Вопрос Общая характеристика Земли

Наука о происхождении космических тел и их систем называется космогонией. Согласно современным космогоническим представлениям, возникшим на основе гипотезы Канта — Лапласа и впоследствии развитым О. Ю. Шмидтом, Ф. Хойлом, Э. Шацманом и др., Земля образовалась около 4,7 млрд лет назад из рассеянного в протосолнечной системе относительно холодного газово-пылевого облака. Сгущение холодной космической пыли в результате процессов аккреции (слипания и дальнейшего роста) способствовало формированию плотных сгустков, которые превращались в планетезималии размером до 1 км. Планетезималь (от англ. planet — планета и англ. infinitesimal — бесконечно малая) — небесное тело на орбите вокруг протозвезды, образующееся в результате постепенного приращения более мелких тел, состоящих из частиц пыли протопланетного диска. Дальнейшая аккреция роя планетезималей вокруг определенных центров, послуживших зародышем будущих планет, привела к образованию Солнечной системы и планеты Земля. Как полагают многие ученые, начальное становление планеты Земля продолжалось примерно 0,5 млрд лет, после чего образовались первые горные породы и началась геологическая история Земли.

Истинную, присущую только Земле форму отражает геоид (от др.-греч. г? — Земля и др.-греч. е? дпт — вид, буквально — «нечто подобное Земле») — выпуклая замкнутая поверхность, совпадающая с поверхностью воды в морях и океанах в спокойном состоянии и перпендикулярная к направлению силы тяжести в любой её точке. В отличие от сфероида, эта форма учитывает реально существующие на Земле перепады высот от вершин гор до глубоких океанических впадин и является наиболее достоверной.

Средний радиус Земли — 6371 км., экваториальный — 6378 км, полярный — 6356 км. Площадь поверхности Земли составляет около 510,2 млн км2, в том числе суши — 149,1 млн км2, или 29,2%, морей и океанов — 361,1 млн км2, или 70,8%.

Масса земли равна5,976*109 трлн т, средняя плотность — 5,52 г/см3. Поскольку средняя плотность горных пород на поверхности земли составляет 2,7 — 3,0 см³, следует считать, что с глубиной плотность вещества повышается, достигая в центре Земли 11,5 — 12,3 г/см3.

На основании изучения характера распространения сейсмических волн, определения массы и плотности Земли установлено, что наша планета имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек — геосфер. К внутренним геосферам относятся ядро, мантия и литосфера (земная кора), к внешним — гидросфера, атмосфера и биосфера. Непосредственному наблюдению доступны лишь внешние геосферы и самая верхняя часть литосферы. С помощью буровых скважин человеку удалось проникнуть на глубину не более 12,5 км.

Между геосферами Земли происходит постоянный взаимный обмен веществом и энергией. Литосфера, атмосфера, гидросфера и биосфера тесно взаимодействуют между собой. В совокупности они определяют основные особенности развития геологической среды.

Ядро Земли начинается с глубины 2900 км. Земное ядро делят на жидкое (внешнее) ядро (2900 — 5000 км), переходный слой в интервале глубин 5000 — 5100 км и твердое (внутреннее) ядро (5100 — 6371 км). Ядро почти вдвое плотнее, чем мантия, и оно, вероятно, из железа и никеля с примесью кремния и серы. Температура ядра более 3500 єC.

Мантия Земли располагается на глубине 5 — 75 км от поверхности земли до глубины 2900 км и состоит из двух частей — нижней и верхней мантии. Благодаря огромному давлению (до 136 ГН/м2) вещество мантии плотное, в ее составе преобладают железо, кремний, а также магний, никель и другие элементы. Совместно с ядром мантия формирует гравитационное поле Земли и вместе с солнечной радиацией во многом определяет температурный режим Земли.

В верхней части мантии содержится слой пониженной прочности и вязкости, получивший название астеносферы. Повышенная текучесть в литосфере обусловливает перемещение литосферных плит, а при наличии в земной коре разломов — излив подкорковых масс на поверхность. В этой зоне зарождаются сейсмические, вулканические, горообразовательные и другие процессы, определяющие степень стабильности участков земной коры.

Литосфера — твердая каменная оболочка Земли, включающая земную кору и часть верхней мантии (субстрат). Граница между ними называется поверхностью Мохоровичича.

Земная кора различна по составу, строению и мощности на континентах и в океане. Различают два типа земной коры: континентальный (гранитный) и океанический (базальтовый). Континентальная (материковая) кора имеет мощность под равнинами в среднем 33 км, достигая 60 — 75 км под горами (Гималаями, Андами и др.). В строении материковой коры выделяют три слоя: 1) осадочный, состоящий из осадочных пород мощностью до 20 км; 2) гранитный, образованный гранитоидами — светлоокрашенными горными породами мощностью 10 — 40 км; 3) базальтовый, скорость распространения сейсмических волн в этом слое — 6,4 — 7,3 км/с что характерно для базальта, отсюда и название слоя. Его мощность составляет 15 — 35 км. Состоит предположительно из горной породы габбро.

