ОБОЛОЧКИ ЗЕМЛИ
ЛИТОСФЕРА
Литосфера – каменная или твёрдая оболочка Земли. Она состоит из земной коры и верхней части мантии. Земная кора состоит из литосферных плит, крупных и жёстких блоков земной коры.
По гипотезе А. Вегенера о дрейфе континентов, литосферные плиты находятся в постоянном движении. Оно обусловлено перемещением вещества в верхней мантии. Скорость движения литосферных плит – 1-6 см. в год. При их столкновении на их границах образуются горы, если в зоне столкновения обе плиты несут материковую кору, и глубоководные желоба, если одна из плит несёт океаническую кору.
АТМОСФЕРА
Атмосфера – газообразная оболочка Земли, принимающая участие в ее суточном и годовом вращении
В её состав входят: азот – 78%, кислород – 21%, аргон – 0,9 %, углекислый газ – 0.03%, инертные газы, водяной пар, пыль, микроорганизмы.
Толщина атмосферы – около 3000км. Выделяют слои: от 7 до 18км.-тропосфера, до 50км.-стратосфера, до 85км.-мезосфера, до 300км.-термосфера, выше 600-1000-экзосфера.
ГИДРОСФЕРА
Гидросфера – прерывистая водная оболочка Земли. Включает всю воду, расположенную на поверхности и в толще земной коры в твёрдом, жидком и газообразном состоянии: океаны и моря(96%), подземные воды(около 2%), ледники и снега(около 2%), реки, озёра, болота.
БИОСФЕРА
Биосфера - одна из оболочек Земли, в которой существуют живые организмы.
Живые организмы проникают во все географические оболочки, находятся в сложных взаимосвязях с ними.
- В атмосфере микроорганизмы обнаружены на высоте до 30 км. Считают, что большая часть кислорода биогенного происхождения, а благодаря зелёным растениям в атмосфере невелико содержание углекислого газа.
- В литосферу живые существа проникают на глубину до 5 км. В ее состав входит особое природное образование - почва. Кроме образования почвы живые организмы участвуют в процессах выветривания, в- создании органогенных горных пород, а также создают некоторые формы рельефа (коралловые острова).
- В гидросферу жизнь проникает на всю её толщу, вплоть до дна глубочайших впадин. Биосфера подразделяется на структурные единицы разных уровней, наиболее крупные из которых -природные зоны и высотные пояса.
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА
Географическая оболочка – целостная и непрерывная оболочка Земли, включающая в себя нижнюю часть атмосферы, верхнюю – литосферы, всю гидросферу и всю биосферу
Между оболочками Земли происходит непрерывный обмен веществом и энергией
Географическая оболочка (ГО) отличается большим разнообразием вещественного состава и видов энергии
Вещество оболочки одновременно может находиться в трех агрегатных состояниях
ГО – область зарождения жизни на Земле
ОСОБЕННОСТИ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ
2. ГО – наиболее сложно устроенная часть нашей планеты, особенно на контакте сфер: атмосферы и литосферы (поверхности суши), атмосферы и гидросферы (поверхностные слои Мирового океана), гидросферы и литосферы (дно океана)
Вверх и вниз от этих поверхностей строение ГО становится более простым
ОСОБЕННОСТИ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ
3. ГО неоднородна не только в вертикальном, но и горизонтальном направлениях, она дифференцируется на отдельные природные комплексы (ландшафты) – относительно однородные участки Земли
Природные комплексы, образовавшиеся на суше называют природными территориальными, в водоёме – природными аквальными
ЦЕЛОСТНОСТЬ ГО
Целостность – единство географической оболочки, обусловленное тесной взаимосвязью слагающих её компонентов, причем ГО – не механическая сумма компонентов, а качественно новое образование, развивающееся, как единое целое
Целостность свойственна всем природным комплексам, она достигается круговоротом вещества и энергии
РИТМИЧНОСТЬ
Географической оболочке свойственна ритмичность – повторяемость во времени тех или иных явлений
СУТОЧНЫЙ РИТМ
Проявляется в изменениях температуры, давления и влажности воздуха, облачности, силы ветра, в явлениях приливов и отливов, циркуляции бризов, в функционировании живых организмов
-
Введение
1. Гипотезы происхождения Земли и их обоснование
2. Формирование внутренних оболочек Земли в процессе ее геологической эволюции
2.1 Основные этапы эволюции Земли
2.2 Внутренние оболочки Земли
3.1 Гидросфера
3.2 Атмосфера
Заключение
Архей и протерозой - две наиболее крупные эры, в течение которых начала формироваться жизнь на уровне микроорганизмов. Эти две эры объединяют в «надэру» - криптозой (время скрытой жизни). Первые многоклеточные организмы появились в самом конце протерозоя около 600 млн. лет назад.
Примерно 570 млн. лет назад, когда на Земле практически сформировались благоприятные условия для жизни, началось бурное развитие живых организмов. С этого момента наступило «время явной жизни» - фанерозой. Этот отрезок геологической истории подразделяют на 3 эры - палеозой, мезозой и кайнозой. Последняя эра, с точки зрения гео- и биологии, продолжается до сих пор. Следует отметить, что появление и развитие жизни на земле привело к значительному изменению твердой оболочки Земли (литосферы), гидросферы и атмосферы, а возникновение разумной жизни (человека) за короткий временной интервал вызвало глобальные изменения в эволюции планеты. Мезозойская эра характеризуется активным проявлением магматической деятельности, интенсивным процессом горообразования. В этой эре господствовали динозавры.
Различия в составе горных пород от одной эпохи к другой, в свою очередь, обусловлены резкими изменениями природно-климатических и физических условий на планете. Установлено, что климат на Земле многократно менялся, потепления сменялись резкими похолоданиями, происходили поднятия и опускания суши. Случались и крупные космические катастрофы: столкновения с метеоритами, кометами и астероидами. На Земле обнаружено большое число метеоритных кратеров крупных размеров. Самый крупный из них на полуострове Юкатан имеет диаметр более 100 км; его возраст- 65 млн. лет - практически совпадает с окончанием мелового и началом палеогенового периода. Многие палеонтологи именно с этой крупнейшей катастрофой связывают вымирание динозавров.
