверхностные (охватывают слой воды на поверхности), глубинные и придонные течения.

Морские массы воды перемещаются вследствие разных причин. Основная причина морских течений – ветер, однако движение воды может вызываться скоплением воды в какой-либо части океана, а также разницей в плотности воды в разных частях океана и другими причинами. Поэтому течения по своему происхождению бывают:

1) дрейфовые – вызываются постоянными ветрами (Северное и Южное пассатные, течение Западных Ветров);

2) ветровые – вызываются действием сезонных ветров (летние муссонные в Индийском океане);

3) сточные – образуются вследствие разницы уровня воды в разных частях океана, текут из районов избытка воды (Гольфстрим, Бразильское, Восточно-Австралийское);

4) компенсационные – возмещают (компенсируют) отток воды из разных частей океана (Калифорнийское, Перуанское, Бенгельское);

5) плотностные (конвекционные) – образуются вследствие неравномерного распределения плотности океанической воды из-за разной температуры и солености (Гибралтарское течение);

6) приливно-отливные периодические течения – образуются в связи с притяжением Луны.

Как правило, морские течения существуют благодаря сочетанию нескольких причин.

Течения оказывают большое влияние на климат, особенно прибрежных территорий, проходя вдоль западного или восточного берега материков.

Течения, проходящие вдоль восточных побережий (сточные), переносят воду из более теплых приэкваториальных широт в более прохладные. Воздух над ними теплый, насыщенный влагой. При продвижении к северу или югу от экватора воздух охлаждается, приближается к насыщению и, следовательно, дает осадки на побережье, смягчая при этом температуру.

Течения , проходящие вдоль западных побережий материков (компенсационные), идут из более холодных в более теплые широты, воздух нагревается, удаляется от насыщения, осадков не дает. Это одна из главных причин формирования пустынь на западных побережьях материков.

Течение Западных Ветров ярко выражено лишь в Южном полушарии.

Это объясняется тем, что там в умеренных широтах почти нет суши, водные массы свободно перемещаются под воздействием западных ветров умеренных широт. В Северном полушарии развитию аналогичного течения препятствуют материки.

Направление течений определяется общей циркуляцией атмосферы, отклоняющей силой вращения Земли вокруг оси, рельефом океанского дна, очертаниями материков.

Температура поверхностных вод. Вода океана нагревается от притока солнечного тепла на его поверхность. Температура поверхностных вод зависит от широты места. В отдельных районах океана это распределение нарушается неравномерным размещением суши, океаническими течениями, постоянными ветрами, стоком вод с материков. Температура изменяется, естественно, и с глубиной. Причем вначале температура понижается очень быстро, а затем довольно медленно. Среднегодовая температура поверхностных вод Мирового океана +17,5 °С. На глубине 3—4 тыс. м она обычно держится в пределах от +2 до 0 °С.

Лед в Мировом океане.Температура замерзания соленой океанической воды на 1—2 °С ниже, чем у пресной. Воды Мирового океана покрываются льдом только в арктических и антарктических широтах, где зима долгая и холодная. Льдом покрываются также некоторые неглубокие моря, лежащие в умеренном поясе.

Различают однолетние и многолетние льды. Океанический лед может быть неподвижным (связанным с сушей) или плавучим (дрейфующие льды). В Северном Ледовитом океане лед дрейфует и держится круглый год.

Кроме льда, образующегося в самом океане, встречаются льды, отколовшиеся от ледников, спускающихся в океан с арктических островов и ледяного материка Антарктида. Образуются айсберги – ледяные горы, плавающие в море. Айсберги достигают в длину 2 км и более при высоте свыше 100 м. Особенно велики айсберги Южного полушария.

Значение Мирового океана. Океан смягчает климат всей планеты. Океан служит аккумулятором тепла. Общая циркуляция атмосферы и общая циркуляция океана взаимосвязаны и взаимообусловлены.

Хозяйственное значение океана огромно. Богатство органического мира океана делят на бентос – органический мир океанического дна, планктон – все организмы, пассивно плавающие в толще океанических вод, нектон – активно плавающие организмы на дне океана. На долю рыб приходится до 90% всех органических ресурсов океана.

Велико транспортное значение Мирового океана.

Океан богат энергетическими ресурсами. Действует приливная электростанция на побережье Франции. В шельфовых зонах океана ведется добыча нефти и газа. На дне океана сосредоточены огромные запасы железомарганцевых конкреций. В морской воде растворены почти все химические элементы. Добыча соли, брома, йода и урана идет в промышленных размерах.

Суша в океане: острова – сравнительно небольшие участки суши, со всех сторон окруженные водой.

Острова по происхождению делятся на:

1) материковые (части материка, отделенные морем) – Мадагаскар, Британские острова);

2) вулканические (возникают при извержении вулканов на дне моря; выбрасываемые продукты извержения образуют конусы с крутыми склонами, которые возвышаются над уровнем океана);

3) коралловые (связаны с морскими организмами – коралловыми полипами; скелетики отмерших полипов образуют огромные скалы плотного известняка, сверху они все время надстраиваются полипами). У побережий образуются коралловые рифы – подводные или слабо выдающиеся над уровнем моря известковые скалы. Коралловые острова, не связанные с берегом материка, часто имеют форму кольца с лагуной посередине и называются атоллами. Коралловые острова образуются только в тропических широтах, где вода достаточно теплая для жизни полипов.

