أصل وتكوين الغلاف المائي. نشوء الغلاف الجوي للأرض والغلاف المائي ودورهما في نشوء الحياة

مقدمة

1. فرضيات نشأة الأرض ومبرراتها

2. تكوين الأصداف الداخلية للأرض في عملية تطورها الجيولوجي

2.1 المراحل الرئيسية لتطور الأرض

2.2 الأصداف الداخلية للأرض

3.1 الغلاف المائي

3.2 الغلاف الجوي

خاتمة

يعد Archean و Proterozoic من أكبر العصور التي بدأت خلالها الحياة تتشكل على مستوى الكائنات الحية الدقيقة. تم دمج هذين العصرين في "ناديرا" - cryptozoic (زمن الحياة الخفية). ظهرت الكائنات متعددة الخلايا الأولى في نهاية عصر البروتيروزويك منذ حوالي 600 مليون سنة.

منذ ما يقرب من 570 مليون سنة، عندما تم تشكيل الظروف المواتية للحياة عمليا على الأرض، بدأ التطور السريع للكائنات الحية. منذ تلك اللحظة بدأ "زمن الحياة الواضحة" - دهر الحياة الظاهرة. ينقسم هذا الجزء من التاريخ الجيولوجي إلى 3 عصور - حقب الحياة القديمة والدهر الوسيط والسينوزويك. العصر الأخير، من وجهة نظر الجغرافيا والبيولوجيا، يستمر حتى يومنا هذا. تجدر الإشارة إلى أن ظهور الحياة على الأرض وتطورها أدى إلى تغير كبير في القشرة الصلبة للأرض (الغلاف الصخري) والغلاف المائي والغلاف الجوي، كما تسبب ظهور الحياة الذكية (البشر) في فترة زمنية قصيرة في حدوث تغيرات عالمية. في تطور الكوكب. يتميز عصر الدهر الوسيط بالمظاهر النشطة للنشاط الصهاري والعملية المكثفة لبناء الجبال. سيطرت الديناصورات على هذا العصر.

وتعود الاختلافات في تكوين الصخور من عصر إلى آخر بدورها إلى التغيرات المفاجئة في الظروف الطبيعية والمناخية والفيزيائية على الكوكب. لقد ثبت أن المناخ على الأرض قد تغير عدة مرات، وأفسحت فترات الاحترار المجال لنوبات برد حادة، وحدث ارتفاع وانخفاض في كتل اليابسة. وكانت هناك أيضًا كوارث فضائية كبرى: اصطدامات بالنيازك والمذنبات والكويكبات. تم اكتشاف عدد كبير من الحفر النيزكية الكبيرة على الأرض. أكبرها في شبه جزيرة يوكاتان يبلغ قطرها أكثر من 100 كيلومتر؛ عمره - 65 مليون سنة - يتزامن عمليا مع نهاية العصر الطباشيري وبداية العصر الباليوجيني. يربط العديد من علماء الحفريات انقراض الديناصورات بهذه الكارثة الكبرى.

ترجع التغيرات في المناخ ودرجة الحرارة إلى حد كبير إلى عوامل فلكية: ميل محور الأرض (تغير عدة مرات)، واضطرابات الكواكب العملاقة، ونشاط الشمس، وحركة النظام الشمسي حول المجرة. ووفقا لإحدى الفرضيات، فإن التغيرات المناخية المفاجئة تحدث مرة كل 210-215 مليون سنة (السنة المجرية)، عندما يمر النظام الشمسي، الذي يدور حول مركز المجرة، عبر سحابة من الغاز والغبار. وهذا يساهم في إضعاف الإشعاع الشمسي، ونتيجة لذلك، تبريد الكوكب. في هذه اللحظات، تبدأ العصور الجليدية على الأرض - وتظهر القبعات القطبية وتنمو. بدأ العصر الجليدي الأخير منذ حوالي 5 ملايين سنة، ويستمر حتى يومنا هذا. يتميز العصر الجليدي بتقلبات دورية في درجات الحرارة (كل 50 ألف سنة). خلال فترات البرد (العصور الجليدية)، يمكن أن تنتشر الأنهار الجليدية من القطبين إلى خط الاستواء حتى 30-40 درجة. نحن نعيش الآن في الفترة "بين الجليدية" من العصر الجليدي. إن إرث العصر الجليدي هو منطقة التربة الصقيعية (في روسيا، أكثر من نصف أراضيها).

2.2 الأصداف الداخلية للأرض

ومن المعروف حاليًا أن الأرض تحتوي على نواة تتكون أساسًا من الحديد والنيكل. المواد التي تحتوي على عناصر أخف (السيليكون والمغنيسيوم وغيرها) "تطفو" تدريجيًا لتشكل غطاء الأرض وقشرتها. أصبحت العناصر الأخف جزءًا من المحيطات والغلاف الجوي الأساسي للأرض. المواد التي تشكل الأرض الصلبة معتمة وكثيفة. ولذلك، فإن أبحاثهم ممكنة فقط على الأعماق التي تشكل جزءًا ضئيلًا من نصف قطر الأرض. تقتصر أعمق الآبار المحفورة والمشاريع المتاحة حالياً على أعماق تتراوح بين 10 و15 كيلومتراً، وهو ما يزيد قليلاً عن 0.1% من نصف القطر. لذلك، يتم الحصول على معلومات حول أعماق الأرض باستخدام طرق غير مباشرة فقط. وتشمل هذه الطرق الزلزالية والجاذبية والمغناطيسية والكهربائية والكهرومغناطيسية والحرارية والنووية وغيرها من الطرق. الأكثر موثوقية منهم هو الزلزالية. وهو يعتمد على رصد الموجات الزلزالية المتولدة في الأرض الصلبة أثناء الزلازل. تتيح الموجات الزلزالية الحصول على فكرة عن البنية الداخلية للأرض والتغير في الخواص الفيزيائية لمادة باطن الأرض مع العمق.

والموجات الزلزالية نوعان: طولية وعرضية. في الموجات الطولية، تتحرك الجزيئات على طول الاتجاه، في موجات عرضية - متعامدة مع هذا الاتجاه. سرعة الموجات الطولية أكبر من سرعة الموجات المستعرضة. عندما تصطدم موجة زلزالية بأي سطح بيني فإنها تنعكس وتنكسر. ومن خلال مراقبة الاهتزازات الزلزالية، يمكن تحديد عمق الحدود التي تحدث عندها التغيرات في خصائص الصخور، وحجم التغييرات نفسها.

لا يمكن لموجات القص أن تنتشر في وسط سائل، لذا فإن وجود موجات القص يشير إلى أن الغلاف الصخري صلب حتى أعماق كبيرة. ومع ذلك، بدءًا من عمق 3000 كيلومتر، لا يمكن للموجات المستعرضة أن تنتشر. ومن هنا الاستنتاج: يشكل الجزء الداخلي من الغلاف الصخري نواة في حالة منصهرة. بالإضافة إلى ذلك، لا يزال اللب نفسه مقسمًا إلى منطقتين: اللب الداخلي الصلب واللب السائل الخارجي (طبقة تتراوح بين 2900 و5100 كم).