Изменения климата и температуры во многом обусловлены астрономическими факторами: наклоном земной оси (многократно менялся), возмущениями планет-гигантов, активностью Солнца, движением Солнечной системы вокруг Галактики. Согласно одной из гипотез резкие изменения климата происходят раз в 210- 215 млн. лет (галактический год), когда Солнечная система, обращаясь вокруг центра Галактики, проходит через газопылевое облако. Это способствует ослаблению солнечного излучения и, как следствие, похолоданию на планете. В эти моменты на Земле наступают ледниковые эпохи – появляются и растут полярные шапки. Последняя ледниковая эпоха началась примерно 5 млн. лет назад и продолжается до сих пор. Ледниковая эпоха характеризуется периодическими колебаниями температуры (раз в 50 тысяч лет). При похолоданиях (ледниковый период) ледники могут распространяться от полюсов к экватору до 30- 40 градусов. Сейчас мы живем в «межледниковый» период ледниковой эпохи. Наследство ледниковой эпохи - зона вечной мерзлоты (в России свыше половины ее территории).
2.2 Внутренние оболочки Земли
В настоящее время, как известно, Земля имеет ядро, состоящее в основном из железа и никеля. Вещества, содержащие более легкие элементы (кремний, магний и другие), постепенно «всплывали», образуя мантию и кору Земли. Самые легкие элементы вошли в состав океанов и первичной атмосферы Земли. Материалы, слагающие твердую Землю, непрозрачны и плотны. Поэтому их исследования возможны лишь до глубин, составляющих ничтожную часть радиуса Земли. Самые глубокие пробуренные скважины и имеющиеся в настоящее время проекты ограничены глубинами 10- 15 км, что составляет немногим более 0,1% от радиуса. Поэтому сведения о глубоких недрах Земли получают, используя лишь косвенные методы. К ним относятся сейсмический, гравитационный, магнитный, электрический, электромагнитный, термический, ядерный и другие методы . Наиболее надежным из них является сейсмический. Он основан на наблюдении сейсмических волн, возникающих в твердой Земле при землетрясениях. Сейсмические волны дают возможность составить представление о внутреннем строении Земли и об изменении физических свойств вещества земных недр с глубиной.
Сейсмические волны бывают двух типов: продольные и поперечные. В продольных волнах частицы сдвигаются вдоль направления, в поперечных – перпендикулярно к этому направлению. Скорость продольных волн больше, чем поперечных. Когда сейсмическая волна встречает какую-либо границу раздела, происходит ее отражение и преломление. Наблюдая сейсмические колебания можно определить глубину границ, на которых происходит изменение свойств пород, и величину самих изменений.
Поперечные волны не могут распространяться в жидкой среде, поэтому наличие поперечных волн говорит о том, что литосфера является твердой вплоть до больших глубин. Однако, начиная с глубины 3000 км, поперечные волны распространяться не могут. Отсюда вывод: внутренняя часть литосферы образует ядро, которое находится в расплавленном состоянии. Кроме того само ядро еще делится на две зоны: внутреннее твердое ядро и жидкое внешнее (слой между 2900 и 5100 км).
Твердая оболочка Земли тоже неоднородна – в ней имеется резкая поверхность раздела на глубине около 40 км. Эта граница называется поверхностью Мохоровичича. Область выше поверхности Мохоровича называется корой, ниже мантией.
Мантия распространяется до глубины 2900 км. Она подразделяется на 3 слоя: верхний, промежуточный и нижний. Верхний слой – астеносфера, характеризуется относительно малой вязкостью вещества. В астеносфере находятся очаги вулканов. Понижение температуры плавления вещества астеносферы приводит к образованию магмы, которая по трещинам и каналам земной коры может изливаться на поверхность Земли. Промежуточный и нижний слои находятся в твердом, кристаллическом состоянии.
Верхний слой Земли называют земной корой и подразделяется на несколько слоев. Самые верхние слои земной коры состоят преимущественно из пластов осадочных горных пород, образовавшихся путем осаждения различных мелких частиц, главным образом в морях и океанах. В этих пластах захоронены остатки животных и растений, населявших в прошлом земной шар. Общая мощность (толщина) осадочных пород не превышает 15- 20 км.
Различие скорости распространения сейсмических волн на континентах и на дне океана позволило сделать вывод о том, что на Земле существуют два главных типа земной коры: континентальный и океанический.
Мощность коры континентального типа в среднем 30- 40 км, под многими горами достигает местами 80 км. Обычно ниже осадочных пород выделяют два главных слоя: верхний – «гранитный», близкий по физическим свойствам и составу к граниту и нижний, состоящий из более тяжелых пород - «базальтовый» (предполагается, что он состоит главным образом из базальта). Толщина каждого из этих слоев в среднем 15- 20 км. Однако, во многих местах не удается установить границу между гранитным и базальтовым слоями.
Океаническая кора гораздо тоньше (5- 8 км). По составу и свойствам она близка к веществу нижней части базальтового слоя континентов. Но этот тип коры свойствен только глубоким участкам дна океанов, не менее 4 тыс. м. На дне океанов есть области, где кора имеет строение континентального или промежуточного типа.
3. Возникновение атмосферы и гидросферы Земли и их роль в появлении жизни
3.1 Гидросфера
земля планета оболочка атмосфера гидросфера
Гидросфера – это совокупность всех водных объектов Земли (океанов, морей, озер, рек, подземных вод, болот, ледников, снежного покрова).
Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше - в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Свыше 96% объёма гидросферы составляют моря и океаны, около 2% - подземные воды, около 2% - льды и снега, около 0,02% - поверхностные воды суши. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, представляя собой криосферу . Основная масса льдарасполагается насуше - главнымобразом, в Антарктиде иГренландии. Общая масса егооколо 2,42*10 22 г. Если быэтот лед растаял, то уровень Мирового океана повысился бы примернона 60 м. При этом 10 % суши оказалось бы затопленной морем.
Поверхностные воды занимают сравнительно малую долю в общей массе гидросферы.
История образования гидросферы
Считается, что при разогреве Земли, кора вместе с гидросферой и атмосферой образовались в результате вулканической деятельности – выброса лавы, пара и газов из внутренних частей мантии. Именно в виде пара часть воды поступила в атмосферу.
Значение гидросферы
Гидросфера находится в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой и биосферой. Циркуляция воды в гидросфере и ее большая теплоемкость уравнивают климатические условия на различных широтах. Гидросфера поставляет водяной пар в атмосферу водяной пар благодаря инфракрасному поглощению создает значительный парниковый эффект, поднимающий среднюю температуру поверхности Земли примерно на 40 °С. Гидросфера влияет на климат и другими путями. Она запасает большие количества тепла летом и постепенно отдает их зимой, смягчая сезонные колебания температуры на континентах. Она переносит, кроме того, тепло из экваториальных районов в умеренные и даже полярные широты.
Поверхностные воды играют важнейшую роль в жизни нашей планеты, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения.
Наличие гидросферы сыграло решающую роль в возникновении жизни на Земле. Мы знаем сейчас, что жизнь зародилась в океанах, и прошли миллиарды лет, прежде чем стала обитаемой суша.
3.2 Атмосфера
Атмосфера представляет собой газовую оболочку, окружающую Землю и вращающуюся с ней как единое целое. Атмосфера состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения). Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H 2 O) и углекислого газа (CO 2). Содержание азота по объему составляет 78,08 %, кислорода – 20,95% , в меньшем количестве содержаться аргон, углекислота, водород, гелий, неон и некоторые другие газы. В нижней части атмосферы содержится также водяной пар (до 3% в тропиках), на высоте 20-25 км имеется слой озона, хотя его количество невелико, но роль его очень значительна.
История образования атмосферы.
Атмосфера образовалась, главным образом, из газов, выделенных литосферой после формирования планеты. На протяжении миллиардов лет атмосфера Земли претерпела значительную эволюцию под влиянием многочисленных физико-химических и биологических процессов: диссипация газов в космическое пространство, вулканическая деятельность, диссоциация (расщепление) молекул в результате солнечного ультрафиолетового излучения, химические реакции между компонентами атмосферы и горными породами, дыхание и обмен веществ живых организмов. Так современный состав атмосферы значительно отличается от первичного, который имел место 4,5 млрд лет назад, когда сформировалась кора. Согласно наиболее распространённой теории, атмосфера Земли во времени пребывала в четырёх различных составах. Первоначально она состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства. Это так называемая первичная атмосфер (570-200 млн. л. до н.э.). На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углеводородами, аммиаком, водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера (200 млн. л.н.- наших дней). Эта атмосфера была восстановительной. Далее процесс образования атмосферы определялся следующими факторами:
· постоянная утечка водорода в межпланетное пространство;
· химические реакции, происходящие в атмосфере под влиянием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и некоторых других факторов.
Постепенно эти факторы привели к образованию третичной атмосферы, характеризующейся гораздо меньшим содержанием водорода и гораздо большим - азота и углекислого газа (образованы в результате химических реакций из аммиака и углеводородов).
С появлением на Земле живых организмов, в результате фотосинтеза, сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа, состав атмосферы начал меняться. Первоначальнокислород расходовался на окисление восстановленных соединений - углеводородов, закисной формы железа, содержавшейся в океанах и др. По окончанию данного этапа содержание кислорода в атмосфере стало расти. Постепенно образовалась современная атмосфера, обладающая окислительными свойствами.
В течение фанерозоя состав атмосферы и содержание кислорода претерпевали изменения. Так, в периоды угленакопления содержание кислорода в атмосфере заметно превышало современный уровень. Содержание углекислого газа могло повышаться в периоды интенсивной вулканической деятельности. В последнее время на эволюцию атмосферы стал оказывать влияние и человек. Результатом его деятельности стал постоянный значительный рост содержания в атмосфере углекислого газа из-за сжигания углеводородного топлива.
Строение атмосферы.
Атмосфера имеет слоистое строение. Выделяют тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу. На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы - около 20 %; масса мезосферы - не более 0,3 %, термосферы - менее 0,05 % отобщей массы атмосферы.
Тропосфера- нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8 - 10 км, в умеренных широтах до 10 - 12 км, на экваторе - 16 - 18 км. В тропосфере сосредоточено примерно 80-90% всей массы атмосферы и почти все водяные пары. В тропосфере протекают физические процессы, которые обусловливают ту или иную погоду. В тропосфере осуществляются все превращения водяного пара. В ней образуются облака и формируются осадки, циклоны и антициклоны, очень сильно развито турбулентное и конвективное перемешивание.
Над тропосферой находится стратосфера. Стратосфера характеризуется постоянством или ростом температуры с высотой и исключительной сухостью воздуха, почти нет водяного пара. Процессы в стратосфере практически не влияют на погоду. Стратосфера располагается на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11-25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25-40 км от −56,5 до 0,8°С (верхний слой стратосферы). Достигнув на высоте около 40 км значения около 0°С, температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой. Именно в стратосфере располагается слой озоносферы («озоновый слой») (на высоте от 15-20 до 55-60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере.
Важный компонент стратосферы и мезосферы - О 3 , образующийся в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте ~ 30 км. Общая масса О 3 составила бы при нормальном давлении слой толщиной 1,7-4,0 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни УФ-излучения Солнца.