Самый крупный остров – Гренландия, затем следуют Новая Гвинея, Калимантан, Мадагаскар. В одних местах островов мало, в других они образуют скопления – архипелаги.

Полуострова – части суши, выдающиеся в море или озеро. По происхождению различают полуострова:

1) отчленившиеся, служащие продолжением материка в геологическом отношении (например, Балканский полуостров);

2) причленившиеся, не имеющие ничего общего с материком в геологическом смысле (Индостан).

Самые большие полуострова: Кольский, Скандинавский, Пиренейский, Сомали, Аравийский, Малая Азия, Индостан, Корея, Индокитай, Камчатка, Чукотский, Лабрадор и др.

Атмосфера

Атмосфера– воздушная оболочка, окружающая земной шар, связанная с ним силой тяжести и принимающая участие в его суточном и годовом вращении.

Атмосферный воздух состоит из механической смеси газов, водяного пара и примесей. Состав воздуха до высоты 100 км – 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,03% углекислого газа, и всего лишь 0,01% приходится на долю всех остальных газов: водорода, гелия, водяного пара, озона. Газы, составляющие воздух, все время перемешиваются. Процентное соотношение количества газов довольно постоянно. Однако содержание углекислого газа изменяется. Сжигание нефти, газа, угля, уменьшение количества лесов приводит к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере. Это вносит свой вклад в повышение температуры воздуха на Земле, т. к. углекислый газ пропускает солнечную энергию к Земле, а тепловое излучение Земли задерживает. Таким образом, углекислый газ является своеобразным «утеплителем» Земли.

Озона в атмосфере мало. На высоте 25—35 км наблюдается концентрация этого газа, так называемый озоновый экран (слой озона). Озоновый экран выполняет важнейшую функцию защиты – задерживает ультрафиолетовое излучение Солнца, губительное для всего живого на Земле.

Атмосферная вода находится в воздухе в виде водяного пара или взвешенных продуктов конденсации (капель, ледяных кристаллов).

Атмосферные примеси (аэрозоли) – жидкие и твердые частички, находящиеся преимущественно в нижних слоях атмосферы: пыль, вулканический пепел, сажа, кристаллики льда и морской соли и т. п. Количество атмосферных примесей в воздухе увеличивается во время сильных лесных пожаров, пыльных бурь, извержений вулканов. Подстилающая поверхность также влияет на количество и качество находящихся в воздухе атмосферных примесей. Так, над пустынями много пыли, над городами много мелких твердых частиц, сажи.

Наличие примесей в воздухе связано с содержанием в нем водяного пара, т. к. пыль, кристаллики льда и другие частички служат ядрами, вокруг которых конденсируется водяной пар. Как и углекислый газ, водяной пар атмосферы служит «утеплителем» Земли: он задерживает излучение с земной поверхности.

Масса атмосферы составляет одну миллионную долю массы земного шара.

Строение атмосферы. Атмосфера имеет слоистое строение. Слои атмосферы выделяются на основе изменения температуры воздуха с высотой и по другим физическим свойствам (таблица 1)

Таблица 1. Строение атмосферы и верхней границ Изменение температуры Сфера атмосферы Высота нижней в зависимости от высоты

Тропосфера – нижняя оболочка атмосферы, содержащая 80% воздуха и почти весь водяной пар. Толщина тропосферы неодинакова. У тропических широт – 16—18 км, в умеренных широтах – 10—12 км, а в полярных – 8—10 км. Везде в тропосфере температура воздуха понижается на 0,6 °С на каждые 100 м подъема (или 6 °С на 1 км). Для тропосферы характерны вертикальные (конвекция) и горизонтальные (ветер) перемещения воздуха. В тропосфере формируются все типы воздушных масс, возникают циклоны и антициклоны, образуются облака, осадки, туманы. Погода формируется в основном в тропосфере. Поэтому изучение тропосферы имеет особое значение. Нижний слой тропосферы, который называется приземным слоем , отличается большой запыленностью и содержанием летучих микроорганизмов.

Переходный слой от тропосферы к стратосфере называется тропопаузой . В нем резко увеличивается разреженность воздуха, температура его понижается до –60 °С над полюсами до –80 °С над тропиками. Более низкая температура воздуха над тропиками объясняется мощными восходящими токами воздуха и более высоким положением тропосферы.

Стратосфера – слой атмосферы между тропосферой и мезосферой. Газовый состав воздуха сходен с тропосферой, однако содержит гораздо меньше водяного пара и больше озона. На высоте от 25 до 35 км наблюдается наибольшая концентрация этого газа (озоновый экран). До высоты 25 км температура мало изменяется с высотой, а выше начинает расти. Температура изменяется в зависимости от широты и времени года. В стратосфере наблюдаются перламутровые облака, для нее характерны большие скорости ветра и струйные течения воздуха.

