Оболочное строение Земли

Оболочное строение Земли.    Многочисленные фотографии Земли, полученные с борта космических аппаратов, дают  возможность увидеть три основных оболочки земного шара: атмосферу и ее облака,  гидросферу и литосферу с ее природными покровами. Соответствующие этим оболочкам три  агрегатных состояния вещества – газообразное, жидкое и твердое – являются привычными  для нас­ жителей Земли. Атмосферой обладает большинство систем солнечной системы,  твердая оболочка характерна для планет земной группы, спутников планет и астероидов.  Гидросфера же Земли – уникальное явление в Солнечной системе, ни какая другая из  известных планет ею не располагает.   Ведь для существования воды в жидком виде нужны  определенные условия температуры и давления. Вода является весьма распространенным  химическим соединением во Вселенной, но на других небесных телах мы встречаемся с водой  главным образом в ее твердой фазе, известной и на Земле в виде снега, инея и льда.       Процессы происходящие в литосфере, химический состав ее вещества несут в себе следы   тех   изменений,   которые   совершались   в   течении   миллиардов   лет.   За   счет   энергии, выделяющейся   при   распаде   радиоактивных   элементов,   происходило   расплавление   и дифференциация вещества. В результате легкие соединения, в основном силикаты, оказались сверху, в коре – внешняя оболочка Земли, толщиной менее 10 км под океанами, но более 25 км   под   материком.   Океаническая   кора   состоит   в основном   из   базальтов –   пород вулканического происхождения. Континентальная кора сложена из гранитов и магматических пород. Плотность океанической коры больше, чем плотность континентальной коры. , а более тяжелые  образовали центральную часть – ядро.          Ядро Земли  занимает примерно 17% объема земного шара или 34% массы Земли. В структуре ядра выделяют три слоя: внутреннее ядро (субъядро) находится глубже 5120 км; переходная область – 4980–5120 км; внешнее ядро – от нижней границы мантии до 4980 км. Внутренне   ядро   Земли   представляет   собой   шар   диаметром   2500 км   и имеет кристаллическую структуру. Его температура превышает 4000°C, но благодаря гигантскому давлению (свыше 500000 атм.) он сохраняет свою кристаллическую природу. Согласно современным геофизическим данным, внешнее ядро жидкое. Внешнее ядро состоит,   по­видимому,   из   жидкого   железа   с примесью   кремния,   никеля   и их   соединений с серой   и кислородом.   Твердое   ядро   «плавает»   в жидкой   оболочке.   Отметим   также,   что внутреннее ядро более чем на 90% состоит из железа. Эта железная составляющая (особенно во   внешнем,   жидком   ядре)   ответственна   за   земной   магнетизм.   Энергичное   конвективное движение внутри внешнего ядра объясняет неоднократное изменение магнитной полярности нашей планеты, о чем говорят палеомагнитные данные древних пород. Эти данные говорят о том, что северный и южный магнитные полюса неоднократно менялись местами, а между корой и ядром располагается промежуточный слой ­ Мантия земли, состоящая из веществ, более плотных чем в коре. Мантия   Земли,   расположенная   от   подошвы   земной   коры   до   поверхности   ядра, находящегося  на глубине  2900 км, состоит  главным   образом из   окислов  кремния,  магния и железа. Вещество мантии находится в жидком состоянии, но вязкость его очень высока. Для всей мантии характерны сильные конвективные движения, которые обеспечивают смещение литосферных   плит   и приводят   к извержению   на   поверхность   Земли   высокотемпературных (около 1300 °С) лав – мантийного вещества. Ближайший к поверхности Земли слой мантии – это литосфера. Литосфера состоит из плит,   которые   при   отсутствии   внешних   воздействий   длительное   время   сохраняют   свою форму.   Как   правило,   располагающееся   под   литосферными   плитами,   вещество   частично размягчено и под давлением деформируется и течет, что приводит к движению плит. Результаты исследований, выполненные с помощью космических аппаратов, показали, что внутреннее строение Луны и планет земной группы в общих чертах такое же. Атмосфера. Газовая оболочка­ атмосфера, окружающая землю, содержит 78 % азота, 21% кислорода и ничтожное количество других газов.  Нижний слой атмосферы называется тропосферой, которая простирается до высоты 10­ 12   км   (средних   широтах).   В   ней   с   увеличением   высоты   температура   падает.   Выше   –   в стратосфере   она   остается   почти   постоянной,   порядка   40   С.   С   высоты   около   25   км температура земной атмосферы медленно растет следствии поглощения ультрафиолетового излучения Солнца.  В лежащей   выше  стратосфере  температура   воздуха   медленно   растет   и на   верхней границе воздуха медленно растет и на верхней границе достигает 0 °С. О температуре уже можно говорить только как о мере энергии частиц. Концентрация частиц в 100 раз меньше, чем у поверхности Земли. Водяного пара в стратосфере нет. Здесь, на высоте от 20 до 30 км лежит озоновый слой. Между стратосферой и тропосферой за счет конвекции происходит постоянный обмен воздушными массами. Поэтому к погоде причастна и стратосфера, которая иногда называется «кладовой» погоды. Следующий слой –  мезосфера. При увеличении высоты температура падает до – 70– 80 °С. На высоте 80 км образуются серебристые облака. Плотность атмосферы тоже уменьшается с высотой. Так, на высоте около 6 км она в 2 раза меньше, чем у поверхности Земли,  а на высоте в сотки километров в миллионы раз меньше. Выше, до нескольких радиусов Земли, имеется в основном водород с концентрацией частиц порядка тысяч атомов в объеме 1 см.