Следующийслой, лежащий над стратосферой, это мезосфера. Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80-90 км. Температура воздуха до высоты 75-85 км понижается до −88 °С. Верхней границей мезосферы является мезопауза, где расположен температурный минимум, выше температура вновь начинает расти. Далее начинается новый слой, который называется термосферой. Температура в ней быстро растет, достигая 1000 – 2000 °С на высоте 400 км. Выше 400 км температура почти не меняется с высотой. Температура и плотность воздуха очень сильно зависят от времени суток и года, а также от солнечной активности. В годы максимума солнечной активности температура и плотность воздуха в термосфере значительно выше, чем в годы минимума.
Далее расположена экзосфера. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация). Далееэкзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные частицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.
Значение атмосферы.
Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания кислородом. Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется кислородное голодание и без адаптации работоспособность человека значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы.
Плотные слои воздуха - тропосфера и стратосфера - защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая радиация - первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра.
Озон, находящийся в верхней атмосфере, служит своеобразным щитом, охраняющим нас от действия ультрафиолетового излучения Солнца. Без этого щита развитие жизни на суше в ее современных формах вряд ли было бы возможно.
Заключение
Планета Земля образовалась примерно 4,6 млрд. лет назад и прошла несколько этапов эволюции. В течение этих периодов поверхность планеты постоянно изменялась: происходило формирование рельефа планеты, появилась водная оболочка – гидросфера, газовая оболочка – атмосфера. Возникновение гидросферы и атмосферы явилось началом возникновения жизни на планете. Так именно в водной среде зародились первые живые организмы, появление атмосферы способствовало их выходу на сушу. И на сегодняшний день на Земле постоянно происходят землетрясения, извержения вулканов, поверхность Земли постоянно подвержена влиянию не только внутренних процессов, но и внешних (эрозия под действием ветра, воды, ледников и т.п.), также огромное влияние оказывает и деятельность человека - это говорит о том, что наша планета продолжает эволюционировать, и через несколько тысяч лет и более ее облик и состояние может масштабно измениться.
Список литературы
1. Кожевников Н.М., Краснодембский Е.Г., Ляпцев А.В.,Тульверт В.Ф. Концепции современного естествознания. – СПб.: Изд-во СПбГУЭФ, 1999.
2. Кириллин В.А. Страницы истории науки и техники. – М.: Наука, 1989.
3. Левитан Е.П. Эволюционирующая Вселенная. М.: Просвещение, 1993.
4. Бакулин П.И., Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии. – М.: Наука, 1997.
5. http://ru.wikipedia.org
Кириллин В.А. Страницы истории науки и техники. – М.: Наука, 1989. – С.367.
Кожевников Н.М., Краснодембский Е.Г., Ляпцев А.В.,Тульверт В.Ф. Концепции современного естествознания. – СПб.: Изд-во СПбГУЭФ, 1999. – С.141.
Крупнейшим обобщением в комплексе наук о Земле (геология, география, геохимия, биология) стало учение о биосфере, созданное русским ученым В. И. Вернадским. Начав свою научную деятельность (как геолог) с изучения осадочных пород земной коры, В. И. Вернадский выявил огромную роль живых организмов в сложных геохимических процессах нашей планеты. В 1926 г. вышла его книга «Биосфера». В этом произведении глубоко анализируются сложные взаимоотношения живых организмов и неживой природы Земли. Его работа несколько опередила время. Лишь во второй половине ХХ в., на фоне обострения экологических проблем, его учение о биосфере получило широкое распространение.
Важным элементом учения В. И. Вернадского о биосфере является идея тесной зависимости биосферы от деятельности человека и сохранности ее в результате разумного отношения человека к природе. Ученый писал:
Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. Перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера. 1
В настоящее время учение о биосфере представляет собой важнейшую часть экологии, непосредственно связанную с проблемами регулирования взаимодействия человека и природы.
Впервые термин «биосфера» был употреблен Ж. Б. Ламарком в начале XIX в. Позднее он был упомянут в работе австрийского геолога Э. Зюсса в 1875 г. Однако это понятие не было детально разработано названными учеными, а использовано вскользь для обозначения области жизни на Земле. Лишь в работах В. И. Вернадского оно анализируется детально и тщательно и под ним понимается «оболочка жизни» на нашей планете.
Биосферой называют совокупность всех живых организмов нашей планеты и те области геологических оболочек Земли, которые заселены живыми существами и подвергались в течение геологической истории их воздействию.
Границы биосферы. Живые организмы неравномерно распространены в геологических оболочках Земли: литосфере, гидросфере и атмосфере (рис. 1). Поэтому биосфера сейчас включает верхнюю часть литосферы, всю гидросферу и нижнюю часть атмосферы.
Рис. 1. Область распространения организмов в биосфере: 1 - уровень озонового слоя, задерживающего жесткое ультрафиолетовое излучение; 2 - граница снегов; 3 - почва; 4 - животные, обитающие в пещерах; 5 - бактерии в нефтяных скважинах
Литосфера это верхняя твердая оболочка Земли. Ее толщина колеблется в пределах 50–200 км. Распространение жизни в ней ограниченно и резко уменьшается с глубиной. Подавляющее количество видов сосредоточено в верхнем слое, имеющем толщину в несколько десятков сантиметров. Некоторые виды проникают в глубину на несколько метров или десятков метров (роющие животные - кроты, черви; бактерии; корни растений). Наибольшая глубина, на которой были обнаружены некоторые виды бактерий, составляет 3–4 км (в подземных водах и нефтеносных горизонтах). Распространению жизни в глубь литосферы препятствуют различные факторы. Проникновение растений невозможно из-за отсутствия света. Для всех форм жизни существенными препонами служат и возрастающие с глубиной плотность среды и температура. В среднем температурный прирост составляет около 3 °С на каждые 100 м. Именно поэтому нижней границей распространения жизни в литосфере считают трехкилометровую глубину, (где температура достигает около +100 °С).