القشرة الصلبة للأرض غير متجانسة أيضًا - فهي تحتوي على واجهة حادة على عمق حوالي 40 كم. تسمى هذه الحدود بسطح موهوروفيتش. المنطقة الواقعة فوق سطح موهوروفيتش تسمى القشرة، أسفل الوشاح.

يمتد الوشاح إلى عمق 2900 كم. وهي مقسمة إلى 3 طبقات: العليا والمتوسطة والدنيا. تتميز الطبقة العليا، وهي الغلاف الموري، بلزوجة منخفضة نسبيًا للمادة. يحتوي الغلاف الموري على نقاط ساخنة للبراكين. يؤدي الانخفاض في درجة انصهار مادة الغلاف الموري إلى تكوين الصهارة، والتي يمكن أن تتدفق عبر الشقوق والقنوات الموجودة في القشرة الأرضية إلى سطح الأرض. تكون الطبقات المتوسطة والسفلية في حالة صلبة بلورية.

الطبقة العليا من الأرض تسمى القشرة الأرضية وتنقسم إلى عدة طبقات. تتكون الطبقات العليا من القشرة الأرضية بشكل رئيسي من طبقات من الصخور الرسوبية، التي تكونت نتيجة ترسيب جزيئات صغيرة مختلفة، خاصة في البحار والمحيطات. وتحتوي هذه الطبقات على بقايا الحيوانات والنباتات التي سكنت الكرة الأرضية في الماضي. لا يتجاوز سمك (سمك) الصخور الرسوبية الإجمالي 15-20 كم.

أدى الاختلاف في سرعة انتشار الموجات الزلزالية في القارات وفي قاع المحيط إلى استنتاج مفاده أن هناك نوعين رئيسيين من القشرة على الأرض: القارية والمحيطية.

ويبلغ سمك القشرة القارية في المتوسط 30-40 كم، ويصل في بعض الأماكن إلى 80 كم تحت العديد من الجبال. عادة، يتم تمييز طبقتين رئيسيتين أسفل الصخور الرسوبية: الطبقة العليا هي "الجرانيت"، وهي قريبة في الخصائص الفيزيائية والتركيب من الجرانيت، والطبقة السفلية، وتتكون من صخور أثقل - "البازلت" (من المفترض أنها تتكون من أساسا من البازلت). ويبلغ سمك كل طبقة من هذه الطبقات في المتوسط 15-20 كم. ومع ذلك، في العديد من الأماكن ليس من الممكن تحديد الحدود بين طبقات الجرانيت والبازلت.

القشرة المحيطية أرق بكثير (5-8 كم). في التركيب والخصائص، فهو قريب من مادة الجزء السفلي من الطبقة البازلتية للقارات. لكن هذا النوع من القشرة يتميز فقط بالمناطق العميقة من قاع المحيط، على الأقل 4 آلاف متر. وفي قاع المحيطات توجد مناطق يكون للقشرة فيها هيكل من النوع القاري أو المتوسط.

3. نشوء الغلاف الجوي للأرض والغلاف المائي ودورهما في نشوء الحياة

3.1 الغلاف المائي

الغلاف الجوي لكوكب الأرض والغلاف المائي

الغلاف المائي هو مجمل جميع المسطحات المائية على الأرض (المحيطات والبحار والبحيرات والأنهار والمياه الجوفية والمستنقعات والأنهار الجليدية والغطاء الثلجي).

وتتركز معظم المياه في المحيط، وأقل بكثير في شبكة الأنهار القارية والمياه الجوفية. كما يوجد في الغلاف الجوي احتياطيات كبيرة من الماء، على شكل سحب وبخار ماء. يتكون أكثر من 96% من حجم الغلاف المائي من البحار والمحيطات، وحوالي 2% مياه جوفية، وحوالي 2% جليد وثلج، وحوالي 0.02% مياه سطحية يابسة. بعض الماء في حالة صلبة على شكل أنهار جليدية وغطاء ثلجي وتربة صقيعية تمثل الغلاف الجليدي. الجزء الأكبر من الجليد يقع على الأرض - بشكل رئيسي في القارة القطبية الجنوبية وجرينلاند. وتبلغ كتلته الإجمالية حوالي 2.42 * 10 22 جم. وإذا ذاب هذا الجليد، سيرتفع مستوى المحيط العالمي بحوالي 60 مترًا، وفي نفس الوقت سيغمر البحر 10% من اليابسة.

تشغل المياه السطحية نسبة صغيرة نسبيًا من الكتلة الإجمالية للغلاف المائي.

تاريخ تكوين الغلاف المائي

يُعتقد أنه عندما ارتفعت درجة حرارة الأرض، تشكلت القشرة مع الغلاف المائي والغلاف الجوي نتيجة للنشاط البركاني - إطلاق الحمم البركانية والبخار والغازات من الأجزاء الداخلية للوشاح. كان على شكل بخار أن جزءًا من الماء دخل الغلاف الجوي.

أهمية الغلاف المائي

يتفاعل الغلاف المائي باستمرار مع الغلاف الجوي وقشرة الأرض والمحيط الحيوي. إن دوران الماء في الغلاف المائي وقدرته الحرارية العالية يعادل الظروف المناخية عند خطوط العرض المختلفة. يوفر الغلاف المائي بخار الماء إلى الغلاف الجوي، من خلال امتصاص الأشعة تحت الحمراء، مما يخلق تأثيرًا كبيرًا على الاحتباس الحراري , رفع متوسط درجة حرارة سطح الأرض بنحو 40 درجة مئوية. يؤثر الغلاف المائي على المناخ بطرق أخرى. فهو يخزن كميات كبيرة من الحرارة في الصيف ويطلقها تدريجيًا في الشتاء، مما يخفف من التقلبات الموسمية في درجات الحرارة في القارات. بالإضافة إلى ذلك، فهو ينقل الحرارة من المناطق الاستوائية إلى خطوط العرض المعتدلة وحتى القطبية.

تلعب المياه السطحية دورًا حيويًا في حياة كوكبنا، كونها المصدر الرئيسي لإمدادات المياه والري وإمدادات المياه.

لعب وجود الغلاف المائي دورًا حاسمًا في ظهور الحياة على الأرض. نحن نعلم الآن أن الحياة بدأت في المحيطات، ومرت مليارات السنين قبل أن تصبح الأرض صالحة للسكن.