куб. В   верхних   слоях   земной   атмосферы   солнечное   излучение   производит   сильную ионизацию. Ионизированные слои атмосферы называются ионосферой. Атмосфера поглощает или отражает большую часть излучения, приходящего к Земле из космического пространства. Например, она не пропускает рентгеновское излучение Солнца. Атмосфера предохраняет нас и от непрерывной бомбардировки    микрометеоритами, и от разрушающего действия космических лучей ­   потоков быстро летящих частиц ( основном протонов и ядер атомов гелия). Атмосфера   играет   важную   роль   в   тепловом   балансе   Земли.   Видимое   солнечное излучение   может   проходить   через   нее   почти   без   ослабления.   Оно   поглощается   земной поверхностью, которая при этом нагревается и излучает инфракрасные лучи. Согласно современным представлениям только благодаря существованию гидросферы и атмосферы   на   земле   смогла   возникнуть   жизнь.   Поэтому   проблемы   экологии,   сохранение природы нашей уникальной планеты приобретают особое значение.   Гидросфера. Вода на земле находиться в  трех состояниях. Больше всего – жидкой воды,  значительно меньше твердой (снег, лед) и водяного пара. На земле нет такого места где бы  совсем не было воды. Даже в самой сухой пустыне воздух всегда содержит водяной пар. Вода  образует одну из земных оболочек­ гидросферу.      Большую часть гидросферы (96,5%) составляет соленная вода Мирового океана; меньшую  часть –воды суши и вода в атмосфере. На поверхности суши – это реки, озера, ледники, в  земной коре – подземные воды. В атмосфере содержится водяной пар, капельки воды и  кристаллики льда.      Мировой океан, воды суши, вода в атмосфере – три части единой водной оболочки земли,  гидросферы. Благодаря тому, что вода легко переходит из одного состояние в другое и  непрерывно перемещается, все части гидросферы взаимосвязаны.     Вода обладает многими удивительными свойствами. Наибольшую плотность она имеет при +4 °С, при дальнейшем охлаждении ее объем увеличивается почти на 10%, а плотность уменьшается. Поэтому лед и не тонет. На это уникальное свойство обратил внимание еще Галилей. Именно эта особенность отвечает за сохранение жизни в водоемах зимой. Из­за   большой   теплоемкости,   вода   обеспечивает   возможность   стабилизации температуры в условиях, близких к благоприятным для живых организмов. Моря и океаны являются   гигантскими   термостатами,   сглаживающими   суточные   и сезонные   колебания температуры. Причем не только большие массы воды, как моря, способны сглаживать эти колебания.   Резкие   суточные   колебания   температуры   в районе   великих   пустынь   связаны с отсутствием водяного пара в воздухе. Одно и тоже количество солнечной энергии повышает температуру песка в 5 раз больше, чем температуру такого же количества сухого воздуха. Сухой воздух лишен водяного пара, способного сдержать быстрое ночное охлаждение песка.     Мировой океан – основная часть гидросферы. Вода мирового океана покрывает почти ¾  земной поверхности.      Мировой океан един , он нигде не прерывается.      В океане располагаются огромные участки суши – материки и сравнительно небольшие –  острова. Группу островов, находящихся близко друг к другу , называют архипелагом.        Материки и острова делят Мировой океан на четыре части – на четыре океана.       Самый большой из четырех океанов – Тихий – занимает почти половину площади Мирового океана – 180 млн. км.кв.      Атлантический океан в два раза меньше Тихого.   С севера на юг он имеет почти то же  протяжение, что и Тихий, но значительно уже.     Индийский океан – меньше Атлантического. Но на занимаемой им площади могут свободно поместиться три материка: обе Америки и Африка.      Северный Ледовитый океан значительно меньше всех других океанов. Тихий океан больше  его в 14 раз.      Подземной называется вода, находящаяся в земной коре. Для ее образования необходимы  два условия: атмосферные осадки ( дождь, снег), выпадающие в достаточном количестве на  поверхность суши, и способность горных пород, слагающих эту поверхность, пропускать  воду.       Атмосферные осадки выпадающие в виде дождя, просачиваются сразу, выпадения в виде   снега   –   после   его   таяния.     В глубине   Земли   воды   больше,   чем   на   поверхности.   По примерным оценкам количество подземной воды составляет 28,5 млрд км3, что почти в 15– 20 раз   больше,   чем   в Мировом   океане.   Неразрывная   связь   всех   вод   Земли   позволяет заключить, что подземная вода является основным резервуаром, из которого пополняются поверхностные моря и океаны. Всю подземную гидросферу можно разбить на 5 зон. 1. Криозона. Твердая вода (область льдов). Глубины, до которых простираются льды, неизвестны. Область их распространения охватывает северные районы Евразии и Америки, Антарктиду,   включает   не   только   лед,   но   и жидкие   рассолы,   замерзающие   при   низких температурах (могут отвечать за образование вечной мерзлоты). Толщина криозоны может достигать 1 км. 2. Зона  «жидкой воды» охватывает практически всю земную кору. Количество воды соизмеримо с содержанием в Мировом океане. 3. Зона парообразной воды ограничена слоями с температурой 450–700 °С. Глубины до 160 км, давление до 5 ГПа. 4. Зона  мономерных молекул воды. Охватывает слои  с диапазоном температур 700– 1000 °С и давлением до 10 ГПа. Граница доходит до 270 км. 5. Зона   «плотной   воды»   простирается   до   глубин   3000 км   и охватывает   всю   мантию с температурами 1000–4000 °С и давлением до 120 ГПа. Вода полностью диссоциирована на ионы водорода и кислорода. В обычном смысле, конечно, отсутствует.