Гидросфера - водная оболочка Земли, представляет собой совокупность океанов, морей, озер и рек. В отличие от литосферы и атмосферы она полностью освоена живыми организмами. Даже на дне Мирового океана, на глубинах около 12 км, были обнаружены разнообразные виды живых существ (животные, бактерии). Однако основная масса видов обитает в гидросфере в пределах 150–200 м от поверхности. Это связано с тем, что до такой глубины проникает свет. А следовательно, в более низких горизонтах невозможно существование растений и многих видов, зависящих в питании от растений. Распространение организмов на больших глубинах обеспечивается за счет постоянного «дождя» экскрементов, остатков мертвых организмов, падающих из верхних слоев, а также хищничества. Гидробионты обитают как в пресной, так и в соленой воде и по месту обитания делятся на 3 группы:
1) планктон - организмы, живущие на поверхности водоемов и пассивно передвигающиеся за счет движения воды;
2) нектон - активно передвигающиеся в толще воды;
3) бентос - организмы, обитающие на дне водоемов или зарывающиеся в ил.
Атмосфера - газовая оболочка Земли, имеющая определенный химический состав: около 78 % азота, 21 - кислорода, 1 - аргона и 0,03 % углекислого газа. В биосферу входят лишь самые нижние слои атмосферы. Жизнь в них не может существовать без непосредственной связи с литосферой и гидросферой. Крупные древесные растения достигают нескольких десятков метров в высоту, располагая вверх свои кроны. На сотни метров поднимаются летающие животные - насекомые, птицы, летучие мыши. Некоторые виды хищных птиц поднимаются на 3–5 км над поверхностью Земли, высматривая свою добычу. Наконец, восходящими воздушными потоками пассивно заносятся на десятки километров вверх бактерии, споры растений, грибов, семена. Однако все перечисленные летающие организмы или занесенные бактерии лишь временно находятся в атмосфере. Нет организмов, постоянно живущих в воздухе.
Верхней границей биосферы принято считать озоновый слой, располагающийся на высоте от 30 до 50 км над поверхностью Земли. Он защищает все живое на нашей планете от мощного ультрафиолетового солнечного излучения, в значительной мере поглощая эти лучи. Выше озонового слоя существование жизни невозможно.
Таким образом, основная часть видов живых организмов сосредоточена на границах атмосферы и литосферы, атмосферы и гидросферы, образуя относительно «тонкую пленку жизни» на поверхности нашей планеты.
Строение и функционирование биосферы. Биосфера - это глобальная экологическая система , состоящая из множества экосистем более низкого ранга, биогеоценозов, взаимодействием которых друг с другом и обусловлена ее целостность. Действительно, биогеоценозы существуют не изолированно - между ними существуют непосредственные связи и отношения. Например, в водные биогеоценозы ветром, дождями, талыми водами выносятся из наземных экосистем минеральные и органические вещества. Может происходить перемещение организмов из одного биогеоценоза в другой (например, сезонные миграции животных). И наконец, всех объединяет атмосфера Земли, служащая общим резервуаром для живых существ. В нее поступают кислород (выделяемый растениями в процессе фотосинтеза) и углекислый газ (образуемый в процессе дыхания аэробных организмов). Из атмосферы же растения всех экосистем черпают углекислый газ, необходимый им в процессе фотосинтеза, а все дышащие организмы получают кислород.
Существование биосферы базируется на непрерывно осуществляющемся круговороте веществ, энергетической основой которого является солнечный свет (рис. 2).
Рис. 2. Схема биогеохимической цикличности в биосфере. Справа на схеме разрез дерново-подзолистой почвы под хвойным лесом
Круговорот веществ в природе между живой и неживой материей - одна из наиболее характерных особенностей биосферы. Биологический круговорот - это биогенная миграция атомов из окружающей среды в организмы и из организмов в окружающую среду. Биомасса выполняет и другие функции:
1) газовая - постоянный газообмен с внешней средой за счет дыхания живых организмов и фотосинтеза растений;
2) концентрационная - постоянная биогенная миграция атомов в живые организмы, а после их отмирания - в неживую природу;
3) окислительно-восстановительная - обмен веществом и энергией с внешней средой. При диссимиляции окисляются органические вещества, при ассимиляции используется энергия АТФ;
4) биохимическая - химические превращения веществ, составляющие основу жизнедеятельности организма.
Введение
Геология - наука о строении и истории развития Земли. Основные объекты исследований - горные породы, в которых запечатлена геологическая летопись Земли, а также современные физические процессы и механизмы, действующие как на ее поверхности, так и в недрах, изучение которых позволяет понять, каким образом происходило развитие нашей планеты в прошлом.
Земля постоянно изменяется. Некоторые изменения происходят внезапно и весьма бурно (например, вулканические извержения, землетрясения или крупные наводнения), но чаще всего - медленно (за столетие сносится или накапливается слой осадков мощностью не более 30 см). Такие перемены не заметны на протяжении жизни одного человека, но накоплены некоторые сведения об изменениях за продолжительный срок, а при помощи регулярных точных измерений фиксируются даже незначительные движения земной коры.
История Земли началась одновременно с развитием Солнечной системы примерно 4,6 млрд. лет назад. Однако для геологической летописи характерны фрагментарность и неполнота, т.к. многие древние породы были разрушены или перекрыты более молодыми осадками. Пробелы должны восполняться посредством корреляции с событиями, происходившими в других местах и о которых имеется больше данных, а также методом аналогий и выдвижением гипотез. Относительный возраст пород определяется на основании комплексов содержащихся в них ископаемых остатков, а отложений, в которых такие остатки отсутствуют, - по взаимному расположению тех и других. Кроме того, абсолютный возраст почти всех пород может быть установлен геохимическими методами.
В настоящей работе рассмотрены основные оболочки земли, ее состав и физическое строение.