3.2 الغلاف الجوي

الغلاف الجوي عبارة عن غلاف من الغاز يحيط بالأرض ويدور معها ككل واحد. يتكون الغلاف الجوي بشكل رئيسي من الغازات والشوائب المختلفة (الغبار، قطرات الماء، بلورات الجليد، أملاح البحر، منتجات الاحتراق). يكون تركيز الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي ثابتًا تقريبًا، باستثناء الماء (H2O) وثاني أكسيد الكربون (CO2). محتوى النيتروجين من حيث الحجم هو 78.08٪ والأكسجين - 20.95٪، والكميات الأصغر تحتوي على الأرجون وثاني أكسيد الكربون والهيدروجين والهيليوم والنيون وبعض الغازات الأخرى. يحتوي الجزء السفلي من الغلاف الجوي أيضًا على بخار الماء (ما يصل إلى 3٪ في المناطق الاستوائية)؛ وعلى ارتفاع 20-25 كم توجد طبقة من الأوزون، على الرغم من أن كميتها صغيرة إلا أن دورها مهم جدًا.

تاريخ تكوين الغلاف الجوي.

يتكون الغلاف الجوي بشكل رئيسي من الغازات التي أطلقها الغلاف الصخري بعد تكوين الكوكب. على مدى مليارات السنين، شهد الغلاف الجوي للأرض تطورًا كبيرًا تحت تأثير العديد من العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية: تبديد الغازات إلى الفضاء الخارجي، والنشاط البركاني، وتفكك (انقسام) الجزيئات نتيجة للأشعة فوق البنفسجية الشمسية، والتفاعلات الكيميائية بين الغلاف الجوي. المكونات والصخور والتنفس والتمثيل الغذائي للكائنات الحية. وبالتالي، فإن التكوين الحديث للغلاف الجوي يختلف بشكل كبير عن التكوين الأساسي الذي حدث قبل 4.5 مليار سنة، عندما تشكلت القشرة الأرضية. وفقا للنظرية الأكثر شيوعا، كان للغلاف الجوي للأرض أربعة تركيبات مختلفة مع مرور الوقت. في البداية، كان يتكون من غازات خفيفة (الهيدروجين والهيليوم) تم التقاطها من الفضاء بين الكواكب. هذا هو ما يسمى بالغلاف الجوي الأساسي (570-200 مليون سنة قبل الميلاد). وفي المرحلة التالية أدى النشاط البركاني النشط إلى تشبع الغلاف الجوي بغازات أخرى غير الهيدروجين (الهيدروكربونات والأمونيا وبخار الماء). هكذا تشكل الغلاف الجوي الثانوي (منذ 200 مليون سنة - اليوم). وكان هذا الجو التصالحي. علاوة على ذلك، تم تحديد عملية تكوين الغلاف الجوي من خلال العوامل التالية:

· التسرب المستمر للهيدروجين إلى الفضاء بين الكواكب.

· التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الغلاف الجوي تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية والصواعق وبعض العوامل الأخرى.

تدريجيًا، أدت هذه العوامل إلى تكوين جو ثلاثي، يتميز بكمية أقل بكثير من الهيدروجين والمزيد من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون (الذي يتشكل نتيجة التفاعلات الكيميائية من الأمونيا والهيدروكربونات).

ومع ظهور الكائنات الحية على الأرض، نتيجة عملية التمثيل الضوئي، المصحوبة بإطلاق الأكسجين وامتصاص ثاني أكسيد الكربون، بدأ تركيب الغلاف الجوي يتغير. في البداية، تم إنفاق الأكسجين على أكسدة المركبات المخفضة - الهيدروكربونات، والشكل الحديدي من الحديد الموجود في المحيطات، وما إلى ذلك. وفي نهاية هذه المرحلة، بدأ محتوى الأكسجين في الغلاف الجوي في الزيادة. تدريجيا، تم تشكيل جو حديث مع خصائص مؤكسدة.

خلال دهر الحياة، خضع تكوين الغلاف الجوي ومحتوى الأكسجين للتغيرات. وهكذا، خلال فترات تراكم الفحم، تجاوز محتوى الأكسجين في الغلاف الجوي بشكل كبير المستوى الحديث. ربما تكون مستويات ثاني أكسيد الكربون قد زادت خلال فترات النشاط البركاني المكثف. وفي الآونة الأخيرة، بدأ البشر أيضًا في التأثير على تطور الغلاف الجوي. وكانت نتيجة أنشطته زيادة كبيرة ومستمرة في محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بسبب احتراق الوقود الهيدروكربوني.

هيكل الغلاف الجوي.

الغلاف الجوي له هيكل الطبقات. هناك التروبوسفير والستراتوسفير والميزوسفير والغلاف الحراري. تمثل طبقة التروبوسفير حوالي 80٪ من كتلة الغلاف الجوي، والستراتوسفير - حوالي 20٪؛ كتلة الغلاف الجوي لا تزيد عن 0.3٪، والغلاف الحراري أقل من 0.05٪ من إجمالي كتلة الغلاف الجوي.

طبقة التروبوسفير هي الطبقة السفلية والأكثر دراسة في الغلاف الجوي، ويبلغ ارتفاعها 8 - 10 كم في المناطق القطبية، ويصل إلى 10 - 12 كم في خطوط العرض المعتدلة، و16 - 18 كم عند خط الاستواء. تحتوي طبقة التروبوسفير على ما يقرب من 80-90% من إجمالي كتلة الغلاف الجوي وكل بخار الماء تقريبًا. تحدث العمليات الفيزيائية في طبقة التروبوسفير التي تسبب هذا الطقس أو ذاك. تحدث جميع تحولات بخار الماء في طبقة التروبوسفير. تتشكل الغيوم فيه ويتشكل هطول الأمطار والأعاصير والأعاصير المضادة ، ويتم تطوير الخلط المضطرب والحمل الحراري بشكل كبير.

فوق طبقة التروبوسفير توجد طبقة الستراتوسفير. تتميز طبقة الستراتوسفير بدرجة حرارة ثابتة أو متزايدة مع الارتفاع وهواء جاف استثنائي، مع عدم وجود بخار ماء تقريبًا. العمليات في الستراتوسفير ليس لها أي تأثير تقريبًا على الطقس. تقع طبقة الستراتوسفير على ارتفاع يتراوح بين 11 إلى 50 كم. تتميز بتغير طفيف في درجة الحرارة في الطبقة 11-25 كم (الطبقة السفلى من الستراتوسفير) وزيادة في درجة الحرارة في الطبقة 25-40 كم من -56.5 إلى 0.8 درجة مئوية (الطبقة العليا من الستراتوسفير). وبعد أن وصلت إلى قيمة حوالي 0 درجة مئوية على ارتفاع حوالي 40 كم، تظل درجة الحرارة ثابتة حتى ارتفاع حوالي 55 كم. تسمى هذه المنطقة ذات درجة الحرارة الثابتة الستراتوبوز وهي الحد الفاصل بين الستراتوسفير والميزوسفير. في طبقة الستراتوسفير توجد طبقة الأوزون ("طبقة الأوزون") (على ارتفاع يتراوح بين 15-20 إلى 55-60 كم)، والتي تحدد الحد الأعلى للحياة في المحيط الحيوي.