Для верхних слоев атмосферы характерны полярные сияния и магнитные бури. Экзосфера – внешняя сфера, из которой легкие атмосферные газы (например, водород, гелий) могут истекать в космическое пространство. Резкой верхней границы атмосфера не имеет и постепенно переходит в космическое пространство.

Наличие атмосферы имеет большое значение для Земли. Она препятствует чрезмерному нагреванию земной поверхности днем и охлаждению ночью; защищает Землю от ультрафиолетового излучения Солнца. В плотных слоях атмосферы сгорает значительная часть метеоритов.

Взаимодействуя со всеми оболочками Земли, атмосфера участвует в перераспределении влаги и тепла на планете. Она является условием существования органической жизни.

Солнечная радиация и температура воздуха. Воздух нагревается и охлаждается от земной поверхности, которая, в свою очередь, нагревается Солнцем. Вся совокупность солнечного излучения называется солнечной радиацией . Основная часть солнечной радиации рассеивается в Мировом пространстве, на Землю поступает лишь одна двухмиллиардная часть солнечной радиации. Радиация бывает прямой и рассеянной. Солнечная радиация, которая доходит до поверхности Земли в виде прямых солнечных лучей, исходящих от солнечного диска в ясный день, называется прямой радиацией . Солнечная радиация, претерпевшая рассеяние в атмосфере и поступающая к поверхности Земли от всего небесного свода, называется рассеянной радиацией . Рассеянная солнечная радиация играет существенную роль в энергетическом балансе Земли, являясь в пасмурную погоду, особенно в высоких широтах, единственным источником энергии в приземных слоях атмосферы. Совокупность прямой и рассеянной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, называют суммарной радиацией .

Количество радиации зависит от продолжительности освещения поверхности солнечными лучами и угла их падения. Чем меньше угол падения солнечных лучей, тем меньше солнечной радиации получает поверхность и, следовательно, меньше нагревается воздух над ней.

Таким образом, количество солнечной радиации уменьшается при движении от экватора к полюсам, т. к. при этом уменьшается угол падения солнечных лучей и продолжительность освещения территории в зимнее время.

На количество солнечной радиации влияет также облачность и прозрачность атмосферы.

Наибольшая суммарная радиация существует в тропических пустынях. У полюсов в день солнцестояний (у Северного – 22 июня, у Южного – 22 декабря) при незаходящем Солнце суммарная солнечная радиация больше, чем на экваторе. Но из-за того, что белая поверхность снега и льда отражает до 90% солнечных лучей, количество тепла незначительное, и поверхность земли не нагревается.

Суммарная солнечная радиация, поступающая к поверхности Земли, частично отражается ею. Радиация, отраженная от поверхности земли, воды или облаков, на которую она падает, называется отраженной. Но все же большая часть радиации поглощается земной поверхностью и превращается в тепло.

Поскольку воздух нагревается от поверхности земли, то его температура зависит не только от факторов, перечисленных выше, но и от высоты над уровнем океана: чем выше расположена местность, тем температура ниже (понижается на 6 °С с каждым километром в тропосфере).

Влияет на температуру и распределение суши и воды, которые нагреваются неодинаково. Суша быстро нагревается и быстро остывает, вода нагревается медленно, но дольше сохраняет тепло. Таким образом, воздух над сушей днем теплее, чем над водой, а ночью холоднее. Это влияние сказывается не только в суточных, но и в сезонных особенностях изменения температуры воздуха. Так, на прибрежных территориях при других одинаковых условиях лето прохладнее, а зима теплее.

Вследствие нагревания и охлаждения поверхности Земли днем и ночью, в теплый и холодный сезоны температура воздуха меняется на протяжении суток и года. Наиболее высокие температуры приземного слоя наблюдаются в пустынных районах Земли – в Ливии около города Триполи +58 °С, в Долине Смерти (США), в Термезе (Туркмения) – до +55 °С. Самые низкие – во внутренних районах Антарктиды – до –89 °С. В 1983 г. на станции «Восток» в Антарктиде было зарегистрировано –83,6 °С – минимальная температура воздуха на планете.

Температура воздуха – широко употребляемая и хорошо изученная характеристика погоды.. Температуру воздуха измеряют 3—8 раз в сутки, определяя среднесуточную; по среднесуточным определяют среднемесячную, по среднемесячным – среднегодовую. На картах распределение температур изображают изотермами . Обычно используются показатели температур июля, января и годовые.

Атмосферное давление. Воздух, как и любое тело, имеет массу: 1 л воздуха на уровне моря имеет массу около 1,3 г. На каждый квадратный сантиметр земной поверхности атмосфера давит силой 1 кг. Это среднее давление воздуха над уровнем океана у широты 45° при температуре 0 °С отвечает весу ртутного столбика высотой 760 мм и сечением 1 см2 (или 1013 мб.). Это давление принимают за нормальное давление.

Атмосферное давление –