> Основные оболочки земли
Земля имеет 6 оболочек: атмосферу, гидросферу, биосферу, литосферу, пиросферу и центросферу Аруцев А.А. Концепция современного естествознания. - М., 1999. - С. 42. .
Атмосфера - внешняя газовая оболочка Земли. Ее нижняя граница проходит по литосфере и гидросфере, а верхняя - на высоте 1000 км. В атмосфере различают тропосферу (двигающийся слой), стратосферу (слой над тропосферой) и ионосферу (верхний слой).
Средняя высота тропосферы - 10 км. Ее масса составляет 75% всей массы атмосферы. Воздух тропосферы перемещается как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях.
Над тропосферой на 80 км поднимается стратосфера. Ее воздух, перемещающийся лишь в горизонтальном направлении, образует слои.
Еще выше простирается ионосфера, получившая свое название в связи с тем, что ее воздух постоянно ионизируется под воздействием ультрафиолетовых и космических лучей.
Гидросфера занимает 71% поверхности Земли. Ее средняя соленость составляет 35 г/л. Температура океанической поверхности - от 3 до 32°С, плотность - около 1. Солнечный свет проникает на глубину 200 м, а ультрафиолетовые лучи - на глубину до 800 м.
Биосфера, или сфера жизни, сливается с атмосферой, гидросферой и литосферой. Ее верхняя граница достигает верхних слоев тропосферы, нижняя - проходит по дну океанских впадин. Биосфера подразделяется на сферу растений (свыше 500 000 видов) и сферу животных (свыше 1 000 000 видов).
Литосфера - каменная оболочка Земли - толщиной от 40 до 100 км. Она включает материки, острова и дно океанов. Средняя высота материков над уровнем океана: Антарктиды - 2200 м, Азии - 960 м, Африки - 750 м, Северной Америки - 720 м, Южной Америки - 590 м, Европы - 340 м, Австралии - 340 м.
Под литосферой расположена пиросфера - огненная оболочка Земли. Ее температура повышается примерно на 1°С на каждые 33 м глубины. Породы на значительных глубинах вследствие высоких температур и большого давления, вероятно, находятся в расплавленном состоянии.
Центросфера, или ядро Земли, расположена на глубине 1800 км. По мнению большинства ученых, она состоит из железа и никеля. Давление здесь достигает 300000000000 Па (3000000 атмосфер), температура - нескольких тысяч градусов. В каком состоянии находится ядро, пока неизвестно.
Огненная сфера Земли продолжает охлаждаться. Твердая оболочкой утолщается, огненная - сгущается. В свое время это привело к формированию твердых каменных глыб - материков. Однако влияние огненной сферы на жизнь планеты Земля все еще очень велико. Неоднократно менялись очертания материков и океанов, климат, состав атмосферы.
Экзогенные и эндогенные процессы беспрерывно изменяют твердую поверхность нашей планеты, что, в свою очередь, активно влияет на биосферу Земли.
Последние годы наука о природе все более впадает в крайности. С одной стороны, она устремляет свой взор в бездонные просторы Вселенной, с другой - вперяет его в не менее неисчерпаемые глубины микромира. При этом само собой разумеется, что где-то посередине, в мире житейских масштабов, все установлено давно и навсегда. Какой безумец рискнет ныне опровергать представление о шарообразности и выпуклости Земли или о гелиоцентрическом строении Солнечной системы? И все-таки я утверждаю: человечество ошибается!
Вселенная устроена совсем не так, как нас учат в школе, как об этом написано в учебниках и энциклопедиях. В этой мысли я утвердился после долгих бессонных ночей, проведенных у телескопа, над чертежами и выкладками.
Вот мои постулаты. Их тоже три (как у Эйнштейна).
1,Да, Земля действительно есть сфера с радиусом около 6400 км, но сфера полая, и мы живем не на внешней, а на внутренней ее поверхности. Все многообразие объектов и явлений природы, весь видимый мир заключен внутри этой сферы.
2, Земля неподвижна.
3,Лучи света распространяются по окружностям, проходящим через центр мира, скорость же света замедляется по мере приближения к центру мира.
Каждая теория должна опираться на строгие доказательства. С чего обычно начинают убеждать школьника в том, что Земля выпукла? С общеизвестной истории с кораблем, отправляющимся в плавание. Вот корабль достиг горизонта и начинает медленно скрываться за ним. Вот провожающие видят с берега лишь палубу и мачты, вот одни только мачты, вот из-за горизонта виднеется лишь вымпел - и наконец корабль исчезает из виду.
Все верно в этой картине. Но разве для объяснения этого факта так уж необходимо предположение о выпуклости Земли?
Обратимся к моей системе мира (см. рисунок). Дуга окружности, отмеченная цифрой 1,- это путь светового луча, который приходит к наблюдателю. Заштрихованная область, в которую уходит корабль, наблюдению недоступна. Последовательные положения корабля позволяют легко проследить процесс его исчезновения за горизонтом.
Ну да бог с ним, с кораблем. Займемся более фундаментальными проблемами.
День и ночь. Их принято объяснять вращением Земли вокруг своей оси. Но такое объяснение отнюдь не единственно возможное. В моей системе смена дня и ночи происходит в результате движения Солнца вокруг центра мира по сложной спиральной траектории (см. рисунок). Каждому витку спирали соответствует определенное время года.Солнце в моей системе не гигантский раскаленный шар, каким мы считаем его по традиции. Я скорее уподоблю его узконаправленному прожектору, лучи которого расходятся в виде своеобразного криволинейно расширяющегося веера. Легко заметить, что при этом за Солнцем в направлении центра мира должен пролегать шлейф мрака и темноты. Когда Луна в своем блуждании по орбите заходит в эту мрачную зону, на Земле случается лунное затмение (см. рисунок, участок 3). Когда же она входит в область света и загораживает собою часть солнечных лучей, идущих к земной поверхности, случается затмение солнечное.