أحد العناصر المهمة في طبقة الستراتوسفير والميزوسفير هو O 3، الذي يتشكل نتيجة التفاعلات الكيميائية الضوئية الأكثر كثافة على ارتفاع حوالي 30 كم. قد يصل إجمالي كتلة O 3 إلى طبقة سمكها 1.7-4.0 ملم عند الضغط الطبيعي، لكن هذا يكفي لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية المدمرة للحياة من الشمس.

الطبقة التالية فوق الستراتوسفير هي الميزوسفير. يبدأ الميزوسفير على ارتفاع 50 كم ويمتد إلى 80-90 كم. تنخفض درجة حرارة الهواء على ارتفاع 75-85 كم إلى -88 درجة مئوية. الحد العلوي للميزوسفير هو الميزوبوز، حيث يقع الحد الأدنى لدرجة الحرارة فوق ذلك تبدأ درجة الحرارة في الارتفاع مرة أخرى. بعد ذلك، تبدأ طبقة جديدة تسمى الغلاف الحراري. ترتفع درجة الحرارة هناك بسرعة، حيث تصل إلى 1000-2000 درجة مئوية على ارتفاع 400 كم. فوق 400 كيلومتر، لا تتغير درجة الحرارة مع الارتفاع. تعتمد درجة الحرارة وكثافة الهواء بشكل كبير على الوقت من اليوم والسنة، بالإضافة إلى النشاط الشمسي. خلال سنوات النشاط الشمسي الأقصى، تكون درجة الحرارة وكثافة الهواء في الغلاف الحراري أعلى بكثير مما كانت عليه في سنوات الحد الأدنى.

التالي هو الغلاف الخارجي. الغاز الموجود في الغلاف الخارجي مخلخل جدًا، ومن هنا تتسرب جزيئاته إلى الفضاء بين الكواكب (التبديد). بعد ذلك، يمر الغلاف الخارجي تدريجيًا إلى ما يسمى بالفراغ القريب من الفضاء، والذي يمتلئ بجزيئات شديدة التخلخل من الغاز بين الكواكب، وخاصة ذرات الهيدروجين. لكن هذا الغاز لا يمثل سوى جزء من المادة الموجودة بين الكواكب. ويتكون الجزء الآخر من جزيئات الغبار ذات الأصل المذنب والنيزكي. بالإضافة إلى جزيئات الغبار النادرة للغاية، يخترق هذا الفضاء الإشعاع الكهرومغناطيسي والجسيمي من أصل شمسي ومجري.

معنى الغلاف الجوي.

يزودنا الغلاف الجوي بالأكسجين اللازم للتنفس. بالفعل على ارتفاع 5 كم فوق مستوى سطح البحر، يبدأ الشخص غير المدرب في تجربة جوع الأكسجين وبدون التكيف، يتم تقليل أداء الشخص بشكل كبير. المنطقة الفسيولوجية للغلاف الجوي تنتهي هنا.

طبقات الهواء الكثيفة - التروبوسفير والستراتوسفير - تحمينا من التأثيرات الضارة للإشعاع. مع ندرة كافية للهواء، على ارتفاعات تزيد عن 36 كم، يكون للإشعاعات المؤينة - الأشعة الكونية الأولية - تأثير مكثف على الجسم؛ على ارتفاعات تزيد عن 40 كم، يشكل الجزء فوق البنفسجي من الطيف الشمسي خطورة على البشر.

يعمل الأوزون الموجود في الغلاف الجوي العلوي كنوع من الدرع الذي يحمينا من تأثيرات الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. وبدون هذا الدرع، لم يكن من الممكن أن يكون تطور الحياة على الأرض بأشكالها الحديثة ممكنًا.

خاتمة

تشكل كوكب الأرض منذ حوالي 4.6 مليار سنة ومرت بعدة مراحل من التطور. خلال هذه الفترات، كان سطح الكوكب يتغير باستمرار: تم تشكيل تضاريس الكوكب، وظهر غلاف مائي - الغلاف المائي، وقذيفة غازية - الغلاف الجوي. كان ظهور الغلاف المائي والغلاف الجوي بداية ظهور الحياة على هذا الكوكب. هكذا نشأت الكائنات الحية الأولى في البيئة المائية، وساهم ظهور الغلاف الجوي في ظهورها على اليابسة. واليوم، تحدث الزلازل والانفجارات البركانية باستمرار على الأرض؛ ويتأثر سطح الأرض باستمرار ليس فقط بالعمليات الداخلية، ولكن أيضًا بالعمليات الخارجية (التآكل تحت تأثير الرياح والمياه والأنهار الجليدية، وما إلى ذلك)، كما أن النشاط البشري له تأثير أيضًا. تأثير ضخم - يشير هذا إلى أن كوكبنا يستمر في التطور، وفي غضون بضعة آلاف من السنين أو أكثر، قد يتغير مظهره وحالته بشكل كبير.

مراجع

1. كوزيفنيكوف إن إم، كراسنوديمبسكي إي جي، لابتسيف إيه في، تولفيرت في إف. مفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة. – سانت بطرسبورغ: دار النشر التابعة لجامعة سانت بطرسبرغ الحكومية للاقتصاد والاقتصاد، 1999.

2. كيريلين ف. صفحات من تاريخ العلوم والتكنولوجيا. - م: ناوكا، 1989.

3. ليفيتان إي.بي. الكون المتطور. م: التربية، 1993.

4. باكولين بي. آي.، كونونوفيتش إي. في.، موروز في. آي. دورة علم الفلك العام. - م: ناوكا، 1997.

5. http://ru.wikipedia.org

كيريلين ف. صفحات من تاريخ العلوم والتكنولوجيا. – م: ناوكا، 1989. – ص367.

Kozhevnikov N.M.، Krasnodembsky E.G.، Lyaptsev A.V.، Tulvert V.F. مفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة. – سانت بطرسبورغ: دار النشر التابعة لجامعة سانت بطرسبورغ الحكومية للاقتصاد والاقتصاد، 1999. – ص141.

قذيفة كوكب الأرضالغلاف الجوي المائي

وتتركز معظم المياه في المحيط، وأقل بكثير في شبكة الأنهار القارية والمياه الجوفية. كما يوجد في الغلاف الجوي احتياطيات كبيرة من الماء، على شكل سحب وبخار ماء. يتكون أكثر من 96% من حجم الغلاف المائي من البحار والمحيطات، وحوالي 2% مياه جوفية، وحوالي 2% جليد وثلج، وحوالي 0.02% مياه سطحية يابسة. بعض الماء في حالة صلبة على شكل أنهار جليدية وغطاء ثلجي وتربة صقيعية، تمثل الغلاف الجليدي http://ru.wikipedia.org. يقع الجزء الأكبر من الجليد على الأرض - بشكل رئيسي في القارة القطبية الجنوبية وجرينلاند. تبلغ كتلته الإجمالية حوالي 2.42 * 10 22 جم وإذا ذاب هذا الجليد سيرتفع مستوى المحيط العالمي بنحو 60 مترًا، وفي نفس الوقت سيغمر البحر 10% من اليابسة.