Океаническая кора, по современным представлениям, также имеет трехслойное строение, однако её мощность ограничена лишь 5 — 8 км. В переходной зоне от материка к океану залегает кора промежуточного типа (субконтинентальная или субокеаническая).

Гидросфера — водная оболочка Земли. Гидросферу подразделяют на поверхностную и подземную.

Поверхностная гидросфера — водная оболочка поверхностной части Земли. В её состав входят воды океанов, морей, озёр, рек, водохранилищ, болот, ледников, снежных покровов. То есть все воды постоянно или временно располагающиеся на поверхности Земли. Поверхностная гидросфера не образует сплошного слоя и прерывисто покрывает земную поверхность на 70,8%. Наука, изучающая поверхностные воды, явления и процессы, в них протекающие, называется гидрологией.

При проектировании и строительстве зданий и сооружений вблизи поверхностных водоёмов и водотоков, наряду с другими факторами природных условий, обязательно учитывают и гидрологические условия — основные параметры рек, озёр, водохранилищ и других водных объектов, их режим, опасные гидрометеорологические процессы и явления и др.

Подземная гидросфера включает воды, находящиеся в верхней части земной коры. Эти воды называют подземными, и изучает их наука гидрогеология. Образование гидросферы связано с дегазацией воды из мантии Земли. По отношению к объему земного шара общий объем гидросферы не превышает 0,13%. Основную часть гидросферы составляет Мировой океан (96,53%), на долю подземных вод приходится 23,4 млн км3, или 1,69% от общего объёма гидросферы, остальное — воды рек, озер и ледников.

Более 98% водных ресурсов Земли составляют соленые воды океанов и морей. Общий объем пресных вод на Земле равен 28,25 млн км3, или около 2% общего объема гидросферы. Основная часть пресных вод сосредоточена в ледниках. На долю остальной части пресных вод, пригодных для водоснабжения, приходится 4,2 млн км3 воды, всего лишь 0,3% объема гидросферы. В ‡]‡]‡T веке во многих районах мира прогнозируется значительный дефицит пресной воды. Россия располагает огромными ресурсами пресных вод, однако распределены они на территории нашей страны неравномерно, что вызывает значительные трудности при решении вопросов водоснабжения.

Гидросфера играет огромную и многообразную роль в формировании природной, и прежде всего геологической, среды нашей планеты. С одной стороны, она весьма активно разрушает поверхностную часть литосферы, а с другой — выступает как созидательный фактор, способствуя накоплению мощной толщи осадков и создавая огромные (но не безграничные) запасы пресных вод. На нынешнем этапе развития техносферы, когда в мире еще больше возрастает воздействие человека на гидросферу, необходимо осознание таких реальных угроз для природной среды, какими является в наше время загрязнение и истощение поверхностных и подземных вод.

Атмосфера (греч. «атмос» — пар) — газовая оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли. Общая масса атмосферы (до высоты около 3 км) — 5,15*1015 т. Атмосфера физически, химически и механически воздействует на литосферу, регулируя распределение в ней тепла и влаги. От распределения тепла, давления и от содержания водяного пара в атмосфере, зависят погода и климат на Земле. Водяной пар поглощает солнечную радиацию, увеличивает плотность воздуха и является источником всех осадков. Атмосфера является важным геологическим агентом (выветривание горных пород, эоловые процессы и т. п.). Имеет сложное строение. От поверхности Земли вверх она подразделяется на тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу.

В формировании природной среды особенно велика роль тропосферы (нижний слой атмосферы до высоты 8 — 10 км в полярных, 10 — 12 км в умеренных и 16 — 18 км в тропических широтах). В тропосфере происходят глобальные вертикальные и горизонтальные перемещения воздушных масс, во многом определяющие круговорот воды, теплообмен, трансграничный перенос пылевых частиц, загрязнений и т. п. Атмосферные процессы тесно связаны с процессами, происходящими в литосфере и гидросфере.

Биосфера — это сфера жизнедеятельности организмов, в которую входят часть атмосферы до высоты 25 — 30 км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины 3 км. Взаимодействие абиотической части биосферы — воздуха, воды, горных пород и органического вещества — биоты обусловило формирование почв и осадочных пород. Последние по В. И. Вернадскому, несут в себе следы деятельности древних биосфер, существовавших в прошлые геологические эпохи.