В центре мира располагается сгусток материи, ^обретший форму эластичного шара. Поверхность его. усеяна светлыми точками - звездами. Центр мира есть средоточие не только материи, но и энергии. Она излучается непрерывными потоками, достигающими Земли в виде звездного света и космического излучения. Астероиды и планеты суть также порождения центра мира:в некоторые критические фазы развития они исторгаются оттуда и медленно удаляются по раскручивающимся спиральным траекториям - на радость астрономам, которые открывают их по мере поступления.
Я уже замечал, что все, кто сталкивается с моей теорией впервые, поначалу недоумевают: как все многообразие явлений природы, весь безграничный космос может умещаться внутри столь небольшой сферы? Как" огромный небосвод, усеянный мириадами звезд и обнимающий Землю со всех сторон, может быть представлен малым сгустком материи со светящимися точками на нем? Они забывают, что это не просто сгусток, а центр мира, который есть средоточие. Инерция мышления не позволяет им осмыслить мою стройную картину мира с позиции трех постулатов. А между тем здесь все просто (см. рисунок, участок 4). Лучи света приходят к наблюдателю от нижней части шаровидного центрального сгустка материи по круговым траекториям, причем под всеми углами к земной поверхности- от нуля до девяноста градусов. Потому-то наблюдателю и кажется, что искрящийся звездами небесный свод нависает над ним подобно куполу.
Новое всегда озадачивает. Как сказано кем-то из великих, «каждая новая теория должна быть немножко сумасшедшей». Но мне-то лично кажется сумасшедшей старая система мира, где расстояния до небесных тел измеряются так называемыми астрономическими числами: до Луны -384 400 километров, до Солнца-149 500 000 километров, до ближайшей звезды - 40 000 000 000 000 километров! Ошибись наборщик и добавь к подобному числу па- ру-другую нулей - вряд ли кто заметит ошибку, почует неточность. Здравый смысл не в состоянии воспринимать такие вещи. Происходит чудовищная инфляция нулей!
А что у меня? Ни одно из расстояний не превышает 12 тысяч километров. Непосвященным и это может показаться странным.
1. Предположение о непрямолинейном распространении света делает объяснимым исчезновение корабля за горизонтом в мире Кифы Васильевича. 2. То же самое предположение позволяет объяснить, почему в этом гипотетическом мире лучи Солнца в течение дня меняют свой наклон к земной поверхности. 3. Так во «внутреннем мире» происходят лунные затмения. 4. Так во «внутреннем мире» возникает иллюзия звездного купола. 5. Так в результате инверсии относительно земной поверхности околоземной мир переходит внутрь земной сферы. 6. Схема эксперимента, который позволил бы Ки- фе Васильевичу доказать, что лучи света распространяются не прямолинейно. 7. Схема, поясняющая отсутствие тяготения во «внутреннем мире».
Ведь, например, вышеуказанное расстояние до Луны «убедительно» подтверждают данные радиолокации. Но что измеряет радиолокация? Разве расстояние? Нет. Она замеряет время, за которое совершает свой путь до Луны и обратно радиосигнал. Вот все, что может дать на этот счет эксперимент. А дальше - вычисления на базе старой системы мира. Время множится на «скорость света», с которой якобы распространяется сигнал, на так называемую «мировую постоянную» с, приблизительно равную тремстам тысячам километров в секунду. И пожалуйста! - вот вам и астрономическая величина. Но беда (беда старой теории!) в том, что этой постоянной скорости с нет и быть не может. Скорость света замедляется по мере приближения к центру мира (см. мой третий постулат!). И здесь результат умножения времени на среднюю скорость света не может превысить 12 тысяч километров. А скорость света в каждой точке пространства есть предел для скорости распространения любого сигнала,- «его же не пе- рейдеши» (это еще до меня справедливо отметил другой гениальный мыслитель нашего времени - Альберт Эйнштейн).
А посему полеты к звездам по сей день остаются проблемой, ибо времена, за которые можно достичь звезд, и в моей системе мира очень и очень велики.
Впрочем, кто знает, может быть, найдется способ пронзать пространство по иным траекториям? Цель заманчива: поистине до самой далекой планеты не так уж и далеко! Не дальше, чем от Москвы до Владивостока. Но близок локоть, да не укусишь.
Конечно, и в моей теории есть белые пятна - богатое поле для исследований и новых чудесных открытий. Ну, например, как выглядит наша Земля снаружи? И что ее окружает?
Лично я после долгих раздумий пришел к следующему выводу. Подобно Луне и планетам, Земля снаружи пустынна и покрыта кратерами. Более того, она, в свою очередь, является планетой в каком-то более крупном, объемлющем ее и тоже замкнутом мире. Рассуждая по аналогии, неизбежно прихожу к выводу, что жизнь на Луне и других планетах есть, но не снаружи, а внутри. И это радостно.
Как тут не переосмыслить известное сочинение знаменитого Свифта о путешествиях Гулливера! Выйди Гулливер на внешнюю поверхность Земли, он оказался бы карликом в том мире. А проникни он внутрь Луны или другой планеты, его сочли бы тал великаном. Вот вам и Гулливер, и лилипуты и гиганты-бробдинднеги!
Всякое новое знание несет пользу цивилизации, и моя теория тоже. Глубинное бурение должно быть повсеместно запрещено. Ибо мы не знаем толщины земной оболочки и рискуем пробурить ее и выпустить всю благодатную атмосферу в иной мир.
И еще несколько слов в заключение.
В свое время существовала планетарная модель атома. Однако она оказалась несостоятельной. Уверен, что такая же участь ждет планетарную модель Солнечной системы и включающую ее в себя модель Вселенной. Пусть и моя теория не останется в веках, пусть и она в свое время заменится более совершенной. Но на данном этаж развития науки именно в ней содержите) истина.