تشغل المياه السطحية نسبة صغيرة نسبيًا من الكتلة الإجمالية للغلاف المائي.

تاريخ تكوين الغلاف المائي

أهمية الغلاف المائي

أَجواء

تاريخ تكوين الغلاف الجوي.

· التسرب المستمر للهيدروجين إلى الفضاء بين الكواكب.

هيكل الغلاف الجوي.

الغلاف الجوي له هيكل الطبقات. هناك التروبوسفير والستراتوسفير والميزوسفير والغلاف الحراري. تمثل طبقة التروبوسفير حوالي 80% من كتلة الغلاف الجوي، وتمثل طبقة الستراتوسفير حوالي 20%؛ كتلة الغلاف الجوي لا تزيد عن 0.3٪، والغلاف الحراري أقل من 0.05٪ من إجمالي كتلة الغلاف الجوي.

فوق طبقة التروبوسفير توجد طبقة الستراتوسفير. تتميز طبقة الستراتوسفير بدرجة حرارة ثابتة أو متزايدة مع الارتفاع وهواء جاف استثنائي، مع عدم وجود بخار ماء تقريبًا. العمليات في الستراتوسفير ليس لها أي تأثير تقريبًا على الطقس. تقع طبقة الستراتوسفير على ارتفاع يتراوح بين 11 إلى 50 كم. تتميز بتغير طفيف في درجة الحرارة في طبقة 11-25 كم (الطبقة السفلى من الستراتوسفير) وارتفاع في درجة الحرارة في طبقة 25-40 كم من 56.5 إلى 0.8 درجة مئوية (الطبقة العليا من الستراتوسفير). وبعد أن وصلت إلى قيمة حوالي 0 درجة مئوية على ارتفاع حوالي 40 كم، تظل درجة الحرارة ثابتة حتى ارتفاع حوالي 55 كم. تسمى هذه المنطقة ذات درجة الحرارة الثابتة الستراتوبوز وهي الحد الفاصل بين الستراتوسفير والميزوسفير. تقع طبقة الأوزون ("طبقة الأوزون") في طبقة الستراتوسفير (على ارتفاع يتراوح بين 15-20 إلى 55-60 كم)، والتي تحدد الحد الأعلى للحياة في المحيط الحيوي.

أحد العناصر المهمة في طبقة الستراتوسفير والميزوسفير هو O 3، الذي يتشكل نتيجة التفاعلات الكيميائية الضوئية الأكثر كثافة على ارتفاع حوالي 30 كم. ستكون الكتلة الإجمالية للأكسجين 3 عبارة عن طبقة سمكها 1.7-4.0 ملم عند الضغط الطبيعي، لكن هذا يكفي لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية المدمرة للحياة من الشمس.

الطبقة التالية فوق الستراتوسفير هي الميزوسفير. يبدأ الميزوسفير على ارتفاع 50 كم ويمتد إلى 80-90 كم. تنخفض درجة حرارة الهواء على ارتفاع 75-85 كم إلى 88 درجة مئوية. الحد العلوي للميزوسفير هو الميزوبوز، حيث يقع الحد الأدنى لدرجة الحرارة فوق ذلك تبدأ درجة الحرارة في الارتفاع مرة أخرى. بعد ذلك، تبدأ طبقة جديدة تسمى الغلاف الحراري. ترتفع درجة الحرارة هناك بسرعة، حيث تصل إلى 1000 - 2000 درجة مئوية على ارتفاع 400 كم. فوق 400 كيلومتر، لا تتغير درجة الحرارة مع الارتفاع. تعتمد درجة الحرارة وكثافة الهواء بشكل كبير على الوقت من اليوم والسنة، بالإضافة إلى النشاط الشمسي. خلال سنوات النشاط الشمسي الأقصى، تكون درجة الحرارة وكثافة الهواء في الغلاف الحراري أعلى بكثير مما كانت عليه في سنوات الحد الأدنى.

معنى الغلاف الجوي.

يعمل الأوزون الموجود في الغلاف الجوي العلوي كنوع من الدرع الذي يحمينا من تأثير الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. وبدون هذا الدرع، لم يكن من الممكن أن يكون تطور الحياة على الأرض بأشكالها الحديثة ممكنًا.

تكوين القشرة الأرضية والغلاف الجوي

تشكلت قشرة الأرض والغلاف المائي والغلاف الجوي بشكل رئيسي نتيجة لإطلاق المواد من الوشاح العلوي للأرض الفتية. ونتيجة لهذه العمليات، تم تشكيل قشرة من الصخور يقل سمكها عن 0.0001% من حجم الكوكب بأكمله. تطور تكوين هذه القشرة، التي تشكل القشرة القارية والمحيطية، عبر الزمن في المقام الأول بسبب تسامي العناصر من الوشاح نتيجة الذوبان الجزئي على عمق حوالي 100 كيلومتر. يوضح متوسط التركيب الكيميائي للقشرة الحديثة (الشكل 1) أن الأكسجين موجود فيها بأكبر كمية، ويتحد بأشكال مختلفة مع السيليكون والألمنيوم وعناصر أخرى لتكوين السيليكات.

الأرض الغلاف الجوي الحياة التمثيل الضوئي الهيدرولوجية

أرز. 1.

يمكن الافتراض أن العناصر المتطايرة قد تم إطلاقها (إزالة الغازات) من الوشاح نتيجة للانفجارات البركانية التي رافقت تكوين القشرة. تم احتجاز بعض هذه الغازات وتشكيل غلاف جوي عندما أصبحت درجات حرارة السطح منخفضة بما يكفي لتكون قوة الجاذبية قوية بما يكفي.

الشكل 2.

تطور الغلاف الجوي وأصل الحياة

أدى تراكم مادة الأرض إلى تسخينها المؤقت وجزيئاتها الخفيفة الغلاف الجوي الأساسي,في المقام الأول الهيدروجين والهيليوم المنتشرة في الفضاء الخارجي. أدى الانخفاض اللاحق في درجة الحرارة نتيجة للإشعاع القوي للحرارة إلى تكوين قشرة صلبة. وتدخلت البراكين النشطة في هذه العملية، ولكنها في الوقت نفسه زودت منها بكميات كبيرة من الغازات ثانويأَجواء. وبالإضافة إلى الهيدروجين، كان هناك العديد من الغازات الأخرى فيه، مثل CH4 وNH3 وH2O (الشكل 3).

أرز. 3.

جنبا إلى جنب مع بخار الماء، كان هناك بالفعل محيط قديم يتكون من الماء السائل. كان هناك القليل من ثاني أكسيد الكربون H 2 CO 3، حيث تم اختزاله بواسطة مركبات Fe 3+ الموجودة في القشرة الأرضية. لمدة مليار سنة تقريبًا، كان الغلاف الجوي يتضاءل، وكانت هناك فرص لعمليات التكوين اللاحيوي وتراكم العديد من المركبات.

