Значение Солнца для географической оболочки

Солнечная радиация — основной двигатель всех природных процессов в географической оболочке. Именно благодаря ей текут реки, дуют ветры, зеленеют поля. Солнечная радиация дает 99,8% всей теплоты, попадающей на поверхность Земли. Всего 28% общего потока солнечной радиации, поступающей на верхнюю границу атмосферы, определяет тепловой режим земной поверхности. В среднем для всей поверхности Земли этот приток солнечной теплоты составляет 72 ккал/см2 в год. Он расходуется на таяние льдов и испарение воды, на фотосинтез, а также на теплообмен между земной поверхностью, атмосферой и водами и между поверхностью и лежащими под ней слоями почвогрунтов. Заметим, что поскольку над сушей меньше облачность, следовательно, меньшее количество радиации отражается облаками в мировое пространство и суша получает солнечной радиации больше, чем такая же площадь океана. Но у суши и большая отражательная способность (альбедо): получая солнечной теплоты больше, чем океан, суша его больше и отдает. В итоге радиационный баланс поверхности океана составляет 82 ккал/см2 в год, а суши — только 49 ккал/см2 в год. Приблизительно 1/3 общего количества солнечной энергии, поступающей на верхнюю границу атмосферы, отражается в мировое пространство, 13% поглощается озоновым слоем стратосферы, 7% - остальной атмосферой. Следовательно, только половина солнечной энергии достигает земной поверхности. Но из этой половины 7% отражается обратно в мировое пространство, а еще 15%, поглощаясь земной поверхностью, трансформируется в теплоту, которая излучается в тропосферу и в значительной мере определяет температуру воздуха. Из общего количества солнечной энергии, поступающей на земную поверхность, растительность суши и моря использует для фотосинтеза в среднем около 1% (в оптимальных условиях увлажнения — до 5%), хотя фотосинтетически активная радиация (которую можно использовать для фотосинтеза) составляет примерно 50% суммарной радиации, поступающей на поверхность Земли. Из всего этого следует, что нахождение путей повышения интенсивности фотосинтеза за счет увеличения количества используемой солнечной энергии может привести к решению продовольственной проблемы, стоящей перед человечеством. Географическая оболочка способна аккумулировать лучистую энергию Солнца, переводя ее в иные формы. Для нее характерно наличие так называемой геологической памяти слоев осадочных пород, обладающих огромным энергетическим потенциалом, что создает предпосылки для дальнейшей прогрессивной эволюции всех частных геооболочек. Солнечная радиация оказывает значительное влияние на развитие литосферы, так как осадочные породы несут следы деятельности организмов — аккумуляторов солнечной энергии, а кристаллические породы, оказавшиеся в результате действия внутренних сил Земли на ее поверхности, включаются в круговорот веществ прежде всего под влиянием солнечной радиации.

Строение атмосферы.

• · понятие атмосферы, ее состав
• · границы и основные слои атмосферы
• · значение атмосферы.

Понятие атмосферы, ее состав Атмосфера — воздушная оболочка Земли, удерживаемая силой притяжения и участвующая в суточном вращении и годовом движении нашей планеты. Наибольшее давление и плотность атмосферы наблюдается у земной поверхности, по мере поднятия вверх давление и плотность уменьшаются. На высоте 18 км давление убывает в 10 раз, на высоте 80 км — в 75 000 раз. Нижней границей атмосферы является поверхность Земли. Верхней границей условно принята высота 1000−1200 км. Атмосфера, как и планета в целом, вращается против часовой стрелки с запада на восток. Из-за вращения она приобретает форму эллипсоида, т. е. толщина атмосферы у экватора больше, чем вблизи полюсов. Атмосфера связана с другими геосферами тепловлагообменном. Энергией атмосферных процессов служит электромагнитное излучение Солнца. Атмосферный воздух — механическая смесь газов, в которой во взвешенном состоянии содержится пыль и вода. Чистый сухой воздух состоит:

К другим газам относятся: неон, гелий, криптон, водород. Процентное соотношение газов сохраняется неизменным до высоты 80−100 км, здесь простирается гомосфера. Выше происходит диссоциация (расщепление) молекул газа на атомы под действием ультрафиолетовой и корпускулярной радиации Солнца. Атмосфера выше 100 км называется гетеросферой. До высоты 200−250 км преобладают атомарные азот и кислород, до 700 км — атомарный кислород, выше — атомарный водород. В верхних слоях атмосферы обнаружено новое соединение — гидроксил ОН. Наличие этого соединения объясняет образование водяного пара на больших высотах в атмосфере.