Земля древних была плоской. Потом ученые загнули края диска, превратили его в сферу, предоставив всему живому ее выпуклую поверхность. Я полагаю, что они загнули не туда.
Рукопись Кифы Васильевича подготовили к печати доктор физико-математических наук Ю. ПОПОВ и кандидат физико-математических наук Ю. ПУХНАЧЕВ. Они же комментируют изложенную в рукописи теорию .
Скульптура "Земной шар". Установлена в Ватикане!
Размышления Кифы Васильевича о том, что мы живем где-то внутри, поначалу ошеломляют, не правда ли? Но если вдуматься: в чем же не прав автор странной теории? Где он грешит против истины, против очевидных фактов? Попробуйте, читатель, доказательно опровергнуть его умозаключения - и вы убедитесь, что сделать это не так уж просто! Дело в том, что картина мира, которую рисует Кифа Васильевич, при всей ее кажущейся нелепости может быть подкреплена строгими соотношениями, связанными с геометрическим преобразованием, называемым инверсией.На рисунке справа и в подписи к нему дано строгое определение этой математической операции. Выражаясь же описательно, ее можно уподобить отражению в кривом зеркале. Роль зеркала при этом исподняет некоторая сфера; каждая точка вне сферы в результате «отражения» попадает внутрь нее.
Если в качестве такой сферы взять земную поверхность, то Вселенная словно вывернется наизнанку: все окружающее Землю пространство очутится внутри шарика, из необъятных далей космоса в окрестность центра земной сферы соберутся в небольшой сгусток планеты, звезды, галактики...
Любопытные превращения претерпят при этом лучи света. Дело в том, что инверсия преобразует прямые в окружности. И коль скоро световые лучи представляются нам прямолинейными, то в результате инверсии они, чтобы уложиться внутрь земной сферы, свернутся в кольца, приобретут вид окружностей, проходящих через центр этой сферы (см. рсунок). Используя математические формулы, на которых мы не останавливаемся на страницах популярного журнала, можно убедиться, что скорость распространения света, бывшая постоянной вне сферы, внутри нее должна убывать по мере приближения к центру сферы обратно пропорционально квадрату расстояния до него.
Вглядитесь внимательнее в картину, которая предстает благодаря описанному преобразованию: перед вами вырисовываются черты странного мира, созданного воображением Кифы Васильевича.
Впрочем, несмотря на разительную странность этого мира, все в нем, на взгляд его обитателей, будет выглядеть точно так же, какой предстает перед нами окружающая нас реальность. В самом деле, размеры и форму, расстановку и взаимное расположение рассматриваемых нами предметов мы оцениваем по углам, под которыми в зрачки наших глаз приходят лучи света от этих предметов. А инверсия сохраняет углы, под которыми пересекаются линии,- в том числе и траектории световых лучей. Стало быть, переместившись благодаря инверсии из привычного для нас мира в мир Кифы Васильевича, мы видели бы все предметы под точно теми же углами, под которыми видели их прежде. Мы не заметили бы никакой зримой разницы между прежним и преобразованным миром, а значит, не смогли бы определить на глазок, на основе лишь зрительных впечатлений, где мы живем - на Земле или внутри Земли.
Получается, что теория Кифы Васильевича ничем не противоречит очевидным, видным невооруженными очами фактам! Чтобы опровергнуть его фантастические построения, необходимы эксперименты.
На верхнем конце длинной вертикальной штанги перпендикулярно к ней укрепим зеркало. С другого конца штанги пустим вдоль нее по направлению к зеркалу луч лазера. Покуда штанга стоит перпендикулярно к земной поверхности (см. рисунок на стр. 131, участок 6), луч будет идти по прямой и, отразившись от зеркала, вернется в ту же точку, откуда был выпущен. Так будет и в привычном для нас мире и в мире Кифы Васильевича. Будем теперь наклонять штангу и при этом внимательно следить, что происходит с отраженным от зеркала лучом. В привычном для нас мире, где свет распространяется по прямым, испущенный и отраженный лучи по- прежнему сливались бы. В мире Кифы Васильевича они разошлись бы: испущенный луч, искривляясь все сильнее по мере наклона штанги, падал бы на зеркало уже не перпендикулярно и, отразившись, пошел бы но иной траектории. Расщепление луча можно было бы подтвердить смещением зайчика на подходящем экране.
Эксперимент, казалось бы, четкий и доказательный, но есть у него уязвимое место.
Вообразим в пространстве некоторую сферу (на схеме она изображена утолщенной окружностью). Каждой точке пространства поставим в соответствие другую точку так, чтобы обе лежали на одном радиальном луче, исходящем из центра сферы, и расстояния от них до центра сферы были обратно пропорциональны друг другу. Коэффициент пропорциональности возьмем равным квадрату радиуса сферы: тогда каждой ее точне будет соответствовать та же точна, и в итоге сфера останется на месте.Так совершается преобразование инверсии. Прямые линии при этом превращаются в окружности (прямолинейными останутся лишь те, что проходят через центр сферы). На схеме соответствующие друг другу прямые и окружности изображены линиями одинакового рисунка. Прямые, пересекающиеся под некоторым углом, в результате инверсии переходят в окружности, пересекающиеся под тем же углом. Поэтому тело М, видное из точки В под указанным на схеме углом, перейдет в тело М", видно из точки В" под таким же углом (если предполагать, что свет внутри сферы распространяется по окружности).
Вот она - внутренняя полость радиусом в известные нам 6370 км. В центре находится специальный механизм, обеспечивающий визуальные эффекты звездного неба: Звездная Сфера (ЗС). На ЗС изображены звезды. Вдоль неё передвигаются планеты и Солнце. Причем, Солнце не есть осветительный прибор: свет создает половина вращающейся звездной сферы, а Солнце вносит лишь небольшой добавок.Статья подготовлена по материалам журнала "Наука и жизнь" за 1981 год (№6, "А все-таки она вогнутая!" из архива Кифы Васильевича).