تأثر الغلاف الجوي الثانوي المختزل بدرجة كبيرة تدفقات الطاقة:الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة، والإشعاع المؤين من الشمس (المحمي الآن بطبقة الأوزون)، والتفريغ الكهربائي (العواصف الرعدية، وتصريفات الهالة)، ومصادر الحرارة المحلية ذات الأصل البركاني. في ظل هذه الظروف، نشطة التركيب الكيميائي,حيث تم تشكيل المونومرات أولاً ثم البوليمرات من غازات الغلاف الجوي الثانوي من خلال منتجات وسيطة مثل حمض الهيدروسيانيك والإيثيلين والإيثان والفورمالدهيد واليوريا. نظرًا لعدم حدوث الأكسدة، تم إثراء الخزانات الأحماض الأمينية، قواعد البيورين والبيريميدين، السكريات، الأحماض الكربوكسيلية، الدهون.تم تشكيل "المرق البدائي". حدثت عمليات الترسيب والفصل والامتزاز، وحدثت عمليات اصطناعية أخرى على أسطح المعادن (الطين، الحمم البركانية الساخنة) (الشكل 4). وهذا ما تؤكده نتائج تحليل الحفريات الكيميائية الأرضية القديمة ومقارنتها مع المواد العضوية خارج كوكب الأرض (النيازك)، فضلا عن العديد من التجارب النموذجية التي أظهرت أنه في خليط من الغازات استنساخ الغلاف الجوي، مع تدفق كاف من الطاقة ، تحدث عمليات تخليق المواد العضوية بالفعل. ومن بين منتجات هذا التوليف، تم العثور على المركبات الرئيسية ذات الأهمية البيولوجية، بما في ذلك 14 حمض أميني، البيورينات والبيريميدين، السكريات، AMP , ADP، ATP، والأحماض الدهنية والبورفيرينات.

ومع زيادة فقدان الهيدروجين في الفضاء الخارجي، التعليم العاليجو يحتوي على كميات كبيرة من N 2 (من NH 3)، وCO 2 (من الغازات البركانية ومن CH 4) وبخار الماء.

أرز. 4.

منذ حوالي 3.5 مليار سنة ظهرت الكائنات الحية الحاملة للكلوروفيل القادرة على القيام بعملية التمثيل الضوئي، أي استخدام مصدر خارجي للطاقة (الإشعاع الشمسي) لتركيب جميع المواد العضوية الضرورية للحياة من ثاني أكسيد الكربون والماء والعناصر المعدنية. قامت هذه الكائنات بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية حيوية.

CO 2 (ز) + H2O (ل) > CH2O (سول) + O2 (جم) (1)

ساهم "اختراع" عملية التمثيل الضوئي في زيادة محتوى الأكسجين في الغلاف الجوي وتكوين الكائنات الحية الحديثة، رباعيأَجواء.

في الغلاف الجوي للأرض، تراكم الأكسجين في البداية من خلال تحلل الماء وبخار الماء تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. في البداية، تم استهلاك الأكسجين (O 2) بسرعة عن طريق أكسدة المواد المختزلة والمعادن. ومع ذلك، جاءت اللحظة التي تجاوز فيها معدل تناوله (بالفعل بشكل أساسي في عملية التمثيل الضوئي) الاستهلاك وبدأ O 2 في التراكم تدريجيًا في الغلاف الجوي. منذ حوالي 500 مليون سنة، كانت كمية الأكسجين في الغلاف الجوي أكبر بكثير مما هي عليه الآن، ولكن بعد ذلك، نتيجة للنشاط البركاني المكثف، انخفضت إلى ما هي عليه اليوم. واضطر المحيط الحيوي، الذي كان مهددًا بالموت بسبب منتجاته الثانوية السامة، إلى التكيف مع مثل هذه التغييرات. لقد فعلت ذلك من خلال تطوير أنواع جديدة من التمثيل الغذائي البيوجيوكيميائي الذي يدعم تنوع الحياة على الأرض الحديثة.

يُعتقد أن الحياة على الأرض بدأت في المحيطات منذ حوالي 4.2 إلى 3.8 مليار سنة. أقدم الحفريات المعروفة هي بكتيريا من صخور عمرها حوالي 3.5 مليار سنة. يوجد في صخور هذا العصر دليل على وجود عملية استقلاب متطورة إلى حد ما، والتي تستخدم الطاقة الشمسية لتركيب المواد العضوية. من المحتمل أن أقدم هذه التفاعلات كانت تعتمد على الكبريت (S) القادم من النتوءات البركانية:

CO 2 (ز) + 2H 2 S > CH 2 O (تلفزيون) + 2S (تلفزيون) + H 2 O (ل) (2)

(مادة عضوية)

تدريجيا ظهر جو التشكيلة الحديثة. بالإضافة إلى ذلك، تعرض الأكسجين الموجود في الستراتوسفير لتفاعلات كيميائية ضوئية أدت إلى تكوين الأوزون (O3) الذي يحمي الأرض من الأشعة فوق البنفسجية. سمحت هذه الشاشة للكائنات الحية الأعلى بالوصول إلى الأرض.

لذا، فإن أصل الغلاف الجوي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بتكوين الأرض. لقد حدث (ويحدث) تطور الغلاف الجوي تحت تأثير العوامل التالية:

· تراكم المادة في الفضاء بين الكواكب.
· إطلاق الغازات أثناء النشاط البركاني.
· التفاعل الكيميائي للغازات الجوية مع مكونات الغلاف المائي والغلاف الصخري.
· تفكك جزيئات الغاز التي يتكون منها الهواء تحت تأثير الأشعة الشمسية فوق البنفسجية والإشعاع الكوني.
· العمليات الحيوية في المادة الحية للمحيط الحيوي.
· النشاط البشري.

تشكلت قشرة الأرض والغلاف المائي والغلاف الجوي بشكل رئيسي نتيجة لإطلاق المواد من الوشاح العلوي للأرض الفتية. حاليًا، يحدث تكوين القشرة المحيطية في التلال الوسطى للمحيطات ويصاحبها إطلاق الغازات وكميات صغيرة من الماء. تم تحديد تكوين القشرة على الأرض الشابة من خلال نفس العمليات - بسببها تم تشكيل قشرة صخرية بسمك أقل من 0.0001٪ من حجم الكوكب بأكمله. تطورت تركيبة هذه القشرة التي تشكل القشرة القارية والمحيطية عبر الزمن، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى تسامي العناصر من الوشاح نتيجة الذوبان الجزئي على عمق حوالي 100 كيلومتر. يظهر متوسط التركيب الكيميائي للقشرة الحديثة أن الأكسجين موجود فيها بأكبر كمية، ويتحد بأشكال مختلفة مع السيليكون والألمنيوم وعناصر أخرى لتكوين السيليكات.