Каждый газ в атмосфере выполняет свою функцию. Основная роль кислорода — в дыхании живых организмов, горении, окислении. Кислорода в атмосфере 10¹⁵ т.

Азот — важный элемент, он определяет скорость биохимических реакций, он играет роль «разбавителя кислорода». Азота в атмосфере 4×10¹⁵ т. В атмосферу азот поступает при вулканических извержениях.

Гелий — один из наиболее легких инертных газов атмосферы, он выделяется из почвы, горных пород, морской воды при распаде содержащихся в них радиоактивных веществ. В приземном слое воздуха содержание гелия практически постоянно, с высотой его количество возрастает. Гелий постоянно покидает атмосферу и уходит в космическое пространство.

Углекислого газа в атмосфере немного — 0,03%, его содержание сильно колеблется. В промышленных центрах, где сжигается много нефтепродуктов, содержание его в атмосфере возрастает. Увеличивается его содержание и при вырубке лесов, осушении болот, а также во время активной вулканической деятельности. Отмечено изменение содержания углекислого газа по сезонам года: зимой — возрастает, летом — уменьшается. Это объясняется активностью деятельности растений летом. Углекислый газ — основной материал для построения органического вещества. Углекислый газ вместе с водяным паром вызывает парниковый эффект атмосферы. Парниковый эффект — нагрев внутренних слоев атмосферы, объясняющийся способностью атмосферы пропускать коротковолновое излучение Солнца и не выпускать длинноволновое излечение Земли. Если бы углекислого газа в атмосфере было в два раза больше, средняя температура Земли достигла бы 18⁰С, сейчас она 14−15⁰С.

Озон (О₃) играет важную роль в атмосфере. Общее количество его невелико: при нормальном давлении на уровне моря весь озон занимал бы слой толщиной всего 3 мм. Основная его концентрация наблюдается на высоте 22−25 км, там он образует так называемый озоновый экран — ультрафиолетовый щит Земли. Озон поглощает ультрафиолетовое излучение, которое относится к биологически активному излучению, и смягчает мутации живых организмов. Содержание озона изменяется в течение года и по широтам. Над экватором концентрация озона меньше без заметных колебаний в течение года. В полярных широтах наблюдается максимальная концентрация озона, наибольшее его количество отмечается зимой, меньше — летом. Снижение концентрации озона над определенными районами получило название «озоновых дыр».

В воздухе много твердых частиц, диаметр которых составляет доли микрона. Они являются ядрами конденсации. Без них было бы невозможно образование туманов, облаков, выпадение осадков. Пути поступления их в атмосферу различны: вулканический пепел, дым при сжигании топлива, пыльца растений, микроорганизмы. Космическая пыль приходит из мирового пространства, а также образуется за счет сгорания метеоритов.

Важной составной частью воздуха является водяной пар, количество его во влажных экваториальных лесах достигает 4%, в полярных районах снижается до 0,2%. Водяной пар поступает в атмосферу вследствие испарения с поверхности почвы и водоемов, а также транспирации влаги растениями. Он является звеном влагооборота, так как при определенных условиях конденсируется, образуя облака и осадки. Водяной пар является парниковым газом, вместе с углекислым газом он удерживает большую часть длинноволнового излучения Земли, предохраняя планету от охлаждения. Испарение и конденсация влаги влияют на температурный режим Земли. Пары воды уменьшают прозрачность атмосферы и снижают поступление солнечной радиации.

Атмосфера не является идеальным изолятором, она обладает способностью проводить электричество благодаря воздействию ионизаторов — ультрафиолетового излучения Солнца, космических лучей, излечения радиоактивных веществ. Ионизаторы разлагают нейтральную молекулу газа на положительно и отрицательно заряженные ионы. Одновременно происходит и обратный процесс — рекомбинация, при которой совершается восстановление нейтральных молекул. От концентрации и неподвижности ионов зависит электрическая проводимость атмосферы. Максимальная электрическая проводимость наблюдается на высотах 100−150 км. В результате совокупного действия ионов атмосферы. По отношению к земной поверхности атмосфера заряжена положительно. По содержанию заряженных ионов атмосфера подразделяется на нейтросферу — слой с нейтральным составом до высоты 80 км и ионосферу — ионизированный слой.