وبناء على العديد من البيانات، يمكن الافتراض أن العناصر المتطايرة قد انطلقت من الوشاح نتيجة الانفجارات البركانية التي رافقت تكوين القشرة. على الأرجح، كان الغلاف الجوي يتكون في البداية من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين مع بعض الهيدروجين وبخار الماء. ولم يحدث التطور نحو الغلاف الجوي الأكسجيني الحديث حتى بدأت الحياة في التطور.

تشكيل الغلاف المائي

ينتشر الماء بحالاته الثلاث - السائل والجليد وبخار الماء - على سطح الأرض ويشغل حجما قدره 1.4 مليار كم3. تقريبا كل هذه المياه (> 97 %) يوجد في المحيطات، ومعظم الباقي يشكل القمم الجليدية القطبية والأنهار الجليدية (حوالي 2 %). تمثل المياه العذبة القارية أقل من 1 % الحجم الإجمالي. يحتوي الغلاف الجوي على كمية قليلة نسبيًا من الماء (على شكل بخار - 0.001٪). بشكل عام تسمى خزانات المياه هذه المحيط المائي.

مصادر المياه أثناء تكوين الغلاف المائي مثيرة للجدل. على أية حال، عندما يبرد سطح الأرض إلى درجة حرارة T< 100°С, водяные пары, дегазирующиеся из мантии, сконденсировались.

تشكلت المحيطات منذ حوالي 3.8 × 10 9 سنوات، كما يتضح من عمر الصخور الرسوبية المغمورة في المحيط.

يخترق القليل جدًا من بخار الماء من الغلاف الجوي إلى الفضاء، لأنه على ارتفاع حوالي 15 كم تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى تكثيفه وهبوطه إلى مستويات أقل. يتم حاليًا تفريغ القليل جدًا من الماء من الوشاح. وهكذا، بعد المرحلة الرئيسية لتفريغ الغاز، تغير الحجم الإجمالي للمياه على سطح الأرض قليلاً خلال الزمن الجيولوجي.

يسمى الدوران بين خزانات المياه في الغلاف المائي الدورة الهيدرولوجية.

وعلى الرغم من أن حجم بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي صغير (حوالي 0.013106كم3)، إلا أن الماء يتحرك باستمرار عبر هذا الخزان. ويتبخر من سطح المحيطات (0.423106كم3/سنة) واليابسة (0.0731066كم3سنة) وينتقل بالكتل الهوائية (0.0371066كم3/سنة). وعلى الرغم من قصر مدة بقائها في الغلاف الجوي (عادة 10 أيام)، إلا أن متوسط مسافة انتقال المياه يبلغ حوالي 1000 كم. ثم يعود بخار الماء إما إلى المحيطات (0.386 10 6 كم 3 / سنة) أو إلى القارات (0.110 10 6 كم 3 / سنة) على شكل ثلج أو أمطار. تتسرب معظم الأمطار التي تهطل على القارات من خلال الرواسب والصخور المسامية أو المتكسرة لتشكل المياه الجوفية (9.5 · 10 · 6 كم 3)؛ ويتدفق باقي الماء فوق السطح على شكل أنهار (0.13 · 10 · 6 كم 3) أو يتبخر مرة أخرى في الغلاف الجوي.

يحدث النقل السريع للمياه في الغلاف الجوي بسبب الإشعاع الشمسي الوارد. تقريبًا كل الإشعاع الذي يصل إلى القشرة يذهب نحو تبخر الماء السائل وتكوين بخار الماء في الغلاف الجوي. وتمتص القشرة معظم الإشعاع المتبقي، وتتناقص كفاءة هذه العملية مع زيادة خط العرض، ويرجع ذلك أساسًا إلى الشكل الكروي للأرض.

أصل الغلاف المائي وتاريخ مياه المحيطات

مراحل تطور الغلاف المائي

الأسباب الرئيسية وأنواع تقلبات مستوى سطح البحر. التغيرات في مستوى سطح البحر في الماضي الجيولوجي

نشأة الغلاف الجوي وتطوره

أسباب تغير المناخ

مناخات الأرض في الماضي الجيولوجي

أصل الغلاف المائي وتاريخ مياه المحيطات

محيط العالم باعتبارها المكون الرئيسي للغلاف المائي 361 مليون كم 2 (حوالي 71% من سطح الأرض)، وتمتلك كمية هائلة من الماء (1.37 مليون كم 3 ), ما يشكل 94% من حجم الغلاف المائي بأكملهأرض. في في المحيط كتلة الأملاح 4.8-10 18 ت. في كل لتر من ماء البحر يذوب فيه متوسط 35 جرام من الأملاح. 97% من ملوحة مياه المحيطات تعود إلى 4 أيونات: كلوريد (55.2%)، صوديوم (30.4%)، كبريتات (7.7%)، مغنيسيوم (3.7%).بشكل عام تحتوي مياه البحر على حوالي 80 عنصر كيميائي ولكن 12 منها فقط يزيد تركيزها عن 1 مليون -1 (الكلور، الصوديوم، المغنيسيوم، الكبريت، الكالسيوم، البوتاسيوم، البروم، الكربون، السترونتيوم، البورون، السيليكون، الفلور. ).

ظهرت محيطات العالم على كوكبنا منذ أكثر من مليار سنة وخضعت لتطور معقد. تمت دراسة تاريخها على مدى 150 مليون سنة الماضية بمزيد من التفصيل فيما يتعلق بالحفر في أعماق البحار.

أصل الغلاف المائي. يرتبط تاريخ الماء بتاريخ المواد المتطايرة. وفقا للأفكار الحديثة كان بخار الماء وغازات الغلاف الجوي الأولي موجودًا في أحشاء الأرضووصلت إلى سطحه نتيجة التسخين الداخلي بأكثر مواد الوشاح قابلية للانصهار أثناء عملية النشاط البركاني والصهاري. لفترة طويلة كان يعتقد أن الأرض المنصهرة في البداية في المراحل الأولى من تطورها كانت مغلفة بجو قوي مع بخار الماء، وأثناء التبريد اللاحق، تكثف البخار إلى ماء سائل، بينما كان طازجًا في البداية. وأصبحت مياه المحيطات أكثر ملوحة وتمعدنا فيما بعد، نتيجة إزالة المواد الذائبة من سطح القارات. لكن مثل هذه الأفكار حول تكوين الغلاف المائي، والتي كانت تحظى بشعبية كبيرة في وقت واحد، تتعارض مع أحدث البيانات التي تم الحصول عليها.

وبما أن الماء هو أحد المواد المتطايرة في كوكبنا، فمن الطبيعي أن يرتبط تاريخه بمصير المواد المتطايرة الأخرى. إذا قارنا كمية المواد المتطايرة في الغلاف الجوي العلوي للأرض مع الكمية التي يمكن إطلاقها أثناء عملية التجوية ومعالجة صخور القشرة الأرضية، نحصل على فرق كبير، وهو ما يسمى بفائض المواد المتطايرة. إن فائض المواد المتطايرة في المكونات الفردية أكبر بعشرات وحتى مئات المرات من الكمية المستلمة نتيجة للتجوية في صخور الغلاف الصخري. على سبيل المثال، فائض ثاني أكسيد الكربون المتطاير هو 83 مرة، والكلور 60 مرة أكثر مما يمكن أن يأتي من القشرة الأرضية الأولية أثناء التجوية والمعالجة.

الحسابات التي أجريت تشير بشكل مقنع إلى ذلك الغازات الطبيعية في الأعماقلعبت الأرض دورًا مهمًا للغاية في تكوين الأصداف العلوية لكوكبنا. لا يزال ينظر إلى هذا الدور يكون الأمر أكثر وضوحًا إذا قارنا تركيبة المواد المتطايرة الزائدة بتركيبة الغازات الناتجة عن البراكين والصخور النارية. تشير مقارنة البيانات الجيوكيميائية المقابلة إلى أن تكوين المواد المتطايرة الزائدة يشبه بشكل عام تكوين الغازات البركانية الناشئة والمنطلقة من وشاح الأرض. وهذا يعني أن أصل مياه المحيط العالمي والغازات الجوية يرتبط بعمليات تفريغ غطاء الأرض .

وهكذا، نشأ المحيط من أبخرة مادة الوشاح، التي انطلقت مع تدفقات الحمم البركانية الرئيسية على سطح الأرض الأولية.

تاريخ مياه المحيطات. تشكل الصخور البركانية والمتطفلة ما لا يقل عن 90% من القشرة الأرضية الحديثة، وأعمق من 10-30 كم، تتكون القشرة العليا للأرض بالكامل من مواد نارية جاءت من أعماق أكبر.

يوجد حاليًا حوالي 800 بركانًا نشطًا على كوكبنا، محصورة في الأحزمة الزلزالية. وفي الماضي القريب، كان النشاط البركاني أكثر كثافة. وفقًا لـ G. Menard، يوجد في قاع المحيط الهادئ وحده حوالي 10000 جبل بركاني تحت الماء (يزيد ارتفاعها عن كيلومتر واحد)، وفي قاع المحيط الأطلسي يوجد حوالي 4000 بركان، وما إلى ذلك. ووفقا للحسابات الإحصائية، فقد تبين ذلك على مدى الـ 180 مليون سنة الماضية، تم نقل ما متوسطه 30 كيلومترًا إلى سطح الأرض سنويًا 3 المواد البركانية. علاوة على ذلك، فإن نحو 75% من الصخور البركانية المتراكمة في قاع المحيطات، و20% على جزر في مناطق الانتقال من المحيطات إلى القارات، و5% فقط على اليابسة. وإذا اعتبرنا أن المحيطات تشغل 71% من سطح الأرض، فليس من الصعب حساب أن ما يقرب من 3/4 الصخور البركانية عبارة عن صفائح بازلتية تقع تحت المحيطات.

ووفقا للملاحظات والحسابات المباشرة، فإن كمية الماء (على شكل بخار) المنطلقة أثناء الانفجارات البركانية المعروفة للبازلت تتراوح عادة من 3 إلى 5%، وفي بعض الحالات تصل إلى 8% بالنسبة لكتلة الصخور المنفجرة.

كل هذه البيانات تسمح لنا أن نؤكد أن تدفق البازلت جلب دائمًا ما متوسطه 7٪ من المياه الناشئة على شكل بخار ماء إلى سطح الأرض نتيجة لتفريغ الغازات. كما ظهرت غازات مختلفة على سطح الأرض (في المراحل الأولى من تطورها) من أعماقها - CH 4، CO، CO 2، H 3 BO 3، NH 3، S، H 2 S، HC1، HF، و كمية صغيرة من الغازات الخاملة. ومن بين الغازات البركانية التي شكلت الغلاف الجوي الأساسي والغلاف المائي، جاء بخار الماء وثاني أكسيد الكربون في المرتبة الأولى. إذا تجاوزت درجة حرارة سطح الأرض الوليدة 100 درجة مئوية، فإن الماء في حالة بخار يشكل الغلاف الجوي لبعض الوقت. وعندما انخفضت درجة الحرارة إلى أقل من 100 درجة مئوية، وهو ما حدث على الأرجح في المناطق القطبية، بدأ الماء يتكثف ويشكل خزانات أولية. بدأت ظروف سطح الكوكب في الانصياع لمناطق خطوط العرض. بدأت دورة المياه على سطح الكرة الأرضية، مما أدى إلى إزالة عدد من العناصر الكيميائية من سطح مناطق اليابسة الأولية إلى الخزانات الناشئة.

كانت الأجزاء الأولى من المياه البركانية على سطح الأرض حمضية . وتميزت بوجود تلك الأنيونات الموجودة الآن في مياه البحر، باستثناء أيون SO 4 2- الذي ظهر فيما بعد بسبب خلق بيئة مؤكسدة في المحيط الحيوي. وهذا يعني أن أول ماء مكثف على الأرض تم تمعدنوظهرت المياه العذبة الفعلية للغلاف المائي في وقت لاحق إلى حد ما نتيجة التبخر من سطح الخزانات.

دمرت الأحماض القوية التي كانت جزءًا من المياه الصغيرة بشكل مكثف صخور الألومينوسيليكات الأولية، واستخرجت منها العناصر القلوية والقلوية الأرضية، وكذلك الكاتيونات ثنائية التكافؤ - الحديد والمنغنيز. تم غسل سطح الأرض بواسطة الأمطار الحمضية وكان موقع التحلل المائي وترطيب المعادن المقابلة. حدثت نفس العمليات، ولكن على نطاق مختلف قليلاً، في قاع الخزانات، حيث تم نقل منتجات التجوية الأولى. خلال دورة المياه، تمت إزالة الكاتيونات Na +، K +، Mg 2+، Ca 2+ من الغلاف الصخري وبدأ جزء كبير منها في البقاء في المحيط. وفي هذا الصدد يمكن اعتبار ذلك نشأت معظم كاتيونات مياه المحيط كنتيجة لتجوية الغلاف الصخري الأولي .

إعادة بناء تطور الغلاف المائي، تجدر الإشارة إلى الطبيعة الديناميكية لقذيفة المياه بأكملها للأرض ككل. وفي ظل الظروف الحديثة، خلال 3000 عام، فإن كمية الماء المتبخر المشاركة في الدورة تساوي كتلة الماء في المحيط العالمي، وفي غضون 9 ملايين سنة، تعالج عملية التمثيل الضوئي كتلة من الماء تساوي المحيط بأكمله. في عملية دورة الماء في المحيط الحيوي، يحدث تبادل لأجزائه بكثافة متفاوتة ضمن تراكمات محددة (الخزانات والأنهار الجليدية والأنهار والمياه الجوفية). كما سبقت الإشارة، فإن أدنى نشاط لتبادل المياه في الغلاف المائي يحدث في الأنهار الجليدية (8000 عام)، وأعلى نشاط، بعد رطوبة الغلاف الجوي، يتميز بمياه الأنهار، التي تتغير في المتوسط كل 11 يومًا.